简易放顶煤工作面瓦斯治理实践.doc

简易放顶煤工作面瓦斯治理实践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设计走向长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除在构造附近较薄外其余地方均正常一般情况下为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。根据现场地质条件4111（3）C13工作面采用走向长壁炮采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设计日产量1106t工作面采用全部跨落管理顶板。煤层瓦斯含量具有不均匀性受地应力、瓦斯压力及地质构造的影响与控制。在井田范围内F13-4以北瓦斯含量偏低F13-4~F13-6之间瓦斯含量最高。C13煤层属于低透气性煤层其透气性系数仅为3.92×10-2m2/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坚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突出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15D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突出危险性。2消突方法的优选在没有保护层开采条件的情况下钻孔抽放瓦斯是有效的区域性消除煤层突出危险的措施。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相互平行也可经相互交叉。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用顺层钻孔瓦斯抽放消除工作面煤层突出危除性。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周围形成卸压破坏区而在孔间煤柱中形成力集中在突出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突出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表明：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高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突出的目的。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。研究表明随着煤层瓦斯压力的升高煤体将发生膨胀变形而且突出煤层的变形量高于非突出煤层的变形量；而当煤层瓦斯得到排放后煤体将发生收缩变形突出煤层的变形量也要高于非突出煤层的变形量。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。通过对全国突出矿井的分析可以发现突出矿井的一个共同特点即是突出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突出的发生。由此可知预抽防突的实质是通过向突出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、透气性和煤的坚固性增加从而达到削弱直致消除突出的危险。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