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摘 要:介绍了开滦集团唐山矿在T2292综采工作面采用的辅助风道分段密闭抽放、高位钻孔抽放和对采空区进行地面钻孔抽放等抽放技术,很好的解决工作面回风流及其上隅角瓦斯较大的问题,在实践中取得较好的效果。
关键词:瓦斯综合治理抽放钻孔
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(a)-0058-01
唐山礦业分公司是开滦(集团)所属大型专业化矿井之一,始建于1878年,是中国大陆近代采煤工业的源头。矿井井田面积37.28km2,属石炭二迭系的含煤地层,主可采煤层为5、8、9、12煤层,目前矿井保有地质储量36568.3万吨,可采储量14180.3万t,近几年煤炭产量始终保持在400万t以上水平。唐山矿是高瓦斯矿井,2010年度矿井矿井瓦斯等级鉴定绝对瓦斯涌出量为46.9631m3/min,相对瓦斯涌出量为6.1528m3/t。
1 工作面概况
T2292工作面位于铁二区二采区九煤层。北邻本采区T2291工作面的采空区,南邻T2293工作面的采空区,西邻铁一区九煤层已采工作面,东邻铁二区一采区本煤层T2194采空区和T2193回采工作面。工作面开采深度为-670～-740m。采煤方法为采用综合机械放顶煤回采工艺,工作面由东向西推采。工作面采用全风压“U+L”形通风方式供风。该工作面倾斜长度为145m,走向长度为1140m,有效风量为14.52m3/s。该工作面担负矿井近一半的产量,高浓度瓦斯的异常涌出不但对矿井正常生产造成影响,而且对井下作业人员的安全构成严重威胁。
2 瓦斯来源分析
T2292回采工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯、T2292采空区瓦斯和T2291采空区瓦斯。
2.1 本煤层瓦斯
回采过程中,瓦斯涌出异常,特别是在采煤机运行到距机头30m范围及进行移架或过机头来回进刀割煤时,最大时工作面面风流瓦斯浓度在1.01％～1.20％之间,风道上角瓦斯浓度在1.12％～1.89％之间,风道回风瓦斯浓度在0.90％～1.23％之间;辅助风道回风瓦斯浓度在1.21％～1.90％之间,辅助风道迎头瓦斯浓度1.50％～2.32％。
2.2 2292工作面采空区瓦斯
T2292工作面为综采放顶煤工作面,采空区遗留浮煤较多,且煤层中瓦斯含量较大,浮煤向T2292采空区大量涌出瓦斯。
2.3 T2291工作面采空区瓦斯
T2292工作面北邻本采区T2291工作面的采空区,相邻煤皮较近,瓦斯沿裂隙向T2292工作面运移较多。
3 瓦斯抽放治理措施
3.1 对本煤层瓦斯进行高位孔瓦斯抽放
钻场布置在工作面辅助风道内,终孔位置距煤层顶板以上15m左右位置。根据工作面进度以及和辅助风道之间的关系,钻孔布置见图(1),钻孔设计如下:钻孔孔径为φ89mm;第一个钻场布置在风道和辅助风道之间的1号联络眼以里迎头处,钻孔向工作面方向施工3个钻孔,仰角5°,孔深15m;钻孔封全程套管,以便解决初采空间的瓦斯。以后各钻场的间距40～60m;每个钻场施工2个钻孔:1个钻孔沿巷道向工作面方向,另一个钻孔向工作面偏角10°,孔深根据实际情况确定,根据巷道坡度核实钻孔上仰角度。封孔使用5m或10mφ89mm套管,采用水泥浆、麻封孔,要求严密不漏气。利用瓦斯泵对钻孔进行瓦斯抽放。该系统瓦斯泵型号2BEA—253—0,抽放量为40m3/min,功率为75kw。
3.2 T2292工作面采空区瓦斯抽放
利用辅助风道最里面的一段巷道进行瓦斯抽放,当工作面距末号联络眼10～15m时,及时用煤封闭严实末号联络眼,并在末2号联络眼以里1～2m处用木段和黄泥进行巷道封闭,在距上顶500～800mm位置,预留抽放口,利用瓦斯抽放泵进行抽放。该系统瓦斯泵型号2BEA—253—0,抽放量为40m3/min,功率为75kw。
3.3 T2291工作面采空区瓦斯抽放
为了减小T2291工作面采空区瓦斯向T2292工作面运动,钻孔位置布置在T2292工作面中部,距T2291采空区上方30m位置,地面打钻595m终孔,利用井上瓦斯泵站对T2291采空区进行瓦斯抽放,为了保证地面钻孔的抽放效果,对该孔下了588m的套管进行封孔,各段套管直径和深度如下:(1)地表至177m为直径168mm的套管。(2)177m至460m为直径127mm的套管(即地面～177m为Φ168和Φ127的双层套管)。(3)地表至460m之间孔壁与管壁间进行封孔处理。(4)450m～460m,在Φ168套管与Φ89的花管之间打密闭,密闭长度为10m,确保460m以上的水不进入孔内。(5)460m到孔底为直径89mm的花管,花管与上部套管揣袖长度为20m。花管壁厚度为8mm,孔隙率为30％。该系统瓦斯泵型号2BEA—253—0,抽放量为40m3/min,功率为75kw。
4 瓦斯抽放效果
从抽放系统运行以来,T2291工作面瓦斯涌出量明显减少,回风瓦斯0.16%～0.27%,辅助风道回风瓦斯0.22%～0.36%,工作面上隅角瓦斯0.31%～0.59%,各抽放系统抽放情况如表1。
