摘要:为根本解决下保护层高瓦斯工作面回采期间瓦斯问题,我们认真分析瓦斯来源,有针对性的采用地面多井、顶板走向钻孔、上向穿层钻孔、采空区埋管和低位高抽巷五种方法进行瓦斯综合抽采,取得了较好的效果,并为瓦斯利用提供了充足的气源保证。 关健词:下保护层 工作面 综合抽采
1 概况
潘一矿于1983年12月投产,是淮南矿区第一个建成投产的大型现代化矿井, 2004年核定生产能力为400万吨。井田东西走向长14.6公里,南北倾斜宽4公里,井田面积58.4平方公里。2004年瓦斯鉴定矿井最大绝对瓦斯涌出量为113.04m3/min,最大相对瓦斯涌出量为23.16m3/t,为煤与瓦斯突出矿井。
2662(1)工作面位于潘一矿西三采区11-2煤层下部,走向长878m,倾斜宽200m,工作面标高为-638m~-659m,煤层倾角4~7o,煤厚1.0~2.0m,平均1.52m。煤层自然瓦斯含量为5~7m3/t,煤层具有爆炸危险性和自燃发火性,爆炸指数为37~42%,自燃发火期为3~6个月。该面为2632(3)设计块段的下保护层工作面,被保护工作面位于13-1煤层中。13-1煤层和11-2煤层之间的法距最小为61.6m,最大层间距为72.9m,平均为67m。
2 瓦斯综合抽采技术
为根本解决2662(1)工作面回采期间瓦斯问题,我们认真分析该面瓦斯来源,有针对性的采用地面多井、顶板走向钻孔、上向穿层钻孔、采空区埋管和低位高抽巷五种方法进行瓦斯综合抽采,取得了较好的效果。其中:地面多井、上向穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯;顶板走向钻孔、采空区埋管抽采保护层工作面回采期间瓦斯;低位高抽巷抽采保护层工作面初采期间瓦斯。
2662(1)工作面于2005年2月12日回采,平均日产量为1700吨。在回采过程中,采用U型通风,工作面配风量为1330 m3/min,回风流瓦斯浓度为0.3~0.4%,绝对瓦斯涌出量为20~25 m3/min,其中风排瓦斯量为5~6 m3/min,抽采瓦斯量为18~20 m3/min,工作面瓦斯抽采率为75%~80%。
3 瓦斯综合抽采方法与工艺
3.1 地面多井远距离瓦斯抽采
3.1.1 方法
地面多井远距离抽采被保护层卸压瓦斯,其方法是从地面施工钻孔至保护层2662(1)工作面底板以下,钻孔内安设套管并与地面瓦斯抽采系统相连,从而使被保护层2632(3)工作面因受采动影响,产生的大量卸压瓦斯通过钻孔被地面抽采泵抽出。地面多井布置见图1。
图1 2662(1)工作面地面多井布置图
3.1.1 工艺
地面多井的施工:根据地面施工条件,第一个井口位置确定在距2662(1)开切眼向东55m,第二个井口距第一个井口260m,第三个井口距第二个井口300m。钻孔钻至11槽煤层底板孔深674.5m,地面至基岩段孔径为349mm,下Φ177.8×10mm套管至地面,注浆固孔,以下采用Φ152.4mm钻头钻进至11槽煤煤顶板以上5-8m,此段下Φ139.7×10mm的筛管,最后改用Φ91mm钻头钻至11槽煤底板并用木柱塞实,防止采煤工作面过钻孔时孔内积水突然进入工作面。钻孔结构见图2。
地面多井瓦斯抽采系统的组建:根据地面状况,将地面多井与地面瓦斯抽采泵站的两台2BE-505型瓦斯泵相连,管路直径为325mm,抽采的瓦斯供民用。潘一矿建有一个3万立方米的瓦斯储气罐,采用地面钻孔供气,浓度为50~60%,月利用瓦斯量为5万立方米,现供3300户居民使用。3.2 顶板走向钻孔瓦斯抽采3.2.1方法 我们在2662(1)工作面上风巷距工作面开切眼100m 开始每隔100m左右施工一个钻场。在每个钻场内施工8个,直径为108mm,孔深为130m的钻孔,钻孔终孔高度位于煤层顶板向上15~20m的裂隙带内。顶板钻孔的布置见图3。
图3 2662(1)工作面顶板走向钻孔布置图
3.2.2 工艺
钻场的施工:根据2662(1)工作面地质构造情况,我们在上风巷距工作面开切眼100m 开始每隔100m左右施工一个钻场,共施工9个钻场。为了使钻孔开孔能够布置在岩层相对稳定的层位中,并且能在切顶线前方不出现钻孔严重变形和垮孔现象,钻场在2662(1)上风巷下帮拨门按30o向上施工10 m,距11-2煤层顶板5m后变平,再施工4 m平台。钻场采用锚杆支护,平台净高2.4 m,净宽4m,钻场里口变平处要刷长至5 m。这样即可为开孔提供距11-2煤顶板5 m以上的高度。
钻孔的施工:根据我矿实际探测冒落带、裂隙带发育最大高度与采高的关系式,得出冒落带、裂隙带高度为(采高按1.3 m计算):
H冒max=5M=5×1.3m=6.5m.
H裂max= 100M/(1.5M+3.1) = 100×1.3 m/(1.5×1.3 m+3.1) = 25.74m
为了提高钻孔的使用率,在2662(1)工作面钻场内按40和80向上各施工4个,直径为108mm,孔深为130m的钻孔,钻孔终孔高度位于煤层顶板向上15~20m左右的裂隙带内。
封孔:对施工完毕的钻孔,每个钻孔下长8 m、Ф91mm的套管,采用聚氨酯材料进行封孔,封孔长度为5m。
3.3 上向穿层钻孔瓦斯抽采
3.3.1 方法
在2662(1)工作面上风巷向2632(3)设计块段施工上向穿层钻孔,第一组钻孔距工作面100米,以后每隔30米施工一组。上向穿层钻孔沿煤层倾向方向控制到上风巷向下42m,沿走向控制到工作面向后70m,每组3个钻孔。上向穿层钻孔的布置见图4。
图4 2662(1)