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开采下解放层治理瓦斯的分析

发表时间：2020/12/28 来源：《基层建设》2020年第24期作者：王洪飞

[导读] 摘要：开采21#解放层对18-2#瓦斯治理，通过21#采后顶底板活动对18-2#煤体产生裂隙从而利于瓦斯抽采，随着抽采21#瓦斯同时抽取了18-2#层瓦斯，通过解放层开采前后18-2#煤层瓦斯含量对比，瓦斯含量明显下降，根据瓦斯含量变化情况制定了开采18-2#时的瓦斯治理方法，采用顶板巷治理与21#解放层空间瓦斯抽采，取消仰斜钻孔，有效降低了开采煤层瓦斯含量和瓦斯治理成本，提高了生产效益。

        龙煤鹤岗矿业公司富力煤矿黑龙江省鹤岗市 154103
        摘要：开采21#解放层对18-2#瓦斯治理，通过21#采后顶底板活动对18-2#煤体产生裂隙从而利于瓦斯抽采，随着抽采21#瓦斯同时抽取了18-2#层瓦斯，通过解放层开采前后18-2#煤层瓦斯含量对比，瓦斯含量明显下降，根据瓦斯含量变化情况制定了开采18-2#时的瓦斯治理方法，采用顶板巷治理与21#解放层空间瓦斯抽采，取消仰斜钻孔，有效降低了开采煤层瓦斯含量和瓦斯治理成本，提高了生产效益。
        关键词：解放层、抽采效果、瓦斯治理
        一、概述
        富力矿62（18-2）5综采工作面属18-2#层厚煤层，走向长316米，斜长130米，倾角22°，最大厚度10.3米，最小厚度7.8米，平均煤厚9.2m，可采储量54.5万吨。煤层顶板为粉砂岩，直接顶平均厚度为2.45米，基本顶岩性为中砂岩，基本顶平均厚度为5.7米。根据上段回采实见,顶板较易冒落,为稳定顶板。本煤层瓦斯含量为4.8493m3/t，下覆的21#煤层（煤厚3.5米、已回采完），回采期间瓦斯涌出量最大为12.8 m3/min，两煤层间距为23m。采场区域及临近断层多，回采期间构造带内瓦斯涌出异常。
        二、技术基础条件
        富力煤矿自建矿以来，煤层开采均采用下行采煤法由上往下的顺序逐层开采可采煤层，在开采-450阶段18-2、21#层时，考虑到-450南扩区18-2#层煤层瓦斯含量大，且有冲击性，为卸压降低冲击危险性，降低瓦斯治理成本，提高生产效益，经矿多次研究，反复论证，决定先开采-450南扩区21#层解放层，和-530南扩区21#层，再开采-450扩区18-2# 层，其原理为：21#解放层开采后，岩体中形成一个空间，破坏了原岩应力的平衡，地应力重新分布，岩体向采空区方向移动，发生冒落、下沉、底鼓等现象。同时岩体发生膨胀，从而导致18-2#煤体产生大小不同的裂隙，这就使未开采的18-2#煤层透气性增加。而透气性增加后，瓦斯易于流动，大量瓦斯通过裂隙流入21#层采空区。经过对21#层采空区瓦斯抽采，从而降低了18-2#煤层瓦斯含量。
        解放层开采前后煤层瓦斯含量变化（m3/t）

        三、瓦斯治理方案及产生效益对比
        据上述特点，若先开采-450南扩区18-2#层采用瓦斯治理抽放方式为：-450南扩区18-2#层回风道掘送顶板巷封闭埋管抽放，施工仰斜钻孔、上隅角埋管联合抽采。
        现开采-450南扩区21#层解放层后，降低了18-2#煤层瓦斯含量，本煤层-450南扩区18-2#煤层经重新计算采用抽放方式为：-450南扩区18-2#层回风道掘送顶板巷封闭埋管抽放和上隅角埋管、21#采空区埋管联合抽采。
        对比减少了仰斜钻孔的施工，按平均每20米施工一排一排3个孔计划35m/个，预计需要施工1575米/45个，需要投入24万元。
        （一）回风道掘送顶板巷抽采瓦斯治理方案
        1.施工顶板巷抽采瓦斯
        在工作面回风道内错沿煤层顶板掘进顶板巷。其布置在18-2＃煤层顶板中，巷道高度约2.0m。平行于回风道，距回风巷垂直投影平距为5m，长度与回风道等长为316m。
        机理分析：随着采空区垮落，顶板剧急下沉，层与层间产生大量裂隙，称裂隙区；在工作面后方35m以外称为压实区，随采面推进，裂隙区逐渐前移，压实区逐渐扩大。这一过程破坏了瓦斯平衡状态，释放出的大量游离瓦斯飘移在上覆的岩体裂隙区中，借助顶板巷负压作用将瓦斯收集后，再通过抽放管排至地面。回采期间，预计抽放浓度达5%～10%左右。
        （二）开采21#解放层抽采空区瓦斯治理18-2层瓦斯方案
        1、底板21#层瓦斯抽放
        在-450南扩区21层风道采后闭埋设抽采管路，用于抽放闭内瓦斯，由于-450南扩区21层已回采，其位于现开采面18-2#煤层底板。
        机理分析：在工作面回采过程中受采动压力影响，应力重新分布，破坏底板的原始应力平衡，致使18-2#煤层底板吸附瓦斯转化成游离瓦斯，涌向21#采空区，通过抽采21#层采空区瓦斯，将底板瓦斯抽出。回采期间，瓦斯浓度达10～20%。
        四、结论
        通过上述综合措施的配套应用，采面上隅角瓦斯稳定在0.52%左右，风流瓦斯稳定在0.34%左右，为今后开采同类煤层提供治理瓦斯经验。特别是解放层21层抽采，对回采期间的瓦斯治理十分有效。其优点：①由原掘送顶板巷施工修改为抽采解放层瓦斯，节省了瓦斯治理成本，提高了瓦斯利用效率；②风道仰斜钻孔抽采不稳定，后期效果不好，因此减少了人力物力的浪费；③对瓦斯涌出形成多方综合抽放，抽放率高、覆盖面大，治理相对彻底。待进一步解决的问题：①采面长、增加风道仰斜钻孔数量，钻孔成本费用高；②初采期间，抽放时间短，瓦斯涌出未稳定，回采过程中更要加强瓦斯管理。

        实践证明：过去采面短，瓦斯影响频繁，月产量在54000吨左右，采取上述综合配套措施后，产量达66000吨，回采期间未出现瓦斯超限现象。既改善了回采工作面安全生产状况，又获得了高浓度瓦斯利用，又降低了成本取得了良好的经济和社会效率。
        参考文献
        [1]严涛开采下解放层的瓦斯处理 [J];煤矿安全2002
        作者简介
        王洪飞，男，1985年出生，黑龙江鹤岗人，通风区主任工程师，毕业于黑龙江科技大学安全工程专业，在鹤岗矿业集团公司富力煤矿从事通风技术工作。