淮南矿区瓦斯抽采技术_赵干
淮南矿业集团瓦斯抽采管理规范
淮南矿业集团瓦斯抽采管理规范淮南矿业集团瓦斯抽采管理规范总则第一条所有生产矿井必须建立地面永久抽采系统，并形成以地面永久抽采系统为主、井下移动抽采系统为补充的格局。
第二条优化抽采设计，强化抽采管理，做到抽采规范化、精细化、最大化,实现高、低浓瓦斯分开抽采。
抽采泵站第三条矿井抽采系统能力必须满足安全生产需要。
抽采泵必须具有不小于系统需要抽采最大流量2倍的能力。
抽采泵必须配备同等能力的备用瓦斯抽采泵。
第四条抽采泵站必须有直通矿调度所的电话和检测管道瓦斯浓度、温度、流量、压力等参数的仪表，必须实现自动计量并上传至矿井安全监控系统。
抽采泵站必须安设断水保护装置、瓦斯传感器和开停传感器。
抽采泵出气侧及瓦斯气罐和利用装置进气侧，必须安设有防爆、防回火和防回气等安全装置。
第五条抽采泵站必须有专人值班，当抽采泵停止运转时，必须立即向调度所报告并启动备用泵。
如果利用瓦斯，在抽采泵停止运转后，必须通知利用瓦斯的单位。
恢复供气前必须取得利用单位同意后，方可供应瓦斯。
第六条抽采泵站计划停泵、倒换泵，以及抽采系统调整，必须提前编制措施，提出申请，由矿总工程师审批执行。
抽采管路第七条抽采系统的管路应与抽采泵相匹配。
抽采干管设计要有系统需要抽采最大流量的1.5～2.0倍能力，采掘工作面支管设计要有需要抽采最大流量的1.3～1.5倍的能力。
上隅角埋管合计抽采能力应不小于设计抽采能力。
第八条抽采管路管径按下式计算（选用管径时，要按相应富余系数扩大管径或增加管路）：D=0.1457√Q/VQ----管路设计服务流量，m3/min；D---- 管径，m；V----管道内气体设计流速，其中，抽采干管V≤15m/s,支管V≤12m/s。
第九条抽采管路要敷设平直，分岔处设置控制阀门，放水器安设处抽采管距巷道底板高度应不小于500mm。
抽采管路投入使用前，必须进行打压、试漏，并将管内杂物清除干净。
第十条地面永久抽采泵站抽采高浓度瓦斯时，抽采浓度不低于30%,抽采低浓度时，抽采浓度应不低于5%。
防突与瓦斯抽采技术管理讲座
白国基
高级工程师
副院长 院 长
淮南煤矿安全开采管理研究总院 瓦斯管理研究院
防突及瓦斯抽采技术与管理
提
纲
一. 瓦斯抽采技术 二. 防突技术 三. 防突与瓦斯抽采管理
2
防突及瓦斯抽采技术与管理
1
瓦斯抽采技术
3
一、瓦斯抽采技术 1、顶板走向钻孔抽采技术
淮南矿区自1997年开始，探索试用顶板走向钻孔治理工作面回 采期间瓦斯问题。目前这一抽采方法在全矿区包括国内多个煤矿都 得到了应用，获得很多经验，技术完全成熟，技术的亮点在于掌握 了工作面瓦斯涌出分布规律，钻孔准确布置在高瓦斯区，有利于工 作面风量安排，实现经济配风，高产高效。已成为高瓦斯采煤工作 面治理瓦斯的最常规手段之一。在采煤工作面上风巷每隔80～100m 左右向顶板施工一个钻场，在钻场内施工6～10个钻孔，终孔高度 位于煤层顶板向上10～15m左右，距工作面回风巷的水平距离为5～ 20m左右，扇形布置。顶板走向钻孔抽采浓度一般在15～45%，纯量 在5～18m3/min，一般瓦斯涌出量在20m3/min以下的工作面。
8、边抽边掘、先抽后掘技术 技 术 关 键 点 之二
具备多重防突功效。抽采煤体瓦
斯和卸压是钻孔消突的本质功能。同 时，走向长钻孔可探控工作面前方及 两侧的地质构造，以便采取针对性防 范措施；长钻孔施工过程可掌控煤体 前方动力现象情况，及时有效抽采构 造带附近高压瓦斯。
26
一、瓦斯抽采技术
8、边抽边掘、先抽后掘技术 技 术 关 键 点 之三
18
一、瓦斯抽采技术
7、顺层钻孔抽采技术
