淮南矿区瓦斯治理技术与实践

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1、淮南矿区瓦斯治理技术与实践袁亮摘要：通过现场考察和理论分析，阐述了淮南矿区瓦斯综合治理的基本方法，研究了顶板走向钻孔、高抽巷、专用巷道等瓦斯治理技术的现场使用条件及技术参数，分析了局部及区域性瓦斯治理技术在淮南矿区的应用效果和存在的问题。最后介绍了淮南矿区瓦斯治理的设备和技术投入情况，提出了矿区未来瓦斯治理技术的发展方向。关键词：瓦斯；瓦斯治理；采场瓦斯；淮南矿区文献标识码：A文章编号：0253-2336(2000)02-0007-051概述淮南矿区现有11对生产矿井和1对在建矿井，其中高瓦斯矿井2对，煤与瓦斯突出矿井7对。矿井开采深度-720m,开拓深度-820m。矿区核定生产能

2、力1660万t/a,其中高、突矿井煤炭产量占矿区总产量的90%左右。矿区高瓦斯煤层瓦斯含量为10〜22m3/t,瓦斯压力高达5.7MPa,煤的透气性系数为0.02〜0・08m2/(MPa2d)。采煤工作而瓦斯涌出量最大为40m3/min,掘进工作面瓦斯涌出量一般为6〜10m：7min,最大为23n)7mino建矿以来发牛瓦斯突出117次，发牛瓦斯爆炸事故24起，瓦斯问题严重威胁着矿区的安全生产。近年來，矿区不断进行通风系统改造，在采煤工作面上隅角充填堵漏风，掘进中引入大功率对旋局扇，使采掘而通风状况大为改善。同时加强瓦斯治理方法研究，在瓦斯抽放及利用专用巷道通风等方面有了较大的突破

3、。截止到1999年6月累计抽放瓦斯1.5亿m3,其中1999年1〜6月抽放瓦斯量已达0.19亿垃矿井瓦斯抽出率为14.24%,逐步形成了以瓦斯抽放为主的瓦斯综合治理格局。2采场瓦斯治理方法研究2.1采空区瓦斯治理方法2.1.1采空区瓦斯赋存及运移规律采空区瓦斯来源于上、下邻近层及遗煤析岀的瓦斯，其涌岀量通常占回风瓦斯量的50%左右。采空区瓦斯分布与漏风流场的状态关系密切。根据采空区流场分布规律，采空区漏风从工作面上部流出。由于瓦斯的比重只有空气的0.554倍，在低雷诺数的线性层流区瓦斯气体显现上浮特性，特别是深部采空区高浓度瓦斯向工作面上隅角运移时，这种上浮特性较为显著。在冒落带下

4、部距工作面15m以内的区域，采空区漏风符合大雷诺数的非线性渗流规律,瓦斯一旦与空气混合，便在空气屮均匀分布。在冒落带上部及离煤壁较远的压实区，漏风风速很小，由于体积力的作用，瓦斯气体存在上浮分层现象容易积存高浓度瓦斯。图1为实测潘一矿2312(3)采面采空区瓦斯分布情况,其屮距工作面15m以远瓦斯浓度呈现分层现象。由此看岀，采空区上部积存的瓦斯浓度较高，并且在向工作面上部运移的过程中，瓦斯气体随着漏风风速的降低边运移边上浮，当上隅角处理不善而存在涡流区时，就会造成瓦斯积聚，回风流瓦斯超限，严重威胁矿井安全生产。062*沦WSR010203040测点距工作面水平距高厶/m图12312

5、(3)采空区瓦斯浓度分布在负压U型通风条件下，采空区漏风流场范围内的积存瓦斯均要通过岩体空隙涌向工作面。涌入量的大小取决于漏风压力和岩体的渗透率,即岩体的间隙及连通情况。因而治理采空区瓦斯的主要手段是切断涌入瓦斯源和改变漏风分布状况，减小瓦斯向采面的涌入量。2.1.2顶板走向钻孔抽放技术顶板走向钻孔抽放技术能够通过抽放切断上邻近层瓦斯涌向工作面的通道，同时，对采空区下部赋存的瓦斯起到拉动作用，减少采空区瓦斯向工作面的涌入量，钻孔布置如图2所示。其原理是在采空区流场上部增加汇点，使瓦斯通过汇点流出。图2顶板走向钻孔平面布置示意(1)钻孔施工层位。施工层位的选择是这种方法抽放效果好坏的

6、决定因素。矿压研究表明⑴，采场上覆岩层随着工作而的推进存在“三带”和“三区”。沿工作面推进方向，裂隙带岩层分为煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。在竖直方向，采场上覆岩层分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。冒落带岩石的松散系数--般为1.3〜1.5,经过重新压实后，碎胀系数可降到1・03左右。裂隙带由于断裂的岩块排列比较整齐，因此碎胀系数较小。受采动的影响，煤壁支撑影响区域的岩层水平移动比较剧烈，垂直移动则很微小。离层区垂直位移增大，并且下部位移速度快,重新压实区岩层受己冒落岩石的支撑，其下部岩体位移速度变小，岩层活动趋于缓和。因此，裂隙带的离层区和冒落带的岩体Z间空隙较大，连通性好。

7、顶板抽放要求瓦斯浓度高，并要满足一定的抽放流量，即抽放口附近的裂隙要有良好的瓦斯通道。因此，抽放位置不能太高，高处虽然瓦斯浓度高，但由于裂隙不够发育，裂隙之间的连通性不好，很难抽到大量瓦斯。而在采空区低处一方面瓦斯浓度较低,另一方面因为岩石松散度人，抽放的影响范圉小，不能有效切断邻近层瓦斯涌入回采空间。根据对采场上覆岩层活动规律的分析，离层区下部和冒落带上部的岩石裂隙连通性好，是顶板抽放的最优区域。据测定⑵，当上覆中硬岩层时，缓倾斜煤层冒落带高度为采高的3〜4倍；当上