低透气性大倾角薄煤层邻近层卸压抽放和注水方法的研究 --东风煤矿王汉国.doc

低透气性、大倾角薄煤层进行邻近层卸压抽放和注水方法的研究王君，王汉国（龙煤集团七台河分公司东风煤矿，黑龙江省七台河市154600）摘要：根据我矿煤层的实际赋存情况，介绍我矿在开采大倾角、薄煤层、低透气性煤层时，采取的瓦斯治理方法。关键词：大倾角；薄煤层；保护层开采；瓦斯抽放；煤层注水 龙煤集团七台河分公司东风煤矿矿井绝对瓦斯涌出量为27.08m3/min，相对瓦斯涌出量为：37.4 m3/t；2011年鉴定为突出矿井，突出煤层为68层。自2006年3月建立抽采系统，地面建有永久瓦斯抽放系统一套，安装2BEC52型水环真空泵2台，额定流量260 m3/min。我矿一采区67层左五片作为保护层首先开采，工作面上巷采用煤层注水，下巷采用邻近层卸压抽放等措施对工作面瓦斯进行综合治理。 一、工作面概况 43003采煤队回采的一采区67层左五片平均走向790米，上巷标高（-410）（-420），下巷标高（-500）（-533）；工作面倾斜平均145米；煤层厚度0.7-1.2米，平均1.0米；煤层倾角-38-49度，平均45度；本煤层上片已开采完毕，下片未采，左部为一采区边界，右部为一采区轨道下山；煤层属于单斜构造，稳定无褶曲，采场内局部有小断层对回采影响不大。 二、邻近层卸压抽放要想实现高瓦斯、低渗透条件下多煤层瓦斯的高效抽放，就必须增加煤系中煤、岩层的透气性，所以在煤层群中首先选择瓦斯含量低、无突出危险的煤层作为保护层首先开采，我矿根据实际情况选取67层作为保护层开采，这样由于首采层采动影响，煤、岩层的透气率可以增大数千倍以上，这样再采取下邻近层抽放会取得很好的抽采效果。1、保护层面积计算：67煤层倾角取45，两个卸压角都取80，工作面倾斜长度取145米，上巷标高取-420，下巷标高取-530,保护层面积为11.35万m2。上部被保护标高-445，下部保护标高-547，由于67层左五片以上范围全部开采，所以-547m标高以上的68层全部为被保护范围。走向上始采线、采止线及所留煤柱边缘位置的卸压角取60，走向被保护长度为757米。被保护面积为13.6万m2。2、下邻近层瓦斯抽放设计1）、预抽煤层瓦斯方式：回采67层煤时，瓦斯主要来源为下部的68、69层煤的瓦斯涌入该工作面。所以在67层左五片施工下邻近层钻孔，不但对68层将来回采区域内的煤层瓦斯进行预抽，解决了68层左五片掘进时的煤与瓦斯突出问题，还有效的阻止了68、69层煤的瓦斯进入67层工作面，保证67层安全回采。2）、钻场布置：由67层左五片停采线沿巷道每隔60米设置一个钻场，一直到尾排巷处，设置钻场13个；在钻场内向68层施工穿层钻孔。3）、钻孔布置：整个保护范围内的穿煤钻孔按网格布置，网格间距12-15米，钻孔控制68层将来回采区域内的整个中下部煤层及巷道两侧轮廓线外各15米。在每个钻场沿保护范围倾向打两排钻孔，终孔位置排间距12米；钻孔孔径75mm，钻孔进入68层煤层底板长度不小于0.5米。4）、抽放系统：利用一采区的地面抽放系统，使用159mm抽放管路将所有钻场的钻孔连接。在支管低凹处设置阀门及放水器；在主管路与支管路连接处设置阀门；钻场内设置集风器及计量装置，单孔设测试孔以便检查瓦斯浓度。5）、抽放参数：每班对钻孔抽采参数浓度、流量、负压进行测定，钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。6）、封孔工艺：封孔材料聚氨脂，封孔长度不得小于5米。3、效果检验：1）、检验时间：本工作面在停采三个月后，即下邻近的煤、岩层的弹性能得到充分释放后，对保护效果进行检验。2）、主要采用测定68煤层的残余瓦斯压力P，残余瓦斯含量W的指标和方法进行效果检验。测定方法和临界值执行防治煤与瓦斯突出规定中的有关规定。根据测定的结果对被保护区域的保护效果进行判断，如检验指标小于临界值，保护效果有效，反之则无效。3）、测压孔位置的设置：1）测压孔施工方法：在67层左五片巷道内从67层底板向68层施工穿层钻孔，穿透68层全厚进入68层底板0.5米。2）测压孔的布置位置和数量：被保护的68层煤范围测压孔布置5个，倾向3个，走向2个，钻孔具体位置和钻孔参数见图。3）、检验结果：当保护区域内煤层的瓦斯压力P达到0.74MPa或瓦斯含量W达到8m3/t，保护效果无效，瓦斯压力小于0.74MPa且瓦斯含量W小于8m3/t，检验期间在煤层进行钻孔作业时无喷孔、顶钻及其他突出预兆时，则保护效果有效；68层左五片在掘进时，每隔30-50米，采用钻屑指标法进行一次效果检验，预测无危险时方可掘进。三、上巷煤层注水煤层注水是回采工作面重要的降尘措施之一，在回采前超前工作面40米施工，每隔10米向工作面施工一个钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程中煤尘的产尘量。煤层注水的实质为：通过钻孔并利用水的压力将水注入煤层中，依靠压力水在煤体裂隙中的渗透、压差、毛细和分子扩散运动，使注入煤层中的水沿着煤的裂隙分割的煤块渗透并存储于裂隙与空隙中，增加煤体的水分，使煤体得到预先湿润，以减少采煤时产生浮游粉尘的能力.我矿采取的注水措施如下： 1）、注水孔超前回采工作面的距离一般为40 100 米，即注水要在正常的地压区段内进行，本设计取40米。 2）、待封孔胶凝固后按照设计连接注水系统；开启供水阀门进行静压注水。 3）、采用并联多孔注水时，一次注水2 3 个孔。为使各孔注水量平衡，应尽量采用分水器连接各注水孔。如发现某一孔泄水，即该孔流量急剧增大，要及时停止这一钻孔的注水。 4）、在注水过程中，每班要做好记录，记录当班的注水压力、流量、注水的孔数、当班注水量等，升井后整理好，记入台帐，观察压力时，稍微旋转安全阀下部的水轮，将高压针形阀打开即可，但不要打的过大，以免造成压力表的指针剧烈震动甚至损坏。 5）、在注水过程中，认真观察分析排水量、压力与煤体吸水量等参数间的变化关系，适当地运用低流量进水，缓慢湿润煤体，掌握煤体注水的湿润规律。 6）、当注水达到设计要求或钻孔周围煤壁有水渗出时，可暂停对该钻孔或该组钻孔的注水。7）、当钻孔距工作面的距离为15m时停止注水。现场试验表明：煤层含水量达到4时，煤尘的生成量在原有的基础上将减少80以上。由于注水时，水从煤体的裂隙和孔隙中挤走大量的游离瓦斯，还能使吸附状态的瓦斯延迟了解吸释放的时间，大大降低了煤层开采时的瓦斯涌出量，降低了上隅角瓦斯浓度，杜绝了瓦斯超限现象，另外，在高瓦斯矿井煤层注水能使煤质变软，增加塑性，从而减少