下午6淮北矿业芦岭矿

1、芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践汇报人：葛春贵汇报人：葛春贵淮北矿业集团公司总工程师淮北矿业集团公司总工程师芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践汇报提纲汇报提纲一、矿井概况一、矿井概况二、二、11采区软岩保护层开采必要性采区软岩保护层开采必要性三、软岩保护层开采三、软岩保护层开采技术技术四、软岩保护层开采效果四、软岩保护层开采效果五、结束语五、结束语第一部分第一部分 矿井概况矿井概况芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践一、矿井概况一、矿井概况p矿井位置矿井位置淮北矿业股份有限公司芦岭

2、煤矿位于安淮北矿业股份有限公司芦岭煤矿位于安徽省宿州市东南徽省宿州市东南20km，为煤与瓦斯突出，为煤与瓦斯突出矿井，核定生产能力矿井，核定生产能力230万吨万吨/a。 芦岭芦岭10/30/2021一、矿井概况一、矿井概况柱 状 图78 2 0 m891 00 . 2 9 - 2 . 2 21 . 1 98 . 9 62 . 7 20 3 . 2 m1 . 9 26 5 1 0 0 m0 - 4 . 3 00 . 3 - 1 7 . 7 50 . 0 - 9 . 8 2煤 层 编 号煤 层 间 距 煤 层 厚 度芦岭煤矿芦岭煤矿19601960年建井，经改扩建后生产能年建井，经改扩建后生产能力

3、为力为240240万万t/at/a主采主采8 8、9 9、1010煤层，均为煤与瓦斯突出煤层煤层，均为煤与瓦斯突出煤层8 8煤厚煤厚8.5m8.5m，9 9煤厚煤厚2.5m2.5m，局部合层厚度为，局部合层厚度为15m15m1010煤中间含厚度煤中间含厚度0.30.35m5m的夹矸，将煤层分的夹矸，将煤层分为为1010-1-1和和1010-2-2两层两层平均间距平均间距80m80mp地质构造地质构造一、矿井概况一、矿井概况构造：受宿北断裂、西寺坡断裂构造：受宿北断裂、西寺坡断裂和宿东向斜影响，地质条件十分复和宿东向斜影响，地质条件十分复杂杂应力：最大水平主应力应力：最大水平主应力SESE方向，

4、方向，为垂直应力为垂直应力2.52.5倍倍芦岭芦岭西寺坡断西寺坡断裂裂宿北宿北断裂断裂宿东宿东向斜向斜p矿井瓦斯涌出矿井瓦斯涌出年度绝对涌出量/m3/min相对涌出量/m3/t年产量/万t2006112.8129.31206.52007113.8527.62204.62008117.2432.13192.472009115.2129.53204.062010119.2734.02224.072011117.2227.03200.972012106.9826.16214.94201395.1024.09215.00201492.9419.37220.00一、矿井概况一、矿井概况p矿井瓦斯赋存规律

5、矿井瓦斯赋存规律8 8、9 9煤层瓦斯压力赋存规律煤层瓦斯压力赋存规律标高标高-882m-882m，实测最大瓦斯压力实测最大瓦斯压力5.0MPa5.0MPa标高标高-590m-590m，瓦斯压力，瓦斯压力3.8MPa3.8MPa标高标高-900m-900m，瓦斯压力，瓦斯压力6.6MPa6.6MPa，瓦斯含，瓦斯含 量量2525m3/t1010煤层瓦斯压力赋存规律煤层瓦斯压力赋存规律标高标高-801m-801m，实测最大瓦斯压力实测最大瓦斯压力3.8MPa3.8MPa标高标高-590m-590m，瓦斯压力，瓦斯压力2.7MPa2.7MPa；标高标高-900m-900m，瓦斯压力，瓦斯压力5.3

