工作面顺槽打瓦斯释放孔与煤层注水相结合的防治瓦斯技术

1、工作面顺槽打瓦斯释放孔与煤层注水相结合的防治瓦斯技术 永煤集团洛阳龙门煤业有限公司常村煤矿于2009年9月2010年3月所回采的1121工作面的二1煤层为糜棱构造煤，煤质较软，顶底板均为泥岩和砂质泥岩，属典型的三软煤层。回采期间特别是回采至向斜轴部时，1121工作面出现瓦斯涌出偏高现象。在1121采面瓦斯治理过程中，结合常村煤矿煤层赋存情况，摸索出一套适合三软煤层瓦斯异常区域的瓦斯治理方法，即“上顺槽打孔释放瓦斯后注水与采面煤壁注水相结合防治瓦斯”法。该法简单有效，投资较少。1、矿井概况洛阳龙门煤业有限公司常村煤矿设计为高瓦斯矿井（首采区经河南理工大学鉴定为低瓦斯），矿井设计生产能力为45万吨

2、/年，可采储量2452万吨，矿井服务年限为38.9年，立井单水平上下山开拓方式。主采煤层为二1煤，平均厚度为3.17m，煤尘无爆炸危险性，属不易自燃煤层。常村煤矿采用中央分列抽出式通风系统。矿井目前进风量为3640m3/min，负压1380Pa。通风设备选用FBCDZ25型矿用防爆轴流式通风机及配套的YBF型、8极、10kV、2×250kW电动机。矿井等积孔为2.34 m2，采用主要通风机反转实现全矿井反风，区域及局部反风通过巷道布置和井下通风设施实现。矿井通风系统简单，管理方便，安全可靠。2、矿井瓦斯地质2.1矿井瓦斯情况根据鉴定报告，本井田首采区二1煤瓦斯含量在0.045.32m

3、3/t之间，最大值为5.32m3/t，为低瓦斯矿井。根据对区内瓦斯钻孔资料分析，可初步认为，本区由西向东、由浅向深甲烷含量具有逐渐增大的规律。已有瓦斯资料显示，油赵断层(F11)以西区段煤层底板标高-300m水平以浅为瓦斯风化带，而F11以东地段瓦斯风化带深度大致位于-200m水平以浅，以深地段为瓦斯带。从而也说明了本区瓦斯赋存的不均衡性，具有分区分带规律。目前所测瓦斯点基本都在-200m水平以浅，根据瓦斯含量随深度增加而增大的一般赋存规律，推测本核查区深部可能有高瓦斯区存在，故矿井按高瓦斯矿井设计。2.2煤与瓦斯突出危险性河南理工大学对常村煤矿首采区进行了煤与瓦斯突出危险性鉴定，鉴定报告作出

4、的结论是：常村煤矿首采区二1煤层无煤与瓦斯突出危险性。3、综合治理瓦斯技术常村煤矿1121采面回采时，工作面瓦斯浓度偏高，工作面瓦斯浓度达到0.74%，常常达到预警数值，但由于该工作面储量较小，从经济角度考虑，上抽放系统不经济，另外该工作面煤层瓦斯含量3.71m3/t，瓦斯较难抽放。为此，采用了采面煤壁煤层注水与上顺槽打深孔超前释放瓦斯后进行注水技术，有效控制了瓦斯浓度，避免了回采时的瓦斯超限情况。3.1 工作面位置及地质构造1121工作面位于11采区，该工作面南部、北部均未开采，1121工作面西以11采区皮带上山为界，上部以-310东翼运输大巷为界，下部以-320底板等高线为界。对应地面标高

5、为+186m+201m，井下标高为-300m-312m，埋深-486m-512m。1121工作面大体为向斜构造，煤层倾角1530°，平均18°，煤层较稳定，从工作面实际揭露情况看，在1121工作面区域内有断层DF21，下顺槽实际施工中揭露为向斜。工作面煤层赋存条件较好，煤层厚度在3.510m，平均厚度7m。工作面巷道布置平面图见附图1。附图1： 1121工作面巷道布置平面图3.2工作面注水孔、上顺槽瓦斯释放孔、注水孔布置及实施情况3.2.1工作面煤壁注水参数1） 钻孔布置：钻孔成单排眼布置，间距为1m，距离顶板为1000mm，注水孔角度为0+5º。2） 钻孔：采用

