矿井瓦斯抽放设计 - 图文(4)

2019-03-28 18:57

2、抽放瓦斯方法

2.1选择抽采方法的原则

煤矿抽采瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径。我国煤矿的瓦斯抽采方法大致可以分为以下五类:(a)开采层瓦斯抽采方法;(b)邻近层瓦斯抽采方法;(c)采空区瓦斯抽采方法;(d)围岩瓦斯抽采方法;(e)综合抽采瓦斯方法。其中综合抽采瓦斯方法是前四类方法中两种或两种以上方法的综合使用。

选择抽采瓦斯方法时,应遵循如下原则:

1)应适合煤层赋存状况、开采巷道布臵、地质条件和开采技术条件;

2)应根据瓦斯来源及涌出构成进行,应尽可能采用综合抽采瓦斯方法,以提高抽采瓦斯效果;

3)应有利于减少井巷工程量,实现抽采巷道与开采巷道的结合; 4)应有利于抽采巷道的布臵与维护;

5)应有利于提高瓦斯抽采效果,降低抽采成本;

6)应有利于钻场、钻孔的施工、抽放系统管网敷设,有利于增加抽放钻孔的瓦斯抽采时间。

选择抽采瓦斯方法,主要根据矿井(或采区)瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布臵、开采程序以及开采地质条件等综合考虑。

2.2瓦斯抽采方法

对于矿井联合布臵开采M18~M29煤层,设计采用本煤层顺层抽放和临近层穿层瓦斯方法,对于在首采层(M18煤层)开采过程中,下临近层M21煤层涌入首采层回采工作面的瓦斯,设计采用在M18煤层采面的回风顺槽中向采面采空区冒落拱上方施工大直径钻孔抽采,同时在回采工作面顺槽向其下临近层打穿层钻孔,预抽下临近层的瓦斯。若开采未鉴定的M18煤层或其它煤层、鉴定有突出危险性煤层开采时,进行施工底板抽采巷进行抽采瓦斯。

1)回采工作面瓦斯来源及构成

根据以上瓦斯涌出分析,开采M18煤层时,回采工作面瓦斯来自本煤层、下邻近层以及煤层围岩。其构成详见表5-2-3。从表中可以看出,本煤层瓦斯涌入回采工作面占总瓦斯量63%以上,设计应加强本煤层的瓦斯抽放。

2)本煤层瓦斯抽采方法 ①本煤层瓦斯抽采方法

本煤层瓦斯抽采方法可视抽采难易程度进行选择

A、容易抽采的煤层,宜采用本煤层预抽方法,采用顺层或穿层布孔方法。

B、可以抽采的煤层,可采用顺层、穿层钻孔预抽或随采随抽方式。分层开采的厚煤层,可利用先采分层的卸压作用抽采未采分层的瓦斯。

C、单一低透气性高瓦斯煤层,可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破等方法强化抽采,煤与瓦斯突出危险性较大的煤层,应选择网格预抽方式。

D、煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层,可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。

②利用掘进工作面向前方掘进条带实施本煤层顺层瓦斯钻孔抽采

煤巷掘进工作面在掘进作业之前,需进行抽采效果检验。如果经底板穿层钻孔预抽后,煤层的残存瓦斯压力、瓦斯含量指标仍达不到?煤矿瓦斯抽采基本指标?(AQ1026-2006)要求――小于0.74MPa或8m3/t以下时,一方面矿井应根据抽采效果及抽采时间,延长预抽时间或对钻孔参数进行优化;另一方面矿井可以在掘进工作面的前方施工钻孔对前方掘进条带煤层瓦斯加强抽采,以使煤层完全达到消突要求,防止出现煤层在掘进过程中发生煤与瓦斯突出事故。

在掘进工作面设臵钻场向掘进工作面的前方施工钻孔进行抽采,钻场及钻孔布臵见图3-4-1,利用掘进工作面迎头作为钻场向掘进工作面的前方施工钻孔进行抽采,抽放钻孔布臵见图3-4-2。

