用多种抽放方法解决采煤工作面瓦斯超限问题

1、用多种抽放方法解决采煤工作面瓦斯超限问题 祁东煤矿地处安徽宿州境内，设计生产能力为150万t/a，是煤与瓦斯突出矿井。井田内二迭纪共含11个煤层组，计30余层煤，其中可采煤层14层，矿井通风方式为中央边界抽出式。矿井采用系统抽放和移动抽放相结合的抽放方式，抽放能力为160m3/min。1 工作面概况7124工作面是祁东煤矿西二采区首采煤层71煤层首采工作面，起止标高-540.3m-590m走向长635m，倾向宽112m，煤层平均厚度2.3m。7124工作面属煤层群开采，煤系垂向剖面上发育煤层较多。由地质钻孔资料可知：上覆62、63煤距71煤25m、21m，62煤厚0.6m，瓦斯含量9.68ml

2、/g，63煤厚0.8m，瓦斯含量8.17ml/g。下覆81、82、9煤距71煤层较近，分别为19m、27m、37m左右，其中81煤厚2.5m，瓦斯含量12.02ml/g；82煤厚2.6m，瓦斯含量8.6ml/g；9煤厚3.0m，瓦斯含量11.52ml/g，且81、82、9煤层顶板多为细砂岩为主，围岩透气性中等。71煤瓦斯含量9.51ml/g，煤层透气性系数0.087m2/mpa2d，粘孔流量衰减系数0.04d-1，本煤层较难抽放。2 工作面瓦斯涌出情况（1）掘进期间：运输巷风量270m3/min，瓦斯涌出量为1.6m3/min，回风巷风量276m3/min，瓦斯涌出量为1.8m3/min。（2

3、）工作面初次来压之前：工作面形成后，风量678m3/min，绝对瓦斯涌出量为2.0m3/min；而在初采期间，绝对瓦斯涌出量为2.6m3/min，直接顶冒落时瓦斯涌出量为3.196m3/min。（3）工作面初次来压后：工作面初次来压时，风量为1 047m3/min，瓦斯涌出量为7.957m3/min，初次来压后，工作面瓦斯涌出量在24m3/min左右。（4）周期来压：工作面推进13m时，老顶初次来压，结合工作面推进度、矿压显现和瓦斯涌出曲线分析确定该工作面周期来压步距为1215m。如图1所示。图1 工作面推进度与瓦斯涌出曲线图3 工作面冒落带裂隙带高度的测定为准确查明7124工作面冒落带、裂隙

4、带发育情况，在工作面回风巷施工冒落带、裂隙带探测钻孔。钻孔施工穿过的岩性为灰色泥岩、泥质粉砂岩、煤线、细砂岩。水文地质情况为71煤顶板砂岩含裂隙水。探测钻孔布置平面图如图2所示。图2 探测钻孔布置平面图 工作面覆岩破坏探测在井下风巷中进行，采用地球物理方法的高密度电法ct成像技术，动态地探测7124工作面开采过程中工作面覆岩破坏的发育规律。该方法先期在回风巷向顶板施工一个80m超前探测钻孔，并在孔中埋置检波器和电极，探测中共有布置电极53个，电极距为1.33m。通过对采集数据进行ct反演，获得如下结果：（1）探测结果表明，导水裂隙带最大高度在距煤层顶板48m，覆岩冒落带高度为18m（2）采动应

5、力超前工作面前方影响距离在33m，煤层覆岩破坏落带超前工作面10m，裂隙带超前工作面20m。（3）裂隙带发育具有一定的稳定期和活动期，以工作面日推进5m的速度来看，裂隙带相对活动期在超前应力集中时期，即超前33m左右，在工作面前方20m内裂隙带发育最为剧烈并达最大高度，其后裂隙带进入相对闭合与缓慢下降状态。4 多种抽放方法及效果7124工作面的瓦斯涌出量从掘进期间到回采初次来压、周期来压经历了由小到大的过程，最大涌出量达24m3/min，我们采取移动泵抽放和系统抽放相结合的方式，在工作面风巷安装3趟管路，抽放方法有：高位钻孔抽放、辅助边孔抽放、埋管抽放、立孔埋管抽放。（1）高位钻孔抽放。根据7

6、1煤层地质条件和工作面冒落带、裂隙带高度，在风巷施工4个高位钻场，其中第1号钻场距工作面切眼150m，钻场间距为80m，钻场的规格为宽高深3.2m2.3m12m，采用锚索网支护，前6m施工30上坡，后6m变平，平台段破71煤顶板4m。钻场采用风袖导风进行通风。每个钻场内布置2排共12个钻孔。钻孔施工采用tux-150钻机，第一个钻场钻孔长120m，其它钻场钻孔长110m，钻头直径91mm，钻孔压茬距离30m，钻孔终孔平面间距控制在从上出口向下625m。孔底离煤层顶板高度控制在1016m，钻孔间距0.6m。高位钻孔布置如图3所示。图3 高位钻孔布置示意图通过实测分析，上排钻孔有效长度为9095m

7、，抽放ch4浓度在2180之间。下排钻孔有效长度为85m左右，抽放ch4浓度在1862之间。单孔瓦斯抽放量0.21.2m3/min，单个钻场抽放量3.57.2m3/min。高位钻孔抽放关键是要摸清“两带”高度，合理布置钻场，选择合理的钻孔长度、直径和压茬距离。（2）辅助边孔抽放。为解决工作面上隅角至回风巷方向20m范围切顶线瓦斯超限，在风巷每隔20m打与风巷夹角15，91mm钻孔，钻孔长40m，终孔控高在煤层顶板12m，如图4所示。图4 辅助边孔布置示意图辅助边孔施工容易，单孔瓦斯抽放量为0.81.2m3/min，钻孔有效长度2732m。 （3）风巷埋管抽放。为解决上隅角瓦斯超限，沿工用面风巷

8、预埋1趟直径600mm管路，每隔15m安设同直径立管，立管高度超出风巷顶板0.4m，在站管上端打花眼，长度0.4m。如图5所示。图5 风巷埋管布置示意图埋管抽放瓦斯流量1120m3/min，抽放ch4浓度1845，抽放瓦斯量2.17.6m3/min，有效地解决了回风流和上隅角瓦斯超限。（4）立孔埋管抽放。为加大抽放力度，根据“两带”高度，用tux-75钻机在风巷沿垂直方向往顶底板打钻孔，顶板孔18m（与冒落带高度一致），底板孔1.0m（为便于固定立管），孔径为127mm。在钻孔内埋直径为108mm的套管，套管上到孔顶，下到孔底，顶部4.0m打花眼，底孔埋管后注浆固管。当工作面推地预埋的立管后，顶板冒落，立管的花管部分处在冒落的顶板与裂隙带之间的空间内。在立管的下部用三通与抽放管路连接，立孔间距20m。如图6所示。图6 立孔埋管抽放布置示意图立孔埋管单孔抽放流量611m3/min，抽放ch4浓度2281，效果十分理想。5 结束语瓦斯