6、风煤钻进行钻孔，钻头直径为Ø75mm，备有不少于3米的麻花钻杆，钻孔深度为3米。3） 封孔：采用FKSY20/75×1000高压橡胶封孔器封孔或聚氨酯水泥砂浆联合封孔。注水孔封孔示意图见附图2，注水孔具体布置见附图3。注水管1m0.5m12m)（附图2 注水孔封孔示意图注水孔封孔器2.0m1.0m4m 32#1#4m1m3m注水孔附图3 1121采面注水孔布置示意图下顺槽上顺槽注水孔1121采面1m1m3.2.2上顺槽瓦斯释放孔参数1） 打瓦斯释放孔范围：在1121工作面上安全口自煤壁向外30m的巷道内使用风煤钻施工瓦斯释放孔。采用ZQS-50X型风煤钻，配套42×

7、;1000mm麻花钻杆，89mm钻头。2） 瓦斯释放孔参数：巷道采面侧每棚施工瓦斯释放孔数量为3个，分别在底眼、起拱线和肩窝各打1个眼，底眼距底板500mm，底眼位置垂直于巷帮，俯角5°，中间起拱线眼距底板1500mm，仰角15°，肩窝眼仰角20°，每孔深度不得低于12m，释放孔间距为500mm。具体布置见附图43.3 上顺槽深孔注水（在瓦斯释放区进行煤层注水）1）注水孔布置：在上顺槽煤壁侧进行注水，注水孔成三花眼布置，顶孔距底板1500mm，底孔距底板500mm，顶底孔与底板平行，顶低孔纵间距1000mm，横间距2000mm（可趁瓦斯释放孔进行注水，塌孔的重新进

8、行打孔），孔深1225m。具体布置见附图5。25m上顺槽25m2m1m注水孔1121采面2m下顺槽 附图5 1121上顺槽注水示意图2）钻机：采用ZQS-50X型风煤钻，配套42×1000mm麻花钻杆，89mm钻头。3） 封孔：采用聚氨酯水泥砂浆联合封孔，采用1´钢管作为封孔管，封孔管长度1.56m，聚氨酯段长度500mm800mm，或采用FKSY20/89×1000封孔器封孔。4） 注水：采用乳化泵系统，封孔器与液压管路采用直通连接进行注水，乳化泵采用RBP80/20型，封孔器前装压力表，压力316MPa。在注水过程中，压力由小变大逐渐增压，要采取措施防止因压力

9、过大造成喷孔、逆流现象。5） 注水时间：瓦斯释放23天后开始进行煤层注水，采用间隔注水方式（每隔两个孔注一个孔），每孔注水时间不小于40分钟，发现上顺槽煤壁渗水发潮可停止注水。3.4 效果检验注水小组人员每天对工作面注水情况进行检验，重点检查回采过程中顶板、煤尘、瓦斯等参数的变化，根据现场情况适当调整注水参数，保证注水质量，检验人员必须做好现场检查记录。4、瓦斯治理效果通过超前打瓦斯释放孔与煤层注水，形成一个瓦斯防治网络，提前释放瓦斯达到降低回采时的瓦斯浓度的目的。其程序是：先在上顺槽打1225m深的瓦斯释放孔，待瓦斯释放到一定程度后再进行间隔注水，高压水可把瓦斯挤出，使临孔的瓦斯释放速度加快，释放在上顺槽里随回风流散去，这样可先把工作面煤壁向外30m煤体的瓦斯提前释放一部分；回采时，在工作面煤壁注水，高压水又可挤出煤壁附近的部分瓦斯，在工作面风量足够的情况下，可把挤出的瓦斯吹散，又释放一部分瓦斯，使瓦斯不集中释放，从而达到回采时瓦斯不超限的目的。此法的主要手段就是通过提前分步有效释放工作面煤体赋存的瓦斯，减少工作面回采时瓦斯涌出量，降低工作面瓦斯浓度，达到正常回采时瓦斯不超限的目的。通过该方法的实施，1121采煤工作面瓦斯浓度由未采取该技术前的0.74%降至0.36%，效果显著。5、结语通过常村煤矿1121采面“上顺槽打孔释放瓦斯后注水与采面煤壁注水相结合防治瓦斯