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东保卫煤矿三采取瓦斯抽放设计方案


第 24 卷第 9 期 2005 年 9 月

煤 炭 技 术 Coal Technology

Vol 24, No 09 Sep, 2005

东保卫煤矿三采取瓦斯抽放设计方案
樊国君
( 双鸭山矿业集团 东保卫煤矿 , 黑龙江 双鸭 山 155100) 摘 要 : 双矿集团公司东保卫矿由于生产接续 , 准备开 采瓦斯 含量较高 的三采 区。根据 煤矿安全 生产十 二字方 针 中的先抽后采的原则 , 对三采区瓦斯进行预测 , 并设计了瓦斯抽放方案 , 为安全生产提供了保证。 关键词 : 三采区 ; 瓦斯预测 ; 瓦斯抽放 中图分类号 :TD712 文献标识码 : B 文章 编号 : 1008- 8725( 2005) 09- 0072- 02

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矿井概况

东保卫煤矿矿井设计生 产能力 为 60 万 t a, 核定 生产 能 力为 80 万 t a。矿井开拓方式为斜井多水平分区式开拓 , 通风 方式为分区式 , 通风方法为抽出式。现有三个生产采区 , 目前 有两个采区有生 产活动 , 三采区没有 采掘队组 , 只有 - 180 排 水峒室 , 从矿井的长远接续上考虑 , 三采区必须增加采 掘队组 才能保证矿井的可持续发展 , 但三采区的瓦斯含量高 , 为了保 证安全生产 , 现对三采区回采前进行瓦斯抽放设计。

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三采区的瓦斯预测

东保卫煤矿三采区 36 层、 41 层现准 备进行采掘 活动 , 由 于三采区在回采 36 层和 41 层 时的瓦 斯涌出 量十分相 似 , 因 此现只对 41 层煤 进行 瓦斯预 测 , 为三 采区 生产 提供 合理 的 治理瓦斯手段。 以水平标高 + 50 为瓦 斯风 化 带下 界 , 依 据地 质勘 探 资 料 , 瓦斯风化带下界的相对瓦斯涌出量为 2 m 3 t, 同时以一 采 区 41 层 - 180 和 - 220 开 采时 的瓦斯 涌出 量为参 考值 , 推 算 矿井瓦斯梯度 , 预测三采区 41 层 - 370 水平瓦 斯含量。 ( 1) 一采区 41 层 - 180 在采煤过程 中的瓦斯 绝对涌出 量 为 作面的移近量如图 2 所示 : 从统计来 看 , 掘 进过 程中 , 两帮 最大 累 计移 近 量为 150 mm 。顶、 底最大累计移近量为 105 mm, 顶板累计 移近量为 不 大于 10 mm, 巷道累计底鼓为 95 mm, 主要原因 是 23114 机巷、 未受周边彩动影 响 , 且巷 道顶部 为天 然焦 较稳定 , 而 底板 为 泥岩易于底 鼓 , 在 后期 施 工中 改 进两 帮底 角 锚杆 向底 板 倾 斜 , 达到降低底鼓的目的。

q绝 = Q* C q 绝 = 300 m 3 / min* 0. 2% = 0. 6 m3 min 式中 q绝 绝对瓦斯涌出量 , m3 min; Q 风量 , m3 min; C 瓦斯浓度 , % 。 ( 2) 一采区 41 层 - 180 的相对涌出量为 ( 产量 : 700 t d) : 根据 q相 = q绝 / T Q 相 = 0. 6* 60* 24/ 700= 1. 23 m 3 t 式中 q相 相对瓦斯涌出量 , m3 t; T 产量 , t d。 ( 3) 一采区 41 层 - 220 采煤时的绝对瓦斯涌出量 q 绝 = 500 m 3 min* 0. 3% = 1. 5 m3 min( 公式 , 符号同前 ) ( 4) 一采区 41 层 - 220 采煤时的瓦斯相对涌出量 : q 相 = 1. 5* 60* 24/ 700= 3. 09 m 3 t( 公式 , 符号同前 ) ( 5) 矿井瓦斯梯度计算 : 根据 : g = [ ( H 2 - H 1 ) / ( q 2 - q 1 ) ] n 式中 g 瓦斯涌出梯度 ; H1、 H2 甲烷带内两个已采深度 ; q 1、 q2 对应 H 1 、 H 2 深度的相对瓦斯涌出量 ; n 指数系数取 1。 表 1 锚固力测试情况
4月 日期 10 锚 固 力 k N 顶 帮 19 28 10 20 29 11 21 30 11 21 30 5月 6月 7月

