1、6.3 安全高效礦井通風(fēng)安 全保障系統(tǒng),淮南礦區(qū)瓦斯治理關(guān)鍵技術(shù),淮南礦區(qū)瓦斯治理關(guān)鍵技術(shù),1 礦區(qū)概況 淮南礦區(qū)是我國瓦斯災(zāi)害最為嚴(yán)重地區(qū)之一，礦區(qū)瓦斯絕對涌出量達(dá)820m3/min，相對瓦斯涌出量15m3/t，預(yù)計2010年瓦斯涌出量達(dá)15O0m3/min。原始煤體透氣性低(0.01135m3/MPa2d)，瓦斯含量大(1222m3/t)，瓦斯壓力最高達(dá)(6MPa)，煤質(zhì)松軟，f=O.90.5。采煤工作面絕對瓦斯涌出量最大為80m3/min，掘進(jìn)工作面瓦斯絕對涌出量最大達(dá)8m3/min。 煤塵爆炸指數(shù)65%以上，火焰長度可達(dá)30Omm，巖粉量最大為35%，粉塵普遍具有爆炸危險。煤層有自燃發(fā)

2、火傾向，發(fā)火期一般為36個月，最短的為l天。,2 關(guān)鍵技術(shù) 基本成熟了適合淮南煤礦特色的 保護(hù)層開采技術(shù)、 地面鉆井抽采技術(shù)、 采煤工作面瓦斯抽采技術(shù)、 高突掘進(jìn)工作面瓦斯治理技術(shù),1）保護(hù)層開采技術(shù) 礦區(qū)研究并成功實踐了近水平煤層遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采技術(shù)、傾斜煤層多重上保護(hù)層開采防突技術(shù)、 急傾斜煤層保護(hù)層開采技術(shù)。 (1)近水平煤層遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采技術(shù) 關(guān)鍵點:開采遠(yuǎn)程下保護(hù)層上向卸壓，低抽巷網(wǎng)格式鉆孔抽采瓦斯。 應(yīng)用效果:被保護(hù)層13-1煤層透氣性增大2880倍，鉆孔抽采量增大160倍，煤體瓦斯壓力降至OMPa。l個走向10OOm，面長2OOm左右的保護(hù)層工作面，抽采被保護(hù)層瓦斯量達(dá)10

3、0O萬m3左右。,(2) 傾斜煤層多重上保護(hù)層開采防突技術(shù) 關(guān)鍵點:高瓦斯煤層群開采上保護(hù)層下向卸壓，低抽巷上向網(wǎng)格式鉆孔抽采瓦斯。 應(yīng)用效果:多重開采B8、B7a、B7b保護(hù)層，突出煤層B6、B4透氣性增大570倍，單孔抽采量增大40倍。消除突出威脅，解決B8煤層回采瓦斯治理問題。保護(hù)層工作面單產(chǎn)提高33%，突出煤層掘進(jìn)單進(jìn)由30m/月提高到9Om/月。,(3) 急傾斜煤層保護(hù)層開采技術(shù) 關(guān)鍵點:急傾斜煤層開采保護(hù)層卸壓，低抽巷網(wǎng)格式鉆孔抽采瓦斯。B8突出煤層松軟，角度641020，局部煤層出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，采掘過程極易 抽冒、淌漏。 應(yīng)用效果:煤層硬度增大， 采掘抽冒、淌漏現(xiàn)象完全消失。 綜述:保

4、護(hù)層開采技術(shù)成功應(yīng)用，主采突出層實現(xiàn)了快速綜掘和綜放開采，安全和經(jīng)濟(jì)效益巨大。,2）順層鉆孔預(yù)抽區(qū)域性消突技術(shù) 在采煤工作面上、下風(fēng)巷沿煤層施工上下順層鉆孔，間距8lOm。 應(yīng)用效果:順層鉆孔成孔深度在1OOm左右。配合使用深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，抽采率達(dá)到30%以上。多個具有嚴(yán)重突出危險性塊段，不具備保護(hù)層開采條件下，運用順層密集鉆孔強(qiáng)化抽采技術(shù)消除了突出危險性，實現(xiàn)放頂煤開采。,3）高瓦斯采面頂板抽采瓦斯技術(shù) 從上風(fēng)巷沿走向在煤層頂板向采空區(qū)上方施工巷道或鉆孔，抽采采空區(qū)頂板裂隙或冒落空間內(nèi)積存的高濃度瓦斯。減少采空區(qū)瓦斯向工作面涌入，控制上隅角瓦斯積聚。 技術(shù)成果:計算機(jī)數(shù)值模擬，實驗室相似材

