地应力与卸压抽放瓦斯技术的探讨(报公司论文)2

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1、论文地应力与卸压抽放瓦斯技术的探讨作者：唐怀林樊树槐魏明部门：南桐煤矿通瓦科日期：2011年12月地应力与卸压抽放瓦斯技术的探讨前言南桐煤矿开采二迭系龙潭组煤系地层，煤系内含煤六层，可采三层，即4#、5#、6#煤层，煤层倾角30～40°。可采层4#、5#、6#平均厚度依次为：2.8m、0.95m、1.4m；瓦斯含量依次为：20m3/t，12m3/t，15m3/t，其中4#层为主采层，煤层透气性系数0.01m2／（Mpa2.d）。可采层均属严重突出煤层，其突出危险由大到小依次为4#、6#、5#煤层，为此选择5#煤层作为保护层，保护层开采中抽4

2、#、6#煤层的卸压瓦斯。近十多年来，随着矿井的延深，在同等保护层开采强度的前提下，卸压抽放瓦斯量逐渐下降（至2008年5月，由过去的4.5m3/min下降到1.6m3/min）,使近3000户居民用气量不能得到保障。为此我们对卸压抽放量下降原因进行了分析,找到了地应力与卸压抽放技术存在密切联系这一规律,通过采取针对性措施,卸压抽放量逐渐得到提高,至2011年11月止，矿卸压抽放纯量约10～15m3/min,完全满足了居民生活用气,同时保证了矿井锅炉煤改气工程顺利完工后的用气量,目前仍有3～5m3/min富余瓦斯排空,预计今后抽放量还会大幅度

3、提高，矿井目前正在进行瓦斯发电筹备工作。1矿井抽放概况矿井生产能力60万t/a,2009年核定生产能力80万t/a，经改扩建后其生产能力为120万t/a。矿井于上世纪六十年代初期建立永久性抽放瓦斯系统，以开采5#层作保护层来抽4#煤层的卸压瓦斯（5#、6#层瓦斯未进行抽放），近十多年来随着矿井的延深，其抽放量逐渐下降，至2008年5月，由过去的4.5m3/min下降到1.6m3/min，给安全生产带来威胁；矿生活用气不能得到保证。为此我们对矿井抽放量逐渐下降的原因进行了分析。2分析2.1地应力2.1.1开采深度与卸压抽放量的变化近十多年来，

4、矿井开采水平由过去的±0m水平逐渐延深到-325～-450m水平，在相同开采、地质、抽放技术条件下，随着开采深度的增加，4#层卸压抽放量也随之逐渐减少，如矿井南翼的零二采区，4#煤层卸压瓦斯抽放量随开采深度增加、地应力增大而逐渐减少。2.1.2区域构造应力与卸压抽放量的关系1)区域构造应力：矿井以f1大断层组为界，分南、北两翼开采，南翼开采王家坝向斜构造两翼煤层，北翼开采“乌龟山倾伏背斜”东翼煤层，在-200m水平以上，两翼各分为7个采区，各采区走向长450m左右。南翼采区受“王家坝向斜”和f1大型压性断层组控制，煤层走向发生扭折，因此区域

5、构造应力大，表现在：矿井发生的428次突出中有366次发生在南翼，而这些突出主要以压出为主，掘进巷道常发生响天炮、岩爆、底鼓、支柱移位、片帮、抽冒等；北翼全部采区位于“乌龟山倾伏背斜”东翼，北翼南部距f1大型压性断层组近，应力较大，主要表现在：矿井发生的428次突出中、仅62次发生在北翼，62次突出中又有55次发生在f1断层组附近的采区。北翼采区由南向北距背斜枢纽线越近，压应力逐渐减少、张应力产生的张裂隙逐渐增加，突出越来越少。因此矿井南翼区域压应力大，北翼区域压应力逐渐减少。2）区域抽放量对比在相同开采、抽放技术条件下，矿井南北两翼采区抽

6、放量对比有着显著区别，南翼各采区受区域构造应力影响最大；北翼南部一、三采区受区域构造应力影响较小；北翼北部区域构造应力逐渐消失。因此在横向上抽放量随区域构造应力逐渐减弱而呈逐渐上升的趋势，说明在相同开采、抽放技术条件下，区域构造应力越大，抽放效果越差。2.1.3地应力对抽放钻孔的影响矿井延深到-200m水平以下开采后，逐渐增大的矿山压力与区域构造应力叠加，使大部分区域地应力非常严重。施工抽放钻孔采用的钻机型号为:“ZY-100型”、“ZYG-150型”、“ZYG-150B型”、“ZY-750型”、MYZ—150型等，钻杆为Φ42mm，钻孔为

7、Φ62mm，由于地应力大、钻机功率小，部分钻孔施工到岩孔段就出现垮孔、卡钻，导致钻孔不能进入煤体；部分进入煤体的钻孔出现更严重的垮孔、卡钻，导致钻孔不能过完煤层全厚；部分施工好的钻孔被压实、封闭并与煤层隔离。严重的地应力对抽放钻孔产生极大影响，导致钻孔抽不出瓦斯。2．2抽放巷、抽放钻孔布置2.2.1抽放巷布置矿井可采的三个煤层由下至上称为6#、5#、4#煤层，层间距离：6#～5#层14m；5#～4#层23m，其中5#至4#层之间中部有9m厚的硅质灰岩，抽放巷就布置在硅质灰岩层位内，然后再在抽放巷内每隔30～40m布置一个抽放钻场。抽放巷的作

8、用一是在5#煤层回采过程中抽4#煤层的卸压瓦斯；二是对待掘的5#保护煤层巷道实施穿层预抽瓦斯措施。由于抽放技术落后，6#煤层的瓦斯未进行抽放。2.2.2抽放钻孔布置在钻场内向4#