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        淺談采煤工作面上隅角采用高位抽放鉆孔處理瓦斯的應(yīng)用

        2017-05-09 01:40:24陳富
        科學(xué)與財富 2017年10期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)用方法

        摘 要:本文詳細(xì)闡述了利用高位抽放鉆孔處理工作面瓦斯的原理與方法,并以西二區(qū)八層四分段外塊為例進(jìn)行總結(jié)。其結(jié)果表明,該方法是處理工作面瓦斯的一種較好方法,它的推廣應(yīng)用將對瓦斯礦井的生產(chǎn)管理、高產(chǎn)高效產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

        關(guān)鍵詞:工作面瓦斯 巖石裂隙帶 高位抽放鉆孔 方法 應(yīng)用

        前言:鶴崗礦業(yè)公司南山礦設(shè)計生產(chǎn)能力220萬噸/年,礦井地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,隨著開采深度加大,瓦斯涌出量也大大增加。為了解決工作面、尤其是工作面上隅角的瓦斯超限,曾經(jīng)采用頂板瓦斯尾巷排、抽出式風(fēng)機(jī)等措施。經(jīng)實踐證明,這些方法對解決工作面瓦超限具有一定效果,但沒從根本上解決瓦斯超限問題。為解決這個矛盾,我們采用了工作面上隅角高位鉆孔的方法,我礦在盆底區(qū)北翼15層一分段消火道、北五區(qū)南部22-2層一分段、北五區(qū)22-2層三分段一分層進(jìn)行試驗,取得了較好的效果。下面就其方法與現(xiàn)場試驗情況介紹如下:

        1、高位抽放鉆孔抽放瓦斯的理論依據(jù)

        礦井瓦斯的主要成份是甲烷,甲烷的比重遠(yuǎn)小于空氣的比重,在工作面開采時(綜采放頂煤),造成頂板垮落并且在其上方,沒有垮落的巖石層內(nèi),形成了豐富的裂隙帶(見表一),此時工作面開采煤層中的游離瓦斯特別是煤層中的吸附瓦斯,大量的釋放,采空區(qū)的上部空間及裂隙帶是瓦斯積聚的地方,并且由于采動的影響,應(yīng)力發(fā)生變化,上臨近層的瓦斯往開采層補(bǔ)充,因此,在開采煤層上方裂隙帶蘊藏豐富的瓦斯,在其位置布置高位鉆孔能有效收集瓦斯,使之與抽放管道連接,構(gòu)成抽放系統(tǒng),在負(fù)壓的作用下瓦斯就沿裂隙通道涌到抽放鉆孔,被抽到地面,從而降低工作面的瓦斯涌出量。

        2、抽放鉆孔的布置

        2.1采空區(qū)覆蓋巖層的破壞規(guī)律

        隨著采空區(qū)圍巖的破壞,采空區(qū)上覆巖層將形成三個不同的地帶,即冒落帶、裂縫帶和彎曲帶。冒落帶巖層破碎,呈不規(guī)則垮落,裂縫帶存在大量的垂直于巖層的裂縫,即裂縫發(fā)育;彎曲帶巖層只產(chǎn)生彎曲下沉,巖體仍保持原有的整體性。它們對于各種不同傾角和硬度的上覆巖層,其高度分布詳見表1。

        2.2抽放鉆孔的布置

        抽放鉆孔應(yīng)該布置在裂隙帶巖層(煤層)內(nèi),以確保有良好的抽放效果。其具體布置如下:

