加强瓦斯抽放是实现矿井高产高效
及安全生产的必由之路
阳泉煤业(集团)有限责任公司
一、阳煤集团生产概况:
阳煤集团公司目前有9矿13对矿井,其中10对生产矿井,煤与瓦斯突出矿井4对、高瓦斯矿井5对,低瓦斯矿井1对。主采煤层3#、12#、15#,部分可采煤层6#、8#、9#,单一煤层采纳综采,厚煤层采纳综采放顶煤的回采方法,综合机械化程度100%。
全公司绝对瓦斯涌出量高达1386.9m3/min,相对瓦斯涌出量平均为22.07m3/t。风排瓦斯量660.45 m3/min,抽放量726.45 m3/min。
公司从1974年开始装备瓦斯监测系统通过多年改造,初步形成了多功能瓦斯监测系统,同时我们实现了二级断电的后备保证技术。2003年实现了矿、集团公司、省局三级瓦斯监测联网。
二、矿井瓦斯抽采:
为了适应综采和综采放顶煤高产高效采煤工艺的进展几十年来,我公司研究进展并全面推广了多种邻近层瓦斯抽放技术,先后采取了Φ73㎜一般钻孔、加密钻孔、Φ200
大直径钻孔等顶板穿层钻孔抽放,顶板岩石倾斜、走向和初采伪倾斜高抽的巷道抽放。通过采纳上述抽放技术,钻孔抽放回采面邻近层瓦斯抽出率可达80%以上,巷道瓦斯抽出率可达90%以上。为了保证抽放成效,公司每年施工Φ73㎜钻孔1400m、Φ200㎜钻孔22000m、抽放用顶板专用岩石巷道15000m以上。瓦斯抽放系统通过多年努力,我公司井下瓦斯抽放管路系统正在形成“密钻孔、大直径、高抽巷、大管路”的抽放格局。目前,公司所有生产矿井全部建立了瓦斯抽放系统,全公司共建地面瓦斯抽放泵站8座,井下移动泵站5个,总装机容量6905KW,单机运行时的最大抽放能力达2954m3/分以上。共敷设抽放系统管路150千米;截止2006年底,全公司已累计抽放瓦斯41.55亿m3,仅2006年就达到3.76亿m3,瓦斯抽放量占到矿井总涌出量的52.38%。
(一)、矿区煤层赋存情形
矿区共含煤16层,其中主采煤层3#、12#、15#,局部可采煤层6#、8#、9#,煤层倾角一样为5—10度。(具体煤层赋存情形见图一)
各煤层均富含瓦斯,瓦斯含量在4.2m3/t—21.73m3/t之间,瓦斯压力在0.05—2.3MPa之间。所采煤层的透气性能专门低,3#煤层的透气系数仅为0.017m2/MPa2·d,百米钻孔自然瓦斯涌出量0.004m3/min(﹤0.1)属低透气
性煤层且有煤与瓦斯突出危险性。
(二)、瓦斯抽采方式: 1、邻近层抽放方式
依照煤层赋存情形,在全部的3#、12#煤工作面及局部可采的6#、8#、9#煤层普遍采纳钻孔法抽放瓦斯,即采纳钻机向上邻近层打大直径顶板穿层钻孔进行瓦斯抽放。15#煤综采放顶煤工作面一样采纳顶板巷道抽放方式抽放瓦斯。
1)钻孔抽放
3#、12#煤层工作面及局部可采的6#、8#、9#煤层一样采纳U+L的通风方式。回采工作面与专用瓦斯排放巷有一定的宽度,一样15米左右,抽放瓦斯的钻场布置在与回风巷相邻的专用瓦斯排放巷内,由该巷按垂直于巷道走向方向向开采工作面顶板打钻,按照采后煤层顶板移动规律,终孔位置一样打在裂隙带内。顶板穿层钻孔抽放瓦斯成效的好坏,关
图一 阳泉矿区煤系地层综合地质柱状图
键是顶板穿层钻孔终孔的空间位置应处在采后破坏裂隙带
的边缘。在有隔离煤柱开采的工作面打钻时,钻孔仰角受煤柱宽度和上邻近层高度的限制,钻孔下部还不能受到冒落带的破坏,一样要求钻孔出煤柱伸向工作面高度距开采层不小于10m。钻孔打完封孔后在专用瓦斯排放巷接Φ380mm瓦斯管路与地面抽放系统相连,也可接井下移动抽放系统进行瓦斯抽放。为幸免抽放钻孔中的泥岩遇水膨胀造成堵孔,一样在泥岩层部位用套管进行加固,同时在套管壁平均打孔,使其既能加固钻孔壁又能使县衙瓦斯通过,阻止泥岩堵塞钻孔,造成钻孔不起作用。
我公司从1957年就开始进行上邻近层瓦斯抽放试验以来,在3#、6#、8#、9#、12#煤层都进行了大规模的试验和推广应用,邻近层瓦斯抽出率达到60—70%以上。我们现在应用的瓦斯抽放钻孔深度60米,间距不大于50米,仰角35°—55°,孔径Φ200mm,在距切巷20米范畴内要布置1—2对初采高低孔以解决工作面初采期间的瓦斯涌出,由于大直径(Φ200mm)钻机的应用,同时大直径(Φ200mm)抽放钻孔的抽放成效已接近岩石高抽巷的抽放成效且成本较低廉,施工工期短,近几年已进行了普遍应用,经试验分析对比,大直径(Φ200mm)抽放钻孔抽放上邻近层的抽放瓦斯成效好、费用低,完全能够取代密集小直径钻孔,在钻孔布置参数合理的情形下也可取代顶板岩石走向高抽巷。现在Φ73mm的钻孔在我公司差不多应用专门少了。