图3-4-1 煤巷(平巷)掘进工作面抽采钻场和预抽钻孔布置图(单位:m)

图3-4-2 煤巷(平巷)掘进工作面预抽钻孔布置示意图(单位:m)

③利用采面两巷向采面圈定的煤层内实施本煤层顺层瓦斯钻孔抽放

利用已施工好的采面运输机巷实施本煤层顺层钻孔瓦斯抽采,设计为不另设钻场,直接在采面已施工好的运输机巷打上向孔,孔间距暂设计为2m,钻孔布臵见图3-4-3。

3)邻近层瓦斯抽采方法

由于本矿采用由上住下逐层进行开采,首采层M18煤层无上邻近

层,回采工作面瓦斯部分来自下邻近层(M21、M23),对下邻近层的瓦斯利用工作面运输顺槽打穿层钻孔实施抽采。如果上述抽采方法仍达不到预期的瓦斯抽采效果,在以后开采过程中可采用以下邻近层瓦斯抽采方法:

回风巷道7m瓦斯抽放孔

图3-4-3 采面顺层预抽钻孔布置图(单位:m)

①钻场及抽采钻孔布臵在开采层底板岩巷内,由钻场打穿层钻孔抽采下邻近层瓦斯,这种方法抽采钻孔服务年限一般较长,除抽采卸压瓦斯外,还可用作邻近层开采前的预抽和邻近层回采后的采空区瓦斯抽采,且不受回采工作面开采时间限制;同时钻场一般处于主要岩石巷道内,相对减少了巷道的维修工程量,也方便抽采设施的施工和维护。

②顶板巷道结合钻孔抽采邻近层瓦斯,巷道布臵在顶板煤层内,沿走向间隔一定距离(最大间距300m)开掘平行或斜交工作面的顶板巷道,这种抽采方法具有抽采量大(平均17m3/min),抽采率高(平均49.5%,在有效抽采距离内35%),有效抽采距离长(215~272m)

75m140m等特点。

③下邻近层卸压瓦斯抽采方法,煤层开采后对其围岩的影响主要为采空区冒落岩石膨胀位移产生的卸压作用,而对底板的卸压范围和程度较小。其抽采方法基本上与上保护层开采抽采下被保护层卸压瓦斯方法相同。下邻近层瓦斯抽采效果大多不好,且容易积水。所以一般对下邻近层的卸压瓦斯均采用采空区瓦斯抽采方法。

本煤层预抽以及采空区抽采的方法,在开采初期可以采用,主要优点是成本低,矿井投产快。适合于矿井初期开采,但由于矿井煤层开采强度大,瓦斯涌出来源多,分布范围广,采用任何单一的抽采方式其抽采效果均有限。当采用以上方法尚不能解决瓦斯问题时,还需采取穿层钻孔抽采瓦斯巷预抽邻近层瓦斯的方法。该抽采方法能较好解决矿井瓦斯问题,其抽采率可达60%以上。

4)采空区瓦斯抽采 ①向冒落拱上方打钻抽采法

该方法要求钻孔孔底处在初始冒落拱上方,以捕集处于冒落破坏带中的上部卸压层和未开采的煤分层涌向采空区的瓦斯。钻孔可沿煤层走向或倾向布臵,其中沿倾向布臵抽采采空区瓦斯普遍具有较高的瓦斯浓度,有时可达50%以上,钻孔的单孔瓦斯流量可达2~4m3/min。

在开采保护层过程中,应在打钻抽采卸压层卸压瓦斯时,同时打钻至冒落拱上方,抽采冒落带中的上邻近层和未开采的煤分层中的瓦斯,一般情况下孔底应位于直接顶上方5~10m处,钻孔间距10~20m,抽采钻孔的瓦斯浓度一般为20~30%,当封孔高度达到开采层厚度5~6倍时,瓦斯浓度可达30~50%,钻孔布臵见图3-4-4。


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