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复杂地质条件工作面防治瓦斯超限技术

更新时间:2009-03-28

近年来,随着煤炭行业进一步发展,新技术、新工艺、新设备得到广泛应用,煤矿开采深度增加、开采水平延深、采掘强度增大,给瓦斯防治工作带来新的困难和挑战。复杂地质条件工作面瓦斯治理周期长、难度大,制约了矿井的采掘接替和安全生产,在这类区域开展防治瓦斯超限技术研究,利用综合抽采方法,改善煤体应力特性,消除瓦斯事故隐患,具有重大的现实意义[1]

1 工作面防治瓦斯超限技术

中马村矿的采煤工作面一般具有地质构造复杂、断层发育、煤体应力分布不规则、瓦斯含量高等特点,瓦斯治理难度大,防治瓦斯超限主要采用多种抽采方式相结合的综合抽采方法。

瓦斯抽采方法按瓦斯涌出源,一般分为冒落带瓦斯抽采、采空区瓦斯抽采及回采工作面上隅角瓦斯抽采三种方法,按实施方式可分为钻孔抽采、巷道抽采、插(埋)管抽采三种方法[2]

瓦斯抽采方法按应力带,一般分为卸压带抽采、应力集中带抽采、原岩应力带抽采三种方法。原岩应力带未受采动影响,处于三向应力平衡状态,该区域煤体渗透性为原始渗透性,抽采瓦斯难度最大;应力集中带一般位于煤壁前6~20 m,该区域煤体被压实,渗透性低,抽采瓦斯难度较大;卸压带一般位于煤壁前2~6 m,煤体卸压,煤体内部裂隙大量发育、渗透容积大、渗透性高,有利于瓦斯渗流,抽采瓦斯相对容易[3]

却没有像往常一样,紧接着体贴地问一句,“要叫她过来吗?”而是直接把酒水单放在了程致远和另一位男士面前。

高位抽采以工作面采动压力形成的顶板采动裂隙为通道进行瓦斯抽采,可有效抽采采空区与邻近层的瓦斯,同时由于钻孔负压作用还能改变采空区气体流场的分布[5]。 27021工作面回采期间,在回风巷布置高位钻孔和回风底抽巷布置深孔对采空区进行强化抽采。

多元相关系数(R)=0.953。说明,产量受多个主要农艺性状的综合影响,在生产中要综合考虑,合理安排各个因素水平。

2 综合防治技术的应用

2.1 工作面概况

中马村矿为煤与瓦斯突出矿井,主采煤层为二1煤。27021工作面位于27采区西翼上部,走向长约694 m,倾斜长93 m,平均煤厚3.1 m,实测原始瓦斯含量10.00~18.04 m3/t,残余瓦斯含量为2.18~4.16 m3/t,残余瓦斯压力为0.1 MPa,回采期间配风量1 020 m3/min;地质条件极为复杂,煤质软,煤体坚固性系数为0.4~0.6,煤层透气性系数为0.023 89~3.018 6 m2/(MPa2·d);煤层分叉、夹矸分布无规律性;煤岩层西北高东南低,单斜构造,煤层厚薄变化大、局部变化显著,煤层倾角为9~17°。

小学语文,尤其是小学作文教学是孩童语言学习中的重要组成部分,也是为青少年发展打下良好语言基础的关键。从经验可知,小时候作文写得好,语文学得好,兴趣就可能更广泛,知识也就更丰富,写作时容易有感而发、真情流露。但农村小学生作文内容普遍较为平淡无物、空洞且模仿痕迹明显,难有真实情感,甚至有的学生无法下笔写,这个问题必将是农村小学语文教师需要探讨的共同课题。怎样才能使农村学校的学生写作水平有所提高呢?对此,我浅谈下个人看法。

 

1 采掘过程中揭露对回采有影响断层参数

  

构造名称走向倾向倾角/(°)性质落差/m对回采影响程度27-25号N42-66°ESE50正0~2.8很大27-28号N55-60°ESE35正0~2.0很大27-38号N46°ESE43~50正0~2.7很大27-39号N53.5°ESE50~60正0~2.9很大27-45号N60-62°ESE38~70正0~2.5很大27-47号N40-57°ESE60正0~2.0很大27-49号N47-61°ESE52正0~1.8很大

2.2 工作面应力集中带超前抽采

1) 在27021工作面回风巷施工一排顺层钻孔(见图1),对工作面应力集中带进行抽采,孔深65 m,倾角-14°,孔间距为1~1.2 m。

27021工作面瓦斯含量大、煤体强度低、渗透性低、煤质酥软、打钻易塌孔,回采前期在底板岩巷布置了底抽巷穿层钻孔,经过12个月抽采,瓦斯抽采浓度从初始约30%~80%降至7%以下;回风巷顺层钻孔经过9个月抽采,瓦斯抽采浓度从初始约30%~50%降至5%以下,抽采效果明显。为了进一步提高抽采效果,降低回采区域的瓦斯浓度,采取了超前抽采工作面应力集中带的强化抽采措施。