100 100 100 60 61 60

100 100 100 60 60 60

100 100 100 61 60 61

100 100 100 60 60 61

从监测结果看出 : 巷道具有安全可 靠 , 变形量小的特点。

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经济效益和社会效益

图 2 231142 工作面移近量
1 两帮移近曲线 2 顶底移近曲线

( 2) 离层指示仪观测 采用离层指 示仪 对顶 板进 行观 测。23114 工作 面 风、 机 巷每隔 50 m 布置一个 离层 指示仪 , 在 掘进 过程中 每间 隔 10 m 监测一次。从监测结 果来看 , 巷道 顶板离 层总量在 10 mm 以下 , 而观测点距迎头超过 120 m 基本趋于稳定。 ( 3) 锚固力测试 根据集团公司煤巷锚杆支护技术规范 要求 , 顶部锚杆 锚 固力不小于 100kN, 帮锚杆锚 固力不小 于 60kN。定 期对锚 杆 进行拉拔测试 , 详见表 1:

( 1) 煤巷锚杆支护与 架棚巷道 比较 : 架 棚巷道 每 m 支 护 成本为 545 元 ( 工 字钢按 三次 复用 计算 ) 。 锚网 梁支 护巷 道 每 m 支护成本为 460 元。 煤巷锚杆 支护比 架棚支 护每 m 可 降低 85 元 ( 含爆破、 坑木费 用 ) 。且降 低井下 运输、 回棚及 巷 道修复费用。 ( 2) 煤巷锚 杆支 护简 化了工 作面 两巷超 前支 护 , 减少 替 棚工序 , 降低回采超前压力对巷道 的破坏 , 加快回采 速度 , 提 高了单产。 ( 3) 在岩浆 侵蚀 区 , 架棚支 护在 施工过 程中 因爆 破倒 棚 较严重 , 棚子完 全处于 等劲 状态。改 为煤 巷锚杆 支护 后 , 对 顶板进行 及时悬吊、 组 合、 加固支护 , 强 化顶板 管理 , 安全 效 果明显。 综上所述 , 岩浆侵蚀区域煤巷锚杆支护技术的应用 , 有力 地推动了矿区煤巷锚杆支护技术的全面推广。降低了巷道的 支护成本和工人劳动强度 , 提高了工效 , 改善了安全环境。

收稿日期 : 2005- 05- 26; 修订日期 : 2005- 07- 12 作者简介 : 樊国君 ( 1962- ) , 男 , 现在双 鸭山矿业集团东保卫煤矿从事矿井通风与安全管理工作。

第 24 卷第 9 期 2005 年 9 月

煤 炭 技 术 Coal Technology

Vol 24, No 09 Sep, 2005

顾桥煤矿瓦斯分布规律初探
夏森林
( 淮南矿业集团公司 顾桥煤矿 , 安徽 淮南 232131) 摘 要 : 通过对顾桥煤矿不同煤层及同一煤层不同水平的 瓦斯含量分析 , 总结出矿 井瓦斯分布 特征 , 同时建立了 关 于矿井瓦斯含量与煤层埋深的回归方程 , 对做好 矿井瓦斯防治工作具有一定的指导作用。 关键词 : 瓦斯分布 ; 规律 ; 煤层 中图分类号 :TD712 文献标识码 : B 文章 编号 : 1008- 8725( 2005) 09- 0073- 02

