采空区穿层钻孔抽放对工作面上隅角瓦斯的影响探讨.doc

急倾斜煤层采空区瓦斯抽放技术探讨王国强 罗江摘 要：在急倾斜煤层开采的过程中，煤（岩）层受采动影响，造成煤（岩）层的移动，从而形成采动裂隙，导致瓦斯向采空区涌入。由于采空区瓦斯会大量涌出，造成回采工作面上隅角，回风流甚至总回风中瓦斯浓度超限，严重影响正常生产。通过对急倾斜煤层瓦斯在采空区的分布和运移规律各种因素的分析，利用穿层钻孔对急倾斜煤层采空区瓦斯抽放技术探讨，为各矿对采空区瓦斯治理提供参考依据及治理经验。关键词：急倾斜煤层、采空区、穿层钻孔、瓦斯抽放我国多数矿井采空区瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的20-45%，少数矿井为50%左右，采空区涌出的瓦斯极易造成回采工作面上隅角及回风巷瓦斯超限，因此，处理好采空区瓦斯对保障矿井安全开采起到十分重要的作用。一、采空区瓦斯来源随着工作面向前推进，工作面后方的煤层顶板不断冒落下来，形成采空区，采空区上方煤层、岩层产生变形、下沉及断裂等变化，形成裂隙、裂纹，从而改变了瓦斯原来的流动状态和赋存状态，瓦斯从煤层及围岩中通过贯穿的空隙空间向着采空区和工作面流动，甚至大量的涌出。二、急倾斜煤层采空区内瓦斯分布规律采空区瓦斯涌出特征与煤层的赋存、回采条件密切相关，采空区瓦斯主要由采空区内遗煤和邻近煤层的瓦斯两部分组成。对于单一煤层回采，采空区瓦斯主要来源于采空区遗煤和少部分围岩涌出的瓦斯;在讨论有邻近层回采工作面采空区瓦斯涌出时，应从工作面回采后，所影响邻近层的卸压范围大小及单位时间内向回采工作面放散的瓦斯量入手，一般情况下，由于煤层回采，破坏了煤、岩体的压力平衡状态，上、下部负荷卸除，引起煤、岩体移动，并向采空区方向膨胀，从而导致包括错动而产生的相互贯通裂隙，这些裂隙与采空区沟通，形成了向采空区排放瓦斯通道。这样邻近层的瓦斯在其自身压力作用下，通过这些通道向采空区放散。(一)急倾斜煤层采空区瓦斯水平分布情况根据煤矿条件和生产实际情况，采空区水平方向瓦斯浓度分布和采空区瓦斯运移具有以下规律:1、采空区瓦斯在距回采工作面1-12m范围内浓度变化一般在3-8%之间;在12-20m范围内瓦斯浓度变化一般在10-18%;在20-40m范围内瓦斯浓度变化一般在20-35%;在40-60m范围内瓦斯浓度变化一般在35-50%之间。2、采空区瓦斯流动带划分 (见图1)图13、急倾斜煤层采空区瓦斯浓度垂直分布情况（见图2）由于瓦斯对空气相对密度为0.554，所以在急倾斜煤层采空区中，采空区瓦斯浓度随着采空区标高增加而增大。图3三、穿层钻孔对急倾斜煤层采空区瓦斯抽采技术(一)概况广安鑫福煤业有限公司高顶山煤矿煤层厚度0.82.0米；倾向110115；倾角4749；矿井绝对瓦斯涌出量11.15m3/min，相对瓦斯涌出量35.41m3/t，矿井属于煤与瓦斯突出矿井；煤层发火期12个月；南面可采煤层一层即K1煤层，北面可采K1 、K2 煤层。回采工作面采煤方式为走向条带跨上山连续推进，柔性掩护支架采煤法，放炮落煤工艺。回采工作面通风方式为“U”型全负压上行通风。由于季节性温差变化、采空区周期来压、下区段煤层瓦斯涌出等影响，高顶山煤矿S3701采煤工作面上隅角及回风巷瓦斯经常出现异常涌出，针对此情况。通过分析及现场实际考察，瓦斯来源大部分来自采空区。经过近一年探索，利用3701采面原穿层钻孔对采空区瓦斯进行抽放，有效的解决了采煤工作面上隅角瓦斯超限问题。(二)穿层钻孔采空区抽放方法穿层钻孔采空区抽放方法：随着采煤工作面面的向前推进，利用原采面瓦斯抽放穿层钻孔，对采空区瓦斯进行抽放。(三)穿层钻孔利用技术1、钻孔终孔位置的确定及技术参数通过图2分析，确定了采空区瓦斯分布情况，为达到抽放效果及减少采空区漏风，我矿只利用上部两个穿层钻孔（1#、2#）对采空区瓦斯进行抽放。具体参数见下图表。图31#、2#穿层钻孔参数表孔号方位角倾角孔深m终孔标高m128965.1258.47447.28228967.8251.14441.332、穿层钻孔抽放时间的确定随着采煤工作面的推进，通过图1分析以及煤层发火期的关系，为了减少采空区漏风，我矿瓦斯抽放范围确定为回采工作面后40m左右。所以穿层钻孔抽放时间为：t= （40+x）/ v式中: t穿层钻孔抽放时间，d;v工作面回采速度，m/d;x每组钻孔间距，m。3、抽放流量、浓度、负压钻孔抽放流量、浓度、负压的确定，与孔口抽放负压与抽放量有一定关系，抽放负压升高，流量增大。由于采空区瓦斯涌出具有一定的稳定性，抽放流量与抽放瓦斯浓度呈显著的反比关系，且抽放的纯瓦斯量基本保持恒定，也与实际情况完全相符。因此，采空区瓦斯抽放在满足治理瓦斯涌出，解决回风巷和上隅角瓦斯超限的前提下，使钻孔抽放流量不能太大，流量愈小，浓度愈高，纯量基本保持一定。所以应该在满足抽放要求的前提下，尽可能的使抽放浓度最大。（对于煤层自然周期短的矿，不建议对采空区穿层钻孔抽放）四、结论本文根据广安高顶山煤矿采空区实际情况，针对采煤工作面上隅角及回风巷瓦斯超限问题，通过对急倾斜煤层采空区瓦斯分布情况进行分析，利