在突出煤层危险区或威胁区内实施放顶煤开采必须进行 消突。一些不具备开采保护层条件的突出煤层，或保护层开 采中，突出煤层部分范围未能得到有效解放的，都应采取专 门消突方法。淮南主要采取顺层长钻孔消突方法，顺层长钻 孔施工工艺是该方法的关键。顺层钻孔通常是在开采煤层的 机巷和风巷沿煤层倾斜方向施工顺层倾向钻孔，也可由采区 上、下山、工作面煤壁沿煤层走向施工水平钻孔。顺层长钻 孔瓦斯抽采主要解决消突问题和本煤层瓦斯涌出量大的工作 面。在松软低透气性煤层，我们已应用钻孔深60～150m，已 试验成功300m，在国内具有领先水平。
2淮南采煤工作面瓦斯治理技术
淮南矿区采煤工作面瓦斯治理技术一、顶板走向钻孔抽采瓦斯技术（一）主要技术关键1、技术原理。
顶板走向钻孔抽采技术就是从工作面回风巷沿走向在煤层顶板向采空区上方施工钻孔，利用抽采泵负压动力抽采空区顶板裂隙及冒落间内积存的高浓瓦斯，切断上邻近层瓦斯涌向工作面的通道，对采空区下部的瓦斯起到拉动作用，减少工作面瓦斯涌出，控制上隅角瓦2、钻场确定。
钻场层位：在采煤工作面上风巷上帮拨门施工钻场，先按20°向上施工4m，然后再变平施工钻机平台，使得钻场全部进入煤层顶板。
钻场间距：钻场间距大小，取决于两方面因素。
一是钻机性能，二是地质条件。
布置钻场时，要使钻孔避开断层或破碎带，一般以断层或破碎带为界布置；地质条件正常，选用300型性能以上钻机时，钻场间距一般设计为100~150m。
3、施工参数。
钻孔数量：钻孔数量取决于瓦斯涌出量和设计抽采率。
采用直径108mm钻孔，瓦斯涌出量在20m3/min以下的采煤工作面，每个钻场一般布置6个孔；瓦斯涌出量在20m3/min以上的，则布置8个以上孔。
钻孔倾角：钻孔倾角应考虑提高钻孔有效抽采长度。
一般按6~8°向上施工，基本上使开孔10m后的钻孔保持在有效抽采范围，同时其终孔距煤层顶板在14~20m，钻孔利用率在90％以上。
钻孔长度：钻孔长度主要取决于两个钻场的间距，同时考虑两个钻场钻孔之间的压茬距应＞25m。
倾向控制：钻孔沿工作面倾向控制范围，是根据采面采空区漏风规律。
钻孔要位于采煤面上隅角高瓦斯区域，终孔控制在上风巷向下3~23m，按扇形布置。
以有效减少上隅角瓦斯积聚，控制采空区瓦斯向外涌出。
4、封孔工艺。
采用聚氨酯封孔。
将10m钻孔直径扩至108mm，然后在长度为8m、直径91mm的套管上卷缠5m塑料编织带，将聚氨酯材料各20卷打开后充分混合，倒在编织带上与套管一道送入孔内，聚氨酯发泡凝固后即可。
（二）技术成果计算机数值模拟，实验室相似材料，大量应用实践得出基本一致结果：顶板抽采口最佳位置，以上风巷为界，垂直煤层顶板向上8～25m，倾斜方向0～30m最佳抽采区域。
打钻抽采新技术在瓦斯治理中的应用
打钻抽采新技术在瓦斯治理中的应用发布时间：2021-12-28T08:49:55.757Z 来源：《中国科技人才》2021年第24期作者：黄玉好[导读] 淮南矿区在治理瓦斯技术方面一直走在全国的前列，在治理瓦斯工作中形成了一套技术。
顾桥矿在治理瓦斯过程，通过管理和技术创新，治理效果进一步提升，治理成本进一步降低。
文章主要介绍了打钻抽采新技术在顾桥矿瓦斯治理中的应用。
黄玉好淮河能源控股集团煤业公司顾桥煤矿安徽淮南 232001摘要：淮南矿区在治理瓦斯技术方面一直走在全国的前列，在治理瓦斯工作中形成了一套技术。
顾桥矿在治理瓦斯过程，通过管理和技术创新，治理效果进一步提升，治理成本进一步降低。
文章主要介绍了打钻抽采新技术在顾桥矿瓦斯治理中的应用。
关键词：打钻；管理创新；新技术；瓦斯治理1概述顾桥矿目前主采C组煤层,瓦斯治理模式为开采11-2煤层保护13-1煤层。
近年以来我矿从管理、技术以及装备上进行创新，经过长期实践并认真分析总结，形成了以“一次成巷”、打钻示范线建设、一巷多用、定向钻孔“以孔代巷”技术等具有顾桥矿特色的打钻抽采瓦斯治理模式，确保了矿井瓦斯治理效果，降低了瓦斯治理成本，保障了矿井安全高效生产。
2管理创新和新技术的应用分析2.1管理创新2.1.1细化“一次成巷”标准，做足充分准备煤巷掘进前，将辅助运输、抽采管路、防火管路、制冷管路、供电设计等超前纳入“一次成巷”标准，巷道掘进期间一并完成各类管路及机电设备安装。