6、MPa5.3MPa，瓦斯含量，瓦斯含量18m18m3 3/t/t一、矿井概况一、矿井概况p 瓦斯灾害分析瓦斯灾害分析煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出 8 8、9 9煤层发生过煤层发生过2626次煤与瓦斯突出次煤与瓦斯突出 20022002年年4 4月月7 7日发生了突出煤岩量日发生了突出煤岩量10500t10500t，突出瓦斯量，突出瓦斯量123123万万m m3 3的特大型突出，死亡的特大型突出，死亡1313人（人（万吨级万吨级） 突出强度居全国第二位、长江以北第一位。突出强度居全国第二位、长江以北第一位。p 瓦斯灾害分析瓦斯灾害分析瓦斯爆炸瓦斯爆炸 20032003年年5 5月月1313日，芦岭煤

7、矿日，芦岭煤矿10461046工作面采空区内瓦工作面采空区内瓦斯冲破隔离煤柱进入大巷，引发瓦斯爆炸事故，死斯冲破隔离煤柱进入大巷，引发瓦斯爆炸事故，死亡亡8686人。人。一、矿井概况一、矿井概况p 煤层及瓦斯赋存特点煤层及瓦斯赋存特点特特 厚厚 极松软极松软 低渗透性低渗透性 强突出危险强突出危险 8.5m8.5m，合层，合层 厚厚15m15mf=0.11-0.46 f=0.11-0.46 平均平均0.260.260.0007mD 万吨级的万吨级的 煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出 一、矿井概况一、矿井概况第二部分第二部分 11采区软岩保护层开采采区软岩保护层开采 必要性必要性芦岭矿软岩保护层开采瓦斯

8、治理工程实践芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践 只有不到位的措施，没有治不了的瓦斯只有不到位的措施，没有治不了的瓦斯 坚决做到不采突出面、不掘突出头，杜绝瓦斯灾害事故，坚决做到不采突出面、不掘突出头，杜绝瓦斯灾害事故，实现采掘工实现采掘工作面瓦斯零超限作面瓦斯零超限； 丰富瓦斯治理手段，进一步解放生产力，加大瓦斯综合利用，丰富瓦斯治理手段，进一步解放生产力，加大瓦斯综合利用，实现矿实现矿井安全高效发展井安全高效发展； 通过技术创新达到瓦斯治理好、快、省，通过技术创新达到瓦斯治理好、快、省，实现瓦斯抽采最大化、规范实现瓦斯抽采最大化、规范化、精细化、信息化化、精细化、信息化。p瓦斯治理理念瓦斯

9、治理理念p瓦斯治理目标瓦斯治理目标二、二、1采区采区软岩保护层开采必要性软岩保护层开采必要性 二水平二水平8 8、9 9煤层以全覆盖的双底板岩巷密集穿层钻孔为基础，回采范围辅助以顺层钻孔煤层以全覆盖的双底板岩巷密集穿层钻孔为基础，回采范围辅助以顺层钻孔消突，消突，钻孔数量多，工程量大，时间长钻孔数量多，工程量大，时间长。p 二水平的区域瓦斯治理技术不适应三水平二水平的区域瓦斯治理技术不适应三水平二、二、1采区采区软岩保护层开采必要性软岩保护层开采必要性u钻孔喷孔、卡钻严重，钻进效率低，时间长，且安全性低。钻孔喷孔、卡钻严重，钻进效率低，时间长，且安全性低。u三水平瓦斯压力、含量更高，钻孔无法安

10、全快速施工。三水平瓦斯压力、含量更高，钻孔无法安全快速施工。8 8煤煤9 9煤煤10-110-110-210-2三水平三水平8 8、9 9、1010是煤层群赋存是煤层群赋存条件，条件，1010煤层突出危险相对较煤层突出危险相对较小。小。1010煤层可作为煤层可作为8 8、9 9煤层的保护煤层的保护层开采。层开采。p保护层开采是三水平唯一可行区域瓦斯治理方法保护层开采是三水平唯一可行区域瓦斯治理方法二、二、11采区软岩保护层开采必要性采区软岩保护层开采必要性 11采区采区1010煤层断层极度发育，连续性差，分叉严重；顶底板为坚硬砂岩，采掘过断煤层断层极度发育，连续性差，分叉严重；顶底板为坚硬砂岩

