简易放顶煤工作面瓦斯治理实践-1.doc

简易放顶煤工作面瓦斯治理施行1工作面概况4111〔3〕C13工作面地面标高+26.0m，工作面标高为-520.9m~571.7m，制定走向长330~340m，平均为335m，倾斜长84~90m，平均87m。本区段煤层厚度2.6~6.5m，除在构造四周较薄外，其余地方均正常，一般状况下为5.8m。煤层结构分为上下两个软分层，厚度分别为2.4m和2.6m，中间一层硬煤厚0.8m左右，煤层倾角20°，煤层赋存较稳定。依据现场地质条件，4111〔3〕C13工作面采纳走向长壁炮采л型钢梁放顶煤进行跟底回采，采高为1.9~2.0m，放顶煤高度约为1.5~2.5m，制定日产量1106t，工作面采纳全部跨落管理顶板。×10-2m2/MPa·d。4111〔3〕13工作面机巷掘进过程中按参数测定要求取样分别作了煤样工业分析、孔隙率、瓦斯吸附常数、瓦斯放散初速度及煤的牢固性系数测定，测定结果见表1。表1煤层瓦斯参数测定表由特别危险煤层危险性综合指标K和D的计算公式，利用表1的ΔP和?值，及该区段煤层的最大瓦斯压力〔1.378MPa〕计算得K分别为34.8和72.4，均远远大于临界值15，D值分别为4.32和7.97，均远远大于临界值0.25，由引来看，该区域煤层具有严重特别危险性。2消突方法的优选在没有保护层开采条件的状况下，钻孔抽放瓦斯是有效的区域性消除煤层特别危险的措施。而预抽的钻孔又有穿层钻孔和顺层钻孔两种。穿层钻孔的钻扬布置在开采层以外，抽放钻孔与煤层正交或斜交。其优点是：施工方便，不与煤层采掘工作相干扰；可在煤巷掘进之前超前进行钻孔的施工和抽放，预抽时间长；钻孔穿透煤层的各个层。其缺点是：必须有底〔或顶〕板岩石巷道，钻孔施工工程量大，钻孔的岩石段长度占比例较大，钻孔利用率低，经济成本较高。顺层钻孔的钻场位于开采煤层中，抽放钻孔沿煤层布置，钻孔间可经互相平行，也可经互相交叉。顺层钻孔的优点在于：钻孔在煤层中均匀分布，抽放效果好；工作面回采到钻孔时，可以实现卸压抽放，钻孔利用率高，施工成本低。其缺点是：钻孔平行于煤层的层理面，影响抽放效果，在松软煤层中施工抽放钻孔容易出现垮孔卡钻等，施工困难，煤层中封孔困难，影响到抽放瓦斯浓度。结合试验矿井现场条件，经过技术和经济比较，确定采纳顺层钻孔瓦斯抽放消除工作面煤层特别危除性。3顺层钻孔预抽煤层瓦斯消突作用3.1改变原始煤体应力分布通过顺层钻孔的施工，在钻孔四周形成卸压破坏区，而在孔间煤柱中形成力集中，在特别煤层的高瓦斯压力和集中应力作用下，使煤柱发生塑性破坏，从而在特别煤层中形成一个连续的卸压空间。由于煤体的应力降低，从而产生“卸压增透效应〞，使煤层透气性增大，同时，煤体应力的下降也使煤层中的弱性潜能得到释放。3.2瓦斯压力和含量降低打钻和顺层钻预抽煤层瓦斯可以在一定范围内、一定程度上降低煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，试验研究说明：预抽初期，随着煤体瓦斯被抽出，瓦斯压力迅速下降，而煤体瓦斯含量的下降速度则比较缓慢，当瓦斯压力下降至1.0MPa以下时，随着瓦斯压力的下降，煤体的瓦斯含量迅速减少，即在小于1.0MPa瓦斯压力后煤体吸附瓦斯大量解吸。煤体瓦斯含量的降低消弱了煤体中的瓦斯潜能，提升了煤体的自身强度，改善了煤的物理力学性质，达到防治煤与瓦斯特别的目的。3.3煤体收缩变形瓦斯预抽达到一定的程度时，煤层的透气性增加一个重要的原因就是煤体发生了收缩变形。研究说明，随着煤层瓦斯压力的升高，煤体将发生膨胀变形，而且特别煤层的变形量高于非特别煤层的变形量；而当煤层瓦斯得到排放后，煤体将发生收缩变形，特别煤层的变形量也要高于非特别煤层的变形量。煤体收缩变形导致透气性增加，主要在于：整个煤体被纵横交错的节理、层理、裂隙所切割，当煤体发生收缩变形时，造成了这些缝隙的增大。通过对全国特别矿井的分析可以发现，特别矿井的一个共同特点即是特别危险煤层的透气性一般较低，在井下形成采掘暴露面容易形成较大的压力梯度。因此，通过钻孔预抽煤层瓦斯，使煤体的透气性增大、局部卸压，有利于煤壁内瓦斯特别的发生。由此可知，预抽防突的实质是通过向特别煤层打大量的钻孔，进行较长时间的预抽煤层的瓦斯，降低其瓦斯压力和含量，并由此引起煤层的收缩变形，地应力下降、透气性和煤的牢固性增加，从而达到削弱直致消除特别的危险。4现场试验结论与分析4.1顺层钻孔布置工作面运输槽共施工顺层钻孔42个，其中石门以南31个，石门以北11个，依据现场地质条件钻孔间距为7.5~14.5m，平均孔深约65m，孔径为85mm，封孔深度6.0m，较严重特别危险区施工钻孔18个，平均间距4.5m。顺层钻孔施工完毕后，及时实施封孔，并进行瓦斯抽放，基于煤层封孔的实际，孔口抽放负压一般控制在16kPa左右。顺层钻孔布置方式如图1所示。图1机巷顺层钻孔布置示意4.2考察结果与分析〔1