高瓦斯低透气性煤层瓦斯综合治理的实践

2010-08-25李道华

淮南职业技术学院学报 2010年2期

关键词：钻场透气性瓦斯

李道华

（安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001）

高瓦斯低透气性煤层瓦斯综合治理的实践

李道华

（安徽理工大学能源与安全学院，安徽淮南 232001）

低透气性煤层高瓦斯综采工作面的瓦斯治理，严重困扰综采工作面高产高效能力的发挥，通过新集一矿210601工作面实践深孔松动爆破、瓦斯抽放等措施，分析了深孔松动爆破对瓦斯治理效果的促动作用。

低透气性；瓦斯治理；深孔松动爆破

DO I：10.3969/j.issn.1671-4733.2010.02.09

一工作面概况

1 工作面基本情况

国投新集能源股份有限公司新集一矿210601综采工作面系6＃煤层首采工作面，位于一采区西翼，西起D剖面线，东至-450m皮带石门的6-1煤层保护煤柱，南起A剖面，北至B剖面，东临6-1煤回风下山、运输下山及中央石门，南面为阜淮铁路保护煤柱，西、北部均为6-1煤未采区。工作面走向长为890m，平均斜长为161m，面积143 290m2。该面上方有1801、1803、1101、111103、1303和1305采空区，如图1所示。

图1 210601工作面平、剖面示意图

6＃煤层总体为北～西北向单斜构造，煤层平均厚度为2.58m，煤层倾角7°～9°，平均8°。从工作面上下顺槽揭露情况看：本工作面内有几条落差较小的层滑断层，受其影响在断层附近均发育有不同程度的“构造变薄带”，这些变薄带对工作面的回采将带来极为不利的影响。

2 通风、瓦斯情况

210601综采工作面为“U”型通风系统，工作面风量试采期间为800m3/min，初次放顶以后，工作面风量为1 200～1 500m3/min。

210601综采面采用单一走向长壁后退式采煤方法回采，机械化采煤一次采全高，全部垮落法管理顶板。

6＃煤层煤尘具有爆炸性，煤尘爆炸指数为29.6％；煤层自然发火期为3～6个月。

210601综采工作面正常生产时，工作面回风流瓦斯浓度一般在0.24％～0.5％，瓦斯涌出量3.7～7.8m3/min；如遇周期来压或架前片帮，则回风侧瓦斯严重超限，瞬间瓦斯浓度达8％～10％，据统计，该工作面自投产以来，共出现瓦斯超限十数次，其中较为严重的有八次。

经过分析认为：210601工作面回采初期发生的片帮、底鼓、瞬间瓦斯超限主要是因为上部的1801、1803采空区对210601工作面的支承应力以及工作面本身的构造应力、移动集中支承应力、瓦斯压力等综合作用的结果。

二瓦斯治理措施

1 210601综采工作面回采初期的瓦斯治理

210601机、风巷在掘进过程中，瓦斯涌出量较大，其瓦斯绝对涌出量在2m3/min以上，并伴有超限现象，因此在工作面回采初期主要采取了以下措施治理瓦斯：

根据综采面巷道布置情况，沿工作面推进方向，在210601回风巷布置抽放瓦斯钻场，钻场间距48～64m，累计施工12个钻场，第一个钻场布置在距工作面约95m处；第12个钻场距风巷外口约135m；在每个钻场内，沿6＃煤顶板向工作面上隅角方向打3～4个钻孔，钻孔长50～70m，钻孔终孔点在工作面上方5～8m，呈扇形布置，辐射范围在上隅角往工作面20m以内。

抽放的瓦斯浓度7％～21％左右，抽放混合流量在16～23m3/min，抽放瓦斯纯量在1.5～4.5m3/min，截止12月26日，累计抽排瓦斯量约16万m3，抽放后，其上隅角及回风巷瓦斯超限次数在为减少。

采取超前卸压钻孔释放瓦斯。10月8日中班，由于地应力的影响，工作面发生架前片帮、底鼓（工作面运输机抬起约100mm）并伴随瓦斯涌出突然增大，其回风流瓦斯浓度达3％，随后工作面总共发生了13次瓦斯超限。采用超前卸压钻孔进行卸排，利用岩石电钻每1～2架沿工作面倾斜方向打顺层钻孔，超前卸压钻孔孔深7.2～8.4m，经过实施取得了一定的效果。

提前施工泄排联巷。11月6日在工作面前方40m的机巷掘进一泄排联巷预排瓦斯，并取得了较好的效果。

2 采用深孔松动爆破技术治理瓦斯

在采取上述措施后，工作面及其回风巷瓦斯超限次数有所减少。但由于工作面推进速度较快、移动集中支承应力等诸多因素的影响，工作面仍存在片帮、冒顶、瓦斯超限现象，经研究决定与安徽理工大合作，采取深孔松动爆破措施解决瓦斯问题。

在工作面每5～6m打一个爆破孔，孔深8～12m，孔径为42mm；

使用专用被筒炸药、瞬发雷管进行爆破，由安徽理工大教授现场指导操作，截止2004年12月24日，共施工钻孔129个，消耗专用炸药753.5m。

表1 210601综采工作面松动爆破情况

三结果分析

经采取深孔松动爆破措施后，工作面地应力得到了释放，工作面基本杜绝了片帮、瓦斯超限现象的发生（仅在12月21日，工作面推至集中区时，曾出现一次片帮底鼓），瓦斯超限影响时间由采取措施前的63h降到0.2h，工作面日推进度由原来的1～2刀煤增加到6～8刀煤，经济效益十分显著。

210601工作面采取深孔松动爆破措施后，炮眼周围的煤体破裂松动形成卸压圈，煤层透气系数增大，瓦斯得以排放，瓦斯压力下降，集中地应力得以释放或前移，煤的坚固性提高。但深孔松动爆破后卸压释放出来的瓦斯又涌入到开采空间，瓦斯含量高的工作面易造成瓦斯长时间超限；210601工作面无瓦斯基础参数并且在措施实施过程中无打检验孔，不能测定爆破有效半径及定量分析措施的效果，故以后实施深孔松动爆破措施时打检验孔。