煤矿瓦斯抽放技术应用研究

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1、煤矿瓦斯抽放技术应用研究摘要：煤矿瓦斯治理有多种方法，例如本煤层抽放、采空区抽放、高位钻孔抽放、专用瓦斯巷抽放等治理方法，可提高工作面煤层开采的安全性，并取得显著的效益。本文结合工程实例介绍了高位钻孔抽放采空区瓦斯的技术应用，并对上隅角埋管抽放瓦斯的方法进行了分析。关键词：煤矿；瓦斯；抽放技术中图分类号：X752文献标识码：A文章编号：0引言随着开采深度和强度的增加，有些低瓦斯矿井也出现了高瓦斯区域。以前完全依靠增大风量来冲淡瓦斯，后来逐步采用少量单一的抽放瓦斯方式，配合通风稀释来解决瓦斯超限问题。进入21世纪以来，我国

2、的高瓦斯矿井和瓦斯突出矿井进一步增多，为了遏制煤矿重大瓦斯事故的发生，国家相关部门非常重视，增加了资金投入，科研工作也深入开展起来；许多先进技术应运而生，如矿井高位钻孔采空区抽放技术在煤矿得到了广泛的应用。1概况某煤矿生产矿井属于低瓦斯矿井。该工作面地层走向近似南北，倾向东，倾角22°～38°，平均32°。工作面倾斜长度150m，走向长度10006m。该工作面采用综合机械化轻型放顶煤采煤工艺，采放比1：1。后退式回采，U型通风，全部垮落法处理采空区。最高绝对瓦斯涌出量12m3／min，平均绝对瓦斯涌出量77m3／min。

3、该工作面主要瓦斯涌出形式为，工作面机组割煤时释放瓦斯和放顶煤释放瓦斯。放顶煤释放的瓦斯积聚在老空区溢入上隅角。所以在未抽放瓦斯前工作面上隅角瓦斯浓度经常处于超限状态。该工作面风量达到1300m3／min，仍然不能解决上隅角瓦斯超限问题。2瓦斯抽放技术2.1抽放系统2.1.1抽放泵及管路抽放泵型号为2BE1353-0矿用移动式瓦斯抽放泵，最大抽放量为60m3／min，供水压力为0.1～1.0MPa。2台泵运转，1台泵备用。主管路采用225mm聚乙烯瓦斯抽放管路，法兰盘连接。在工作面上顺槽敷设两趟225mm聚乙烯管做为抽放支

4、管，一趟抽放高位钻孔，另一趟抽放上隅角瓦斯。高位抽放孔口分支抽放管路采用51mm高压胶管，用高压快速接头连接。2.1.2其它设备(1)低洼处安设放水器，或每3006m安装一台放水器，保证抽放管路畅通；(2)进气侧管路安装过滤装置，防止杂物进入泵体损坏抽放泵；(3)采用瓦斯抽放监测系统对抽放参数进行监测，并接入矿井安全监控系统；(4)2台JCZ70瓦斯抽放综合参数测定仪测定抽放参数；(5)ZDY600S(MK-4)型煤矿用全液压坑道钻机2台。2.2高位钻孔抽放采空区煤层开采后，在上覆岩层中形成两类裂隙。一类是离层裂隙，是指

5、随岩层下沉在不同岩性地层之间出现的沿层面裂隙，它是由于各个岩层之间不同岩性、厚度所导致的岩层之间下沉不同步而造成的；另一类是竖向破断裂隙，是指随岩层下沉破断形成的穿层裂隙，它是由于岩层受拉剪作用超过其强度造成的。另外根据煤层的上覆岩层垮落破断的程度不同，在垂直方向上划分为三带：冒落带、裂隙带、弯曲下沉带。裂隙带是介于冒落带和弯曲下沉带之间的承上启下岩层，裂隙带中破断岩层块呈现整齐排列，碎胀系数较小，裂隙纵横交错。由于瓦斯密度为0.7168kg／m3，比空气的密度(1.293kg／m3)小得多，因此工作面涌出的部分瓦斯上浮

6、运移到裂隙带，并随着顶板的垮落进入采空区及上隅角，从而造成工作面上隅角瓦斯增大。采用高位钻孔，将采空区瓦斯抽排到总回风巷可以降低上隅角瓦斯浓度。2.2.1钻场布置钻场布置在上顺槽，由下帮开口破顶施工。钻场规格：长×宽×高=5.6m×4.2m×2.6m。钻场采用锚杆+金属网支护。每隔60～80m一个钻场，钻孔深80～100m，压茬20m。6布置钻场与在巷道内直接打钻相比解决了以下问题：(1)顶板支护密度过高，选择开孔点难，所以每个钻场只能打3个钻孔；(2)开孔需用岩心管过支护区，钻进速度慢，每班钻进5m；③由于巷道顶板有锚

7、杆、锚索孔、顶板变形封孔不严；④钻进时经常出现塌孔；(3)采区做超前支护时铰接顶梁把封孔管压坏；⑥钻机支在巷道内，没有人行道，造成安全通道不畅通，行人、运料困难。2.2.2钻孔布置工作面上端头20m范围内留有低三角煤，采高2m，根据顶板垮落高度为4～8倍采高的规律，采空区顶板垮落高度最高达16m。每个钻场内打2排共9个孔，呈扇形分布，1号孔位于工作面上端头，距煤层顶板高度15m。2号孔顺工作面倾斜方向距1号孔5m，距煤层顶板高度15m。3、4、5号孔依次相距5m，距煤层顶板高度15m。6、7、8、9号钻孔距煤层顶板高度1

8、0m，6号方位与1号相同，7、8、9号依次相距5m。钻孔直径89mm、110mm。在顶板条件好的情况下尽量布置大直径钻孔。钻孔布置如图1、2所示：图1钻孔平面布置示意图2钻孔终孔点位置示意2.2.3封孔工艺封孔采用双抗管，管长10m，筛孔管2m，封孔长度86m，马林散液封孔。连接支管采用51高压胶管或3寸埋线管。用特