5、料，大量應(yīng)用實踐得出基本一致結(jié)果: 頂板抽采口最佳位置，以上風(fēng)巷為界，垂直煤層頂板向上825m，傾斜方向030m最佳抽采區(qū)域。 頂板抽采為邊抽邊采主導(dǎo)方法，應(yīng)用單項技術(shù)抽采率達(dá)25-50%。,4）掘進(jìn)防突技術(shù) (1)兩幫鉆場深孔 邊抽邊掘技術(shù) 嚴(yán)重突出危險區(qū)域或瓦斯涌出3m3/min，兩幫鉆場深孔 邊抽邊掘技術(shù)。 技術(shù)參數(shù):掘進(jìn)巷道兩側(cè)對稱鉆場，鉆場內(nèi)34個孔?？咨?0m、孔徑9lmm，設(shè)計傾角與沿走向方向煤層傾角一致。前后鉆場孔lOm壓茬距。迎頭鉆孔1015個，或按斷面2個/m2布置?？讖?lmm，孔深4Om左右。兩組5lOm壓茬距。 應(yīng)用效果:抽采量在 0.7m3/min以上，單孔流量在

6、0.10.6m3/min，濃度1520%，炮后最高抽采濃度達(dá)到50%。嚴(yán)重突出危險區(qū)域掘進(jìn)平均單進(jìn)由原80m/月提高到最高1l5m/月，綜掘平均單進(jìn)達(dá)到13015Om。 主要特點:實現(xiàn)24小時連續(xù)抽采，有效探控前方構(gòu)造，觀察動力情況。,(2)掘進(jìn)防突預(yù)測圖 淮南煤與瓦斯突出主要發(fā)生在掘進(jìn)工作面，其中80%以上與地質(zhì)構(gòu)造有關(guān)，首創(chuàng)掘進(jìn)工作面防突預(yù)測圖管理。 信息載體。以突出煤層瓦斯地質(zhì)圖為基圖，全面反映掘進(jìn)工程范圍內(nèi)的煤層賦存、瓦斯地質(zhì)、巷道布置、防突系統(tǒng)等基礎(chǔ)內(nèi)容，通過掘進(jìn)過程不斷獲取地質(zhì)、煤層變化、瓦斯涌出、突出指標(biāo)、措施執(zhí)行情況動態(tài)信息，分析迎頭狀況，指導(dǎo)現(xiàn)場防突工作。 運行機(jī)制。所有突出

7、煤層掘進(jìn)必須實行防突預(yù)測圖管理，執(zhí)行按月送報制度。瓦斯管理研究院對防突預(yù)測圖進(jìn)行審查、分析;提出防治意見。,5）地面鉆井抽采瓦斯技術(shù) (1)抽采采動區(qū)和采空區(qū)瓦斯 開采11-2下保護(hù)層，采用地面鉆井抽采上覆的13-1煤層松動區(qū)域瓦斯。下保護(hù)層收作后，繼續(xù)抽采其卸壓瓦斯，被保護(hù)層回采，抽采采空區(qū)瓦斯。 2002年，第一口地面鉆井試驗抽采采動區(qū)、采空區(qū)瓦斯在潘一礦2352(1)/2322(3)取得成功。 抽采效果:單井日平均抽出瓦斯14943m3，最高2210Om3/d，共抽出瓦斯1225207m3。實測單井抽來有效影響半徑2llm，正常條件下，抽采濃度95%左右。,（2）抽采采空區(qū)瓦斯 謝一礦5

8、1llCl5保護(hù)層，距工作面收作線15Om，從地面施31lmm、深607.1m、終孔位于C15煤層頂板4m的鉆井，試驗采空區(qū)抽采瓦斯。 應(yīng)用效果:地面用一臺2BE-355型泵。05年3月22日進(jìn)行抽采，3月31日工作面采至鉆井位置，負(fù)壓5OOmmHg、抽采濃度30-35%、純量34.5m3/min。鉆孔開抽前，51llCl5工作面風(fēng)量1250m3/min、回風(fēng)瓦斯0.72%左右，尾排瓦斯1.8%左右。鉆孔開抽后，風(fēng)量12lOm3/min，回風(fēng)瓦斯0.56%左右，尾排瓦斯1.0%。,(3)地面鉆井?dāng)U大應(yīng)用試驗 謝橋礦1242(1)首次保護(hù)層開采工作面，布置5口地面井，潘一礦2662(1)保護(hù)層開

9、采工作面，布置3口地面井。顧橋項目部在1117(1)工作面試驗地面鉆井水平抽采技術(shù)。,3.瓦斯治理效果 瓦斯抽采量逐年提高，1995年為500.5萬m3,2003年增加到1.5億m3，年平均抽采率由2.33%增加到41.5%，逐步實現(xiàn)了由風(fēng)排為主向抽排為主的戰(zhàn)咯轉(zhuǎn)移。礦區(qū)的瓦斯超限次數(shù)由1998午的1333次下降到2003年的132次，2005年略有上升。百萬噸死亡率由1998年0.8，降至2002年的0.64,2003年為0.448,2005午為0.48,杜絕了重大瓦斯事故，保持了礦區(qū)相對安全生產(chǎn)局面。原煤產(chǎn)量由1998年1102萬噸，快速提升到2003年的2678萬噸，2005年3100萬

