松软煤层瓦斯区域治理研究

曹成龙

(中国平煤神马集团平禹煤电公司四矿,河南 禹州 461670)

松软煤层瓦斯区域治理研究

曹成龙

(中国平煤神马集团平禹煤电公司四矿,河南 禹州 461670)

松软煤层区域瓦斯治理事关矿井安全与生存、安全与发展、安全与效益。平禹四矿经过长期的研究与探索,总结出一套适合松软煤层瓦斯区域治理的方法,其综合效益显著,对今后更好地开展此项工作提供了参考。

松软煤层;技术方案设计;瓦斯治理;管理

平禹四矿二1煤层采面赋存稳定,位于该矿Ⅱ采区东翼上部,西起Ⅱ采区轨道下山,东至井田边界煤柱,该采面设计走向长度980m,倾斜长度170m,标高为一366.57～一319.31m,倾角12.6。～14。,煤层平均厚度为3.5m,采高为4.6m,煤的坚固性系数0.11～0.15,煤体容重1.41t/m3,煤的破坏类型Ⅲ一Ⅴ,煤尘爆炸指数19.43%,矿井相对瓦斯涌出量6.37m3/t,绝对瓦斯涌出量9.07m3/min,可采储量56万t。1995年12月,煤炭科学研究总院重庆分院对平禹四矿进行了矿井突出危险性鉴定,二1煤层为煤与瓦斯突出煤层,平禹四矿为煤与瓦斯突出矿井。

试验点选择在二1一12190工作面,该工作面地质构造较简单,属单斜构造,主要特点表现为顶板相对稳定、底板起伏变化大。该工作面主要水源为顶板砂岩裂隙水和底板灰岩水,顶板裂隙水的特点是水压小,水量少,补给不良,径流不畅,易于疏干；底板含水层以小水量、高水头为基本特征。该工作面主采二1煤层透气性较差,坚固性系数较小,从地质资料看,为缓倾斜单斜构造,局部有1～2层夹研,夹研为泥岩。该工作面2008年河南理工大学在二1一12190机巷930～957m处实际测得该煤层采面瓦斯含量最大为11.32m3/t,煤层瓦斯压力最大为2.18MPa,瓦斯问题如得不到彻底解决,对该采面回采将带来严重隐患［1］。

1 区域瓦斯治理技术方案设计

在二1一12190采面中部距风巷水平距离80m,距机巷水平距离为90m,煤层底板下10m位置处施工一条低位抽放巷,与煤层底板保留10m层间距。在二1一12190机巷170m处巷道上帮开口,方位角470,坡度50,施工127m至煤层底板10m位置,再以920方位角施工平巷700m,总工程量827m。设计巷道断面呈直墙半圆拱型,净宽×净高=4.0m×3.5m,净断面12.28m2。支护形式采用锚网喷支护,采用φ20mm、L=2 000mm的等强锚杆,锚杆间排距750mm×750mm,喷浆厚度100mm。

1.1 底板穿层预抽钻孔

在低位预抽巷内沿巷道两帮1.4m以上施工穿层钻孔,钻孔终孔位置控制低抽巷以上煤层40m,消除原12190采面顺层钻孔中间的空白带。每4m设计一组钻场,每组钻场9个钻孔,且有1个布置到预抽煤巷工作面中间,设计孔径110mm,设计角度为7～56。,钻孔深度为15.8～28.4m。保证预抽时间不小于6个月,预抽瓦斯抽放率不低于30%。

穿层预抽钻孔封孔深度不得小于5m,封孔孔径不得小于50mm,且采用双抗管进行封孔,封孔为两段(即2m, 4m),采用专用封孔剂和面纱进行封孔,保证封孔负压不得小于13Kpa,且每组钻场的支管路上必须安装能够计量瓦斯的孔板装置,以便准确观测钻场瓦斯的衰减系数,掌握瓦斯赋存规律。

1.2 底板穿层水力冲孔

为了提高瓦斯抽放和区域消突效果,增加煤层透气性,提高瓦斯抽放量,采取加强措施,在低位抽放巷内采用水力冲孔,每30m取穿层预抽钻孔中三个钻孔作为穿层水力冲孔,保证单孔水力冲孔煤量1t,保证水力冲孔压力10～22Mpa。用瓦斯综合参数测定仪,测定钻孔内的瓦斯参数,研究单孔和钻场总体冲出煤量、煤体瓦斯量与残存瓦斯含量(压力)来考察水力冲孔消突效果,对比冲孔前后瓦斯参数的变化,得出效果结论,增大控制煤层的范围,增加煤层透气性。

