煤矿工作面瓦斯综合治理技术研究.doc

1、1煤矿工作面瓦斯综合治理技术研究摘要：本文以贵州汪家寨煤矿平四采区北翼 P41102 工作面为例，首先分析了瓦斯涌出量预测及特点，然后阐述了瓦斯综合治理技术。 关键词：煤矿工作面；瓦斯；综合治理 中图分类号：O741+.2 文献标识码：A 文章编号： 一、瓦斯涌出量预测及特点分析 矿井为抽出式通风，总排风量 6326m3/min，工作面采用 U 型通风，工作面最大配风量 1562m3/min，瓦斯抽放泵为 2BEC52 型，抽采管路为?300mm 钢管，抽采混合量为 90108m3/min，抽采纯量 20.89m3/min。 1 瓦斯涌出量预测 如果煤层层间距小于 10m 时，瓦斯可以得到充分

2、释放，残余瓦斯压力 00.2MPa，其值与层间距离、原始瓦斯压力均无关，如果层间距离为1050m，瓦斯可以通过层间裂缝从保护层采空区涌出。P41102 综放工作面瓦斯涌出来源于上邻近层 7 号煤层(距 11 号煤层 45m)、8 号煤层(距 11号煤层 33m)、下邻近煤层 14 号煤层(距 11 号煤层 23m)以及本煤层，依据采矿工程设计手册预测回采时期的瓦斯涌出量为 34.8m3/min， 。回采过程中实际瓦斯涌出量达到 38.9m3/min。 2 瓦斯涌出特点及原因 现场实测工作面生产时期的瓦斯涌出特点是工作面停产时、正常出2煤时、移架时依次增大，瓦斯涌出量变化有如下规律。工作面瓦斯涌

3、出，在工作面下半部(115m 往下)，移架时瓦斯涌出小于正常出煤时，工作面上半部(115m 往上)则是移架时瓦斯涌出大于正常出煤时，每隔 10m瓦斯涌出增幅为 1.02%1.21%;正常出煤时每隔 10m 瓦斯涌出增幅为1.02%1.14%;上隅角瓦斯涌出量始终是移架时最大，正常出煤时次之，工作面停产时最小，涌出比为 1.51.21.0。回风流瓦斯在工作面停产时、正常出煤时、移架时依次增大，浓度比为 1.001.141.33。回风流瓦斯超限原因:工作面瓦斯涌出特征为 4.72m3/t，随着生产能力的加大，瓦斯涌出量增加，产量变化时，对绝对瓦斯涌出量的影响较为显著，说明瓦斯主要来源于采落的煤炭;

4、二是下邻近层瓦斯涌入采空区，如果未进行预抽或抽采效果差，开采层开采后，底板膨胀产生裂隙，大量瓦斯就会通过这些裂隙涌入采空区，导致工作面瓦斯涌出量增加，甚至瓦斯超限。上隅角瓦斯超限原因:一进一回的 U 型通风方式，靠近回风巷的采空区内容易积聚高浓度瓦斯，这些瓦斯有一部分为遗留在采空区煤中的解吸瓦斯，也有大部分底板邻近层瓦斯通过采动裂隙涌入采空区，而上隅角作为采空区瓦斯涌出的汇点，此处风量小，风速低，容易形成涡流状态，如果没有可靠有效的措施将其排除，就会造成瓦斯积聚。 二、瓦斯综合治理技术 1 消突措施 保护层开采配合本煤层预抽，根据防治煤与瓦斯突出规定及汪家寨煤矿的实际经验，选定 7 号煤层 C

5、603 为上保护层，与煤层 C409 法线距离 33m。研究表明煤层 C603 开采后煤层 C409 透气性系数能急剧增加3到 26.23m2/(MPa2?d)，为原始透气性系数的 21 倍;煤层瓦斯的解吸过程显著加快，钻孔瓦斯流量最大达到了 0.95m3/min，是卸压前钻孔瓦斯流量的 13.6 倍;同时，煤层瓦斯压力急剧降至 0。对局部没有开采保护层地段，分别在运输巷和回风巷间隔 30m 布置 1 个扇形钻场，钻孔终孔在煤层垂直方向控制煤层全厚，钻孔深度 100m，钻孔孔底间距小于 5m，保证开采煤层得以全部预抽，P41102 工作面里段预抽瓦斯 517.9 万 m3，预抽率为 41%;瓦