10、噸。,高瓦斯雙突綜放工作面 回采期間瓦斯綜合治理技術(shù),高瓦斯雙突綜放工作面回采期間瓦斯綜合治理技術(shù) 淮南礦業(yè)集團(tuán)謝橋煤礦原設(shè)計年產(chǎn)量400萬噸，高技改后，設(shè)計年產(chǎn)量1000萬噸?，F(xiàn)主采煤層為8煤和13-1煤，其中13-1煤為高瓦斯雙突煤層，采用綜采放頂煤一次采全高工藝。在沒有保護(hù)層開采情況下，謝橋煤礦以1151(3)綜放面為突破口，通過采取一系列的瓦斯綜合治理技術(shù)有效解決了該面的瓦斯問題，確保了該面單產(chǎn)的提高，為解決相似條件下采面的瓦斯問題找出了途徑。,1.工作面概況 1151(3)綜放面走向長1674m，傾斜長231.8m，煤層傾角12.80，厚度約5.4m，回采標(biāo)高-588-662m，錨網(wǎng)

11、支護(hù)，是-610m水平下山采區(qū)第一個回采工作面，該面直接頂為3.26m的泥巖或沙質(zhì)泥巖及13-2煤，老頂為6.2m的粉、細(xì)砂巖，采高2.32.5m，放煤高度2.93.1m，并內(nèi)錯上風(fēng)巷施工一條頂板抽排巷。上階段1141(3)已回采完畢，正?；夭善陂g該面瓦斯絕對涌出量38.160.8m3/min。,2、瓦斯綜合治理技術(shù) 2.1優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng) 該面回采前期，從-610m水平東一采區(qū)-610-720皮帶上山進(jìn)風(fēng)，工作面配風(fēng)1800 m3/min，再增風(fēng)很困難，通過對通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)整，改從-720m水平進(jìn)風(fēng)，工作面風(fēng)量增至220O m3/min左右，并且可根據(jù)需要適當(dāng)增風(fēng)，同時，加強(qiáng)工作面上、下風(fēng)巷臥底，確

12、保斷面充足、系統(tǒng)穩(wěn)定。,2.2瓦斯抽放 該面上風(fēng)巷敷設(shè)8寸和10寸抽排管各一趟，其中，10寸抽排管與地面永久抽排系統(tǒng)合茬，用于鉆場鉆孔抽放;8寸抽排管用于上隅角及順層孔抽放;下風(fēng)巷敷設(shè)一趟6寸抽排管與移動抽排系統(tǒng)合茬;抽排巷內(nèi)敷設(shè)一趟8寸抽排管與地面永久抽排系統(tǒng)合茬;回采初期尾部有2路抽排管用移動泵抽放。,2.2.1頂板孔抽放 頂板走向鉆孔作為比較成熟的抽放技術(shù)在該面回采初期發(fā)揮了很大作用，由于該面瓦斯抽排巷未施工到切眼位置，為有效解決抽排巷發(fā)揮作用以前這一段范圍內(nèi)的瓦斯問題，我們將上風(fēng)巷掘進(jìn)期間施工的下幫壓風(fēng)自救硐室(間距5Om)改造成鉆場，并在鉆場內(nèi)布置扇形鉆孔68個。 1#鉆場低位鉆孔在

13、初次放頂前并未發(fā)揮作用，工作面初次放頂后(回采23米)，大量瓦斯隨頂板裂隙上升被2#鉆場內(nèi)鉆孔抽放，抽放流量急劇上升，并且鉆孔在距煤層頂板法距11米時抽放流量最大(19.0m3/min)，3#鉆場內(nèi)鉆孔則是因抽排巷發(fā)揮作用后攔截了頂板鉆孔的瓦斯涌出，該鉆場內(nèi)頂板鉆孔未發(fā)揮應(yīng)有作用。,2.2.2 順層孔抽放 根據(jù)有關(guān)資料:謝橋礦13-1煤層透氣性系數(shù)為8.7*1O-4m2/MPa2d，鉆孔百米流量減系數(shù)為0.014d-1，屬難以抽放煤層，預(yù)抽期在30天左右時，抽排孔有效半徑2m，預(yù)抽期在50天左右時，抽排孔有效半徑2.5m。從該面掘進(jìn)過程中突出危險性預(yù)測預(yù)報結(jié)果可知該面具有一定的突出危險性;另外

