煤层群瓦斯集中抽放技术的应用

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  【摘 要】随着矿井的延深,矿井瓦斯涌出量越来越大,同时瓦斯压力也明显增高,常规的抽放办法己不能完全解决生产过程中的瓦斯危害问题,通过采取该技术,可提前对煤层瓦斯进行预抽并释放瓦斯压力,将煤层瓦斯治理到安全值以下再生产,实现“安全生产”。
  【关键词】集中抽放;瓦斯;预抽卸压;一巷三用
  
  瓦斯不除,矿无宁日,多起事故教训说明瓦斯是煤矿的头号杀手,怎样才能真正把瓦斯降服呢,针对这个问题,我们通过学习并结合本矿实际,研究了瓦斯集中抽放巷技术,解决低透气性高瓦斯煤层群提前进行预抽卸压问题。
  煤层群集中抽放巷是治理高瓦斯煤层群的新技术,该技术不仅可以对煤层群瓦斯提前进行预抽卸压,而且所施工的巷道还可为下层煤开采分流瓦斯,同时还可做为区域瓦斯尾排巷,可谓是“一巷三用”,它的作用是将高瓦斯区治成低瓦斯区,实现安全生产。
  七台河矿区某煤矿五采区共回采90、91、92、93、94等五层煤,层间距为3-30米之间,该区域是全矿瓦斯最大的采区,每层煤瓦斯都较大,在采掘工作时采取边抽边采、边抽边掘的情况下,瓦斯还时有超限,特别是在上方采煤下方掘进时,受采动影响,掘进巷道瓦斯大量涌出,很难治理,不能保证安全生产。
  针对上述情况,我们在煤层群中部沿煤层走向设计了一条全岩治理瓦斯巷,全长1200米,在该巷道内进行上下打钻预抽,将整个煤岩体中的瓦斯提前抽出,然后再进行采掘活动,保证安全生产。该集中岩抽巷位于二水平五采区左一区段巷道与左二区段巷道中部。集中岩抽巷右部是五采区机、轨道下山,左部是F:3号断层与新立交界。
  一、抽放方式及方法
  根据瓦斯赋存实际情况,采用穿层钻孔抽放方式抽放瓦斯。综合分析左部各煤层瓦斯涌出规律,确定钻场间距 25米一个,每个钻场施工30个钻孔,抽放半径5米,钻孔间距为0.3-0.5米。为了保证钻孔的抽放浓度,施工钻孔终孔位置必须深入到煤层顶底板岩石,深度不小于1.0米,沿煤层倾角作扇形布置。具体见下图:
  封孔长度根据以前的封孔经验和开孔的围岩特征,确定封孔长度为4米。孔内铺设1.5寸钢管,外用聚胺脂封孔,设好档板。钻机选用ZDY-3200S型钻机和ZDY-1200型钻机,最大孔径Ф94mm,最小孔径Ф75mm,孔深45-65米。主管路Ф225:580米,到专用集中岩抽巷。根据预计抽放量及浓度,支管路选用Ф159mm玻璃钢管900米,满足瓦斯抽放效果。
  二、应用效果
  掘进90层左二区段瓦斯数据,配风450m/min,并且采用本煤层抽放,回风瓦斯浓度达到0.9%,放炮后瓦斯浓度高达2%,为确保安全生产,在五采区集中岩抽巷内采用双层横向钻孔,提前预抽掘进前方煤体瓦斯。在风量配给不变的情况下,回风瓦斯浓度降到0.3%,放炮后瓦斯浓度降到0.8%,取得了较好效果。
  回采90层左一区段时工作面配风1130m/min,采用上巷仰角抽放,不生产状态下工作面瓦斯浓度0.8%,上隅角瓦斯浓度1.8%,回风瓦斯浓度0.9%,生产时机组每次只能连续割10节槽,就必须停30分钟释放瓦斯,否则将造成工作面和回风瓦斯超限,每小班只能生产1刀煤。通过应用集中抽放技术,在全岩瓦斯治理巷内向90层左二区段内打扇形钻孔提前预抽瓦斯。在回采90层左二区段过程中,生产状态下工作面瓦斯浓度0.5%,上隅角瓦斯浓度0.8%,回风瓦斯浓度0.4%,生产时机组可全速割煤,每小班可生产3刀煤,产量提高了两倍,取得了良好效果。
  该技术现己在我矿五采区进行应用,从目前应用情况看,效果非常好,不但能提前抽出煤岩体中的瓦斯,而且还能起到卸压保护作用。该巷道除起预抽瓦斯作用外,还可作为下一层的高抽巷和下一区段的尾排巷,实现“一巷三用”。
  三、经济效益
  通过进行瓦斯治理后,工作面单产由1.0万吨增加到3.0万吨,每年可多出煤24万吨。每多出一吨煤新增利润按140元计算,每年可创收24×140=3360万元。
  四、社会效益
  该项目具有瓦斯抽放量大、抽放时间长、利用量大等特点,可直接利用排出的瓦斯发电,解决瓦斯污染大气问题。该项目可从本质上解决瓦斯危害问题,实现煤矿“以人为本”的目标,对煤矿瓦斯防治,特别是将来深部开采矿压和瓦斯压力增高问题,都可以提前防治,具有很高的推广价值。
  这项技术的成功应用,对打造本质安全型矿井,实现煤矿安全生产和职工幸福生活具有现实意义,对薄煤层矿区高瓦斯煤层群瓦斯治理,特别是有冲击地压显现的矿区,有着重要的指导意义和推广价值。
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