1.3 本煤层顺层预抽措施

沿二1一12190机(风)巷(上)下帮设计施工两排顺层预抽钻孔,钻孔自切眼位置由里向外施工(共730m),钻孔设计深度为95m(85m),设计孔径为110mm,孔间距为2m一个,机风巷顺层钻孔交叉长度不得小于10m,打一个连一个抽一个,采用不少于50mm的双抗管,封孔深度不小于9m,封孔两段(即4m、7m),采用专用封孔剂和面纱进行封孔,保证抽采单孔负压不下于13Kpa。机风巷钻孔个数各为730个,共计1 460个。保证预抽时间不低于半年。

1.4 水力压裂增透措施

水力压裂钻孔沿采面机风两巷布置,不得与其他钻孔混用或穿孔,否则视为废孔,设计孔径为110mm,孔深为50m,钻孔间距为30m,采用专业的压裂泵进行压裂试验,水力压裂压力10一18Mpa,采用直径32mm的无缝钢管,钢管进入煤体不小于30m,采用专用的封孔材料进行封孔,封孔深度不小于20m。通过水力压裂,使工作面前方压裂增透区域的煤体卸压,透气性大幅度提高,瓦斯得到释放,抽采瓦斯量及浓度大幅度得到提高。

2 施工要求与组织管理

2.1 明确责任

矿长是本单位防突工作第一责任人,对矿井防突工作负领导责任；总工程师负直接责任。负责组织有关部门编制、审批防突规(计)划和措施,并组织检查落实情况；各分管副职对防突工作负管理责任,负责分管范围内防突计划、措施的落实,配备专业防突管理人员及施工人员,成立专业瓦斯打钻抽放队伍,进行现场监测监控。每月组织召开一次由总工程师主持的防突会议,研究总结工作中的经验、教训,制定对策,及时处理存在的问题,安排下步工作［2］。

2.2 强化监督

钻孔施工位置安装视频监控系统,进行现场视频监控。防突措施钻孔施工完毕后,终孔报告单由评估员、瓦检员、防突盯岗人员、班组长现场验收、签字,并将签字后的报告单报防突部门及防突副总审查、签字,预测(效检)钻孔终孔报告单必须由单位总工程师签署具体意见。

2.3 强化落实

在打抽放钻孔时,由通防科派专人现场监督钻孔的倾角、夹角、深度,退钻杆时由抽放工、瓦检员、安检员共同把关,确保抽放孔的深度。通防部门和安检部门必须加强监督,确保抽放时间。抽放管路要接在所打钻孔附近,且能满足迎头及巷帮抽放钻孔连接使用,抽放支管每7天测定一次,迎头抽放单孔每3天测定一次,测定数据齐全［3］。

2.4 建立完善瓦斯地质基础资料数据库

矿井按季度修编、分煤层、分采区瓦斯地质图,并对瓦斯地质变化情况进行分析。建立瓦斯基础资料数据库,按规定测定瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数和钻孔抽采(卸压)半径。根据测试参数及收集的资料,建立瓦斯压力、瓦斯含量台账；突出参数测试台账；煤样化验台账；突出卡片、台账等［4］。

3 软煤层区域瓦斯治理效果分析

瓦斯压力、瓦斯含量符合《防治煤与瓦斯突出规定》要求,瓦斯压力下降到0.5MPa以下、瓦斯含量下降到6m3/t以下,为局部瓦斯治理奠定基础,避免突出事故发生。通过瓦斯地质基础资料的收集和分析,研究出一条适合极软煤层、坚硬顶板、严重煤与瓦斯突出区域综合消突技术及其评价指标体系。为深部复杂地应力为主导因素的煤与瓦斯突出矿井瓦斯区域治理找出突破口,确保安全生产。

［1］国家安全监察局.《防治煤与瓦斯突出规定》读本［M］.北京:煤炭工业出版社,2009.

［2］郝贵.煤矿安全风险预控管理体系［M］.北京:煤炭工业出版社,2012.

［3］中国煤炭工业劳动保护科技技术学会.煤矿工人安全技术操作规程指南［S］.2012.

［4］国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程［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

曹成龙(1974.2一),男,大专,研究方向:煤矿掘进管理。