优点：巷道掘进期间瓦斯管路安装工程同步施工，为各类钻孔抽采准备好先期条件，同时巷道抽采系统紧跟迎头，在施工前探孔或局部措施孔时作为应急抽采措施，实现“打一合一抽一”，真正做到“逢钻必抽”。
2.1.2推行打钻示范线建设，为本煤层瓦斯治理赢得抽采时间在11-2煤层工作面上下顺槽掘进期间，矿在掘进迎头配置1台一体化履带钻机，有利于迎头前探或措施孔施工，同时安排在巷道无极绳尾轮至迎头之间提前布置钻机，施工工作面顺层钻孔。
淮南矿区瓦斯抽采技术
第16卷第1期 2008年2月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal of Anhui Institute of Architecture &IndustryVol.16No.1 Feb.2008 收稿日期:2007210228作者简介:赵 干(1957-),男,高级工程师,硕士,主要研究方向为采矿工程及安全技术。
淮南矿区瓦斯抽采技术赵 干(淮南矿业集团,淮南 232001)摘 要:瓦斯是长期困扰淮南矿区安全生产的主要问题,1998年以来,矿区从强化瓦斯抽采入手,通过理论研究与实践相结合、技术集成与推广应用并举的方法,逐步走出了一条有效的瓦斯治理路子,形成了瓦斯抽采技术体系,大大减少了瓦斯事故,有力促进了安全生产的快速发展。
关键词:瓦斯;抽采;技术中图分类号:TD712+6 文献标识码:A 文章编号:100624540(2008)012012204G as extraction technology of Huainan mining areaZHAO Gan(Huainan Mining group corporation ,Huainan ,Anhui province ,232001)Abstract :Gas is a long 2term problem t hat perplexes t he safe production in Huainan mining area.Since 1998,starting wit h strengt hening t he gas ext raction ,t hrough t he union of t heoretical st udy and prac 2tice ,and t he met hod of technology integration and simultaneously promoting ,an effective met hod of t he gas cont rol was gradually found out and a gas ext raction technology system was formed which greatly reduced t he gas accident s and effectively p ro moted t he rapid develop ment of safe p roduction.K ey w ords :gas ;ext raction ;technology1 矿区概况淮南矿区位于安徽省中北部,横跨淮河,纵穿一市(淮南市)两县(凤台县、颍上县),东西长约70km ,南北宽约25km ,面积约1750km 2。
淮南矿区卸压瓦斯地面钻井抽采完井关键技术
淮南矿区卸压瓦斯地面钻井抽采完井关键技术甘林堂【摘要】分析了淮南矿区保护层开采时开采层上方覆岩移动规律及地面钻井的破坏原因,总结了地面钻井抽采被保护层卸压瓦斯的固井、护井、增抽关键技术.【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2017(041)008【总页数】4页(P136-139)【关键词】地面钻井;破坏分析;固井;护井;增抽【作者】甘林堂【作者单位】淮南矿业集团公司安监局,安徽淮南 232001【正文语种】中文【中图分类】TD712+.62淮南矿区是我国高瓦斯、高地应力、煤层群、开采条件特别复杂的矿区，历史上曾是瓦斯事故频繁发生的重灾区。