14、，由于該面煤機(jī)筒截深達(dá)800mm，回采期間本煤層內(nèi)賦存的大量瓦斯將隨落煤釋放到風(fēng)流中。順層孔施工預(yù)抽是該面消突及瓦斯治理的重要手段。,(1)鉆孔布置及施工工藝 在工作面上、下順槽從切眼向收作線位置依次平行于工作面傾向施工順層長鉆孔，提前對煤層進(jìn)行預(yù)抽和卸壓，各孔孔間距5m，部分3m。采用SGZ-IB或MKD-4型鉆機(jī)，91合金片組合鉆頭、73麻花鉆桿、壓風(fēng)排渣法鉆進(jìn)，鉆孔深度:上順槽1OOm，下順槽12Om。 (2)封孔和抽排工藝 順層孔成孔后下1.5寸套管8m，采用壓風(fēng)排聚胺脂法封孔工藝，即用井下壓風(fēng)將裝在特制容器內(nèi)的聚胺脂混合液，在沒有發(fā)泡前壓進(jìn)待封鉆孔內(nèi)，用這種方法封孔，長度可達(dá)6m以上

15、，孔口負(fù)壓最大5OKPa。合茬后的鉆孔采用移動泵抽放。,(3)效果 順層孔施工期間，從孔內(nèi)返出的壓風(fēng)中CH4濃度4.5%9.6%，純流量可達(dá)0.020.1m3/min。各孔再經(jīng)過80余天的合茬預(yù)抽后，到回采前煤層預(yù)抽率平均達(dá)34.2%。當(dāng)鉆孔距工作面1744m時，瓦斯流量0.10.32m/min，效果較好，其中2030米時效果最佳。 (4)注意環(huán)節(jié) 由于該面上風(fēng)巷為沿空巷道，回采期間上風(fēng)巷底板鼓起，煤壁外移，因而加大封孔深度，否則，既不利于抽放，也不利于煤層注水。 若順層孔封孔不嚴(yán)，長期抽放可導(dǎo)致孔內(nèi)煤體氧化出現(xiàn)CO，必須定期取樣化驗分析。,2.2.3上隅角抽放 由于采用錨網(wǎng)支護(hù)，該面上、下隅

16、角進(jìn)入老塘后不易跨落，雖然對上、下隅角進(jìn)行充填封堵，但上隅角作為采空區(qū)漏風(fēng)的集匯處仍然積聚大量瓦斯，單靠掛風(fēng)障方式處理往往會因操作不當(dāng)造成風(fēng)流中瓦斯超限，而采用上隅角插管抽放能有效解決上隅角局部瓦斯積聚問題。 (1)尾部抽放 回采前，在切眼后聯(lián)巷內(nèi)敷設(shè)6寸、8寸抽排管各一趟:6寸抽排管敷設(shè)至與切眼交叉處，8寸抽排管則沿切眼向上敷設(shè)至距上風(fēng)巷8m處，在東二提料斜巷下口設(shè)2臺2BEl-253型移動泵，兩趟管路單獨抽放。抽排巷接替抽放前這段時間內(nèi)，尾巷抽放流量2.643.12m3/min。,(2)上隅角插管抽放 從上風(fēng)巷8寸抽排管端頭撥24個2.5寸撥頭用3寸鋼絲軟管引至上隅角，鋼絲軟管再通過2.5

17、寸花管插在上隅角充填后墻體內(nèi)抽放，插管位置由當(dāng)班瓦斯檢查員根掘瓦斯涌出狀況指定，生產(chǎn)單位按指定位置充填時放置，并保持花管距巷頂不超過30Omm，抽放期間，純流量可達(dá)0.972.1m3/min。,2.2.4 頂板抽排巷抽放 該面高抽巷平行于回風(fēng)順槽，距回風(fēng)順槽平距22m，以3%坡度施工至距切眼56m處(迎頭距煤層頂板法距31m)，巷道底板距13-1煤層頂板法距2131m，凈斷面7.4m2，是該礦首個長距離抽排巷。工作面回采前，在抽排巷里敷設(shè)一趟8寸抽排管與礦井永久抽排系統(tǒng)合茬，并距迎頭300m處封閉，以防止抽排巷抽排效果不理想時在抽排巷內(nèi)施工鉆孔分段封閉抽放，8寸抽排管深入封閉墻以里1米。在抽排

18、巷發(fā)揮作用后，從抽排巷外口施工兩道封閉墻永久封閉，并在墻上又增設(shè)2路8寸抽排管，為確保封閉嚴(yán)密，兩墻之間注水泥漿，通過2種途徑對抽排巷抽排效果進(jìn)行考察:,(1) 利用地面抽排泵房瓦斯抽排自動監(jiān)控裝置考察; (2) 利用CDLU型智能渦街氣體流量計配合100%瓦斯機(jī)、抽氣哪筒、負(fù)壓表考察。 通過定期觀察工作面回采距離、月產(chǎn)量、配風(fēng)量和抽排巷距煤層頂板法距等參數(shù)尋找相互之間的內(nèi)在聯(lián)系。根據(jù)現(xiàn)場對抽排巷抽放效果分析考察:抽排巷在工作面超過抽排巷14m后發(fā)揮作用，回采期間抽排巷抽放純流量14.3540.l2m3/min，平均27.2m3/min，抽放率44.864.6%，最佳抽放層位2531m，即56

