水力采煤与管道运输HYDRAULI.pdf

第 2期 2 0 0 7年 6月 水 力 采 煤 与 管 道 运 输 HYDRAULI C COAL M I NI NG ＆ P I PEL I NE TRANS P ORTATI ON NO．2 J u n ． 2 0 0 7 外错巷在 斯防治中的应用 开滦 集团钱 家营矿业分 公司 河北 唐 山 0 6 3 3 0 1 摘 要 开 滦 集 团钱 家营矿 业 分公 司 利 用 上 一 个 工作 面 的 废 弃 运 输 巷 作 外错 巷 ， 对 工 作 面进 行 瓦斯 治 理 ， 介 绍 了治理 方 法和 效果 。 关 键 词 外错 巷 瓦斯 分布 瓦斯 涌 出 中图分类号 TD 7 l 2 6 2 文献标识码 B 文章编号 l O O 6 一O 8 9 8 2 0 0 7 0 2 0 0 3 8 0 3 1巷 道布 置 方 式 由于钱 家 营 矿 业 分 公 司 回 采 工 作 面 采 用 一 次 采 全 高综 采 工 作 面 ， 而 布 置 高 位 岩 石 巷 道 工 程 量 较 大 ， 因此 可考 虑 在 工 作 面 风 道 以 上 再 掘 进 一 条 巷 道 即外 错 巷 ， 这 样 可 以解 决 工 作 面 上 角 瓦 斯 积 聚 问题 。具 体布 置方 式 见 图 1 。 2瓦 斯 涌 出 规 律 及 影 响 因素 工作面 瓦斯 来 源主 要 为煤 体 自身 所 赋存 瓦 斯 ； 地质构造 影响 断层 、 裂隙 中瓦斯 涌 出； 采空 区内积存 瓦斯 涌 出 ； 邻 近 工 作 面 煤 层 瓦 斯 涌 出 ； 工作 面顶 底 板 所 赋 存 的 瓦 斯 等 。 2 ． 1 工作面瓦斯涌 出影 响因素分析 统计 和分析结果表 明 ， 现生产 区采 掘工作面 瓦斯 涌出量变化主要 与煤 层所赋存 的瓦斯 、 煤层 顶底板 岩性 、 褶 曲及 断层 的分布 密切相关 。顶底 板 岩性 致 密 ， 褶 曲及 断层构 造发育 的 区域 ， 采掘 时 的 瓦 斯 涌 出较 大 ， 否则 较 小 。 2 ． 1 ． 1 顶 底 板 岩 性 对 瓦斯 分 布 和涌 出 的影 响 钱 家营矿 煤层 顶底 板岩性 主要有 粉砂岩 、 泥 岩 、 页岩 、 细砂 岩和中粗砂岩 。其 中 ， 粉砂 岩和泥 岩 岩 性 致 密 ， 是 良好 的 瓦 斯 封 盖 层 ， 瓦 斯 涌 出异 常工作 面的顶底板大多是 这类岩层 ， 而细砂岩 和 中粗砂 岩则是排放瓦斯 的 良好通路 ， 开采期 间很 少 出 现 瓦 斯 异 常 现 象 。仅 是 粉 砂 岩 和 泥 岩 发 育 的 区域 ， 由 于 岩层 致 密 ， 缺 乏 储 存 瓦 斯 的空 间 ， 工 作 面 瓦斯 只 是 从 本 煤 层 中 涌 出 ， 虽 会 比其 它 岩 性 覆 盖 下 的工 作 面 大 ， 但 不 会 造 成 瓦 斯 涌 出异 常 。 如 果 同 时存 在 地 质 构 造 ， 特 别 是 出现 较 大 的 褶 曲 时 ， 会 使 该 区域裂 隙 大量发 育 ， 煤层 顶底板 有 足 够 的瓦斯储存 空问和流动 通道 ， 其结果 就会造成 开 采 时较 大 的 瓦斯 涌 出 异 常 。 2 ． 1 ． 2 断层对 瓦斯分布和涌出的影响 断层是 影 响煤 层 瓦斯 分布 和 涌 出 的主 要 因 素之一 。