高位钻孔技术降低综采工作面上隅角瓦斯浓度

李相庆

(山西三元福达煤业有限公司,山西 长治 046300)

高位钻孔技术降低综采工作面上隅角瓦斯浓度

李相庆

(山西三元福达煤业有限公司,山西 长治 046300)

根据井下综采工作面的实际情况对综采工作面高位钻场及钻孔参数(高位钻场的间距、钻孔的个数、长度及倾角)与瓦斯抽放之间关系进行研究,科学布置高位钻场,瓦斯抽放效果明显,有效地治理了综采工作面上隅角的瓦斯。

综采工作面;高位钻孔;上隅角瓦斯

在生产过程中,高瓦斯矿井综采工作面上隅角瓦斯治理最为困难,必须采取有效的瓦斯治理措施,解决上隅角瓦斯,方能确保安全生产。在如何处理综采工作面上隅角瓦斯的问题上,福达煤业通过理论分析与现场实测的手段,采用高位钻孔瓦斯抽放技术[1],科学合理确定高位钻场及钻孔的布置方法,有效地解决了工作面上隅角瓦斯安全问题,保证了综采工作面的安全生产,为今后高位钻孔瓦斯抽放技术的应用打下了基础。

1 概况

山西三元福达煤业有限公司是座高瓦斯矿井,8#煤层位于太原组中上部,煤层厚0.70 m～2.20 m,平均1.68 m,赋存区稳定可采,煤层为特低灰—高灰、中硫分—高硫分、特低磷—低磷、低热值—特高热值的贫瘦煤,煤尘均有爆炸性,自燃倾向性等级为Ⅲ类,自燃倾向性性质为不容易。8#煤层相对瓦斯涌出量为25.08 m3/t,绝对瓦斯涌出量为23.74 m3/min。8#煤层透气系数为0.014 m2/(MPa2·d),煤层百米钻孔瓦斯涌出量为0.048 m3/min,煤层百米钻孔瓦斯涌出衰减系数为0.018 d-1。原煤瓦斯含量为7.82 m3/t,残存瓦斯含量为3.35 m3/t。

2 高位钻场及钻孔的布置

2.1高位钻场的布置

在综采工作面回风巷沿煤层每隔40 m布置一个长5 m,宽3.5 m的高位钻场,每个钻场内布置7个瓦斯抽放钻孔,钻孔与钻孔的间距是0.3 m,孔口距顶板0.2 m。钻场布置见图1。

图1 钻场布置图Fig. 1 Layout of drilling sites

2.2钻孔的布置

钻孔参数如表1所示,钻孔布置见图2。

a. 钻孔深度130 m,水平长度127 m,孔径113 mm,钻孔封孔深度10 m,采用囊袋式带压注浆封孔,呈扇形布置[2]。b. 钻孔倾角:钻孔的倾角在9°～11°。c. 钻孔的水平夹角在80°～92°。d. 钻孔的终端距煤层的顶底为21 m[3]。e. 钻孔终端孔与孔的间距在2 m～5 m,钻孔终端的总间距在25 m。

表1 钻孔参数

3 瓦斯抽放效果

以综采工作面回采通过2#、3#、4#钻场时瓦斯抽放效果为例,综采工作面距这3个钻场的距离分别为40 m、80 m、120 m时,瓦斯抽放浓度分别在37%、64%、24%,当工作面继续推进时3个钻场瓦斯抽放浓度逐渐加大,回采面的上隅角瓦斯浓度在0.26%～0.48%,当工作面推进至2#钻场4 m～7 m时,2#钻场瓦斯抽放浓度下降,关闭2#钻场连接5#钻场,这时5#钻场开始瓦斯抽放。在整个综采工作面始终保持钻孔水平压茬长度在116 m～113 m,瓦斯抽放浓度保持在24%～78%。

图2 钻孔布置图Fig. 2 Layout of boreholes

4 结束语

综采工作面在回采过程中始终有3个钻场在进行瓦斯抽放。瓦斯抽放钻孔终端与煤层顶板间距为21 m,钻孔水平压茬长度在116 m～113 m,钻孔终端水平间距在25 m;瓦斯抽放浓度在24%～78%,瓦斯抽放浓度平稳;上隅角的瓦斯浓度在0.26%～0.48%,达到安全标准(上隅角瓦斯浓度小于1%)。通过采用高位钻孔技术进行瓦斯抽放,达到了瓦斯抽放预期效果,杜绝了上隅角瓦斯超限现象,改善了工作面作业环境,确保了工作面回采期间的安全。

[1] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2011.

[2] 林柏泉,张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,1996.

[3] 袁亮.松软低透煤层群瓦斯抽采理论与技术[M].北京:煤炭工业出版社,2004.

ReducingGasConcentrationattheUpperCornerofFully-mechanizedMiningFacewithHighLevelBoreholeDrillingTechnology

LIXiangqing

(FudaCoalCo.,Ltd.,ShanxiSanyuanCoalIndustryCo.,Ltd.,Changzhi046300,China)

The paper studies the correlation between high level drilling site and borehole parameters (including interval, number, length and inclination) with gas drainage. Therefore, the high level drilling sites were scientifically placed to effectively improve the gas drainage, which have attained ideal gas control at the upper corner of the fully-mechanized working face.

fully-mechanical working face;high level borehole;gas at the upper corner

1672-5050(2017)02-0041-02

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.04.011

2016-11-08

李相庆(1978-),男,山西长治人,本科,助理工程师,从事煤矿通风安全管理工作。

TD712.6

A

(编辑:杨 鹏)