矿井瓦斯综合治理技术

　　摘要：本文通过作者在煤矿瓦斯综合治理方面的实践经验介绍了煤矿瓦斯综合治理技术。并结合实际提出了技术创新点，这些技术的推广和应用，对我国煤矿瓦斯防治技术起到一定的推动作用，有利于从根本上改善煤矿安全状况。

　　关键词：矿井瓦斯,综合治理,煤矿安全

　　1，总述

　　1.1《防治煤与瓦斯突出规定》关于防治煤与瓦斯突出规定：

　　第一章总则第六条：“防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头，不采突出面。未按要求采取区域防突措施的，严禁进行采掘活动。”;

　　第二章一般规定第十五条：“突出矿井做好防突工程的计划和实施，将防突的预抽煤层瓦斯、保护层开采等工程与矿井采掘布置、工程接替等统一安排，使矿井的开拓区、抽采区、保护层开采区和突出煤层(或被保护层)开采区按比例协调配置，确保在突出煤层采掘前实施区域防突措施”

　　1.2《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》(GB50471—2008)5.2节瓦斯抽采方法选择中规定：“在开采的厚煤层、煤层群瓦斯涌出量较大时，可选用“高抽巷”的抽采方法，也可选择直径为300～500mm的顶板水平长钻孔进行抽采，不易自燃煤层也可选择尾抽巷进行抽采。”

　　1.3结合公司采掘施工过程制定瓦斯综合治理技术方案。

　　2、用词解释

　　底板防突措施巷：布置在工作面内侧，在煤层底板中距煤层底板7-10米的全岩巷道，用于综采工作面掘进、回采前进行区域瓦斯治理和防治水;

　　穿层钻孔：在岩石巷道或煤层巷道内向相邻煤层施工的钻孔;

　　顺层钻孔：在煤层巷道内，沿煤层布置的钻孔;

　　煤层预抽：在煤层未受到采动以前进行的瓦斯抽采

　　高位钻孔：指在风巷向开采煤层顶板施工的抽采钻孔(进入裂隙带)。

　　边掘边抽：掘进巷道的同时，抽采巷道周围卸压煤体内的瓦斯。

　　边采边抽：抽采采煤工作面前方卸压煤(岩)体的瓦斯或厚煤层开采时抽采未采分层卸压煤体的瓦斯。

　　邻近层卸压抽采：回采工作面采动后因采空区跨落而造成邻近煤(岩)层瓦斯卸压解析，对该类瓦斯进行抽采的方法。

　　煤层预抽：在煤层未受到采动以前进行的瓦斯抽采

　　煤层透气性系数：表征煤层对瓦斯流动的阻力、反映瓦斯沿煤层流动难易程度的系数。

　　高位钻孔：指在回风顺槽高位钻场向开采煤层顶板施工的治理上隅角瓦斯的抽采钻孔。

　　高抽巷：在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内掘进的专用抽采瓦斯巷道。

　　3、底板防突措施巷+穿层钻孔区域治理瓦斯区：

　　瓦斯是煤矿生产过程中的重大危险源，要治理瓦斯，先掘进岩巷(底板防突措施巷)，再在底板防突措施巷内布置钻场，进行瓦斯预抽。在煤层底板施工底板防突措施巷为预抽煤巷条带煤层瓦斯、预抽回采区域煤层瓦斯提供施工空间，又可做为采区泄水巷使用，同时又避免了煤层施工钻孔诱发煤与瓦斯突出的可能性。

　　3.1技术要求

　　(1)底板岩巷距煤层底板层间距不小于7米;

　　(2)穿层钻孔穿过煤层顶板0.5米;

　　(3)底板岩巷两侧施工钻场，在巷道一侧中对中距离20米，两侧中对中距离10米;

　　(4)抽采钻孔覆盖预抽采工作面轮廓外不小于15米;

　　(5)较难抽放穿层钻孔抽放钻孔见煤点间距8m～10m;

　　(6)较难抽放煤层吨煤钻孔量>0.03m/t;

　　(7)布置常规钻机钻场的一条底板岩巷服务一个工作面区块的瓦斯治理;

　　(8)千米定向钻机(简称千米钻)一侧钻场施工钻孔300～400米，钻场间距60米，底板巷两侧钻场服务600～800米区域，即布置千米钻钻场的一条底板岩巷服务三至四个工作面区块的瓦斯治理;

　　(9)根据煤矿实际设计底板岩巷常规钻钻场和千米钻钻场。

　　3.2常规钻机钻场底板防突措施巷

　　根据常规钻机因局限于钻孔长度及定向的因素，底板防突措施巷布置在预回采工作面煤层下7-10的岩石中，为岩巷超前工作面顺槽掘进。工作面顺槽掘进、工作面回采前预抽煤巷条带煤层瓦斯、预抽回采区域煤层瓦斯。

　　附图一：布置常规钻机钻场的底板岩巷钻场示意图

　　3.3奥钻钻场的底板防突措施巷

　　根据奥钻变方位施工钻孔及经济合理成孔质量可靠等因素，底板防突措施巷布置在预回采工作面煤层下7-10的岩石中或在现有巷道中布置钻场。

　　附图二

　　3.4方案对比

　　(1)中澳公司施工钻孔长度达400以上米，说明千米钻在沁水煤田有可操作性;