统计 分析表 明 瓦斯 涌 出量在 一定范 围 内与工作 面回采范围 内断层 的数量成 正 比， 但 断 层 数 量 超 过某 一 数值 后 ， 这 种变 化关 系趋 于平 压 人 式 风 机 停 止 运 转 时 ， 除 尘 装 置 自动 停 止 运 转 ， 压人式风机未启 动时 ， 除尘装 置闭锁 ， 不 能先 启 动 。 5 除尘 器 的 除 尘效 果 表 1 所 列 为 开 滦 集 团 唐 山 矿 业 分 公 司 T 2 0 9 2通风巷使 用 自激式 水浴 膜 除尘 器前 后 粉 尘 测定 对 比 表 。 3 8 表 1 粉 尘 测 定 对 比表 地 点 ／ m 前 g m 。 ／ ra 后 g m 。 降蜊 测 定 地 点 ． 降尘 率／ 浓度 一 浓度 一 作者 简介 马 熙 琳 1 9 6 1 一 ， 男 ， 开 滦 集 团唐 山 矿 业 公 司 生 产 技 术 部 ， 工 程 师 。 收 稿 日期 ； 20 0 7 0 3 01 维普资讯 2 0 0 7年 6月 沈浩 天 外错 巷 在 综采 工作 面 瓦斯 防 治 中的应 用 第 2期 缓 ， 而且过多 、 过大 的断层反起预排 瓦斯的作 用 。 2 ． 1 ． 3 褶曲对 瓦斯分布和涌 出的影 响 统计分析 表明 褶 曲对 瓦斯分 布 和涌 出 的影 响主要表 现 在 产 生 断 层 和 造 成 围岩 裂 隙 发 育 。 特别在裂 而不 断的褶 曲 区域 ， 如果辅 以致 密 的围 岩 ， 则是瓦斯涌 出的 重灾 区。褶 曲对 工作 面瓦斯 分 布和涌 出的影 响因煤层而异 。5煤层较强 ， 7 、 9 煤层一般 ， 1 2煤层较 差 。 各 种 因素 对 瓦斯 涌 出 的 影 响 见 图 2 。 图 2 工 作 面 瓦 斯 涌 出 量 2 ． 2工作面 瓦斯 涌出量预测 回采工作面瓦 斯 涌 出量 q 采 计 算 是建 立 在 煤层瓦斯含量基础上 的 ， 对 于一 次采全 高工作 面 的瓦斯涌 出量计算公式 如下 q 采 q 1 q 2 其 中 q 1 一 k 1 k 2 k 3 X0 一Xc m／ M q 。 一 ∑忌 』 x 。 』 』 ／ M 式 中 q 为开采层瓦斯涌 出量 ， m。 ／ t , q 为邻 近层 瓦斯涌 出量 ， m。 ／ t , X。为煤层原 始瓦 斯含量 ， m。 ／ t ； Xc为采落煤炭后 运至地表后 的残存 瓦斯 含量 ， m。 ／ t 。 2 ． 3 采 空 区 内 的瓦 斯 在 回采过 程 中部 分 瓦斯将 进人 采空 区 ， 部分 瓦 斯 随 风 流 、 风压 影 响 进 人 回风 流 或 进 人 其 它 回 风 巷 中 。 3 利 用 外 错 巷 治 理 瓦 斯 利用外错 巷 治 理 瓦 斯 有利 于解 决 工作 面 上 角瓦斯积 聚问题 ， 同时可 解决 由于 回采工作 面 回 风流瓦斯超 限而影 响工作面正 常回采 。 3 ． 1 工作 面上 隅角瓦斯 治理效果分析 工作面外 错 巷 与 工 作 面 风道 之 问 用联 络 巷 连接 ， 联络巷 之 问 间距 1 5 m， 由工 作 面上 隅角 瓦 斯 浓 度 变 化 可 以 看 出 ， 在 联 络 巷 1 0 ～ 1 5 m 范 围 内， 工作面上隅角 瓦斯 浓度 最大 。工作 面 与联络 巷距离与上 隅角 瓦斯浓度变化关 系祥见 表 1 。 表 1 上 隅角 瓦斯浓 度表 距离 ／ m 1 2 3 4 5 6 瓦斯浓度 ／ 0 ． 6 0 ． 6 0 ． 7 0 ． 7 0 ． 8 0 ． 8 3 ． 2 工作面 回风流 瓦斯治理效果分析 由于工作 面条件 限制 ， 工 作 面 的外错 巷 只能 利用上一个 工 作面 的废弃 的运 输 巷 道 。