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矿井概况

顾桥煤矿是淮南矿业集团公司正在 建设的特大 型矿井 , 位于安徽省 淮南市凤台 县西 北部 , 距凤 台约 20 km。 2003 年 11 月建井 , 矿井工业储量 229 694. 62 万 t, 可采 储量 143 895. 39 万 t, 设计生产能力 10 Mt a, 分两个 生产水 平 , 第 一水平 780 m, 第二水平 - 950 m 。井田总体为 南北走向、 向东倾斜 的单斜构造 , 上覆巨 厚新 生界 松散 层 , 厚度 为 224. 1~ 576. 0 m, 平均 435 m 。井田内地层主 要有奥陶 系中下 统、 石炭系 上 统太原组、 二叠系下 统山 西组及 下石 盒子 组、 二叠系 上统 上 石盒子组及石千峰组。可采煤层集中分布 在煤系的 中、 下部 二叠系厚约 450 m 的地层中 , 共有 9 层 , 平 均可采 总量 24. 11 m, 约占煤层总厚的 80% , 全区可 采的主 要煤层 为 13- 1 煤、 11- 2 煤、 8 煤、 6- 2 煤及 1 煤。

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井田瓦斯地质特征
井田内煤层相对 瓦斯涌出 量最大达 13. 214 9 m3 t, 属 高

瓦斯矿井。矿井构造条件总体较为简单 , 无控 制瓦斯分布 的 主要构造 , 全井田可作为一个瓦斯单元 区考虑。 2. 1 瓦斯成份的分带性 根据本区瓦斯采样测试成果 , 总 体上可分 为瓦斯风化 带 和沼气带 , 分界面大致在基 岩面向 下垂深 160 m 左右。一 般 瓦斯风化 带 的甲 烷成 份 < 50% , 氮 气 > 30% , 可燃 气 ( 分 析 基) < 2 m3 t 。沼气带甲烷成 份 > 60% , 可燃气 含量 > 2 m3 t 。 瓦斯风化带钻孔取样测试成果见表 1。 2. 2 瓦斯含量的不均一性 淮南煤田各煤层瓦斯的形成条件大 致相同 , 瓦斯含量 普 遍较高 , 然而 各煤 层 以及 煤层 的 不同 部位 瓦 斯含 量极 为 不 均。煤层中瓦 斯含量 大小 与煤的 变质 程度、 煤岩 成份、 物理 性质、 结构、 围岩、 构造、 埋 藏深度等因素有关 , 众多的影 响因 素造成了瓦斯 不同的 贮存、 运 移条件 , 导 致煤 层瓦斯 含量 分 布的不均一性。 井田内瓦 斯 含量 表现 出 煤的 孔隙 率 越 高 , 瓦 斯含 量 越 大 ; 围岩岩性越致密 , 瓦斯含量越高 ; 断层附近的 瓦斯含量大 空区抽放。方法是在石门尾砌筑密闭铺 设抽放管路 , 利用 采 空区 冒落后形成裂隙压 实前 配合 瓦斯抽 放泵 形成的 负压 进 行抽 放。该方 案施工抽放 的二条 半煤岩 巷道 总长度 为 3 270 m, 按 2 000 元 / m 计算 , 需资金 654 万元。 ( 2) 所需设备 : 钻机 : KY IV; 钻杆 : 50 mm; 钻 头 : 94 mm; 抽 放泵 : YD - 6; 抽放管路 : 6 ; 封孔 : 聚胺脂。

g = [ ( 220- 180) / ( 3. 09- 1. 23) ] 1 = 21. 50 m 即, 矿井深度每增加 21. 5 m, 相对瓦斯涌出量增加 1 m3 / t ( 6) 三采区 - 370 水平瓦斯相对涌出量的预测 : q 相 = qm + ( H 0 - H 1 ) / g = 2+ ( 370+ 50) 21. 5= 21.53 m3 t 式中 qm 瓦斯风化带下界瓦斯相对涌出量 , 取 2 。 ( 7) 三采区 - 370 绝对量预测 : 根据 : q绝 = q相 * T 式中 q绝 绝对瓦斯涌出量 , m3 min; q相 相对瓦斯涌出量 , m3 t; T 产量 , t d。 Q 绝 = ( 21. 53 ! 700) ( 60 ! 24) = 10. 5 m3 / min

