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        突出煤層回采工作面瓦斯治理技術(shù)研究

        2021-07-04 23:45:36田仕棟
        科學(xué)與財(cái)富 2021年10期
        關(guān)鍵詞:瓦斯抽采

        摘? 要:以2308高瓦斯工作面為研究對(duì)象,采用FLUENT模擬不同鉆孔仰角、傾角及鉆場(chǎng)數(shù)量時(shí)瓦斯抽采量,得到布置2組鉆場(chǎng)、每組鉆場(chǎng)鉆孔仰角20°時(shí),瓦斯效果最優(yōu)。在工程施工定向鉆孔中,頂板巖層布置2組鉆場(chǎng)、8個(gè)鉆孔抽采積聚瓦斯,通過監(jiān)測(cè)鉆孔瓦斯抽采量可知,定向鉆孔抽采瓦斯量高,對(duì)降低工作面瓦斯?jié)舛刃Ч谩?/p>

        關(guān)鍵詞:定向鉆孔;瓦斯抽采;純流量;鉆孔數(shù)量

        引言

        煤與瓦斯突出是當(dāng)前礦井安全面臨最嚴(yán)峻的挑戰(zhàn),在2021年全國(guó)煤礦事故十大典型案例中就有3起瓦斯事故,分別為石港煤業(yè)有限公司“3.25”事故、東風(fēng)煤礦“4.9”事故、鶴壁第六煤礦“6.4”事故,均造成了嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失[1-2]。因此,對(duì)于高瓦斯煤層開采時(shí),應(yīng)提前釋放煤層積聚的瓦斯,避免開采時(shí)工作面瓦斯超限[3]。

        1 工作面概況

        2308工作面位于二采區(qū),工作面標(biāo)高+410m~+450m。工作面主采3#煤層,平均厚度3.2m,平均傾角4°。煤層頂板為砂質(zhì)泥巖、粉砂巖,底板為細(xì)砂巖、泥巖。工作回采期間絕對(duì)瓦斯涌出量可達(dá)20m3/min以上,屬于高瓦斯工作面,需要及時(shí)采用有效措施降低工作面瓦斯?jié)舛?,保證工作面安全回采。

        2 定向鉆孔參數(shù)確定

        2.1 鉆孔角度

        通過FLUENT模擬鉆孔不同角度時(shí)瓦斯抽采量,確定鉆孔最佳方向,模擬結(jié)果如表1所示。

        由表1可知,當(dāng)鉆孔仰角相同時(shí),模擬得到鉆孔傾角分別為25°、35°、45°時(shí)瓦斯抽采量,隨著傾角的增大,混合流量、純流量、抽采濃度均有所減小。因此,當(dāng)鉆孔仰角20°時(shí),鉆孔抽采效果最優(yōu),抽采后工作面瓦斯?jié)舛茸畹?。?dāng)鉆孔傾角相同時(shí),模擬得到鉆孔仰角20°、25°、30°時(shí)瓦斯抽采量,隨著仰角的增大,混合流量、純流量、抽采濃度雖然有所減小,但是仰角25°、30°時(shí)瓦斯抽采純流量基本一致,表明頂板巖層沿垂直方向裂隙逐漸減少,裂隙對(duì)瓦斯抽采量的影響減小。

        2.2 鉆孔數(shù)量

        采用FLUENT模擬2308工作面采用不同鉆孔組抽采瓦斯后,工作面瓦斯?jié)舛?,確定最優(yōu)鉆孔組數(shù)量參數(shù),模擬結(jié)果如圖1所示。

        由圖1可知,隨著鉆場(chǎng)數(shù)量的增加,工作面瓦斯?jié)舛戎饾u降低。當(dāng)工作面采用3組鉆場(chǎng)抽采瓦斯后,工作面瓦斯?jié)舛扰c采用2組鉆孔時(shí)基本一致,主要是由于雖然增加了鉆孔數(shù)量,但鉆孔離采空區(qū)距離較遠(yuǎn)。結(jié)合礦井的經(jīng)濟(jì)效益,2308工作面采用2組鉆孔抽采工作面瓦斯。

        3 鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)

        結(jié)合模擬結(jié)果和工作面地質(zhì)條件,確定2308工作面工程施工參數(shù)。在頂板巖層布置2組定向鉆場(chǎng),每組鉆場(chǎng)布置4個(gè)鉆孔,鉆孔參數(shù)如表2所示。

        4 抽采效果檢驗(yàn)

        2308工作面采用定向鉆孔抽采瓦斯后,需要監(jiān)測(cè)每個(gè)鉆孔瓦斯抽采量,驗(yàn)證抽采效果,2組鉆場(chǎng)、8個(gè)鉆孔具體抽采情況如表3所示。

        由表3可知,8個(gè)不同鉆孔最大抽采瓦斯?jié)舛?、混合流量及純流量分別為5.27%、22.70m3/min、0.57m3/min。由此可知,定向鉆孔相對(duì)于普通鉆孔抽采瓦斯抽采量大,抽采效果更優(yōu)。2308工作面通過定向鉆孔抽采瓦斯后,能夠保證工作面安全回采。

        5 結(jié)論

        采用定向鉆孔對(duì)2308工作面積聚瓦斯進(jìn)行提前抽采,通過FLUENT模擬不同鉆孔仰角(20°、25°、30°)、鉆孔傾角(25°、35°、45°)及鉆場(chǎng)數(shù)量(1~3組)時(shí),瓦斯抽采量,得到布置2組鉆場(chǎng)、每組鉆場(chǎng)鉆孔仰角20°時(shí),瓦斯效果最優(yōu)。在工程施工定向鉆孔中,頂板巖層布置2組鉆場(chǎng)、8個(gè)鉆孔抽采積聚瓦斯,通過監(jiān)測(cè)鉆孔瓦斯抽采量可知,定向鉆孔抽采瓦斯量高,對(duì)降低工作面瓦斯?jié)舛刃Ч谩?/p>

        參考文獻(xiàn)

        [1]胡英,王關(guān)亮,鹿小虎. 突出厚煤層綜放工作面瓦斯綜合治理技術(shù)研究[J]. 煤炭技術(shù),2020,39(04):136-139.

        [2]孟振華. 深部回采工作面瓦斯綜合治理技術(shù)探究[J]. 能源技術(shù)與管理,2019,44(03):38-40.

        [3]孫翔宇. 突出煤層高瓦斯工作面瓦斯治理技術(shù)應(yīng)用[J]. 煤炭與化工,2018,41(07):91-93.

        作者簡(jiǎn)介:田仕棟(1986.07~),男,漢,山東滕州人,本科,工程師,從事煤礦一通三防工作。

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