松軟煤層瓦斯區域治理研究

曹成龍

(中國平煤神馬集團平禹煤電公司四礦,河南 禹州 461670)

松軟煤層瓦斯區域治理研究

曹成龍

(中國平煤神馬集團平禹煤電公司四礦,河南 禹州 461670)

松軟煤層區域瓦斯治理事關礦井安全與生存、安全與發展、安全與效益。平禹四礦經過長期的研究與探索,總結出一套適合松軟煤層瓦斯區域治理的方法,其綜合效益顯著,對今后更好地開展此項工作提供了參考。

松軟煤層;技術方案設計;瓦斯治理;管理

平禹四礦二1煤層采面賦存穩定,位于該礦Ⅱ采區東翼上部,西起Ⅱ采區軌道下山,東至井田邊界煤柱,該采面設計走向長度980m,傾斜長度170m,標高為一366.57～一319.31m,傾角12.6。～14。,煤層平均厚度為3.5m,采高為4.6m,煤的堅固性系數0.11～0.15,煤體容重1.41t/m3,煤的破壞類型Ⅲ一Ⅴ,煤塵爆炸指數19.43%,礦井相對瓦斯涌出量6.37m3/t,絕對瓦斯涌出量9.07m3/min,可采儲量56萬t。1995年12月,煤炭科學研究總院重慶分院對平禹四礦進行了礦井突出危險性鑒定,二1煤層為煤與瓦斯突出煤層,平禹四礦為煤與瓦斯突出礦井。

試驗點選擇在二1一12190工作面,該工作面地質構造較簡單,屬單斜構造,主要特點表現為頂板相對穩定、底板起伏變化大。該工作面主要水源為頂板砂巖裂隙水和底板灰巖水,頂板裂隙水的特點是水壓小,水量少,補給不良,徑流不暢,易于疏干；底板含水層以小水量、高水頭為基本特征。該工作面主采二1煤層透氣性較差,堅固性系數較小,從地質資料看,為緩傾斜單斜構造,局部有1～2層夾研,夾研為泥巖。該工作面2008年河南理工大學在二1一12190機巷930～957m處實際測得該煤層采面瓦斯含量最大為11.32m3/t,煤層瓦斯壓力最大為2.18MPa,瓦斯問題如得不到徹底解決,對該采面回采將帶來嚴重隱患［1］。

1 區域瓦斯治理技術方案設計

在二1一12190采面中部距風巷水平距離80m,距機巷水平距離為90m,煤層底板下10m位置處施工一條低位抽放巷,與煤層底板保留10m層間距。在二1一12190機巷170m處巷道上幫開口,方位角470,坡度50,施工127m至煤層底板10m位置,再以920方位角施工平巷700m,總工程量827m。設計巷道斷面呈直墻半圓拱型,凈寬×凈高=4.0m×3.5m,凈斷面12.28m2。支護形式采用錨網噴支護,采用φ20mm、L=2 000mm的等強錨桿,錨桿間排距750mm×750mm,噴漿厚度100mm。

1.1 底板穿層預抽鉆孔

在低位預抽巷內沿巷道兩幫1.4m以上施工穿層鉆孔,鉆孔終孔位置控制低抽巷以上煤層40m,消除原12190采面順層鉆孔中間的空白帶。每4m設計一組鉆場,每組鉆場9個鉆孔,且有1個布置到預抽煤巷工作面中間,設計孔徑110mm,設計角度為7～56。,鉆孔深度為15.8～28.4m。保證預抽時間不小于6個月,預抽瓦斯抽放率不低于30%。

穿層預抽鉆孔封孔深度不得小于5m,封孔孔徑不得小于50mm,且采用雙抗管進行封孔,封孔為兩段(即2m, 4m),采用專用封孔劑和面紗進行封孔,保證封孔負壓不得小于13Kpa,且每組鉆場的支管路上必須安裝能夠計量瓦斯的孔板裝置,以便準確觀測鉆場瓦斯的衰減系數,掌握瓦斯賦存規律。

1.2 底板穿層水力沖孔

為了提高瓦斯抽放和區域消突效果,增加煤層透氣性,提高瓦斯抽放量,采取加強措施,在低位抽放巷內采用水力沖孔,每30m取穿層預抽鉆孔中三個鉆孔作為穿層水力沖孔,保證單孔水力沖孔煤量1t,保證水力沖孔壓力10～22Mpa。用瓦斯綜合參數測定儀,測定鉆孔內的瓦斯參數,研究單孔和鉆場總體沖出煤量、煤體瓦斯量與殘存瓦斯含量(壓力)來考察水力沖孔消突效果,對比沖孔前后瓦斯參數的變化,得出效果結論,增大控制煤層的范圍,增加煤層透氣性。

