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底抽巷瓦斯抽采技术应用及效果分析

作者:未知

  摘 要:本文根据瓦斯涌出量增加机理,对底抽巷瓦斯抽采技术的应用技术与效果进行分析,力求降低瓦斯浓度,提高抽放率与通风能力,使煤层开采获得更多的安全保障。
  关键词:瓦斯抽采;技术应用;应用效果
  瓦斯抽采能够能有效降低矿井风流中的瓦斯量,避免煤与瓦斯突出导致瓦斯事故发生。巷道抽采技术作为瓦斯煤层中行之有效的技术工艺,能够增加开采强度,解决以往回采中无法解决的瓦斯大量喷涌等问题,使抽放量和抽采率得到显著提升,在底抽巷抽采工程中获得十分理想的应用效果。
  1 煤层开采瓦斯涌出量增加机理
  在煤层群开采过程中,随着工作面的不断推进,沿着煤层底板方向的应力逐渐增加,处于增压趋势,煤岩体为压缩状态,而在采空区的下端,底板应力为下降趋势,煤岩体为膨胀状态。因此在工作面延伸中,煤岩体的推进方向出现压缩—膨胀—压实区域,在膨胀区与压实区的临界点,岩体应力不断增加,很容易出现剪切变形情况,甚至剪切破坏;位于膨胀区的岩体也容易出现破裂、断裂等情况。在煤层开采过程中,煤层底板状态不断发生改变,周围岩层也受到不同程度的感染,形成裂隙带。与此同时,与之相邻的承压状态也发生了变化,从以往承受整个上段地层转变为单纯承受开采地层,使煤层自重力大幅降低,在特定范围内的煤层也出现变形,逐渐形成煤层卸压带。在卸压带与裂隙带的影响下,煤层中的通风情况受到影响,透气性显著提升,使下段煤层中瓦斯吸解动态平衡被打破,并为下段煤层中瓦斯向上涌出提供便捷通道,瓦斯涌出量的计算公式为:
  式中,q代表的是开采工作面瓦斯涌出量,单位为m3/t;m0代表的是开采厚度;mi代表第i个煤层厚度,单位m;Xi代表第i个煤层瓦斯含量,单位m3/t;Ki代表第i个煤层瓦斯排放率;Xic代表煤层残存瓦斯含量,单位m3/t。
  2 巷道瓦斯抽采技术的应用
  2.1 工程概况
  某煤业位于山西省某乡内,井田东西跨度为5.5km,南北跨度为4km,总范围为19.8625km2,地质储量为2.8亿吨,可开采的储量为2.0亿吨。该煤业将煤矿分为两个水平开采,即+760m与+680m,目前主要针对+760m中的2#煤层进行开采。矿井属于高瓦斯矿井,相对涌出量为55.10m3/min,二氧化碳涌出量为4.94m3/t,煤尘具有较强的爆炸危险性,2#煤层易燃等级为Ⅱ级,水文类型为中等,一般情况下用水量为20m3/h,最高用水量为30m3/h[1]。
  2.2 技术应用
  以3215工作面为例,该处位于三采区的北侧,东侧的工作面已经开采完毕,3215面沿着2#煤顶板逐渐推进,2#煤层地处煤区的中心,与4#煤层之间相距3m,煤层厚度在1.7-2.3m之间,大多属于中厚级别,稳定性较强,内部结构简单,含有一层夹矸,煤层中大多处稳定性符合开采标准,煤层倾角在2-10°之间;煤层的斜面长度为190m,可采储量为0.859Mt,与现场实际情况相结合,预测该煤层中瓦斯涌出量为40.3m3/min。在3215工作面开采中,沿着与之相邻的6#煤层掘进,底抽巷设置钻场,并在钻场内部进行钻孔,对4#煤层进行瓦斯预先抽采,在6#煤层中共计掘进700m。
  3 巷道瓦斯抽采技术的应用效果
  3.1 底抽巷抽采
  沿着6#煤层掘进700m,将瓦斯抽采处设置在3215工作面的前端,在初期开采时,没有遇到底抽巷,随着深度的不断增加,逐渐深入到底抽巷层中,在6#煤层中每测量出60m的距离便设置一个钻场,每个钻场中钻10个孔,为瓦斯预先抽采提供便利。
  3.2 抽采应用效果
  在未实施底抽巷钻孔之前,抽采支管的浓度在13%-17%之间,平均抽采标量在2-3m3/min之间;当钻孔实施后,并与3215面相连接,支管浓度得到显著提升,浓度范圍达到30%-40%,平均抽采量提高到8.13-8.37m3/min,最高的抽采量可达9.36m3/min;对单孔浓度进行计算,得出浓度值为70%-80%,可见钻孔衔接效果十分明显[2]。
  3.3 局部瓦斯浓度变化
  在3215工作面与底抽巷连接后,相邻煤层中瓦斯的涌出量得到有效控制,且底板气泡情况几乎不存在,瓦斯浓度也得到降低,下降到0.2%左右,在4#煤层中原本存在的瓦斯喷涌情况也得到彻底改善。在3215工作面中,采空区与回风巷中瓦斯浓度得到显著下降,降低到0.5%以下,使工作面的通风情况与安全程度得到切实保障。通过采用穿层钻孔的方式,使3215面下方煤层中的瓦斯得到有效拦截,抽采率与数量也得到明显的提升,经计算,在衔接完毕后,瓦斯抽采量提高到16m3/min左右,抽采率提升到66%。在钻孔的同时,还对3215面的下方煤层中瓦斯进行预先抽采,使开采区的总瓦斯涌出量也得到了有效的控制。
  3.4 抽采效果评估
  在3215工作面瓦斯抽采中,共计应用1613天的时间完成对上下煤层的预先抽采,通过底抽巷与其他方式相结合,使该工作面中2#煤层参与量的极值达到3.15m3/t,最高残压值达到0.27MPa,各个测点中的残压值均符合设计标准,最终评判3215面的预抽瓦斯效果符合标准。
  4 结语
  综上所述,本文以3215工作面底抽巷抽采技术为例,对抽采技术与效果进行分析,事实证明,通过底抽巷抽采技术,使回采中4#煤层瓦斯涌出量得到有效控制,工作面的安全系数得到显著提升,生产更加安全可靠。
  参考文献:
  [1]程子华.底抽巷水力扩孔预抽卸压瓦斯防突技术研究与应用[J].中州煤炭,2015(7):30-32.
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