19、倍采高時抽放效果最佳。抽排巷在該面的瓦斯治理中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。,2.2.5 抽排方式 抽排巷發(fā)揮作用前，上、下風(fēng)巷順層孔和鉆場鉆孔采用地面2BEl-505或2BEl-355永久泵抽放，上隅角和尾巷采用2BEl-253移動泵抽放;抽排巷發(fā)揮作用后，抽排巷主要采用2BEl-505永久泵抽放，上隅角和上順槽順層孔采用2BEl-253移動泵抽放，下順槽采用2BEl-203移動泵抽放。,2.3 煤層注水 根據(jù)對謝橋礦13-1煤采樣實驗分析，其全水分1.5%2.2%，原始水分1.O%l.2%，孔隙率2.5%6%，堅固性系數(shù)為0.71.1，煤層具有松軟、孔隙率低、透水性差的特點。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗及 11511

20、(3)綜放面煤層特點，在上、下風(fēng)巷順層孔預(yù)抽一段時間后，大約距工作面40m時撤除抽排孔孔口軟管，并利用該孔注水:上風(fēng)巷采用動壓注水，下順槽采用靜壓注水。實踐證明上順槽采取動壓小流量、下順槽采取靜壓長時間注水可取得較好的煤層濕潤效果，工作面粉塵量減少7.6倍，達(dá)到了預(yù)期效果。,2.4 安全監(jiān)控 該面上風(fēng)巷除安設(shè)Tl、T2瓦斯傳感器外，另在回風(fēng)巷第一匯風(fēng)處增設(shè)T3傳感器，并嚴(yán)格執(zhí)行回風(fēng)0.8%斷電管理規(guī)定，以充分發(fā)揮監(jiān)控系統(tǒng)在治理瓦斯中的重要作用。 2.5 其它方法 由于該面上風(fēng)巷為沿空掘進(jìn)巷道，階段煤柱6m，受采動影響，采空區(qū)內(nèi)部煤柱產(chǎn)生裂隙，部分瓦斯隨漏風(fēng)從上隅角帶出。將1141(3)原采空區(qū)

21、高抽巷打開抽放，瓦斯?jié)舛?0%40%，純流量可達(dá)58m3/min，但考慮1141(3)采空區(qū)在1151(3)上風(fēng)巷掘進(jìn)期間曾出現(xiàn)過發(fā)火征兆，該方法未長期采用。,3 瓦斯治理效果 （1）回采5個月，該面即抽放瓦斯502.1萬m3，瓦斯抽放率逐步提高:初放前24.8%,初放后至抽排巷接替前54.4%，抽排巷接替后達(dá)63%以上，最大達(dá)80.1%。 （2）通過采取順層孔預(yù)抽及煤層注水，消突效果非常明顯，各項預(yù)測指標(biāo)無一超標(biāo)，為順利實現(xiàn)綜采放頂煤創(chuàng)造了條件。 （3）月產(chǎn)量達(dá)20萬噸左右，并沒有出現(xiàn)因瓦斯超限制約生產(chǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。,4 體會 （1） 工作面回采10.5m后上隅角直接頂才冒落，幫初次放頂前(初

22、放距離23m)低位鉆孔難以發(fā)揮作用，在頂板鉆孔和上隅角抽排效果并不明顯的情況下，必須合理布置順層鉆孔，加大順層孔抽排力度，必要時要采取措施強(qiáng)制放頂以減少采空區(qū)空間，杜絕瓦斯超限現(xiàn)象的發(fā)生。 （2） 順層長鉆孔施工技術(shù)和封孔質(zhì)量及深度的提高是我礦在治理瓦斯方面的一大技術(shù)突破，因而，必須通過技術(shù)創(chuàng)新提高鉆孔施工深度、施工質(zhì)量和封孔質(zhì)量，以充分發(fā)揮順層孔的預(yù)抽作用。,（3）由于抽排巷在工作面回采到7lm時發(fā)揮作用(即超過架尾平距5m)，因而抽排巷理應(yīng)施工到切眼位置，并且在初放前的這段距離內(nèi)層位應(yīng)下調(diào)施工至距離煤層35m的位置較好，或從切眼上出口向抽排巷施工大直徑鉆孔貫通抽排巷使抽排巷在初采期間做為尾

