积极创新开采软岩保护层瓦斯治理技术,经煤层

作者: 公司新闻  发布:2019-11-07

瓦斯发电站一角。(王 盟 摄)

 

?1.2 下向穿层钻孔抽采保护层瓦斯技术方案?为了保证矿井保护层开采的进度,对2171下保护层工作面的瓦斯涌出来源及瓦斯抽采工艺进行了认真的分析。通过分析比较,提出了利用2141被保护层工作面的底板专用瓦斯抽采巷道,向2171保护层工作面施工下向穿层钻孔,通过下向穿层钻孔来抽采保护层工作面采空区瓦斯的技术方案。?利用下向穿层钻孔来抽采保护层工作面采空区瓦斯的技术,不仅能够解决顶板走向钻孔、老空区埋管等瓦斯抽采方法中的各种不利状况,使得保护层工作面采空区大量的瓦斯通过下向穿层钻孔抽出,增加了工作面的瓦斯抽采量;而且改善了钻孔施工的作业环境,保证了钻孔施工人员的安全。?2 下向穿层钻孔抽采瓦斯技术应用?2.1 2171下保护层工作面概况 2171保护层工作面位于潘一矿东一、东二采区下部,走向长1680 m,倾斜宽196 m,标高为-691~-727 m,平均煤厚1.8 m,煤层倾角6o~10o,瓦斯含量9~12 m3/t,为保护层采煤工作面。工作面于2005年10月9日开始回采,回采过程中的绝对瓦斯涌出量为25金沙澳门官网,~30m3/min。?2141底板抽采巷道长度1800 m,为保护层开采专用瓦斯抽采巷道,与被保护层(13-1煤层)法距最小为21 m,最大为32 m,平均27 m,位于2171保护层采煤工作面裂隙带上方。巷道标高为-649~-663 m,巷道采用锚喷支护,净断面为6.16m2。?2.2 下向穿层钻孔的施工工艺?下向穿层钻孔在2141被保护层工作面底板的专用瓦斯抽采巷道内由上向下施工,为了避免钻孔终孔时出现不返水易埋钻及防止2171工作面有较大淋水现象,因此设计下向穿层钻孔终孔层位布置在距2171工作面煤层顶板向上3~5 m的冒落带内,平距为距2171上风巷下侧5~25 m处。钻孔直径为91 mm,平均每隔25 m施工1组,每组5个孔。钻孔施工布置见图1。?金沙澳门官网 1?下向穿层钻孔由于在施工过程中常会出现因岩粉不能及时排出孔外易造成埋钻、钻孔内有积水影响瓦斯抽采效果以及钻孔不容易封孔等难题,而在现场被放弃使用。为了保证下向穿层钻孔内的岩粉能够及时排出孔外,不致因岩粉堵塞钻孔影响瓦斯抽采效果,以及防止埋钻事故的发生,对下向穿层钻孔的施工工艺进行了改进。钻孔采用ZYG-150型钻机施工,钻杆直径为50 mm,另外钻进的冲洗液由清水改为泥浆,一方面泥浆能及时地携带岩粉,将岩粉排出孔外,另一方面泥浆能及时地护住钻孔壁,防止钻孔出现垮孔。在钻孔施工前先按比例配制好泥浆,选用KBY-50/70型泥浆泵将泥浆送入孔内,通过泥浆来携带岩粉进行钻进。为了防止下向穿层钻孔内有积水,我们在钻孔施工时把钻孔的终孔位置控制在下保护层工作面的冒落带内,待钻孔不返浆时方可起钻终孔。在采用上述钻孔施工工艺后,有效地解决了下向穿层钻孔施工过程中的难题,保证了下向穿层钻孔 的成功施工。