1.3 本煤層順層預抽措施

沿二1一12190機(風)巷(上)下幫設計施工兩排順層預抽鉆孔,鉆孔自切眼位置由里向外施工(共730m),鉆孔設計深度為95m(85m),設計孔徑為110mm,孔間距為2m一個,機風巷順層鉆孔交叉長度不得小于10m,打一個連一個抽一個,采用不少于50mm的雙抗管,封孔深度不小于9m,封孔兩段(即4m、7m),采用專用封孔劑和面紗進行封孔,保證抽采單孔負壓不下于13Kpa。機風巷鉆孔個數各為730個,共計1 460個。保證預抽時間不低于半年。

1.4 水力壓裂增透措施

水力壓裂鉆孔沿采面機風兩巷布置,不得與其他鉆孔混用或穿孔,否則視為廢孔,設計孔徑為110mm,孔深為50m,鉆孔間距為30m,采用專業的壓裂泵進行壓裂試驗,水力壓裂壓力10一18Mpa,采用直徑32mm的無縫鋼管,鋼管進入煤體不小于30m,采用專用的封孔材料進行封孔,封孔深度不小于20m。通過水力壓裂,使工作面前方壓裂增透區域的煤體卸壓,透氣性大幅度提高,瓦斯得到釋放,抽采瓦斯量及濃度大幅度得到提高。

2 施工要求與組織管理

2.1 明確責任

礦長是本單位防突工作第一責任人,對礦井防突工作負領導責任；總工程師負直接責任。負責組織有關部門編制、審批防突規(計)劃和措施,并組織檢查落實情況；各分管副職對防突工作負管理責任,負責分管范圍內防突計劃、措施的落實,配備專業防突管理人員及施工人員,成立專業瓦斯打鉆抽放隊伍,進行現場監測監控。每月組織召開一次由總工程師主持的防突會議,研究總結工作中的經驗、教訓,制定對策,及時處理存在的問題,安排下步工作［2］。

2.2 強化監督

鉆孔施工位置安裝視頻監控系統,進行現場視頻監控。防突措施鉆孔施工完畢后,終孔報告單由評估員、瓦檢員、防突盯崗人員、班組長現場驗收、簽字,并將簽字后的報告單報防突部門及防突副總審查、簽字,預測(效檢)鉆孔終孔報告單必須由單位總工程師簽署具體意見。

2.3 強化落實

在打抽放鉆孔時,由通防科派專人現場監督鉆孔的傾角、夾角、深度,退鉆桿時由抽放工、瓦檢員、安檢員共同把關,確保抽放孔的深度。通防部門和安檢部門必須加強監督,確保抽放時間。抽放管路要接在所打鉆孔附近,且能滿足迎頭及巷幫抽放鉆孔連接使用,抽放支管每7天測定一次,迎頭抽放單孔每3天測定一次,測定數據齊全［3］。

2.4 建立完善瓦斯地質基礎資料數據庫

礦井按季度修編、分煤層、分采區瓦斯地質圖,并對瓦斯地質變化情況進行分析。建立瓦斯基礎資料數據庫,按規定測定瓦斯壓力、瓦斯含量、煤層透氣性系數和鉆孔抽采(卸壓)半徑。根據測試參數及收集的資料,建立瓦斯壓力、瓦斯含量臺賬；突出參數測試臺賬；煤樣化驗臺賬；突出卡片、臺賬等［4］。

3 軟煤層區域瓦斯治理效果分析

瓦斯壓力、瓦斯含量符合《防治煤與瓦斯突出規定》要求,瓦斯壓力下降到0.5MPa以下、瓦斯含量下降到6m3/t以下,為局部瓦斯治理奠定基礎,避免突出事故發生。通過瓦斯地質基礎資料的收集和分析,研究出一條適合極軟煤層、堅硬頂板、嚴重煤與瓦斯突出區域綜合消突技術及其評價指標體系。為深部復雜地應力為主導因素的煤與瓦斯突出礦井瓦斯區域治理找出突破口,確保安全生產。

［1］國家安全監察局.《防治煤與瓦斯突出規定》讀本［M］.北京:煤炭工業出版社,2009.

［2］郝貴.煤礦安全風險預控管理體系［M］.北京:煤炭工業出版社,2012.

［3］中國煤炭工業勞動保護科技技術學會.煤礦工人安全技術操作規程指南［S］.2012.

［4］國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程［S］.2011.

Research on Gas Area Treatmentin Soft Coal Seam

Cao Chenglong
(No.4 Mine of Pingyu Coal and Electricity Company,China Pingmei Shenma Group,Yuzhou Henan 461670)

Gastreatmentin soft coal seam is related to the safety and survival,safety and development,and safety and benefits of coal mine.After long一term research and explorationin Pingyu No.4 mine,this paper summed up a set ofeffective methodssuitable for soft coal seam gas regional treatment,its comprehensive benefit is remarkable,which providesreference for better carrying out suchworkin the future.

soft coal seam;technology scheme design;gas treatment;management

TD712

A

1003一5168(2015)07一0086一2

2015一6一20

曹成龍(1974.2一),男,大專,研究方向:煤礦掘進管理。