23、巷抽放使用，盡快發(fā)揮作用。 （4）地面抽排車間配備1臺2BEl-505型(抽放混量80130m3/min)和2臺2BEl-355型(抽放混量 6070m3/min)永久抽排6，當(dāng)2BEl-505抽排泵因檢修停止運行而改用2REl-355抽排泵抽放時，該泵能力明顯不足，急需對地面現(xiàn)有抽排系統(tǒng)進(jìn)行改造。,5 結(jié)論 抽排巷、順層孔和上隅角抽放是解決該面瓦斯的最有效方法。 根據(jù)謝橋礦瓦斯治理技術(shù)資料分析，在采面瓦斯涌出量超過30m3/min時，僅靠打鉆抽放遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)需要，必須施工瓦斯巷道或開采解放層用于瓦斯治理。 加強(qiáng)錨網(wǎng)支護(hù)技術(shù)研究，減少上、下風(fēng)巷煤壁位移量以提高順層孔預(yù)抽和煤層注水效果。,保

24、護(hù)層工作面瓦斯綜合治理技術(shù)合理技術(shù),1.前言; 潘一礦是一座年產(chǎn)400萬噸的大型高瓦斯突出礦井，礦井瓦斯絕對涌出量為126m3/min。礦井主采煤層為13-l和11-2煤層，其中13-1煤層為高瓦斯突出煤層，煤層厚4.36.5m，平均為4.7m，煤層傾角790，瓦斯含量1222m3/t。其下部的11-2煤層厚l.42.4m，平均l.9m，原始煤層瓦斯含量81Om3/t。為從根本上治理13-1煤層瓦斯問題，97年以來礦井實施了開采遠(yuǎn)距離下保護(hù)層瓦斯治理技術(shù)，即先開采 11-2煤層，解放 13-1煤層。通過實施保護(hù)層開采，13-1煤層瓦斯得到根本治理，使礦井產(chǎn)量大幅提升。,隨著保護(hù)層ll-2煤層向

25、深部開采，其本身瓦斯含量增大，另外由于部分13-1煤層卸壓瓦斯涌入11-2煤層工作面，使保護(hù)層工作面瓦斯涌出量增加，瓦斯治理難度加大。潘一礦2171（1)保護(hù)層工作面，在總結(jié)鄰近區(qū)段瓦斯治理的基礎(chǔ)上，通過瓦斯來源分析，采用了以尾巷抽放、下向穿層鉆孔抽放采空區(qū)卸壓瓦斯為主的抽放技術(shù)，取得了很好的效果。,2. 2171(1)工作面概況: 2171(1)工作面位于潘一礦二水平東一、東二聯(lián)合采區(qū)七階段，工作面走向長1680m，傾斜長196m，回采標(biāo)高-604m-730m，平均煤層厚度1.8m，煤層傾角690。煤層自然瓦斯含量9llm3/t。其對應(yīng)的13-1被保護(hù)層工作面瓦斯含量為15m3/t。2171

26、(l)工作面老頂為中細(xì)砂巖，平均厚度58m。工作面采用全部垮落法管理頂板，U型通風(fēng)方式，配風(fēng)量為1780m3/min。該面于2005年10月開始回采，初次放頂前，工作面絕對瓦斯涌出量為8.6m3/min。之后工作面瓦斯涌出量逐漸增大，正?；夭善陂g工作面瓦斯涌出量為57m3/min，最高達(dá)65m3/min。其中抽放瓦斯量為47.3m3/min，工作面抽放率達(dá)80%以上。,3 瓦斯來源及瓦斯治理效果分析: 3.1 工作面瓦斯來源分析 2171(1)工作面瓦斯涌出主要有兩部分組成，一是工作面煤壁及采落煤塊的瓦斯涌出，另一方面是采空區(qū)瓦斯涌出。根據(jù)現(xiàn)場實測，工作面本煤層瓦斯涌出量為13.6m3/min

27、，占總量的24%，鄰近層瓦斯涌出量為43.4m3/min，約占總涌出量的76%。 2171(1)工作面為一次采全高的綜采面，老塘遺煤很少，11-2煤含有的瓦斯在采落過程中基本釋放，本煤層瓦斯基本隨風(fēng)工作面風(fēng)流帶走，采空區(qū)瓦斯主要為鄰近層瓦斯涌出。瓦斯主要來源于13-1煤受采動影響的卸壓瓦斯，占總涌出量的70%左右。因此，加強(qiáng)13-1煤層卸壓瓦斯治理，是2171(1)保護(hù)層工作面瓦斯治理的關(guān)鍵。,3.2 瓦斯治理方法及效果分析 3.2.1 優(yōu)化底抽巷穿層鉆孔設(shè)計，提高抽采13-1煤層卸壓瓦斯效果 2171(1)保護(hù)層工作面與被保護(hù)層 13-1煤層平均間距為67m，根據(jù)11-2煤保護(hù)層開采試驗考察

