摘要:為根本解決下保護層高瓦斯工作面回采期間瓦斯問題,我們認真分析瓦斯來源,有針對性的采用地面多井、頂板走向鉆孔、上向穿層鉆孔、采空區(qū)埋管和低位高抽巷五種方法進行瓦斯綜合抽采,取得了較好的效果,并為瓦斯利用提供了充足的氣源保證。 關健詞:下保護層 工作面 綜合抽采
1 概況
潘一礦于1983年12月投產,是淮南礦區(qū)第一個建成投產的大型現(xiàn)代化礦井, 2004年核定生產能力為400萬噸。井田東西走向長14.6公里,南北傾斜寬4公里,井田面積58.4平方公里。2004年瓦斯鑒定礦井最大絕對瓦斯涌出量為113.04m3/min,最大相對瓦斯涌出量為23.16m3/t,為煤與瓦斯突出礦井。
2662(1)工作面位于潘一礦西三采區(qū)11-2煤層下部,走向長878m,傾斜寬200m,工作面標高為-638m~-659m,煤層傾角4~7o,煤厚1.0~2.0m,平均1.52m。煤層自然瓦斯含量為5~7m3/t,煤層具有爆炸危險性和自燃發(fā)火性,爆炸指數(shù)為37~42%,自燃發(fā)火期為3~6個月。該面為2632(3)設計塊段的下保護層工作面,被保護工作面位于13-1煤層中。13-1煤層和11-2煤層之間的法距最小為61.6m,最大層間距為72.9m,平均為67m。
2 瓦斯綜合抽采技術
為根本解決2662(1)工作面回采期間瓦斯問題,我們認真分析該面瓦斯來源,有針對性的采用地面多井、頂板走向鉆孔、上向穿層鉆孔、采空區(qū)埋管和低位高抽巷五種方法進行瓦斯綜合抽采,取得了較好的效果。其中:地面多井、上向穿層鉆孔抽采被保護層卸壓瓦斯;頂板走向鉆孔、采空區(qū)埋管抽采保護層工作面回采期間瓦斯;低位高抽巷抽采保護層工作面初采期間瓦斯。
2662(1)工作面于2005年2月12日回采,平均日產量為1700噸。在回采過程中,采用U型通風,工作面配風量為1330 m3/min,回風流瓦斯?jié)舛葹?.3~0.4%,絕對瓦斯涌出量為20~25 m3/min,其中風排瓦斯量為5~6 m3/min,抽采瓦斯量為18~20 m3/min,工作面瓦斯抽采率為75%~80%。
3 瓦斯綜合抽采方法與工藝
3.1 地面多井遠距離瓦斯抽采
3.1.1 方法
地面多井遠距離抽采被保護層卸壓瓦斯,其方法是從地面施工鉆孔至保護層2662(1)工作面底板以下,鉆孔內安設套管并與地面瓦斯抽采系統(tǒng)相連,從而使被保護層2632(3)工作面因受采動影響,產生的大量卸壓瓦斯通過鉆孔被地面抽采泵抽出。地面多井布置見圖1。
圖1 2662(1)工作面地面多井布置圖
3.1.1 工藝
地面多井的施工:根據(jù)地面施工條件,第一個井口位置確定在距2662(1)開切眼向東55m,第二個井口距第一個井口260m,第三個井口距第二個井口300m。鉆孔鉆至11槽煤層底板孔深674.5m,地面至基巖段孔徑為349mm,下Φ177.8×10mm套管至地面,注漿固孔,以下采用Φ152.4mm鉆頭鉆進至11槽煤煤頂板以上5-8m,此段下Φ139.7×10mm的篩管,最后改用Φ91mm鉆頭鉆至11槽煤底板并用木柱塞實,防止采煤工作面過鉆孔時孔內積水突然進入工作面。鉆孔結構見圖2。
地面多井瓦斯抽采系統(tǒng)的組建:根據(jù)地面狀況,將地面多井與地面瓦斯抽采泵站的兩臺2BE-505型瓦斯泵相連,管路直徑為325mm,抽采的瓦斯供民用。潘一礦建有一個3萬立方米的瓦斯儲氣罐,采用地面鉆孔供氣,濃度為50~60%,月利用瓦斯量為5萬立方米,現(xiàn)供3300戶居民使用。3.2 頂板走向鉆孔瓦斯抽采3.2.1方法 我們在2662(1)工作面上風巷距工作面開切眼100m 開始每隔100m左右施工一個鉆場。在每個鉆場內施工8個,直徑為108mm,孔深為130m的鉆孔,鉆孔終孔高度位于煤層頂板向上15~20m的裂隙帶內。頂板鉆孔的布置見圖3。
圖3 2662(1)工作面頂板走向鉆孔布置圖
3.2.2 工藝
鉆場的施工:根據(jù)2662(1)工作面地質構造情況,我們在上風巷距工作面開切眼100m 開始每隔100m左右施工一個鉆場,共施工9個鉆場。為了使鉆孔開孔能夠布置在巖層相對穩(wěn)定的層位中,并且能在切頂線前方不出現(xiàn)鉆孔嚴重變形和垮孔現(xiàn)象,鉆場在2662(1)上風巷下幫撥門按30o向上施工10 m,距11-2煤層頂板5m后變平,再施工4 m平臺。鉆場采用錨桿支護,平臺凈高2.4 m,凈寬4m,鉆場里口變平處要刷長至5 m。這樣即可為開孔提供距11-2煤頂板5 m以上的高度。
鉆孔的施工:根據(jù)我礦實際探測冒落帶、裂隙帶發(fā)育最大高度與采高的關系式,得出冒落帶、裂隙帶高度為(采高按1.3 m計算):
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
為了提高鉆孔的使用率,在2662(1)工作面鉆場內按40和80向上各施工4個,直徑為108mm,孔深為130m的鉆孔,鉆孔終孔高度位于煤層頂板向上15~20m左右的裂隙帶內。
封孔:對施工完畢的鉆孔,每個鉆孔下長8 m、Ф91mm的套管,采用聚氨酯材料進行封孔,封孔長度為5m。
3.3 上向穿層鉆孔瓦斯抽采
3.3.1 方法
在2662(1)工作面上風巷向2632(3)設計塊段施工上向穿層鉆孔,第一組鉆孔距工作面100米,以后每隔30米施工一組。上向穿層鉆孔沿煤層傾向方向控制到上風巷向下42m,沿走向控制到工作面向后70m,每組3個鉆孔。上向穿層鉆孔的布置見圖4。
圖4 2662(1)