        ⑴抽放鉆孔距回風(fēng)水平高度。根據(jù)表1,得出抽放鉆孔距回風(fēng)水平的垂直高度即是抽放鉆孔布置的適宜高度,見表2。

        ⑵抽放鉆孔的水平投影距回風(fēng)巷的距離。根據(jù)不同傾角覆蓋巖層冒落帶和裂隙帶的分布規(guī)律,得出緩傾斜煤層上覆巖層裂隙帶的最高點的水平投影距回風(fēng)巷的距離約是工作面水平投影長度的五分之一,并且這個距離隨著傾角a的增大而逐漸減小。另外,根據(jù)瓦斯的流動性質(zhì),工作面上隅角常是瓦斯積聚的場所。因此,對于緩傾斜煤層,抽放鉆孔的水平投影距回風(fēng)巷的距離最好在工作面水平投影長度的五分之一以內(nèi),且隨著煤層傾角的加大,這個距離應(yīng)該逐漸減小,向回風(fēng)巷靠近。

        ⑶抽放鉆孔的長度。老頂?shù)某醮慰迓洳骄嗍谴_定抽放鉆孔長度的依據(jù),應(yīng)該根據(jù)老頂?shù)某醮慰迓洳骄?,具體確定其抽放鉆孔的長度,以便在初次放頂不久,抽放鉆孔就能起作用。一般情況下,抽放鉆孔超前切眼10~20m為宜。

        3、實例

        我們以北五區(qū)南部22-2層一分段235工作面為例分析高抽鉆孔的應(yīng)用。

        3.1北五區(qū)南部22-2層一分段235工作面概況

        工作面儲量1.72萬噸,走向長度85米斜長41米,由于地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,有多條構(gòu)造帶,掘進(jìn)時多次修改設(shè)計,形成了一個多邊形的工作面,掘進(jìn)時,瓦斯絕對涌出量達(dá)12m3/min,場子風(fēng)量400m3/min,回流的瓦斯?jié)舛?.75%,由于該面構(gòu)造多無法使用傳統(tǒng)的高位瓦斯尾巷處理瓦斯,最佳方案施工高位抽放鉆孔。根據(jù)巷道的位置,在采面的溜子道施工一個反上至煤層頂板巖石,做為鉆機(jī)窩子,向采面的巖石裂隙帶布置鉆孔,共施工10個鉆孔,孔深平均85米,終孔位置在采面切眼頂板上方10-25米,使用80m3/min的移動泵抽放、直徑159mm的PE抽排管路,抽出的瓦斯排放到專用排瓦斯巷道。實際生產(chǎn)中,該面供風(fēng)450m3/min,回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?.3%,高抽鉆孔起到了預(yù)想效果。

        3.2實際情況分析與總結(jié)

        經(jīng)試驗驗證:采用打高位抽放鉆孔來處理工作面瓦斯,在老頂垮落以前,抽放的瓦斯?jié)舛葮O低,只有3~5%,鉆孔在頂板巖石里,但當(dāng)工作面推進(jìn)20m以后,頂板垮落,鉆孔暴露,抽放的瓦斯?jié)舛却蟠笤黾?,一般穩(wěn)定在50%左右,最高達(dá)80%。瓦斯抽放率隨著工作面的向前推進(jìn)逐漸提高,最高為63.1%。

        高位抽放鉆孔布置在裂隙帶煤層內(nèi),抽放效果十分明顯,抽放率為28.7~63.1%,但又以237工作面其抽放鉆孔布置靠近回風(fēng)巷,抽放瓦斯量多,效果更加。因此,抽放鉆孔必須布置在裂隙帶,并以靠近回風(fēng)巷為宜。

        4、結(jié)論

        ⑴利用高位抽放鉆孔處理工作面瓦斯是一種較好方法。

        ⑵利用高位抽放鉆孔處理工作面瓦斯,抽放瓦斯量多,抽放率高,抽放瓦斯?jié)舛却蟆?/p>

        ⑶高位抽放鉆孔布置直接影響抽放效果,因此,在布置鉆孔時應(yīng)認(rèn)真考慮。

        ⑷高瓦斯礦井運用該方法處理工作面瓦斯,有利于生產(chǎn)管理和產(chǎn)量提高。

        作者簡介:

        陳富,男,1972年10月出生,2011年畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院,本科學(xué)歷,助理工程師職稱。

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