28、，11-2煤層回采后，其裂隙帶的高度為34m，冒落帶的高度為9.5m,13-1煤層處于卸壓開采的彎曲下沉帶。受11槽采動影響，13-1煤層發(fā)生膨脹變形，煤層瓦斯壓力得到釋放，原始瓦斯壓力由4.4MPa下降到0.5MPa，煤層透氣性系數(shù)由原來的0.01135m3/(MPa2.d)增加到32.687m3/(MPa2.d)，通過卸壓形成的裂隙多為順層張裂隙，有利于穿層鉆孔抽采卸壓瓦斯。為抽采13槽卸壓瓦斯，在13-1煤層底板2031m的砂巖中布置一條底抽巷，每隔25m布置一個鉆場(如圖一所示)。,為增加穿層鉆孔抽采效果，每個鉆場的鉆孔由6個增加到8個（見表1）。鉆場中6個鉆孔沿煤層傾斜方向布置，另外

29、沿煤層走向增加兩個鉆孔，終孔投影位置落在兩個鉆場中間，以保證連續(xù)抽采效果 ;同時加大了抽采系統(tǒng)的管徑，底抽巷敷設(shè)了一路直徑25Omm聚乙烯管，通過地面中央永久抽采系統(tǒng)的2Bel-72型水環(huán)式真空泵抽采卸壓瓦斯。底板抽放巷在13槽煤層未卸壓之前，瓦斯抽放量較小，平均在1O5m3/min左右;在受采動卸壓之后，瓦斯抽放量急劇增大。,達(dá)到最大值并持續(xù)40天以上，此時成為卸壓瓦斯流動活躍期，單孔瓦斯流量為12m3/min。同時處于瓦斯活躍帶內(nèi)的鉆孔有50-64個。為保證抽采效果，每天對穿層鉆孔的濃度及流量進(jìn)行考察，并及時調(diào)整抽采鉆孔。底抽巷最大抽放量為28m3/min，平均抽采量為2226m3/min

30、，占13-1卸壓可解析瓦斯的65%以上。,3.2.2 底抽巷施工下向穿層鉆孔抽采保護(hù)層采空區(qū)瓦斯 2171(1)保護(hù)層工作面開采深度低，標(biāo)高在-700m左右，煤層本身瓦斯含量高，加之13-1煤層部分卸壓瓦斯及其它鄰近層瓦斯涌入保護(hù)層采空區(qū)，2171(1)在開采過程中，上隅角瓦斯時常超限，為解決這一問題，采用在底抽巷施工下向穿層鉆孔抽采保護(hù)層采空區(qū)。即在被保護(hù)層13-1底板抽排巷內(nèi)的鉆場中，向 2171(1)采空區(qū)施工下向穿層鉆孔，每個鉆場布置5個抽采鉆孔，終孔位置落在2171(1)工作面上風(fēng)巷向下525m,采空區(qū)向里30m范圍內(nèi)，如圖2所示。,由于底板抽排巷布置在進(jìn)風(fēng)流中，與2171(1)采空

31、區(qū)形成1800Pa的風(fēng)壓差，為克服鉆孔通風(fēng)負(fù)壓，保證抽采效果，一是采用高負(fù)壓大流量的2BE-303的抽放泵及直徑250mm管路進(jìn)行抽采，二是改進(jìn)下向穿層鉆孔的封孔工藝，封孔段孔底采用海帶封堵，海帶見水膨脹后，向孔內(nèi)注水泥砂漿進(jìn)行封孔，封孔段長度16m，從而保證了封孔質(zhì)量。采取上述措施后，下向穿層鉆孔的抽采濃度及流量大大提高，抽采平均瓦斯?jié)舛冗_(dá)到26%，最高達(dá)34%，瓦斯抽采量達(dá)14m3/min，效果顯著。(抽采效果詳見下表3)。,3.2.3 尾巷抽采保護(hù)層采空區(qū)瓦斯 受礦井通風(fēng)系統(tǒng)影響，2171(1)采空區(qū)尾部為低壓區(qū)，采空漏風(fēng)及瓦斯流向該處，有利于尾巷抽采，經(jīng)分析確定在東二側(cè)建立217(1)

32、工作面尾巷局部抽采系統(tǒng)，使用兩臺ZBEl-303瓦斯泵和直徑25Omm的管路進(jìn)行抽采，為提高尾巷抽采效果，在2171(1)上風(fēng)巷采用沿空留巷，保證瓦斯流場的通道，以充分利用 2171(1)采空區(qū)0型圈進(jìn)行抽采(如圖一)。工作面初采期間，由于采空區(qū)瓦斯較小，尾巷抽采濃度較低，隨著工作面推進(jìn)，鄰近層及13-1煤層卸壓瓦斯不斷涌入，尾巷抽采濃度明顯增大，當(dāng)工作面推進(jìn)160米以后，瓦斯?jié)舛仍龃蟮?214%,并隨工作面向前推進(jìn)，尾巷抽采濃度趨于穩(wěn)定，變化不明顯，瓦斯抽采量達(dá)到810m3/min。,3.2.4 工作面上隅角埋管抽采采空區(qū)瓦斯 為加強(qiáng)2171(1)采空區(qū)瓦斯治理，降低上隅角瓦斯?jié)舛?，在采取?/p>

