用多种抽放方法解决采煤工作面瓦斯超限问题

用多种抽放方法解决采煤工作面瓦用多种抽放方法解决采煤工作面瓦 斯超限问题斯超限问题 祁东煤矿地处安徽宿州境内 设计生产能力为 150万 t a 是煤与瓦斯突出 矿井 井田内二迭纪共含 11 个煤层组 计 30 余层煤 其中可 采煤层 14 层 矿井通风方式为中央边界抽出式 矿井采用系统 抽放和移动抽放相结合的抽放方式 抽放能力为 160m3 min 1 1 工作面概况工作面概况 7124 工作面是祁东煤矿西二采区首采煤层 71煤层首采工作面 起止标高 540 3m 590m 走向长 635m 倾向宽 112m 煤层平均厚度 2 3m 7124 工作面属煤层群开采 煤系垂向剖面上发育煤层较多 由地质钻孔资料可 知 上覆 62 63煤距 71煤 25m 21m 62煤厚 0 6m 瓦斯含量 9 68ml g 63煤厚 0 8m 瓦斯含量 8 17ml g 下覆 81 82 9 煤距 71煤层 较近 分别为 19m 27m 37m 左右 其中 81煤厚 2 5m 瓦斯含量 12 02ml g 82煤厚 2 6m 瓦斯含量 8 6ml g 9 煤厚 3 0m 瓦斯含量 11 52ml g 且 81 82 9 煤层顶板多为细砂岩为主 围岩透气性中等 71煤 瓦斯含量 9 51ml g 煤层透气性系数 0 087m2 mpa2 d 粘孔流量衰减系 数 0 04d 1 本煤层较难抽放 2 2 工作面瓦斯涌出情况工作面瓦斯涌出情况 1 掘进期间 运输巷风量 270m3 min 瓦斯涌出量为 1 6m3 min 回风巷风 量 276m3 min 瓦斯涌出量为 1 8m3 min 2 工作面初次来压之前 工作面形成后 风量 678m3 min 绝对瓦斯涌出量 为 2 0m3 min 而在初采期间 绝对瓦斯涌出量为 2 6m3 min 直接顶冒落时 瓦斯涌出量为 3 196m3 min 3 工作面初次来压后 工作面初次来压时 风量为 1 047m3 min 瓦斯涌出 量为 7 957m3 min 初次来压后 工作面瓦斯涌出量在 24m3 min 左右 4 周期来压 工作面推进 13m 时 老顶初次来压 结合工作面推进度 矿压 显现和瓦斯涌出曲线分析确定该工作面周期来压步距为 12 15m 如图 1 所示 图 1 工作面推进度与瓦斯涌出曲线图 3 3 工作面冒落带裂隙带高度的测定工作面冒落带裂隙带高度的测定 为准确查明 7124 工作面冒落带 裂隙带发育情况 在工作面回风巷施工冒落 带 裂隙带探测钻孔 钻孔施工穿过的岩性为灰色泥岩 泥质粉砂岩 煤线 细砂岩 水文地质情况为 71煤顶板砂岩含裂隙水 探测钻孔布置平面图如图 2 所示 图 2 探测钻孔布置平面图 工作面覆岩破坏探测在井下风巷中进行 采用地球物理方法的高密度电法 ct 成 像技术 动态地探测 7124 工作面开采过程中工作面覆岩破坏的发育规律 该 方法先期在回风巷向顶板施工一个 80m 超前探测钻孔 并在孔中埋置检波器和 电极 探测中共有布置电极 53 个 电极距为 1 33m 通过对采集数据进行 ct 反演 获得如下结果 1 探测结果表明 导水裂隙带最大高度在距煤层顶板 48m 覆岩冒落带高度 为 18m 2 采动应力超前工作面前方影响距离在 33m 煤层覆岩破坏落带超前工作面 10m 裂隙带超前工作面 