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      煤礦底板煤巖瓦斯防治技術(shù)探析

      2015-04-02 15:10:29張曉明
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2015年4期
      關(guān)鍵詞:封孔瓦斯礦井

      張曉明

      (陜西黃陵二號煤礦有限公司,陜西 延安 727307)

      一、煤礦概況

      黃陵二號礦屬于年產(chǎn)量巨大的特大型礦井,礦井瓦斯等級屬于高瓦斯礦井,礦井絕對涌出量61.33m3/min,相對涌出量4.43m3/t,生產(chǎn)規(guī)模為8.0Mt/a。目前,該礦井的主要采煤層是2#煤層,采取的是走向長壁后退式綜合機(jī)械化采煤法,通風(fēng)方式選擇后退式U型通風(fēng)。每個(gè)回采工作面的絕對瓦斯涌出量為25m3/min。由于單個(gè)工作面的瓦斯涌出量較大,開采時(shí)回風(fēng)瓦斯的體積分?jǐn)?shù)經(jīng)常超標(biāo),不利于煤礦的安全生產(chǎn)和開采進(jìn)度。

      隨著開采水平的延伸和深入,煤層瓦斯的含量和壓力均會(huì)逐漸增大,增強(qiáng)了煤層瓦斯超限的危險(xiǎn)性。在采掘煤層深處前,必須對開采區(qū)域進(jìn)行綜合治理。二號礦沒有瓦斯抽采專用巷道,無法滿足工作面底板在回采過程中對瓦斯的治理需求。

      為了徹底解決底板瓦斯問題,通過對工作面的底板瓦斯進(jìn)行抽采。具體實(shí)踐表明,利用煤礦底板穿層鉆孔抽采瓦斯技術(shù)對工作面底板的瓦斯進(jìn)行抽采,可以有效消除工作面回采過程中底板的瓦斯問題,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的安全和高效。該技術(shù)是一種有效的瓦斯治理技術(shù),目前,已經(jīng)在我國大多數(shù)礦區(qū)開采過程中得到廣泛應(yīng)用。

      二、煤礦底板穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)的具體應(yīng)用

      1明確穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)方案

      該礦井的主采煤層屬于近水平煤層,而且煤層瓦斯的賦存不規(guī)律,深部具有瓦斯溢出危險(xiǎn)性,在現(xiàn)有開采條件下,需施工底板鉆孔以消除回采、掘進(jìn)期間底板造成的瓦斯超限問題。掘進(jìn)期間施工底板鉆孔,對掘進(jìn)工作面的前方進(jìn)行探測和抽采,杜絕掘進(jìn)期間因底板瓦斯造成的瓦斯超限;在回采期間施工底板鉆孔,對回采工作面底板進(jìn)行缷壓抽采,確保工作面的安全回采。抽采系統(tǒng)有井下四盤區(qū)瓦斯抽放泵站、一號風(fēng)井和二號風(fēng)井瓦斯泵站進(jìn)行抽放瓦斯。抽采主管路有¢710mm、¢630mm、¢560mm管路,順槽有¢400mm、¢355mm管路。礦井二盤區(qū)203工作面地面標(biāo)高+1085——+1333m,井下標(biāo)高 +718——+750m.走向長度回風(fēng)3220m/膠帶3029m,傾向長度279m,煤層傾角0-4度。在回風(fēng)巷布置高位和底板鉆孔。四盤區(qū)409工作面地面標(biāo)高+1261——+1511m,井下標(biāo)高+705——+743 m,走向長度3500 m,傾向長度260 m,煤層傾角0-2度,開采煤層2號,煤層厚度5.3 m。

      2布置底板探測鉆孔

      掘進(jìn)期間在巷道正頭施工底板探測鉆孔,進(jìn)行掘進(jìn)正頭的底板瓦斯探測,并在巷道幫部施工鉆場,進(jìn)行掘進(jìn)期間底板瓦斯抽采,盡可能在短期內(nèi)將工作面煤巷底板的瓦斯危險(xiǎn)性消除,需在鉆場內(nèi)根據(jù)巷道寬度及巷道左右?guī)筒康睦媺簠^(qū)域,沿著掘進(jìn)方向施工鉆孔,每個(gè)鉆孔中心點(diǎn)間距根據(jù)鉆孔抽采半徑確定,鉆孔布置確保鉆孔超前工作面掘進(jìn)。并根據(jù)根據(jù)抽采效果,在鉆孔間可另外補(bǔ)充鉆孔。