为此，淮南矿业集团加大了瓦斯治理的研究及投入，瓦斯治理效果有较大提升，重特大事故得到有效控制。
但随着开采规模的扩大，采深以每年8～12 m的速度增加，瓦斯灾害的威胁不断增大，矿区全面实施了弱突出煤层保护强突出煤层、局部非突出煤层保护弱突出煤层的保护层开采战略，深部开采瓦斯治理工程量急剧加大，瓦斯治理工程与生产接替的矛盾越来越突出。
近年来，该矿业集团通过试验，把井下瓦斯抽采工程转移到地面，采用地面钻井抽采被保护层卸压瓦斯，取得了阶段性成果。
本文将介绍其阶段成果之一的地面钻井的固井、护井、增抽理论和工艺改进技术。
淮南矿业集团先期在潘一、潘三试验成功的Ⅰ、Ⅱ型地面钻井(见图1)应用到谢桥、顾桥高强度开采矿井时，实施过程中经常不出气或少出气，测井发现钻井出现问题多是工作面采至或采过地面钻井后钻井在13-1煤上、下覆的坚硬岩层处受剪切破坏发生错断，不能有效发挥地面钻井的抽采作用。
分析原因是保护层开采引起老顶及上覆关键岩层O-X破断，断裂时关键岩层的“反弹”与“压缩”扰动对地面钻井形成了剪切破坏。
按照矿山压力控制理论，最大的反弹值计算参照公式：(Δy)max=rM0+2a(Q0-Q′)/EIr(r-s)式中：(Δy)max—最大的反弹值，mm；r、s—不同的软岩垫层系数和作用在关键岩层上的变形系数，m-2；M0—工作面煤壁处对应关键层的弯矩，MN·m；a—不同软岩垫层地基系数对应的参数，m-1；Q0和Q′—工作面煤壁处对应关键层上的作用力和关键层断裂处对应断裂岩体的作用力，MN；EI—抗弯钢度，E为关键层的弹性模量，MN·m-2，I为关键岩层的惯性矩，m4.断裂反弹值与关键岩层的硬岩结构、关键层上的载荷分布(软岩盖层厚度)、关键层下的支承压力(软岩垫层厚度)有关。
淮南矿区瓦斯治理技术
（2）抽采采空区瓦斯 谢一矿51llCl5保护层，距工作面收作线15Om，从地 面施φ31lmm、深607.1m、终孔位于C15煤层顶板4m的钻 井，试验采空区抽采瓦斯。 应用效果:地面用一台2BE-355型泵。05年3月22日 进行抽采，3月31日工作面采至钻井位置，负压5OOmmHg、 抽采浓度30-35%、纯量3～4.5m3/min。钻孔开抽前， 51llCl5工作面风量1250m3/min、回风瓦斯0.72%左右， 尾排瓦斯1.8%左右。钻孔开抽后，风量12lOm3/min，回 风瓦斯0.56%左右，尾排瓦斯1.0%。
(1)钻孔布置及施工工艺 在工作面上、下顺槽从切眼向收作线位置依次平行于 工作面倾向施工顺层长钻孔，提前对煤层进行预抽和卸 压，各孔孔间距5m，部分3m。采用SGZ-IB或MKD-4型钻 机，φ91合金片组合钻头、φ73麻花钻杆、压风排渣法 钻进，钻孔深度:上顺槽1OOm，下顺槽12Om。 (2)封孔和抽排工艺 顺层孔成孔后下1.5寸套管8m，采用压风排聚胺脂法 封孔工艺，即用井下压风将装在特制容器内的聚胺脂混 合液，在没有发泡前压进待封钻孔内，用这种方法封孔， 长度可达6m以上，孔口负压最大5OKPa。合茬后的钻孔 采用移动泵抽放。
(3)地面钻井扩大应用试验 谢桥矿1242(1)首次保护层开采工作面，布置5 口地面井，潘一矿2662(1)保护层开采工作面， 布置3口地面井。顾桥项目部在1117(1)工作面试 验地面钻井水平抽采技术。
3.瓦斯治理效果 瓦斯抽采量逐年提高，1995年为500.5万m3,2003年 增加到1.5亿m3 ，年平均抽采率由2.33%增加到41.5%， 逐步实现了由风排为主向抽排为主的战咯转移。矿区的 瓦斯超限次数由1998午的1333次下降到2003年的132次， 2005年略有上升。百万吨死亡率由1998年0.8，降至 2002年的0.64,2003年为0.448,2005午为0.48,杜绝了重 大瓦斯事故，保持了矿区相对安全生产局面。原煤产量 由1998年1102万吨，快速提升到2003年的2678万吨， 2005年3100万吨。