芦岭矿坚持瓦斯“零超限”目标不动摇,牢固树立“瓦斯超限就会爆炸”的理念,始终把“一通三防”瓦斯治理作为矿井科学发展的首要条件,积极创新开采软岩保护层瓦斯治理技术,破解煤矿“三软”煤层瓦斯治理技术瓶颈,变废为宝,推动了矿井走绿色发展之路。 勇于创新,向拦路虎开刀 芦岭矿是一座“水、火、瓦斯、煤尘、顶板、地压”六害俱全的矿井,尤其是瓦斯灾害更为严重,是安徽省乃至全国瓦斯灾害最严重的矿井之一。主采8、9、10煤层均为突出煤层,煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高。Ⅲ水平8、9煤层瓦斯压力达到4.43~6.47MPa,煤层瓦斯含量为22~25m3/t,其中Ⅲ水平9煤实测瓦斯压力为5.0 MPa。 随着矿井开采向深部延深,地压增大、瓦斯压力增加,煤层突出危险性进一步加大,原有的瓦斯治理技术(底板穿层钻孔预抽煤层瓦斯)已不能满足矿井深部安全生产需要,必须采取保护层开采措施。 强行开采10煤作为保护层需进行区域消突,投入大,施工时间长;工作面机风巷掘进期间需要多次揭煤,安全威胁大;顶底板为坚硬砂岩采掘过程中需要放炮,且过断层难度大,采空区遗煤多,防火压力大。通过对首采面Ⅲ1013工作面进行安全经济技术一体化论证,Ⅲ1采区10煤层不具备作为保护层开采条件,需要重新选择保护层。 经探查距9煤层底板法距54~69m,距 10煤顶板法距20~30m,发育一层比较稳定的泥岩。能不能把这一层软岩作为保护层进行开采,同时达到释放上部8、9煤层和下部10煤层瓦斯的效果。“没有成熟的技术经验可以借鉴,能不能成功?万一失败了怎么办?”“我们要摸着石头过河,没有尝试怎么就知道不能成功?我们就是要做第一个吃螃蟹的人,拿下这个拦路虎。”在矿技术分析会上,面对技术人员的疑问,矿领导给技术人员鼓劲加油。 在淮北矿业指导和帮助下,芦岭矿多次认真开展安全经济技术一体化论证,提出切合矿井生产实际的解决办法——开采软岩保护层,保护上部主采煤层8、9煤层和下部10煤层,建成全国第一个开采软岩作为解放层的软岩综采工作面。 攻坚克难,破解技术瓶颈 技术方案确定后,在软岩保护层开采实践中,遇到了许多难题,如工作面设计参数确定、煤机选型、三机配套、后运连续化排矸和瓦斯治理等方面的问题。 矿上成立了“软岩保护层开采瓦斯治理领导小组”,下设通风系统改造、瓦斯综合治理工程、瓦斯抽采系统改造和除尘系统改造四个专业组,开展技术攻关。 Ⅲ11软岩工作面为Ⅲ1采区首个保护层开采工作面,考虑到采软岩,工作面不能过长,且采高要适中。综合考虑工作面推进度、瓦斯抽放钻孔的施工难度、卸压效果、开采难度(技术、安全)等因素,进行多次技术论证确定采用走向长壁综合机械化采岩法开采,全部垮落法管理顶板,优化三机配套,采高控制在2米,上行割岩,往返一次割一刀,月进度保持在60米,使瓦斯在软岩开采过程中能够得到充分释放。 建立矸石后运连续化系统。考虑到煤质问题,Ⅲ11软岩工作面回采的岩石不能进入煤流系统;将老副井下延改为矸石提升井,新建井上下皮带排矸系统,实现排矸皮带化,在地面回填段调研安装了旋转皮带,不但能加快排矸速度,提升排矸效率,而且也能满足掘进排矸的需要,加快掘进的生产准备,保障了快速采掘作业,为软岩顺利开采创造了有力条件。 创新工作面全方位立体瓦斯抽采模式。对8、9煤层进行地面采动井、高位上向拦截钻孔、倾向拦截钻孔抽采、穿煤层卸压钻孔二次强化抽采。对10煤层面进行底板岩巷穿层钻孔抽采,进一步降低被保护层煤层瓦斯含量,为被保护层高效安全开采创造条件。同时对工作面采空区进行尾巷井抽采与采空区埋管抽采相结合,进一步提高瓦斯治理效果,使被保护煤层的瓦斯泄压释放量达到85%以上,从而使被保护层由高瓦斯突出危险煤层转变为低瓦斯无突出危险煤层。 科学治理,综合效益彰显 准备工期较短。Ⅲ11软岩工作面总准备工程量2535m,两个队同时施工,16个月软岩工作面即具备回采条件,工作面回采结束后稳定三个月即具备准备被保护的8、9煤工作面。比采10煤作为保护层,工作面能提前约两年时间。 安全经济节约。开采软岩工作面作为保护层,不存在揭煤问题,安全效果显著。工程量小,投入小。不需要做10煤层底板瓦斯抽采巷,巷道工程量小,按四个工作面设计,共减少岩石巷道9000m。不需要施工穿层钻孔预抽瓦斯,钻孔工程量小,首采面节省钻孔量16万m,全采区节省钻孔80万m。 提高煤质环保。开采软岩工作面作为保护层,矸石不进入矿井主运系统,单独排到地面,减少原煤矸石混入量,提高了矿井煤质,极大的降低了生产成本,提高了经济效益。矿上建立了全封闭的地面排矸石系统,减少了地面排矸过程中对环境的污染,利用旋转皮带回填矸石效率高,塌陷回填效果大幅度提高。 变废为宝创效。通过施工地面钻井和抽采管路的安装,真正实现 “采煤采气一体化”,Ⅲ1软岩工作面预计可抽采瓦斯 3000万m3,可利用瓦斯量为2000万m3。为提高Ⅲ1软岩工作面释放的瓦斯利用效率,新建了18台瓦斯发电机组,按2.5度/m3,0.6元/度,可创收3000万元。同时瓦斯电厂余热还可以利用,真正实现了绿色循环发展。