20m 3 裂隙带发育具有一定的稳定期和活动期 以工作面日推进 5m 的速度来看 裂隙带相对活动期在超前应力集中时期 即超前 33m 左右 在工作面前方 20m 内裂隙带发育最为剧烈并达最大高度 其后裂隙带进入相对闭合与缓慢下降状 态 4 4 多种抽放方法及效果多种抽放方法及效果 7124 工作面的瓦斯涌出量从掘进期间到回采初次来压 周期来压经历了由小到 大的过程 最大涌出量达 24m3 min 我们采取移动泵抽放和系统抽放相结合的 方式 在工作面风巷安装 3 趟管路 抽放方法有 高位钻孔抽放 辅助边孔抽 放 埋管抽放 立孔埋管抽放 1 高位钻孔抽放 根据 71煤层地质条件和工作面冒落带 裂隙带高度 在 风巷施工 4 个高位钻场 其中第 1 号钻场距工作面切眼 150m 钻场间距为 80m 钻场的规格为宽 高 深 3 2m 2 3m 12m 采用锚索网支护 前 6m 施 工 30 上坡 后 6m 变平 平台段破 71煤顶板 4m 钻场采用风袖导风进行通 风 每个钻场内布置 2 排共 12 个钻孔 钻孔施工采用 tux 150 钻机 第一个钻 场钻孔长 120m 其它钻场钻孔长 110m 钻头直径 91mm 钻孔压茬距离 30m 钻 孔终孔平面间距控制在从上出口向下 6 25m 孔底离煤层顶板高度控制在 10 16m 钻孔间距 0 6m 高位钻孔布置如图 3 所示 图 3 高位钻孔布置示意图 通过实测分析 上排钻孔有效长度为 90 95m 抽放 ch4浓度在 21 80 之 间 下排钻孔有效长度为 85m 左右 抽放 ch4浓度在 18 62 之间 单孔瓦 斯抽放量 0 2 1 2m3 min 单个钻场抽放量 3 5 7 2m3 min 高位钻孔抽放关键是要摸清 两带 高度 合理布置钻场 选择合理的钻孔长 度 直径和压茬距离 2 辅助边孔抽放 为解决工作面上隅角至回风巷方向 20m 范围切顶线瓦斯超 限 在风巷每隔 20m 打与风巷夹角 15 91mm 钻孔 钻孔长 40m 终孔控高 在煤层顶板 12m 如图 4 所示 图 4 辅助边孔布置示意图 辅助边孔施工容易 单孔瓦斯抽放量为 0 8 1 2m3 min 钻孔有效长度 27 32m 3 风巷埋管抽放 为解决上隅角瓦斯超限 沿工用面风巷预埋 1 趟直径 600mm 管路 每隔 15m 安设同直径立管 立管高度超出风巷顶板 0 4m 在站管 上端打花眼 长度 0 4m 如图 5 所示 图 5 风巷埋管布置示意图 埋管抽放瓦斯流量 11 20m3 min 抽放 ch4浓度 18 45 抽放瓦斯量 2 1 7 6m3 min 有效地解决了回风流和上隅角瓦斯超限 4 立孔埋管抽放 为加大抽放力度 根据 两带 高度 用 tux 75 钻机在 风巷沿垂直方向往顶底板打钻孔 顶板孔 18m 与冒落带高度一致 底板孔 1 0m 为便于固定立管 孔径为 127mm 在钻孔内埋直径为 108mm 的套管 套管上到孔顶 下到孔底 顶部 4 0m 打花眼 底孔埋管后注浆固管 当工作面 推地预埋的立管后 顶板冒落 立管的花管部分处在冒落的顶板与裂隙带之间 的空间内 在立管的下部用三通与抽放管路连接 立孔间距 20m 如图 6 所示 图 6 立孔埋管抽放布置示意图 立孔埋管单孔抽放流量 6 11m3 min 抽放 ch4浓度 22 81 效果十分理 想 5