淮南矿业集团瓦斯抽采管理规范
淮南矿业集团瓦斯抽采管理规范淮南矿业集团瓦斯抽采管理规范第一条所有生产矿井必须建立地面永久抽采系统，并形成以地面永久抽采系统为主、井下移动抽采系统为补充的格局。
第二条优化抽采设计，强化抽采管理，做到抽采规范化、精细化、最大化，实现高、低浓瓦斯分开抽采。
抽米泵站第三条矿井抽采系统能力必须满足安全生产需要。
抽采泵必须具有不小于系统需要抽采最大流量2倍的能力。
抽采泵必须配备同等能力的备用瓦斯抽米泵。
第四条抽采泵站必须有直通矿调度所的电话和检测管道瓦斯浓度、温度、流量、压力等参数的仪表，必须实现自动计量并上传至矿井安全监控系统。
抽采泵站必须安设断水保护装置、瓦斯传感器和开停传感器。
抽采泵出气侧及瓦斯气罐和利用装置进气侧，必须安设有防爆、防回火和防回气等安全装置。
第五条抽采泵站必须有专人值班，当抽采泵停止运转时，必须立即向调度所报告并启动备用泵。
如果利用瓦斯，在抽采泵停止运转后，必须通知利用瓦斯的单位。
恢复供气前必须取得利用单位同意后，方可供应瓦斯。
第六条抽采泵站计划停泵、倒换泵，以及抽采系统调整，必须提前编制措施，提出申请，由矿总工程师审批执行。
抽采管路第七条抽采系统的管路应与抽采泵相匹配。
抽采干管设计要有系统需要抽采最大流量的1.5〜2.0倍能力，采掘工作面支管设计要有需要抽采最大流量的1.3〜1.5倍的能力。
上隅角埋管合计抽采能力应不小于设计抽采能力。
第八条抽采管路管径按下式计算（选用管径时，要按相应富余系数扩大管径或增加管路）:D=0.1457 vQ/VQ----管路设计服务流量，m3/min ;D----管径，m ;V----管道内气体设计流速，其中，抽采干管V<15m/s,支管V<12m/s。
第九条抽采管路要敷设平直，分岔处设置控制阀门，放水器安设处抽采管距巷道底板高度应不小于500mm。
抽采管路投入使用前，必须进行打压、试漏，并将管内杂物清除干净。
第十条地面永久抽采泵站抽采高浓度瓦斯时，抽采浓度不低于30%, 抽采低浓度时，抽采浓度应不低于5%。
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第16卷第1期 2008年2月安徽建筑工业学院学报(自然科学版)Journal o f Anhui Inst itute of A rchitecture &I ndustr yVol.16No.1 Feb.2008收稿日期:2007-10-28作者简介:赵 干(1957-),男,高级工程师,硕士,主要研究方向为采矿工程及安全技术。
淮南矿区瓦斯抽采技术赵 干(淮南矿业集团,淮南 232001)摘 要:瓦斯是长期困扰淮南矿区安全生产的主要问题,1998年以来,矿区从强化瓦斯抽采入手,通过理论研究与实践相结合、技术集成与推广应用并举的方法,逐步走出了一条有效的瓦斯治理路子,形成了瓦斯抽采技术体系,大大减少了瓦斯事故,有力促进了安全生产的快速发展。
关键词:瓦斯;抽采;技术中图分类号:T D712+6 文献标识码:A 文章编号:1006-4540(2008)01-012-04Gas extraction technology of Huainan mining areaZH A O Gan(H uain an M inin g group corporation,H uainan,An hui province,232001)Abstract:Gas is a long -term pro blem that perplexes the safe production in H uainan mining ar ea.Since 1998,starting w ith streng thening the gas