象山矿松软煤层瓦斯立体抽采技术研究

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瓦斯抽采是防治瓦斯灾害的根本途径之一,高效运行的瓦斯抽采系统是保证抽采效果的前提。目前我国高瓦斯矿井都建立有瓦斯抽采系统,但出现的问题也越来越多。本文基于对象山煤矿瓦斯赋存和运移规律研究,设计了一套松软煤层瓦斯立体抽采系统,并建立瓦斯抽采系统评价指标体系及综合评价模型,对象山煤矿瓦斯抽采系统进行综合评价。结合象山煤矿瓦斯抽采系统的运行规律及其评价结果对象山煤矿瓦斯抽采系统提出针对性的瓦斯抽采管理机制,有效的解决了象山煤矿松软煤层瓦斯抽采难题,对保障象山矿生产安全具有重要的意义。通过对象山矿3、5、11号煤层瓦斯赋存及运移规律研究得出:象山矿瓦斯的赋存规律是由埋深、底板标高、地质构造等多个因素综合作用的结果,而且每个煤层瓦斯赋存受影响因素也不同。由于象山矿区地质构造多分布于矿井边缘部,造成了井田边缘处瓦斯含量较小、中部瓦斯含量较大。对于3个煤层而言,井田范围内由北向南瓦斯含量逐渐呈现高-低-高的特征。象山矿为松软煤层,通过对软硬煤SEM图研究发现松软煤体裂隙、孔隙复杂,为瓦斯赋存提供了较大空间,使得瓦斯在其中的运移相对较为复杂。根据象山矿开采现状和瓦斯赋存及运移规律,设计了一套由地面瓦斯抽采钻孔、穿层瓦斯抽采钻孔、本煤层瓦斯抽采钻孔构成的瓦斯立体抽采系统。根据该工作面煤层特征,提出了适用于松软煤层的钻孔成孔工艺,即全程套管法,该方法能够有效防止松软煤层钻孔塌孔,从而提高钻孔瓦斯抽采率。根据带压封孔技术原理和“两堵一注”封孔工艺,设计出了新型带压封孔装置。其实施过程为:通过机械扣压方式将过水不过浆的囊袋扣压在抽采管路上,通过注入速凝膨胀水泥浆液使钻孔封孔段形成有效密封空间,然后向密封空间带压注入水泥基封孔材料进行密封,从而有效提高封孔效果。通过对矿井瓦斯抽采系统的分析,建立了瓦斯抽采系统可靠性评价的层次模型,对象山矿松软煤层瓦斯抽采系统进行评价,得出的安全级别符合实际情况。因此这种综合评价法对松软煤层瓦斯立体抽采系统的评价是可行的,也为类似矿井瓦斯抽采系统评价提供了依据。
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