論近距離突出煤層群上保護層開采瓦斯治理技術

摘 要：為確保近距離突出煤層群上保護層開采生產的安全性，最大限度的防止瓦斯爆炸事故的發生，需要構建煤礦瓦斯治理系統，筆者結合某煤礦上保護層開采環境，對煤層上保護層開采底板卸壓規律進行了模擬、充分有效的利用煤層賦值數據，最大限度的降低開采過程中的不確定性，制定了一套立體瓦斯治理技術，并在工程中得到了很好的應用。

關鍵詞：近距離突出煤層群 保護層 瓦斯治理 技術

中圖分類號：TD712.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（c）-0082-01

隨著煤層開采深度、瓦斯壓力和瓦斯含量的增加，煤與瓦斯突出煤層的數量也在增加，僅僅依靠傳統的風排方式治理技術已經不能滿足煤礦安全生產的需求。防突工作堅持“區域防突措施在先、局部的預防措施第一”的原則，開采保護層是預防煤與瓦斯突出最有效的、最經濟的區域防突措施。國內學者和工程技術人員已進行了大量的研究，包括氣體控制技術、保護層開采緊密的俯仰斜礦井瓦斯控制技術、不同煤層群保護層開采技術條件的采氣控制技術、在保護覆層開采的煤層變形技術、遠距離下保護層開采技術、極薄煤層保護層開采技術，這些保護層開采技術研究給區域防突技術提供了很好的依據。筆者結合某煤礦近距離突出煤層群瓦斯治理問題，通過對瓦斯涌出規律的數值模擬研究的理論分析，制定了上保護層開采的瓦斯控制技術方案。即：（1）上保護層區域防突技術；（2）回采期上保護層瓦斯控制技術；（3）保護層卸壓瓦斯抽采技術。

1 試驗區概況

某礦井經鑒定為煤與瓦斯突出礦井。首采個一采區，主采6、7號煤層都是突出煤層，經測量，6號煤層最大瓦斯壓力為9300 Pa，每噸瓦斯含量8.42 m3；7號煤層最大瓦斯壓力1100 Pa，每噸瓦斯含量9.73 m3。6、7號煤層的普氏系數f分別是0.25和0.26，煤體層較為松軟。一采區6號煤層厚度在0.8 m與2.68 m之間，平均厚度1.2 m；7號煤層厚度在1.06 m與5.85 m之間，平均厚度3.0 m。經過實測分析，6、7號煤層賦存均不穩定，煤層間最近的距離為6.9 m，彼此間的平均距離為23.47 m。相鄰區域的石門揭穿7號煤層過程中，因為煤體層比較松軟，瓦斯氣體含量較高，所以在鉆孔施工階段，經常發生噴孔卡鉆的現象，導致成孔率非常低、很大程度上限制了施工深度。筆者依據保護層選擇原則，并結合了一采區煤層與瓦斯的特征，在制定方案是優先消除了6號煤層突出的危險性，確保6號煤層開采工作的安全進行，接著再用6號煤層作為上保護層，確保7號煤層的區域防突方案的安全性。

2 上保護層開采瓦斯治理

2.1 上保護層區域消突技術

前面介紹可以知道，7號煤層厚度較大，而且煤體非常的松軟，瓦斯氣體所施加的壓力也很大，并且6、7號煤層之間的距離也很不穩定，最近的地方僅僅不過6 m，如果在6、7號煤層之間布置巖石巷道的話，很容易就會誤揭煤層，給開采工作帶來諸多不便。本方案首先在6號煤層頂板距離煤層10～12 m位置施工頂板抽放巷，在頂板抽放巷內布置穿層預抽鉆孔，對6號煤層進行穿層預抽，這樣就避免了6號煤層煤巷條帶的突出危險；在煤巷施工以后，再向6號煤層內部施工順層鉆孔，封孔預抽回采區域煤層瓦斯氣體，這樣就可以完全減免了6號煤層的突出危險性。

2.2 上保護層回采期間瓦斯治理技術

保護層開采期間將頂板預抽巷改作為高抽巷，將采面回風巷的預抽巷回風巷段封閉安裝瓦斯抽放管，同時與上隅角采空區瓦斯抽采。抽巷形成的采空區瓦斯的頂板裂隙排水渠，對下部采空區瓦斯發揮作拉動用，減少采空區氣體排涌向工作面和的上隅角。通過分段砌筑封閉墻，在封閉墻中鋪設管路進行瓦斯抽采，抽采管路為240 mm的PE管，抽采流量為91 m3/min，封閉墻間距為110 m。封閉墻的組成由砌筑兩道墻體，并在其內部充填黃泥，墻體厚度800 mm，墻與墻之間的距離不小于4 m，這樣可以很好地起到密閉和防爆的作用。每個封閉墻內鋪設兩道管路，在新的封閉墻砌筑充填完成時，根據瓦斯抽采量適時關閉里段抽采閥門，保障了高抽巷瓦斯抽采的連續性。

2.3 被保護煤層卸壓瓦斯抽采技術

由數值模擬結果可知，6號煤層回采可有效卸載7號煤層地應力，但是煤層底板裂隙發育相對不夠充分，不利于7號煤層卸壓瓦斯沿裂隙向6號煤層采空區運移，給7號煤層瓦斯治理帶來難度。因此，在6號煤層回風巷向7號煤層卸壓區域施工斜角穿層鉆孔，封孔抽采7號煤層瓦斯，鉆孔施工可有效增加6號煤層底板裂隙發育，使更多的卸壓瓦斯運移至6號煤層采空區。7號煤層卸壓瓦斯一部分被上隅角抽采管路抽采，一部分繼續向6號煤層頂板裂隙帶中運移，進入頂板高抽巷中。6號煤層底板增裂抽采鉆孔間隔30 m布置1組，每組7個鉆孔，鉆孔傾角為30°。

3 瓦斯治理效果

試驗工作面為一采區首采10601工作面，在煤層群上保護層進行順層鉆孔預抽之后，測定10601工作面最大殘余瓦斯壓力不超過200 Pa，每噸剩余瓦斯含量不大于2.64 m3，每噸可解吸瓦斯含量為1.63 m3。工作面長度180 m，實際平均厚度為1.5 m，由于受到受地質影響，每日推進2.7 m，日產量達到902 t。6號煤層絕對瓦斯涌出量1.13 m3/min，卸壓之后7號煤層瓦斯涌出量7.13 m3/min，占工作面瓦斯總量的87.1%。7號煤層瓦斯相對涌出量為每噸2.77 m3，卸壓后涌出的瓦斯量不會超過29.7%，該數值介于計算理論值之間，7號煤層殘余瓦斯含量每噸6.53 m3，很好地滿足了區域消突的既定要求。

4 結論

通過理論計算分析可知，受保護層卸壓瓦斯占上保護層工作面瓦斯總量的84.7%，通過實施距離突出煤層群上保護層開采瓦斯治理技術，受保護煤層殘余瓦斯含量減少到了每噸6.85 m3，很好地滿足了區域性煤層的防突要求。制定了上保護層開采瓦斯立體抽采技術。通過頂板巖巷穿層鉆孔、順層預抽鉆孔、頂板高抽巷、上隅角埋管抽采、上保護層回風巷下向穿層增裂抽采鉆孔，既可以將保護層的突出危險性予以消除，還能夠很好滴滿足受保護煤層卸壓瓦斯的強化抽采問題。

參考文獻

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