在 这 个 巷道 中铺设 瓦斯抽放 管路 ， 利 用瓦斯 抽 放系统 将 外错 巷中的瓦斯抽 出 ， 从 而降低 工作 面 回风流 和 上 隅 角 瓦 斯 浓 度 。 3 ． 3抽放效果 统计 由于该工作面 回采 速度 加快 ， 同时 临近工作 面采空 区瓦斯涌 出量加 大 ， 利 用外错巷 进行该 工 作面瓦斯治理 ， 取 得显 著效果 。瓦斯抽 放浓度 变 化数据详见表 2 。 ． 表 2外错 巷瓦 斯抽 放浓 度表 月份 2 0 0 4 ． 9 2 0 0 4 ． 1 0 瓦斯 浓度／ 4 ． 6 3 ． 8 3 ． 6 3 ． 5 4 ． 8 5 ． 5 ． 5 ． 3 6 ． 9 抽 放负压 ／ MP a 0 ． 0 5 0 ． 0 5 0 ． 0 5 0 ． 0 5 0 ． 0 5 0 ． 0 5 0 ． 0 3 0 ． 0 5 采 区抽 放率／ 2 5 1 6 1 4 2 O 2 O z o 1 8 1 9 平均 流量 ／ m。mi n ～ 1 9 1 8 1 7 3 9 1 4 2 0 ． 4 1 9 ． 5 1 9 ． 0 混合 总量 ／ m。8 2 0 8 0 0 8 0 3 5 2 0 7 3 4 4 0 0 1 7 4 0 9 6 0 6 2 4 9 6 0 8 2 2 5 2 8 8 7 0 4 8 0 8 2 0 8 0 0 纯 瓦斯量／ m0 3 7 7 5 7 3 0 5 3 4 2 6 4 3 8 6 O “ 9 3 4 2 9 9 9 8 4 5 2 3 9 4 6 1 3 5 5 6 6 3 5 效果分 析 工作 面上 隅 角瓦 斯浓度 在 0 ． 6 9 ／ 6 ～ 1 之 间， 上 毛窝 2 ～ 3 r n处 瓦斯 浓度 局部 可 达 到 1 9 ／ 6 ～1 ． 5 ， 达到瓦斯 防治的 目的。 浓度分析 外错 巷 防治瓦 斯技 术 的利用 可 以 看 出 ， 工 作 面 瓦 斯 回 风 浓 度 基 本 在 0 ． 3 5 ～ 0 ． 4 5 之问 ， 这说 明外 错 巷 瓦斯 泄放 效 果较 好 ， 达 到 泄 放 瓦 斯 的 目的 。 4 效 益 分 析 4 ． 1瓦斯治理效果 2 0 0 4 ～2 0 0 5年 通 过 对 l 3 7 4工 作 面 瓦斯 治 理工 作 看 ， 其 效 果 比 较 明 显 。 2 0 0 4 年 9月 ～ 3 9 维普资讯 第 2期 2 0 0 7年 6月 水 力 采 煤 与 管 道 运 输 HYDRAULI C C0AL M I NI NG ＆ P I PE LI NE TRANSP OR TATI N NO．2 J u n ． 2 0 0 7 相邻 煤 层 瓦斯 抽放 技 术 应 用 姚 仲 宝 开 滦 钱 家 营 矿 业 分 公 司 河 北 唐 山 0 6 3 3 0 1 摘 要 介 绍 了开 滦 钱 家营矿 业 分公 司利 用 调 整 局 部 通 风 负压 和 抽 放 相 邻 采 空 区 瓦斯 的 方 法 达 到 瓦斯 治 理 目的 。 关 键 词 瓦斯 涌 出 瓦斯 抽 放 通风 负压 中图分类号 TD 7 1 2 ． 2 3 文献标 识码 B 文章编号 1 0 0 6 0 8 9 8 2 0 0 7 0 2 0 0 4 0 0 2 1 引 言 开滦钱 家营矿业 分公 司是设 计年 产 4 0 0万 t 原 煤 的 现 代 化 高 产 高 效 大 型 矿 井 ， 目前 年 生 产 能 力已达 6 0 0万 t ． 