提高黄牛岭矿井抽放瓦斯效果技术措施探讨.pdf

安 防论 坛 I A N QU A N Y U F A N G Z A I 提高黄牛岭矿井抽放瓦斯效果技术措施探讨 摘 要 本 文 根 据 当前 的抽 放 瓦斯 技 术 和 经 验 ， 提 出了提 高黄牛岭矿 井抽 放 瓦斯 效果的技 术措 施 ， 是 该 矿 井抽 放 瓦斯 研 究的 方 向 关键 词 提 高 较 难抽放抽放 效果技 术措 施 1 概况 黄牛岭矿井隶 属于湖南省资兴 矿业 集团公 司， 设 计 生产 能 力 3 0万 t ／ a ， 2 0 0 5年 核 定 生 产 能 力 1 4万 t／ a ； 采用斜井开拓方式 ， 风井也 为斜井 ， 通 风 方式 为抽 出式 ， 通 风 系统 为两翼 对 角式 ； 井 田含 煤 地层 为下二 叠统 斗岭 组 中段 P 1 d o 2 ， 共 含煤 7 层 ，本矿井 主采 5煤 层 ；采煤 l 作 面平均 煤厚 为 2 ． 0 6 n ， 平均倾 角 分别 为 3 3 。 ， 采用走 向 长肇 采煤 法 ，全部 垮 落法 管 理 顶板 ；全井 } j 划 分 为 0 m 、 一 1 5 0 m、 一 3 0 0 m三个 水 平 ， 一 1 5 0 m为 当前 生 产 水 平 ； 一 1 5 0 m水平 相对瓦斯 涌 出量 为 5 4 ． 1 5 m 3 ／ t ，相对二 氧化 碳 涌 出量 为 2 4 ． 1 2 m 3 ／ t ，属 煤 与瓦 斯 突 出矿 井 ； 该 矿煤尘爆 炸有危 险性 ； 煤层 自燃 倾 向性 为 白 燃 地质 条件 复杂 、 瓦斯 灾 害严重 ， 但煤层 透 气性 差 ， 钻孔 瓦斯流量衰减 快 ， 抽 放效果较 差 。 瓦斯抽放方法及 防突预测研究是 矿井 2 0 0 5年度 债资金 支持安伞改造项 目之一 2瓦斯抽 放 基础 参数 矿井 自测 的瓦斯抽 放主要基础参 数如下 ， 按照 矿井 瓦斯抽放 管理规 范 第 1 9条分类 标准 ． f 采 湖南第一工业设计研究院王业建 煤层 属较难抽放煤层 煤层透气性系数 0 ． 0 0 9 5 m 2 ／ ／ V P a 2 d 抽放有效影响半径 前期 5 ． 0 m ， 1 0～2 0天后减少至 3． 0m 百米钻孔瓦斯初始流量 0 ． 1 5 m 3 ／ r r i n 1 0 0 m 钻孑 L 流量衰减系数 0 ． 1 2 r 1 1 3当前抽放方法分析 3 ． 1 前抽放方法 当前 采用 的抽 放方法 为开 采层未 卸压 抽 放 的 方法 ， 在煤巷 掘进 丁作面掘进 作业 前进行底板 岩巷 “ 掘 前预抽 ” ，在 回采 r 作 面 回采 作业前 进行 顺层 “ 采前预抽” 3． 2存在 的主要 问题 f 1 l 需要布置底板预抽 巷 ， 井 巷 1 程量大 ， 巷道 成本多 ， 增加 了抽放投资 2 抽放有效影 响半径小 ， 煤层透气性 差 ， 钻孑 L 瓦斯流 量衰减快 ， 瓦斯抽放率低 ， 一般在 1 0 下 。 3 由于瓦斯抽放率 低 ，经预抽后 的采掘 T作 而还 多次发生突 出事故 ， 防突效果不 明显 4 提 高矿 井抽 放 瓦斯 效 果技术 措 施 提 高矿井抽放瓦斯效 果体现在 一是增加钻孑 L 瓦斯流量 ； 二是减 少钻孑 L 流量衰 减 系数 ， 延 长抽放 时 间 ； j足采取综 合抽 放方式 ， 提高 矿井抽 放 瓦斯 总 量 钻孔 瓦斯 流量主要 与钻孑 L 的见煤 长度 、 煤层 瓦 斯压 力 、 渗透 系数 、 钻孔 直径 、 抽 放 负压 等 因素 有 5l 一 维普资讯 A N Q U A N V U F A N G Z A I I 安 防论坛 关 。决定钻孑 L 瓦斯 流量 的关 键参数是瓦斯压 力和煤 层渗 透 系数 ， 特 别是 瓦斯 压力 ， 但 是煤层 原 始 瓦斯 压力是不能 改变的 ， 因此提 高钻孑 L 抽 放 瓦斯 量 的关 键在于如何提高煤层渗透 系数和增 大钻孑 L 直径 。 4． 1提 高煤层渗透系数 1 改扇形或平行布孑 L 为交叉布孑 L 方式 交叉布孑 L 方式 ，即沿煤层倾斜和伪倾斜方 向两 排顺层平行孔在煤层厚度方 向相互异 面交叉 。