松软煤层综采工作面的瓦斯综合治理.docx

1、松软煤层综采工作面的瓦斯综合治理松软煤层综采工作面的瓦斯综合治理淮南矿区近年来越来越多地采用综合机构化开采，日产量达 5000t 的工作面就达 5 个。但由于生产集中、开采强度大，瓦斯涌出量急剧增加，造成工作面回风流瓦斯超限、采空区瓦斯局部积聚，使正常开采受限，且易形成事故隐患。为发挥高产高效工作面的生产优势，减少事故的发生，寻求瓦斯综合治理技术已成当务之急。1 采区及工作面概况西一采区是张集煤矿正式投产时的首采区，13-1 煤层为本采区稳定的主采煤层，厚度 2.216.38m，平均 4.42m，煤层结构简单，13-1 煤层上部呈粉末或鳞片状，下部呈块状，参差状断口。煤层普氏硬度系数?值为 0

2、.40.8。煤层倾角大部为 410，平均 7。工作面采用倾斜长壁方式布置，面长 200m，倾斜长度 1200m。1212 工作面采用综采放顶煤方法开采；1215 工作面采用一次采全高综采方法开采。设计年生产能力均为 200 万 t。工作面在开采时，由于采动卸压作用，其上覆的 13-2、14-1、14-2、15 煤层和下覆的 13-1下、12 煤层均会不同程度地向工作面涌出瓦斯。两个工作面的上、下邻近煤层赋存参数见表 1。表 1 工作面邻近层赋存参数2 抽放工艺及合理参数确定2.1 高位钻孔抽放瓦斯高位钻孔抽放瓦斯实则是顶板裂隙带抽放，是以工作面回采上方采动压力形成的顶板裂隙作为通道，来抽放煤层

3、卸压瓦斯、采空区上隅角顶部瓦斯和上邻近层卸压瓦斯。其方法是采用扇形不同空间角布孔方式，布孔时必须保证钻孔进入采场上部裂隙带（钻孔仰角根据工作采高及钻场进入工作面顶板岩层内高度来确定）。根据现场应用，在回采面回风巷侧根据钻机能力，每隔一定距离做一个煤层顶板钻场，在钻场内布置抽放钻孔，来抽放回采工作面上隅角瓦斯和上邻近层瓦斯。该方法的技术关键一是准确确定回采工作面上方裂隙带的位置，这与煤层赋存、顶板岩性和开采高度有关；二是抽放钻场作的高度是否达到裂隙带，此关系到抽放钻孔的有效长度，采用该方法是在回风巷侧每 80m 布置一个钻场，钻场高度位于顶板上方 1.5m 处，钻场一般布置 46 个钻孔（见图1

4、），直径 91mm 孔深 120m，封孔套管采用直径 40mm 钢管，封孔材料采用聚氨脂，使用移动式抽放泵和地面抽放系统。图 1 工作面 4#钻场钻孔布置示意考察结果表明：（1） 回采初期，随着工作面的推进，老顶初次来压，直接顶垮落，引起邻近层初次卸压大量的卸压瓦斯涌出，顶板冒落沉降，形成大量连通的裂隙，现场观测结果表明，抽放浓度和抽放量增大，抽放率明显提高（见图 2）。图 2 2#钻孔抽放瓦斯浓度变化曲线（2） 开采层上部有一相距 14m 左右的 14 号煤层，来自于上邻近层的卸压瓦斯被抽出，所以整个回采过程中，回采工作面上隅角和回风流中的瓦斯浓度基本没有出现过超限现象。（3） 倾斜长壁工作

5、面由于受瓦斯赋存规律的影响，处于浅部水平位置的煤层，因其瓦斯含量较低，但由于产量高开采强度大，仅靠采用风排瓦斯来解决回风流和上隅角瓦斯超限问题十分困难，在工作面沿倾向上部位置回风巷侧采用高位钻孔抽放瓦斯使风排瓦斯量明显降低，可使工作面回风流中瓦斯浓度降低到安全浓度以下。在确保工作面安全生产前提条件下实现高产高效（最高日产量达到 12000t，平均日产量达到 8000t）。该方法关键是钻场的布置高度，根据已采三个工作面考察结果表明，采用高位钻孔区段经常出现的工作面上隅角瓦斯超限问题，在工作面尚未推进到乙钻场抽放有效范围时甲钻场的钻孔已失去作用，究其原因主要是由于钻孔开孔位置较低造成抽放钻孔有范围

6、太小，尽管钻孔深度达 120m，而实际有效范围只有80m 左右。鉴于此，钻孔开孔高度越高、倾角越小，抽放钻孔有效抽放范围越大，从抽放效果看，终孔位置在回风巷侧 10m 处效果最佳。实测表明钻场高度在煤层顶板上岩层内 5m 处，钻场间距离 100m，钻孔深度大于 120m，钻孔孔径91mm，封孔长度应确保 5m 以上。2.2 高抽巷抽放瓦斯倾斜长壁工作面由于受瓦斯赋存规律及瓦斯梯度的影响，处于浅部水平位置的煤层，其瓦斯含量较低。而由于采深的逐步加大，处于深部水平位置煤层瓦斯含量相对较高，加之工作面产量高、开采强度大，仅靠采用风排和高位钻孔抽放瓦斯来解决回风流和上隅角瓦斯超限问题十分困难。采用高抽巷方式，它可以直接抽排采空区瓦斯，随着回采工作面的推进，工作面顶板岩石及工作面煤体随应力“三带”的变化，裂隙逐渐发育，为煤层瓦斯的释放和流动提供了通道，在抽排负压的作用下，煤层中的瓦斯大部分通向高抽巷，减少了向工作面空间的涌出量，效果比较稳定。而且高抽巷的位置处于工作面上隅角顶部的采空区一侧，有效地防止了上隅角瓦斯超限问题。其次，高抽巷密闭后进行抽放时，流量达 810m3/min，不仅保证了工作面