5 结语
(1)利用瓦斯抽放泵站进行工作面瓦斯抽放是瓦斯防治的主要手段。(2)对高瓦斯综采工作面必须利用多种抽放方法和形式,综合抽放,才能达到理想的防治效果。
关键词:瓦斯综合治理抽放钻孔
中图分类号:TD712 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)09(a)-0058-01
唐山礦业分公司是开滦(集团)所属大型专业化矿井之一,始建于1878年,是中国大陆近代采煤工业的源头。矿井井田面积37.28km2,属石炭二迭系的含煤地层,主可采煤层为5、8、9、12煤层,目前矿井保有地质储量36568.3万吨,可采储量14180.3万t,近几年煤炭产量始终保持在400万t以上水平。唐山矿是高瓦斯矿井,2010年度矿井矿井瓦斯等级鉴定绝对瓦斯涌出量为46.9631m3/min,相对瓦斯涌出量为6.1528m3/t。
1 工作面概况
T2292工作面位于铁二区二采区九煤层。北邻本采区T2291工作面的采空区,南邻T2293工作面的采空区,西邻铁一区九煤层已采工作面,东邻铁二区一采区本煤层T2194采空区和T2193回采工作面。工作面开采深度为-670～-740m。采煤方法为采用综合机械放顶煤回采工艺,工作面由东向西推采。工作面采用全风压“U+L”形通风方式供风。该工作面倾斜长度为145m,走向长度为1140m,有效风量为14.52m3/s。该工作面担负矿井近一半的产量,高浓度瓦斯的异常涌出不但对矿井正常生产造成影响,而且对井下作业人员的安全构成严重威胁。
2 瓦斯来源分析
T2292回采工作面瓦斯来源主要为本煤层瓦斯、T2292采空区瓦斯和T2291采空区瓦斯。
2.1 本煤层瓦斯
回采过程中,瓦斯涌出异常,特别是在采煤机运行到距机头30m范围及进行移架或过机头来回进刀割煤时,最大时工作面面风流瓦斯浓度在1.01％～1.20％之间,风道上角瓦斯浓度在1.12％～1.89％之间,风道回风瓦斯浓度在0.90％～1.23％之间;辅助风道回风瓦斯浓度在1.21％～1.90％之间,辅助风道迎头瓦斯浓度1.50％～2.32％。
2.2 2292工作面采空区瓦斯
T2292工作面为综采放顶煤工作面,采空区遗留浮煤较多,且煤层中瓦斯含量较大,浮煤向T2292采空区大量涌出瓦斯。
2.3 T2291工作面采空区瓦斯
T2292工作面北邻本采区T2291工作面的采空区,相邻煤皮较近,瓦斯沿裂隙向T2292工作面运移较多。
3 瓦斯抽放治理措施
3.1 对本煤层瓦斯进行高位孔瓦斯抽放
钻场布置在工作面辅助风道内,终孔位置距煤层顶板以上15m左右位置。根据工作面进度以及和辅助风道之间的关系,钻孔布置见图(1),钻孔设计如下:钻孔孔径为φ89mm;第一个钻场布置在风道和辅助风道之间的1号联络眼以里迎头处,钻孔向工作面方向施工3个钻孔,仰角5°,孔深15m;钻孔封全程套管,以便解决初采空间的瓦斯。以后各钻场的间距40～60m;每个钻场施工2个钻孔:1个钻孔沿巷道向工作面方向,另一个钻孔向工作面偏角10°,孔深根据实际情况确定,根据巷道坡度核实钻孔上仰角度。封孔使用5m或10mφ89mm套管,采用水泥浆、麻封孔,要求严密不漏气。利用瓦斯泵对钻孔进行瓦斯抽放。该系统瓦斯泵型号2BEA—253—0,抽放量为40m3/min,功率为75kw。
3.2 T2292工作面采空区瓦斯抽放
利用辅助风道最里面的一段巷道进行瓦斯抽放,当工作面距末号联络眼10～15m时,及时用煤封闭严实末号联络眼,并在末2号联络眼以里1～2m处用木段和黄泥进行巷道封闭,在距上顶500～800mm位置,预留抽放口,利用瓦斯抽放泵进行抽放。该系统瓦斯泵型号2BEA—253—0,抽放量为40m3/min,功率为75kw。
3.3 T2291工作面采空区瓦斯抽放
为了减小T2291工作面采空区瓦斯向T2292工作面运动,钻孔位置布置在T2292工作面中部,距T2291采空区上方30m位置,地面打钻595m终孔,利用井上瓦斯泵站对T2291采空区进行瓦斯抽放,为了保证地面钻孔的抽放效果,对该孔下了588m的套管进行封孔,各段套管直径和深度如下:(1)地表至177m为直径168mm的套管。(2)177m至460m为直径127mm的套管(即地面～177m为Φ168和Φ127的双层套管)。(3)地表至460m之间孔壁与管壁间进行封孔处理。(4)450m～460m,在Φ168套管与Φ89的花管之间打密闭,密闭长度为10m,确保460m以上的水不进入孔内。(5)460m到孔底为直径89mm的花管,花管与上部套管揣袖长度为20m。花管壁厚度为8mm,孔隙率为30％。该系统瓦斯泵型号2BEA—253—0,抽放量为40m3/min,功率为75kw。
4 瓦斯抽放效果
从抽放系统运行以来,T2291工作面瓦斯涌出量明显减少,回风瓦斯0.16%～0.27%,辅助风道回风瓦斯0.22%～0.36%,工作面上隅角瓦斯0.31%～0.59%,各抽放系统抽放情况如表1。
5 结语
(1)利用瓦斯抽放泵站进行工作面瓦斯抽放是瓦斯防治的主要手段。(2)对高瓦斯综采工作面必须利用多种抽放方法和形式,综合抽放,才能达到理想的防治效果。