11、，采掘过断层难度大，采空区遗煤多，防火压力大；层难度大，采空区遗煤多，防火压力大； 强行开采强行开采1010煤需采取底板巷穿层钻孔区域消突，投入大，时间长；断层影响采掘煤需采取底板巷穿层钻孔区域消突，投入大，时间长；断层影响采掘揭揭煤频繁，安全威胁大，且采出的煤频繁，安全威胁大，且采出的10煤高灰无价值。煤高灰无价值。p保护层开采是三水平唯一可行的区域瓦斯治理方法保护层开采是三水平唯一可行的区域瓦斯治理方法二、二、11采区软岩保护层开采必要性采区软岩保护层开采必要性SF10 60 H=0-8mSF2 70 H=0-10m1013F860H=5-22mSF470 H=0-15m1013F669H

12、=10-20mSF10 60 H=0-8m1013F238-45H=4-6m1013F160H=4-6m-500-600-650-700-750-55010-1煤10-2煤-7508煤煤9煤煤10煤煤11采区采区1010煤层不适合作为保护层煤层不适合作为保护层集团公司决定在集团公司决定在11采区开采软岩，保护上覆采区开采软岩，保护上覆8 8 、9 9煤层，最大煤层，最大程度抽采卸压瓦斯，根除突出危险，实现瓦斯零超限。程度抽采卸压瓦斯，根除突出危险，实现瓦斯零超限。p1采区软岩保护层开采的可行性采区软岩保护层开采的可行性二、二、11采区软岩保护层开采必要性采区软岩保护层开采必要性柱状图软岩软岩8

13、煤煤9煤煤10煤煤平均平均23m平均平均59m厚度厚度3.07.0m，平均，平均5.1m的泥岩的泥岩硬度硬度f=1.94.6，平均，平均3.73。抗压强度平均抗压强度平均25.3 MPa，抗拉强度，抗拉强度2.26MPa。泥岩的层位、厚度、岩性等方面决定了软岩泥岩的层位、厚度、岩性等方面决定了软岩可作为保护层可作为保护层第三部分第三部分 软岩保护层开采技术软岩保护层开采技术 芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术p软岩开采需解决的技术问题软岩开采需解决的技术问题u层位选择层位选择u采高确定采高确定u开采装备开采装备u

14、瓦斯抽采瓦斯抽采u矸石运输矸石运输u综合防尘综合防尘软岩赋存稳定，空间位置佳软岩赋存稳定，空间位置佳采高设计科学，保护效果好采高设计科学，保护效果好三机配套合理，回采推进快三机配套合理，回采推进快抽采方法多样，瓦斯抽得尽抽采方法多样，瓦斯抽得尽系统改造匹配，运输连续化系统改造匹配，运输连续化综合措施并举，粉尘危害小综合措施并举，粉尘危害小三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术p问题与对策一问题与对策一 ：优化工作面设计：优化工作面设计综合考虑工作面推进度、瓦斯抽放钻孔的施工难度、卸压效果、开采难度（技术、安综合考虑工作面推进度、瓦斯抽放钻孔的施工难度、卸压效果、开采难度（技术、安全）等因

15、素全）等因素，工作面设计走向长度，工作面设计走向长度860m860m，倾向长度，倾向长度10104 4m m，采高，采高2.0m2.0m，机风巷断，机风巷断面均为面均为4.64.63.5m3.5m。p问题与对策二问题与对策二 ：优化：优化“三机三机”配套配套设备名称设备名称设备型号设备型号安装数量安装数量液压支架液压支架ZY6800-14/2869架架采煤机采煤机MG500/1130WD 1台台运输机运输机SGZ-800/800 1部部转载机转载机SZZ830/3151部部破碎机破碎机 PLM20001套套移变移变KBSGZY16006/3.32台台移变移变KBSGZY10006/1.141台