6、斯含量为 4.72m3/t，瓦斯压力为 0.22MPa，瓦斯解吸指标 K1和钻屑量 S 均在临界值 0.5mL/(g?min1/2)和 6kg/m 以下，说明区域防突效果有效。 2 瓦斯治理措施 1)采空区埋管抽采瓦斯。沿回风巷在巷道上帮预埋瓦斯管进入采空区，螺旋钢管管径为 300mm，间隔 50m 安装 1 个带蜂窝状的三通并留设调节闸阀，实现交替迈步采空区连续抽采，保证采空区瓦斯进入抽采系统，减少采空区瓦斯在上隅角涌入回风流。采空区抽采的最佳有效距离是3060m，P41102 综放工作面的采空区瓦斯抽采最佳距离为 3040m，此区域顶板冒落的矸石已基本压实，处于氧化带范围，所以漏风较小、瓦

7、斯浓度较高，抽采纯量可达 9.2515.15m3/min。 2)尾巷抽采瓦斯。当采煤工作面推采到 P41102 回风巷绞车硐室位置时，利用瓦斯抽放巷作为尾巷抽采，其目的是将工作面通风方式由 U 型改变为 Y 型通风，改变采空区的瓦斯流动途径，大量的瓦斯进入尾巷，涌出进入回风流瓦斯相应减少。具体做法是将瓦斯抽放巷封闭，从密闭内接出 300mm 螺旋钢管(两巷垂高 40.5m)实行尾巷抽采，大量的高浓度瓦4斯进入尾巷通过抽采系统到达地面进行瓦斯发电，抽采纯量增加到20.89m3 /min，与采空区埋管抽采相比增加纯量 5.34m3/min，尤其是在工作面过绞车硐室期间因巷道压力大、瓦斯抽采管路挤压

8、破损以及积水严重时，导致采空区瓦斯不能有效抽采，回风流瓦斯超限，采取尾巷抽采后，回风流瓦斯体积分数从 1.76%降到 0.76%，有效解决了瓦斯超限。 3)高位拦截钻孔抽采。高位拦截钻孔主要抽采裂隙带、部分采空区以及受采动影响的上覆邻近层的瓦斯。裂隙带是邻近层瓦斯和冒落带瓦斯的主要聚集区，有大量高浓度瓦斯，同时裂隙发育充分，是抽放瓦斯的最佳位置。间隔 50m 布置 1 个钻场，每个钻场布置 2 排钻孔，每排 6个，上下排钻孔方位一致，上排孔深 65m，下排孔深 45m，钻孔终孔点位于煤层顶板 15m 以上(采高 2.3m，冒落高度按采高的 5 倍考虑，为11.5m，所以设计取 15.0m)，钻

9、孔终孔间距 4.5m，倾斜方向控制到回风巷往下 20m 左右范围，始终保证相邻 2 个钻场的钻孔压茬在 20m 以上。受采动影响，工作面煤壁和上邻近煤层受压导致瓦斯解吸，解吸的瓦斯又通过煤壁裂隙和顶板裂隙流入抽采钻孔，从而有效拦截了高浓度瓦斯向上隅角运移。P41102 工作面高位拦截钻孔最大抽采量达到3.59m3/min，当工作面距钻孔孔底 1020m 时，瓦斯抽采量逐步增加，从 0.56m3/min 增加到 2.62m3/min，当工作面距钻孔孔底 10m 及推过孔底20m 范围，瓦斯抽采量最大 3.59m3/min，当工作面距钻孔孔口 13.7m 时瓦斯抽采量为 0.2m3/min。 三、

10、结束语 通过采取综合治理措施，瓦斯抽采量达 27.05m3/min，抽采率达569.5%。其中本煤层瓦斯抽采量 2.57m3/min，尾巷瓦斯抽采量达20.89m3/min，高位拦截钻孔瓦斯抽采量达到 3.59m3/min，回风流瓦斯体积分数保持在 0.8%以下，杜绝了瓦斯超限，减少瓦斯超限时间平均180min/d 以上;工作面平均推采进度提高 30m/月以上，生产能力平均提高 86851.6t/月，为以前的 283%。借鉴 P41102 综放工作面的瓦斯治理，进一步加大本煤层和邻近层瓦斯预抽，提高预抽率，降低煤层的残存瓦斯含量，工作面生产时单位时间内涌出的瓦斯量和邻近层涌入采空区的瓦斯都将减少，有利于工作面生产能力的发挥。 参考文献： 1俞启香.矿井瓦斯防治M.徐州:中国矿业大学出版社，1992 2煤矿瓦斯综合治理技术手册M长春:吉林音像出版社，2003.