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        經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)應(yīng)用

        2022-12-10 07:48:46上官鑫
        山東煤炭科技 2022年11期
        關(guān)鍵詞:封孔綜放煤業(yè)

        上官鑫

        (長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司,山西 長治 047100)

        瓦斯災(zāi)害問題是制約煤礦高效開采的關(guān)鍵因素之一。從瓦斯抽采時序來看,目前主要采用開采層采前預(yù)抽、鄰近層邊采邊抽以及采空區(qū)采后抽采等方法[1-5]。經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面原始瓦斯含量為5.9 m3/t,預(yù)計回采期間絕對瓦斯涌出量5.3 m3/min,瓦斯涌出量較大,設(shè)計采用本煤層鉆孔采前預(yù)抽煤層瓦斯配合高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯,對經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯進行綜合治理。

        1 工程背景

        經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面位于八采區(qū),工作面開采3 號煤層。工作面走向長度約1800 m,傾向長度約180 m,可采區(qū)域煤層厚6.33~6.57 m,平均6.45 m,煤層傾角2~10°,平均6°。3 號煤層基本頂為砂質(zhì)泥巖,厚度6.83 m,灰黑色,薄層狀,夾少量煤線,波狀層理;直接頂為泥巖,厚度1.28 m,黑色,薄層狀,致密,夾薄層碳質(zhì)泥巖;直接底為泥巖,厚度0.57 m,黑色,厚層狀,致密;基本底為細粒砂巖,厚度2.93 m,灰色,厚層狀,夾大量碳質(zhì)泥巖及少量煤線。瓦斯涌出量報告顯示,經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面原始瓦斯含量為5.9 m3/t,瓦斯壓力為0.27 MPa,煤層透氣性系數(shù)為0.163~0.297 m2/(MPa·d),鉆孔抽采半徑為1.5 m,鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)0.008 9~0.036 6 d-1,預(yù)計回采期間絕對瓦斯涌出量5.3 m3/min。設(shè)計采用本煤層鉆孔采前預(yù)抽煤層瓦斯配合高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯,對經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯進行治理。

        2 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)

        經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)包括本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯技術(shù)、高位鉆孔采空區(qū)瓦斯技術(shù)以及抽采鉆孔封孔工藝。

        2.1 本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯技術(shù)

        本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯是指在工作面兩順槽內(nèi)布置順層鉆孔,工作面回采之前進行瓦斯預(yù)抽,同時在工作面回采過程中進行全程瓦斯抽采,以消除工作面煤層的區(qū)域性危險[5]。經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面兩順槽均設(shè)計采用單排鉆孔抽采本煤層瓦斯,隨兩順槽掘進進度進行施工,鉆孔開孔高度為巷道底板以上1.5 m,瓦斯預(yù)抽鉆孔間距3 m,依次布置,鉆孔直徑113 mm,鉆孔深度96 m,鉆孔傾角同煤層傾角。瓦斯預(yù)抽鉆孔布置情況見圖1。

        圖1 瓦斯預(yù)抽鉆孔布置圖(m)

        2.2 高位鉆孔采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)

        高位鉆孔采空區(qū)瓦斯抽采技術(shù)是在高位環(huán)形處(回風(fēng)巷內(nèi))布置高位鉆孔進行抽采采空區(qū)瓦斯,以實現(xiàn)采空區(qū)與上隅角瓦斯防治[5]。在經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面回風(fēng)巷內(nèi)以中心距35 m 施工規(guī)格5.0 m×4.5 m×3.0 m 的鉆場,每個鉆場內(nèi)布置10個高位鉆孔,鉆孔間距為0.6 m,鉆場直徑為113 mm,鉆孔長度為79~93 m。高位鉆孔具體布置圖見圖2,高位鉆孔布置參數(shù)見表1。

        圖2 高位鉆孔布置圖

        表1 高位鉆孔布置參數(shù)

        表2 本煤層鉆孔、高位鉆孔瓦斯抽采參數(shù)

        2.3 抽采鉆孔封孔工藝

        抽采鉆孔采用“兩堵一注”封孔方式,利用一次性囊袋注漿裝置(封孔材料為聚氨酯注漿封孔料)進行封孔注漿。該裝置通過2 個囊袋封堵瓦斯抽采鉆孔,囊袋之間設(shè)置一段開設(shè)有注漿口的塑料管,注漿時,先向囊袋注漿,囊袋膨脹后封堵封孔區(qū)域鉆孔,然后漿液通過塑料管注漿口向囊袋之間的鉆孔注漿,并形成一定注漿壓力使?jié){液向鉆孔圍巖滲透,從而實現(xiàn)瓦斯抽采鉆孔的有效封堵[5-6]。經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面封孔深度設(shè)計12 m。

        圖3 “兩堵一注”封孔示意圖

        3 瓦斯抽采效果分析

        綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)在經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面進行現(xiàn)場應(yīng)用,并在3-806 綜放工作面回風(fēng)巷選取兩個鉆場,對鉆場內(nèi)瓦斯抽采關(guān)鍵參數(shù)進行統(tǒng)計研究。當(dāng)抽采鉆孔距工作面20~60 m范圍時,抽采鉆孔瓦斯抽采濃度及流量均較大。由于受采動影響,距工作面20~60 m 范圍內(nèi)工作面煤層裂隙發(fā)育,透氣性增大,而當(dāng)抽采鉆孔距工作面較近(小于20 m)或較遠時(大于60 m),工作面煤層受采動影響較小煤層裂隙不發(fā)育,或受采動影響較大煤層逐漸被壓密,抽采鉆孔瓦斯抽采濃度及流量均較小,整體看抽采鉆孔內(nèi)瓦斯?jié)舛燃傲髁砍尸F(xiàn)先增后減的現(xiàn)象。

        為進一步驗證3-806綜放工作面瓦斯抽采效果,統(tǒng)計了3-806 工作面回采初期60 d 內(nèi)的回風(fēng)流和上隅角瓦斯含量(圖4)。3-806 綜放工作面回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.42%~0.74%范圍,回風(fēng)巷內(nèi)上隅角瓦斯?jié)舛仍?.44%~0.76%范圍,均滿足相關(guān)規(guī)程要求,表明綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)的應(yīng)用從根本上治理了經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面瓦斯問題。

        圖4 瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測曲線圖

        4 結(jié)論

        (1)提出本煤層鉆孔采前預(yù)抽瓦斯技術(shù)、高位鉆孔采空區(qū)瓦斯技術(shù)以及抽采鉆孔封孔工藝為一體的綜放工作面瓦斯綜合抽采技術(shù)。

        (2)經(jīng)坊煤業(yè)3-806 綜放工作面回采過程中,回風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍?.42%~0.74%范圍,回風(fēng)巷內(nèi)上隅角瓦斯?jié)舛仍?0.44%~0.76%范圍,實現(xiàn)了瓦斯災(zāi)害的有效治理。

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