16、台皮带机皮带机DSJ100-1001部部乳化泵乳化泵BRW40031.52套（一台备用）套（一台备用）喷雾泵喷雾泵MRBZ12531.52套（一台备用）套（一台备用）煤机泵煤机泵MRBZ20031.52套（一台备用）套（一台备用） 通讯闭锁通讯闭锁KTC21套套 组合开关组合开关8SKC92154台台 真空电磁起动器真空电磁起动器 QJZ-4400/11401台台三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术 采煤机具有良好的破岩能力，摇臂耐磨。能适应开采软岩遇水泥化后采煤机具有良好的破岩能力，摇臂耐磨。能适应开采软岩遇水泥化后的装载、防尘能力。的装载、防尘能力。 刮板机中板采用刮板机中板采用N

17、M500高强耐磨钢板增加耐磨性能。高强耐磨钢板增加耐磨性能。p问题与对策三问题与对策三 ：建立矸石后运连续化系统：建立矸石后运连续化系统 将老副井下延至二水平，并将罐笼改为箕斗提升，新建井上下皮带排矸系将老副井下延至二水平，并将罐笼改为箕斗提升，新建井上下皮带排矸系统，实现排矸连续化，地面回填段安装旋转皮带，提升排矸效率，满足采掘统，实现排矸连续化，地面回填段安装旋转皮带，提升排矸效率，满足采掘快速排矸要求。快速排矸要求。老副井老副井三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术8 8、9 9煤层煤层1010煤层煤层合计合计煤层储量煤层储量( (万万t)t)1321322525157瓦斯含量瓦斯

18、含量(m(m3 3/t)/t)25251515瓦斯储量瓦斯储量( (万万m m3 3) )33193319379 379 3698 3698 预计抽采量（万预计抽采量（万m m3 3, ,瓦斯含量瓦斯含量降至降至4.5 m4.5 m3 3/t/t）2721272126526529862986预计预计1111软岩工作面相对瓦斯涌出量为软岩工作面相对瓦斯涌出量为107 m107 m3 3/t/t，绝对瓦斯涌出量为，绝对瓦斯涌出量为43.8 m43.8 m3 3/min/min，不均衡系数取，不均衡系数取2.02.0，则，则工作面最大绝对瓦斯涌出量为工作面最大绝对瓦斯涌出量为87.6 m87.6 m

19、3 3/min/min。其中其中8 8、9 9煤层瓦斯涌出占煤层瓦斯涌出占90.3%90.3%，为，为79.1m79.1m3 3/min/min，1010煤层瓦斯涌出量为煤层瓦斯涌出量为8.5 m8.5 m3 3/min/min。三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术p问题与对策四问题与对策四 ：创新工作面立体瓦斯抽采模式：创新工作面立体瓦斯抽采模式23p工作面立体瓦斯抽采模式工作面立体瓦斯抽采模式穿煤层强化卸压钻孔穿煤层强化卸压钻孔卸压瓦斯抽采卸压瓦斯抽采工作面瓦斯抽工作面瓦斯抽采采底板岩巷穿层钻孔底板岩巷穿层钻孔尾巷井抽采尾巷井抽采采空区埋管采空区埋管10煤层煤层采空区采空区倾向拦截

20、钻孔倾向拦截钻孔高位上向拦截钻孔高位上向拦截钻孔地面采动井地面采动井8、9煤层煤层二次强化二次强化抽采抽采三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术8、9煤层煤层24p工作面立体卸压瓦斯抽采工作面立体卸压瓦斯抽采8煤煤9煤煤10煤煤软岩软岩地面钻井高位上向拦截钻孔抽放巷抽放巷倾向拦截钻孔10煤卸压煤卸压瓦斯瓦斯地面采动井地面采动井高位上向高位上向拦截钻孔拦截钻孔倾向拦截倾向拦截钻孔钻孔三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术25p 地面采动井地面采动井8、9煤层煤层地面采动井走向地面采动井走向间距为间距为110m110m，共施工，共施工8 8个钻井个钻井。采动井终孔位置位于工作面顶板法距