33、述措施的同時，又采用了上隅角埋管抽采措施，即在上隅角向采空區(qū)交替埋入兩路8時的抽采管進(jìn)行抽放，由于保護(hù)層工作面采高低，采空區(qū)頂板垮落不實，漏風(fēng)大，造成上隅角埋管抽采濃度低，只有1.24.5%左右，抽采瓦斯量只有12m3/min。,3.3瓦斯治理效果 2171(1)保護(hù)層工作面所采取的穿層鉆孔抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯、下向穿層孔抽采保護(hù)層鄰近層瓦斯、尾巷抽采采空區(qū)瓦斯等瓦斯治理技術(shù)是在總結(jié)相鄰區(qū)段瓦斯治理經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，通過科學(xué)論證所采取的瓦斯治理方法，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用效果明顯，成功地治理了保護(hù)層工作面瓦斯，消除了瓦斯對工作面安全生產(chǎn)的威脅，治理效果見表4。,4 認(rèn)識與體會 (1)利用底抽巷穿層孔抽采被保護(hù)

34、層卸壓瓦斯，是淮南礦區(qū)保護(hù)采開采瓦斯治理的重要手段，穿層孔抽采卸壓瓦斯能否取得成功是保護(hù)層工作面瓦斯治理的關(guān)鍵，對于保護(hù)層工作面瓦斯治理，要認(rèn)真分析瓦斯來源，根據(jù)瓦斯來源并結(jié)合現(xiàn)場情況，采取切實可行的瓦斯治理措施，以達(dá)到有效控制瓦斯涌出的目的。,(2)隨著瓦斯治理技術(shù)的不斷發(fā)展，保護(hù)層開采得到廣泛應(yīng)用，而保護(hù)層煤層本身瓦斯增大，如何加強(qiáng)保護(hù)層自身瓦斯治理，已成為現(xiàn)場瓦斯管理中新的課題。2171(1)工作面利用底抽巷施工下向穿層鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯和尾巷抽采，取得了很好的效果，給類似工作面的瓦斯治理提供了成功的經(jīng)驗。 (3)上隅角埋管抽采是工作面瓦斯治理重要的輔助措施，但在實際應(yīng)用過程中往往抽采效

35、果較差，如何提高抽采效果，有待于進(jìn)一步研究。工作面采空區(qū)瓦斯抽采要充分利用0形圈瓦斯流場，最大限度地抽采采空區(qū)瓦斯，以防涌入工作面造成瓦斯超限。,頂板覆巖卸壓抽放瓦斯的試驗研究,1.礦井概況 潘三煤礦是一年產(chǎn)3Mt的高瓦斯煤與瓦斯突出礦井。目前礦井主采13-1和11-2煤層，其中13-1煤層為高瓦斯突出煤層，煤層瓦斯含量10l5m3/t,礦井自投產(chǎn)以來共發(fā)生煤與瓦斯突出12起，特大瓦斯爆炸1起。 實測13-1高瓦斯突出煤層透氣性系數(shù)3.4X10-3m2(MPa2d)，屬低透氣性較難抽放煤層，原始煤層預(yù)抽效果不好，因此必須研究采用卸壓抽放萬法來治理瓦斯。實測結(jié)果表明，回采面瓦斯涌出構(gòu)成中采空區(qū)瓦斯涌出量所占的比例在5060%左右，因此試驗研究采用回采面頂板卸壓區(qū)抽放采空區(qū)瓦斯。,2 頂板覆巖卸壓抽放瓦斯的試驗研究 2.1 頂板走向長鉆孔覆巖卸壓抽放瓦斯合理布置區(qū)域分析 錢鳴高院士根據(jù)準(zhǔn)北桃園煤礦的實驗結(jié)果整理出的回采工作面回采250m后采空區(qū)離層裂隙呈0型圈分布。 實驗結(jié)果表明，在覆巖主關(guān)鍵層破斷穩(wěn)定后，采空區(qū)中部離層趨于閉合，而在采空區(qū)兩側(cè)仍各保持一個離層發(fā)育區(qū)。從平面看，由于關(guān)鍵層破斷時形成砌體梁結(jié)構(gòu)，在采空區(qū)四周存在一沿層面橫向連通的采動離層發(fā)育區(qū)，在周邊走向1040m，傾向534m區(qū)間為裂隙發(fā)育區(qū);沿頂板高度萬向，隨工作面推進(jìn)離層由下往上逐