全区可采

? ?摘要:为了加大下保护层采煤工作面瓦斯治理力度,解决下保护层采煤工作面回采过程中瓦斯对安全生产的威胁,潘一矿在下保护层工作面开采过程中,利用在被保护层工作面底板抽采巷道内施工下向穿层钻孔抽采保护层瓦斯技术,提高了下保护层工作面的瓦斯抽采率。确保了工作面的安全生产,并对其取得的效果进行了分析总结。?关键词:下向穿层钻孔;瓦斯抽采;下保护层?淮南潘一矿是一座年产400万t的特大型矿井,井田走向长14.6 km,倾斜宽4.0 km,1983年投产,含煤地层为二迭系中下部山西组及石盒子组,含煤28~42层,可采和局部可采煤层15层。矿井绝对瓦斯涌出量为130 m3/min,相对瓦斯涌出量为20m3/t,目前主采煤层为13-l煤和11-2煤。?随着矿井高产高效的发展需要及“可保尽保,应抽尽抽”战略方针的实施,保护层工作面的开采力度不断加大。但保护层工作面在开采过程中,由于开采深度的增加及被保护层工作面的瓦斯涌入,保护层工作面的绝对瓦斯涌出量达到15~20 m3/min。虽然在保护层采煤工作面采取了顶板走向钻孔、老空区埋管等方法抽采本煤层采空区瓦斯及在被保护层底板瓦斯抽采巷道内施工上向穿层钻孔抽采被保护层瓦斯的综合治理瓦斯技术,但仍难以满足保护层工作面开采的需要,使保护层工作面的开采进度受到严重制约。针对这种现状,潘一矿决定利用现有的被保护层底板抽采巷道,向保护层工作面施工下向穿层钻孔抽采保护层瓦斯技术,达到“一巷两用”,解决了保护层开采过程中瓦斯对安全生产的影响这一难题,并对其取得的效果进行了分析。?1 下向穿层钻孔瓦斯抽采技术方案?1.1 技术方案提出的背景?为了保障矿井的安全生产,实现矿井的高产高效,潘一矿从1997开始实施了大面积开采远距离下保护层的试验研究工作。即先开采突出危险性小的11-2煤层,作为突出危险性大的13-1煤层的下保护层,存13-1煤层的被保护范围内,可以消除煤与瓦斯突出危险性。在实施保护层开采的同时,在被保护层工作面的底板(保护层工作面的顶板)岩层内布置一条专用瓦斯抽采巷道,向13-1煤层施工上向穿层钻孔,利用钻孔抽采13-1煤层和其附近煤层的瓦斯,使其能够达到使用综合机械化采煤方法放顶煤开采的条件。?但在下保护层工作面开采过程中,受卸压采动影响,13-1煤层的卸压瓦斯涌入到下保护层工作面,增大了保护层工作面的瓦斯涌出量,给保护层工作面的瓦斯治理带来困难。在下保护层采煤工作面虽然采取了顶板走向钻孔抽采、老空区埋管抽采等专项瓦斯治理措施,但仍难以满足保护层工作面开采的需要。

 

0

稳定

夹矸厚度

 

煤层结构

1.45

粘土岩

 

底板

0

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