      3布置底板鉆孔施工

      回采工作面在回采前,在膠帶巷原鉆場、回風(fēng)巷施工底板鉆孔,進(jìn)行工作面回采前底板鉆孔抽采卸壓,降低工作面底板瓦斯溢出現(xiàn)象,消除工作面上隅角瓦斯超限。根據(jù)工作面長度及鉆孔抽采半徑在膠帶巷原鉆場與回風(fēng)巷鉆場布置鉆孔,實(shí)現(xiàn)鉆孔覆蓋工作面。

      在進(jìn)行底板鉆孔施工時(shí),會(huì)發(fā)生巖石粉末沒有及時(shí)排出孔外的情況,導(dǎo)致鉆孔施工不到位、封孔不嚴(yán)密或鉆孔和埋孔內(nèi)出現(xiàn)積水等問題。實(shí)現(xiàn)底板鉆孔時(shí)巖石粉末及時(shí)排出,防止埋鉆和堵孔事故發(fā)生,需要改進(jìn)鉆孔施工工藝。鉆孔設(shè)備使用的鉆機(jī)型號為ZDY-3200(5S).CMS1-4000/55。擴(kuò)孔用153mm,擴(kuò)孔段12m,鉆桿直徑73mm,用清水洗鉆孔,用馬麗散封孔。封口長度不小于12m,保證抽采負(fù)壓在25kPa左右,抽采時(shí)間至少12個(gè)月。在消除了危險(xiǎn)后,可進(jìn)行工作面回采。采用穿層鉆孔抽采技術(shù),不僅有效消除了工作面底板瓦斯,還同時(shí)消除了瓦斯溢出的危險(xiǎn)性,為工作面回采施工提供了可靠條件。

      為了保證抽采效果良好,確保封孔質(zhì)量,選擇煤礦專用注漿封孔泵,使用水泥砂漿實(shí)施封孔施工。封孔材料包括水、封孔料、砂礫、馬麗散。鉆孔至設(shè)計(jì)位置后,使用套管將鉆孔保護(hù),防止因泥巖遇水膨脹導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢,然后開始封孔,在適當(dāng)位置安裝擋板并纏繞足夠的混合馬麗散,隨后利用封孔泵將配置好的水泥砂漿向孔中注入,如果返將則停止注漿。這種封孔方式,能夠?qū)⒋鱼@孔施工的有效封孔段保持在12m以上,保證封孔質(zhì)量,有助于提高抽采效果。

      4選擇瓦斯抽采系統(tǒng)

      抽采瓦斯初期,選擇永久地面瓦斯抽采系統(tǒng),將流量控制在1m3/min以下。結(jié)合現(xiàn)場具體情況進(jìn)行分析,鉆桿直徑73 mm,發(fā)現(xiàn)鉆孔孔口負(fù)壓僅為1~2kPa,無法滿足13kPa的要求,對鉆孔抽采進(jìn)行優(yōu)化,采用分源分壓方式進(jìn)行抽采,以達(dá)到鉆孔抽采效果。

      結(jié)語

      綜上所述,底板鉆孔瓦斯抽采技術(shù)主要抽采工作面底板的瓦斯,其抽采效果的關(guān)鍵因素是鉆孔位置在工作面;該技術(shù)對封孔施工的要求較高,必須確保鉆孔內(nèi)巖石粉及時(shí)排出,保證封孔不漏氣,且選擇合理的鉆機(jī)、布孔參數(shù)和排渣方式;通過底板鉆孔,對工作面底板的瓦斯進(jìn)行抽采,能夠有效將高瓦斯工作面轉(zhuǎn)化為低瓦斯工作面,有利于煤礦開采的安全和質(zhì)量。

      [1]羅孝勇.下向穿層鉆孔瓦斯抽采技術(shù)[J].煤炭技術(shù),2008,10(06):87-89.

      [2]袁東升,張子敏.近距離保護(hù)層開采瓦斯治理技術(shù)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2009,37(11):86-87.

      [3]袁亮.卸壓開采抽采瓦斯理論及煤與瓦斯共采技術(shù)體系[J].煤炭學(xué)報(bào),2009,34(01):1-8.

      [4]赫崇國,王海鋒,王偉.賀西煤礦瓦斯災(zāi)害綜合防治技術(shù)體系研究[J].現(xiàn)代礦業(yè),2014,08(08):106-110.

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