其技 术原理 一 是钻 孑 L 之 间 由于 空间交 叉 、 塑性 变形 区 增 大 ， 增 加 了钻孑 L 在 塑性 变形 区 的卸压 圈 ， 增 大 了 钻孑 L 周围的渗透性 ；二是钻 孑 L 之 间煤 体裂 隙连通 ， 各抽放 钻孑 L 间建立 了瓦斯流通 网络 ， 避 免 了因某 些 钻孑 L 塌孑 L 、堵孑 L 使钻孑 L 瓦斯抽放 量降低 的弊端 ， 从 而提 高钻孑 L 的瓦斯抽放量 。一般地 ， 交叉孑 L 的钻孑 L 抽放瓦斯量是平行孑 L 的 1 ． 2 6倍 。 2 深孑 L 控制预 裂爆破人 为卸 压抽放 人 为卸压措施有水力割缝 、水力 压裂 、松 动爆 破 和深孔控制 预裂爆破 等 ， 由于煤层 和顶底 板遇水 膨胀 ， 煤体 结构松 散 ， 水 力割 缝 、 水力 压 裂 、 松 动爆 破易 出现塌 孑 L、 堵孑 L 现 象 ， 使钻孑 L 瓦斯 抽放量 降低 ， 所以推荐采用 深孑 L 控制 预裂爆破人 为卸 压措 施 ， 即 在 抽放孑 L 间布置 预裂爆破 孑 L ， 利用炸 药爆炸 瞬间产 生 的高 温高 压爆生 气体 ，同时 在 瓦斯 压力 的作 用 下 ， 使煤体 沿抽放孑 L 方 向产生更多 的定 向裂隙或 其 他裂 隙 ， 增 加煤体 的裂隙 长度 和范 围 ， 以提 高煤 的 透气性 ， 减少抽放阻力 。 3 支承 压力 塑性 区采 动卸压抽放 煤层开 采后 ，已采空地 区上方 岩层 重量将 向采 空区周 围新 的支承点转移 ， 从 而在 采空 区周 围形成 支承压 力带 ， 在该 带存 在 塑性变 形 区 ， 煤 的透气 性 增 大 ， 瓦斯解 吸释 放 ， 抽 放 阻力减 小 ， 产 气量 增加 ， 可 以采用“ 边掘边抽 ” 、 “ 边 采边抽 ” 的开采层采 动卸 压抽 放方法 ， 抽 放塑性变形 区瓦斯 。支承压 力和瓦 斯流量变化对应关系如 图一 。 4． 2 扩 孔 随着钻孑 L 直径 的增 大 ，产生 的裂隙越 多 ，钻孑 L 周 围 的影 响范围也越 大 ， 抽 放效果也 就越理 想 。但 直径大施工困难 ， 按 目前施工水平， 正常钻进钻孔 直径取 7 5 1 oon m , 扩孔 变径 取 1 2 01 5 0 ra n , 扩孔 由 自动变径扩孔钻头实现。 4 ． 3提 高抽放负压 提高抽放 负压 ，煤 层 的瓦斯流量 场源增加 ， 流 动势增大 。抽放 负压对交叉 钻孑 L 抽放 不仅起 到 了引 导作用 ， 而且起到了拦截瓦斯流的作用 ， 使煤层 中 的部分瓦斯转 向流入钻孔 ， 从 而提 高钻孔抽放 瓦斯 量 ； 随着瓦斯逐渐被抽出， 抽放负压可以使煤体产 生收缩 变形 ， 引起 煤 层产 生一 定程 度 的卸压 ， 煤体 的裂隙 、 孑 L 隙增 加 ， 促使抽放量 增加 。一般地 ， 初始 流量有 负压 比无 负压 时 的瓦斯 抽放 量 高 1 ． 4 6倍 。 孔 口抽放负压应保持在 2 0 k P a以上 。 4． 4顶板走 向钻孔或高位巷抽放瓦斯 开采层抽放的瓦斯量相对较小 ，必须造成积 聚 在 采空区及顶板 裂隙带 的瓦斯 量非常 大 ， 有必 要在 开采层 抽放 的基础 上 ， 同时实行 顶板走 向钻孑 L 或 高 位巷抽放瓦斯方 法 ， 形成综合抽放 方式 。 顶板走 向钻孑 L 或高位巷抽放 瓦斯 的主要作用是 以丁作 面 回采采 动压 力形成 的顶板 裂 隙作 为通 道 来 抽放 T作面煤壁及 上隅角 涌出的瓦斯 ； 随着 采动 影响 ] 作 面煤 壁受 压形成 瓦斯 解 吸 ， 解 吸 的瓦斯 又 通过 煤壁 裂 隙和顶 板裂 隙流 入抽 放 钻孑 L 或 高位 巷 。抽 放钻孑 L 长度 8 01 0 0 m ，前 后钻场 钻孑 L 交 叉 1 0 1 5 m , 高位巷应贯穿整个工作面 。 5 结 束语 黄牛岭矿井属煤与瓦斯突出矿井 ，必须进行瓦 斯抽 放 ， 尽管 开采煤 层属 较难 抽放 煤层 ， 但通 过 对 具体 的情 况进行 具体 分析 ， 总 结积 累经验 ， 采 取措 施 提高 煤层渗 透 系数 ， 实行 综合 抽放 方式 ， 本矿 井 可以取得较好 的抽放 瓦斯效果 。 维普资讯