21、采动井终孔位置位于工作面顶板法距20m20m，第一个地面采动井距工作面，第一个地面采动井距工作面开切眼开切眼40m40m。三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术26p高位上向拦截钻孔高位上向拦截钻孔8、9煤层煤层沿工作面走向在风巷每隔沿工作面走向在风巷每隔130m130m布置一个钻场，在高位钻场内施工拦截钻孔，钻孔布置一个钻场，在高位钻场内施工拦截钻孔，钻孔施工至被保护层底板下方施工至被保护层底板下方5m5m位置。位置。钻孔间距钻孔间距20m20m20m20m，钻孔压茬距离，钻孔压茬距离40m40m，钻孔直径大于，钻孔直径大于113mm 113mm 。平面图平面图剖面图剖面图三、软岩保护

22、层开采技术三、软岩保护层开采技术27 在邻近煤层底板岩巷施工倾向拦截钻孔，钻孔施工至被保护层底板下方在邻近煤层底板岩巷施工倾向拦截钻孔，钻孔施工至被保护层底板下方5m5m位置位置，钻孔间距，钻孔间距20m20m20m20m，直径大于，直径大于113mm 113mm 。平面图平面图剖面图剖面图三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术p倾向拦截钻孔倾向拦截钻孔8、9煤层煤层28p二次强化瓦斯抽采二次强化瓦斯抽采穿煤层强化卸压钻孔瓦斯抽采穿煤层强化卸压钻孔瓦斯抽采平面图平面图剖面图剖面图 穿煤层强化卸压钻孔施工至被保护煤层顶板穿煤层强化卸压钻孔施工至被保护煤层顶板1m1m，钻孔覆盖整个被保护层工

23、作面，钻孔覆盖整个被保护层工作面，间距，间距20m20m20m20m，直径为，直径为113mm113mm。三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术29p工作面立体瓦斯抽采钻孔工程竣工图工作面立体瓦斯抽采钻孔工程竣工图1111软岩工作面瓦斯立体抽采图软岩工作面瓦斯立体抽采图三、软岩保护层开采技术三、软岩保护层开采技术30芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践芦岭矿软岩保护层开采瓦斯治理工程实践第四部分第四部分 软岩保护层开采效果软岩保护层开采效果p回采正常回采正常 四、软岩保护层开采效果四、软岩保护层开采效果 1111软岩工作面自软岩工作面自20152015年年7 7月月2020日生产以来，工

24、作面推进度日生产以来，工作面推进度在在70m/70m/月左右，月左右，“三机三机”配套能保证工作面的正常生产，确保配套能保证工作面的正常生产，确保了软岩工作面安全顺利回采。了软岩工作面安全顺利回采。 地面采用旋转皮带回填塌陷区，排矸效率高。地面采用旋转皮带回填塌陷区，排矸效率高。32p瓦斯抽采效果好瓦斯抽采效果好软岩工作面在回采过程中，软岩工作面在回采过程中，抽采最大瓦斯纯流量为抽采最大瓦斯纯流量为42m42m3 3/min/min，目前稳定在，目前稳定在33m33m3 3/min/min，其中地面采动井、高位上向拦截孔、倾向拦截孔抽采量占总量的，其中地面采动井、高位上向拦截孔、倾向拦截孔抽采量占总量的88%88%以上。以上。目前，回采过程中大量的卸压瓦斯未涌向工作面，目前，回采过程中大量的卸压瓦斯未涌向工作面，回风瓦斯浓度在回风瓦斯浓度在0.1%0.1%以下，以下，无瓦斯超限无瓦斯超限。四、软岩保护层开采效果四、软岩保护层开采效果33p瓦斯利用经济性高瓦斯利用经济性高积极开发利用瓦斯发电，新建了