工作面回风巷、进风巷在掘进过程中共揭露5条断层,对回采有影响的断层有2条:27-28号(H=0~2.8 m)、27-25号(H=0~2.0 m)。工作面在回采过程中新揭露断层共13条,对回采影响较大的断层为27-38号、27-39号、27-45号、27-47号、27-28号、27-25号、27-49号(见表1),上述断层落差大、延展长度长,对工作面回采影响大。

  

图1 顺层孔抽采应力集中带瓦斯示意

2) 超前回采工作面切眼6 m以上,在27021回风底抽巷施工中深孔进行抽采。中深孔每组施工1号、2号、3号三个钻孔(见图2),均匀布置,组间距为4.3 m,深度为过煤层顶板1 m,方位角为垂直27021回风底抽巷方向(南向),倾角为15~56°,控制范围为20~42号支架。

  

图2 中深孔抽采应力集中带瓦斯示意

27021工作面高位孔从切眼以西80 m处开始,每隔40 m布置一组高位孔,共施工9组,每组4个孔,呈扇形布置,终孔层位距煤层顶板18~24 m,距回风巷水平投影0~28 m,设计孔深68~80 m,孔径94 mm,每组钻孔压茬距大于30 m(见图3)。

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2.3 采空区瓦斯抽采

应力集中带瓦斯压力高、弹性潜能和瓦斯内能大,若卸压带宽度和强度不足,就会发生瓦斯超限或煤与瓦斯突出事故。因此,应力集中带和卸压带瓦斯抽采是瓦斯防治的关键[4]

27021工作面回采过程中,前方应力重新分布,煤体原生结构破坏,煤层孔隙率、瓦斯流动性发生变化。抽采方案实施后,工作面前方20 m范围内的回风巷顺层抽采钻孔单孔抽采浓度约5%~20%,中深孔抽采浓度10%~32%,回采期间回风流瓦斯浓度从0.85%降低到0.68%,说明在工作面前方应力集中带实施超前抽采取得了较好的效果,但偶尔还发生瓦斯预警事故,需要采取进一步的防治措施。

  

图3 采空区瓦斯抽采示意

27021工作面回采过程中,回风巷高位钻孔单孔浓度达到10%~20%,底抽巷中深孔抽采采空区部分的钻孔单孔浓度在2%~5%,抽采效果较理想,降低了采空区的瓦斯涌出。

2.4 卸压带内浅抽孔抽采瓦斯

27021工作面地质条件极为复杂,煤层分叉、夹矸分布无规律性、煤厚变化大,煤质软,回采期间工作面同时揭露多条断层,为了降低工作面回采期间卸压带瓦斯涌出量,实施了排放孔和浅孔抽采卸压带瓦斯方案,对回采区域瓦斯进行治理[6]

1) 根据工作面实测煤厚和瓦斯浓度,确定在工作面切眼施工瓦斯排放孔,参数为:钻孔直径73 mm、孔深15 m,间距3~4.5 m,煤厚小于3.5 m时施工单排孔,煤厚大于3.5 m时增加一排孔(见图4);钻孔角度根据煤厚调整,单排孔时沿煤层走向平行布置,双排孔时第二排钻孔角度为4~10°。

根据上述定义和评价指标的可测性、简明性、完备性、客观性等原则要求,在借鉴已有研究成果的基础上,本文设计出地方高校科研核心竞争力评价指标体系。如表1所示。该指标体系既有定量指标也有定性指标,既有瞬时指标也有平均和累计指标(瞬时指标以统计调查数据时为准,平均指标和累计指标为5年内的平均值和累计值)。

  

图4 瓦斯排放孔施工示意

2) 在工作面支架中铺设一趟抽采支管(φ150PE管),与回风巷抽采干管连接。瓦斯排放孔施工后自然排放瓦斯,若工作面前一天回采期间的风排瓦斯量小于4.5 m3/min,则正常回采;若大于4.5 m3/min,则采取钻孔封孔、并网连抽的方案。

总之,27021工作面实施瓦斯综合抽采技术后,工作面回采期间的回风流瓦斯浓度最大为0.48%,瓦斯治理效果显著。

3 结 语

中马村矿27021工作面通过实施多种抽采方法,大大降低了回采期间的瓦斯浓度,杜绝了瓦斯超限事故,保证了工作面的安全生产。

参考文献:

[1] 闫刘强.矿井瓦斯超限的原因分析及防范对策[J].中州煤炭,2015(11):35-36,41.

[2] 俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992.

[3] 李学臣.卸压带抽放煤层瓦斯技术在回采工作面的应用[J].煤炭安全,2007(12):14-15.

[4] 代晓亮,张人伟,毕岩峰.留管抽放治理工作面上隅角瓦斯超限的应用[J].煤炭技术,2012(6):108-110.

[5] 刘建中,赵保平,孔祥义,等.高位钻孔配合埋管抽放治理采面上隅角瓦斯[J].煤炭科学技术,2010(2):46-49.

[6] 王铁军,赵传龙,代华明,等.矿井瓦斯抽采技术的研究现状及前景[J].山西焦煤科技,2012(6):27-30.

 
易书钢,谷峰,姚学庆
《煤》 2018年第05期
《煤》2018年第05期文献

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