随着综采技术 的发展 ， 采 掘推进 速不 断加快 ， 开采 强度 的增加 ， 工 作 面 的绝对 瓦 斯涌 出量大 幅度增 加 ， 直 接影 响矿 井 的安全 和生 产 。结合 1 3 9 3工 作 面的地 质 开采 条 件 ， 实 施 了 卸 压邻 近层 瓦斯 、 边 采边 抽 、 采空 区 瓦斯抽 放 等 综合 抽 放技 术 ， 从而 降低 工作 面瓦 斯涌 出量 ， 提 高抽 放 率 ， 降低 瓦斯抽 放 成本 ， 确 保工 作 面顺 利 回采 。 2 1 3 9 3工 作 面概 况 该工作面位 于 一6 0 0水平 三 采 区 9煤 层 ， 上 伏 7煤 层 1 3 7 4工 作 面 和 倾 斜 上 方 l l 9 7工 作 面 均 已 回 采 完 毕 。 工 作 面 回 风 巷 长 8 8 7 m， 运 输 巷 长 8 6 0 m， 平均 8 7 3 ． 5 m； 平均倾斜 长度 1 6 9 m。 煤层较稳 定 ， 厚度 1 ． 2 m～3 ． 1 m， 煤层底部有 1 ～2层不稳定泥岩夹矸 ， 厚度 为 0 ～0 ． 5 m， 煤层 直接 顶局 部煤 线发育 ， 受断层 及沉 积影 响 ， 局部 薄煤甚至全岩 。煤层平均倾角 8 。 。 工作面地质构造较 为复杂 ， 掘进 共揭露 断层 2 7条 ， 其 中对 回采有较 大影 响的断层 1 2条 ， 受断 层影响造成局部全岩或薄 煤 ， 断层 附近顶板 稳定 性 变 差 ， 破碎 易 冒 落 。 3 瓦 斯 涌 出 规 律 及影 响 因素 3 ． 1 邻近工作面 煤层 瓦斯涌 出分析 经工作 面地理位置分析表 明， 1 3 9 3工作 面处 于 l l 9 7 、 1 3 7 3工 作 面 已 回采 完 毕 的 下 方 ， 1 3 7 3 采 空 区 的 瓦 斯 顺 着 裂 隙 进 入 1 3 9 3采 空 区 致 使 1 3 9 3工 作 面 瓦斯 涌 出量 大 。工 作 面 位 置见 图 1 。 兰 采 上 石 门 上山 1 1 9 7 工作 面 1 3 7 3 I作 面 辅 采 l 3 9 3 工作面 侧 1 37 4 工作面 i 7 煤层上山 图 l l 3 9 3工 作 面位 置示 意 图 2 0 0 5年 4月 瓦 斯 抽 放 量 为 7 7 0 3 6 8 m。 ， 采 取 外 错 巷 瓦 斯 治 理 措 施 以后 ， 工 作 面 上 隅 角 瓦 斯 浓 度 在 0 ． 6 ～l 之间 ， 工作 面 回风 浓度 0 ． 4 左 右 ， 未发生过一次瓦斯超 限事故 ， 确保 了公 司安 全 生 产 。 4 ． 2 综合 效 益 对工作 面瓦 斯 的综合 治 理使 对 矿 井 安 全 生 产存在着双重性 ， 一是减 少采 区瓦 斯 向工作 面的 涌出量 ， 消 除 瓦斯 对 生 产 工作 面 安 全 生 产 的威 胁 ， 从 而减轻 工作 面 的通 风负担 ； 二是 通过 对抽 放 出的各种气 体的监测 ， 可以对采空 区 自燃 发火 4 O 进行早期预报 ， 以便做 到超前预 防 。由于消除 了 瓦 斯 和 自然 发 火对 工 作 面 安 全 生 产 的威 胁 ， 极 大 的促 进 了矿 井 安 全 生 产 ， 同 时 也 为 广 大 职 工 创 造 了一 个 良好 的生产 劳动环境 ， 矿井 年经济 效益达 5 2 0万 元 。 作者 简介 沈浩天 1 9 7 4 一 ， 男 ， 现 任 开 滦集 团钱 家营矿 业 分公 司通风 区工程 师 ， 1 9 9 8年 毕业 于辽宁工程技 术 大学通 风与安 全 专业 。 收 稿 日期 2 00 6 0 8 0 l 维普资讯