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抽放瓦斯流入风道后的浓度分析

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三采区进行瓦斯抽放的必要条件

根据? 规程# 第一百四十五条规定 ; 一个采煤 工作面的 瓦 斯涌出量大于 5 m 3 min, 或一 个掘进 工作面 的瓦斯 涌出量 大 于 3 m 3 min, 用通风方法解决 瓦斯不 合理时 必须采 用抽放 措 施。根 据三采 区 41 层的 瓦斯预 测 , 绝 对瓦斯 涌出量 为 10. 5 m3 min, 所以必须进行瓦斯抽放。

由于二条抽放巷道施工在半煤岩巷 道中 , 从防火角度 考 虑 , 必须喷浆并且加强支护 , 防止开采 36 层 时受采 动影响 压 垮该巷道。按回风道的瓦斯浓度不超过 0. 75% , 根据风量 计 算抽 放的瓦斯 浓度 及抽 放量。三 采区 总排 风道 的风 量 为 4 250 m min, 则抽放的瓦斯量则 必须控 制在 32 m3 min, 方可 符 合要求。否则抽放管路要排到地面。

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结论

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瓦斯抽放方法及抽放设备的选择

( 1) 抽放方法 : 采用抽放开采层瓦斯和采空区 抽放。在采区主 要运输、 回风巷道形成后 , 采用集中抽放巷瓦 斯 : 既在 36 层和缓 41 层 中间的 38 层作二条半煤岩 巷道 , 标高分 别为 - 245 和 - 290, 在两条巷道中每隔 40 m 作 一钻场 , 在钻 场向 36 层的 - 220、 - 280 采面打五个岩石钻孔并穿透煤层 , 铺设抽放管 路 , 在 370 建立抽放泵站 , 进 行采 前抽 放。对于 41 层 - 290 采面 和 - 340 采面利用 - 245 和 - 290 两条半 煤岩巷 道 , 对 其进行 采

综上所述 , 东保卫矿三采区绝对瓦斯涌出 量预计为 10. 5 m3 min, 根据? 规 程# 第一 百 四 十五 条 规定 必 须 进行 瓦 斯 抽 放。对 36 层煤采用预抽开 采层的方 法 , 对 41 层煤 采用采 空 区抽放的方法进行瓦斯抽放。采用 YD 6 型移动 式抽放泵 , 抽放量为 40 m3 min, 完全可以满足抽放要求。但是由于本设 计为 采区开采 前的 设 计 , 并且 该 矿以 前没 有 进行 过瓦 斯 抽 放 , 所以只能根据邻近矿井 ( 同一煤田的七 星矿 ) 瓦斯抽放 经 验 , 对抽放效果进行预测 , 预计抽放后 36 层 瓦斯绝 对涌出 量 可降 至 2 m 3 min 以下 , 41 层可 将采空 区瓦斯 抽出 90% 以上 , 采煤时采煤工作面上隅角瓦斯浓度可降到 0. 5% 以下。这 样 对于保证矿井 安全生 产、 解放 生产力 , 提 高矿 井产量 将会 起 到决定性作用。

收稿日期 : 2005- 04- 29; 修订日期 : 2005- 06- 30 作者简介 : 夏森林 ( 1965- ) , 男 , 工程师 , 现在淮南矿业集团公司顾桥煤矿从事生产技术管理 工作。


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