　　(2)底板岩巷千米钻场可服务三至四个工作面区块的预抽采范围，底板岩巷常规钻场只能服务一个工作面区块的预抽采范围，即常规钻场底板岩的工程量是千米钻场底板岩巷的工程量的3至4倍;

　　(3)千米钻单位钻场钻孔工程为3580米)，煤层有效钻孔率93.7%常规钻单位钻场钻孔工程量为1142米，煤层有效钻孔率为34.5%;千米钻单位钻场抽采煤量为9.66万吨，常规钻单位钻场抽采煤量为1.28万吨。以上数据说明千米钻单位钻场钻孔工程和煤层有效钻孔率是单位常规钻的3倍，千米钻单位钻场抽采煤量是单位常规钻场的8倍关系;

　　(4)底板岩巷单位常规钻场的封孔工程量是千米钻场的20倍，同时钻孔漏气源也是千米钻场的20倍;千米钻机可提高钻孔预抽采瓦斯浓度，增加钻孔抽采率。

　　4 瓦斯局部治理

　　工作面回采期间随着工作面的推进，煤体片落，吸附在煤体的不可解晰的瓦斯瞬间释放，涌入工作面并集聚于工作台面上隅角，致使工作面瓦斯超限。根据上覆岩移动规律和瓦斯流动规律，裂隙带是邻近层瓦斯和冒落区瓦斯的主要聚集区，有大量、高浓度瓦斯，同时裂隙发育充分;是抽放瓦斯的最佳层位。冒落带上部、裂隙带中下部是布置顶板水平长钻孔的最佳区域。治理工作面上隅角瓦斯采用高抽巷+回风顺槽高位水平钻孔或顶板水平钻孔+回风顺槽高位水平钻孔。借此扇形抽采钻孔，改变瓦斯场流，达到瓦斯治理的目的。

　　4.1技术要求

　　综采工作面回风顺槽施工顶板高位钻场及联络巷，借此施工上隅角扇形抽采钻孔，改变瓦斯场流。

　　(1)高抽巷水平位置距回风槽工作面开切眼三分之一位置;

　　(2)高抽巷布置于冒落带与裂系带间的裂系带内，以保证裂系发育良好且巷道不冒落;

　　(3)顶板水平长钻孔布置层位时选择岩层稳定性的层位，选择裂系带中岩性稳定易成孔的岩层;

　　(4)顶板水平长钻孔施工的成孔和后期抽放钻孔要求完整，避免出现塌孔、钻孔堵塞;

　　(5)顶板水平长钻布置于三带(冒落带、裂系带、弯曲下沉带)的裂系带中，以保证顶板水平长钻孔抽放效果;

　　(6)选择直径为300～500mm的顶板水平长钻孔进行抽采;

　　(7)常规钻机顶板水平钻孔：在回风顺槽中每隔260m施工上山，达到设计位置及标高时放平施工钻场。每个钻场沿工作面顺槽方向呈扇形布置施工5～7个钻孔。相邻钻场有效钻孔长度重叠30米;

　　(8)千米钻机顶板水平长钻孔：在回风顺槽中根据钻机性能及施工钻进经济指标确定钻场间隔位置， 沿工作面顺槽呈扇形布置施工5～7个钻孔。相邻钻场有效钻孔长度重叠30米;

　　(9)单位顺槽顶板高位钻场及联络巷工程

　　4.2高抽巷+回风顺槽高位水平钻孔或顶板水平钻孔

　　4.3顶板水平钻孔+回风顺槽高位水平钻孔

　　附图三 顺槽顶板高位钻场及联络巷工程示意图

　　附图四 常规钻机钻场水平长钻孔分布示意图

　　附图五 千米钻钻场水平长钻孔分布示意图

　　4.4高抽巷与顶板水平长钻孔对比分析

　　(1)顶板水平长钻孔减少掘进工程量，减少排矸;

　　(2)施工成本隆低，高抽巷延米工程造价(询价)4000元/米左右：

　　(3)缩少高抽巷施工对工作面接续的压力;

　　(4)顶板水平长钻孔施工要求高，塌孔、堵孔造成钻孔失效，影响抽放效果。

　　(5)顶板水平长钻孔封孔要求高。

　　(6)顶板水平长钻孔的待于生产实践中不断摸索规律、总结经验。

　　5、地面钻井工程

　　5.1地面钻井卸压抽采与底板岩巷预抽采区域治理、高抽巷联合应用中不可缺少的系统，采掘前、中、后分时期按需调整的联合抽采系统。

　　5.2技术要求：

　　(1)地面垂直钻井终孔位置：冒落带与裂系带偏上，裂系带1 /3位置;

　　(2)钻井中心线距回风巷60米，工作面长1/3位置;

　　(3)工作面一号钻井位置参考初期来压(26米—30米)范围，在初期来压范围内，参考数值25米;其它钻井间距200米;

　　(4)地表段、岩石段、产气段钻井分别下套管、花管，各套管间重叠10米;

　　(5)套管与井壁间注水泥浆固孔

　　小结：瓦斯综合治理工作是高瓦斯矿井或突出矿井煤矿安全的第一要务，综合治理矿井瓦斯合理利用瓦斯实现煤气共采，减少瓦斯排放是当前的新任务。

《矿井瓦斯综合治理技术》

本文由职称驿站首发，您身边的高端论文发表学术顾问

文章名称： 矿井瓦斯综合治理技术

文章地址： https://www.zhichengyz.com/lunwen/ligong/huagong/21559.html