ex traction,through the unio n of theoretical study and pr ac -tice,and the metho d of techno logy integr ation and simultaneously prom oting ,an effectiv e method of the g as co ntro l w as gradually found out and a g as ex tr actio n technolo gy sy stem w as form ed w hich greatly r educed the gas accidents and effectively pr omoted the r apid developm ent o f safe pro duction.Key words:gas;extraction;technolo gy1 矿区概况淮南矿区位于安徽省中北部,横跨淮河,纵穿一市(淮南市)两县(凤台县、颍上县),东西长约70km,南北宽约25km,面积约1750km 2。
煤系地层为石炭二迭系,总厚度大于1900m,其中山西组、下石盒子组和上石盒子组(下段)为主要含煤岩系(厚约800m),一般含煤40层,最多达56层,总厚30~40m,自下而上分为A 、B 、C 、D 、E 5组,B 、C 组为主要开采煤组,可采10~19层,可采总厚度23~36m 。
煤层大部分属缓倾斜、倾斜,部分为急倾斜和倒转。
淮南老区可采煤层13~19层,可采总厚度25~36m ,平均30m 。
潘谢新区可采煤层9~18层,可采总厚度25~33m,平均30m 。
在2000m 以浅,矿区保有和预测煤炭储量501亿t,瓦斯(煤层气)储量5928亿m 3,瓦斯资源密度为1.42~ 4.05亿m 3/km 2。
1500m 以浅已探明储量285亿t,1000m 以浅保有储量123亿t,预测瓦斯储量约2600亿m 3。
淮南矿业集团有90多年开采历史,是国家520点企业之一和安徽省17家重点企业集团之一。
现有10对生产矿井、4对在建矿井,14个子公司。
2006年生产原煤3384万t,抽采瓦斯1.72亿m 3;2007年计划生产原煤3805万t,抽采瓦斯1.9亿m 3。
2 开采技术条件及主要安全威胁矿区开采条件复杂,水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大灾害俱全。
10对生产矿井有9对为煤与瓦斯突出矿井,1对为高瓦斯矿井;开采煤层均具有自然发火倾向,自然发火期一般为3~6个月,最短仅为28d;煤尘普遍具有爆炸危险性。
自开采以来,矿区共发生瓦斯煤尘爆炸事故26起,煤与瓦斯突出145次,自燃火灾228次。
随着开采深度增加,地温、地压也日趋严重。
矿区煤层松软,透气性低,瓦斯含量大,瓦斯压力高,主采煤层瓦斯含量一般为10~26m 3/t,瓦斯压力为2~6MPa,实测最高达6.4MPa,煤层透气性系数为0.001~0.008m 2/MPa 2#d,属于难以抽采的煤层。
目前全矿区瓦斯涌出量已达820m 3/min,采煤工作面瓦斯涌出量达到40~60m 3/min 。
长期以来,瓦斯是制约矿区安全生产的主要因素,瓦斯事故频发,在1987~1997的10年间,发生特别重大瓦斯爆炸事故5起,死亡293人,百万吨死亡率达11.3人,其中在1997年11月份2周时间内发生2起特别重大瓦斯爆炸事故,死亡133人,成为全国瓦斯事故重灾区;1998年以来,共发生煤与瓦斯突出事故27起,死亡38人,煤与瓦斯突出上升为主要安全隐患。
因此,瓦斯始终是淮南矿区安全生产的最大威胁。
3 立体综合的瓦斯抽采技术3.1 先进的抽采理念技术的发展离不开先进的指导思想和理念。
1998年以来,淮南矿业集团认真吸取瓦斯事故教训,树立了/瓦斯事故是可以预防和避免的0、/瓦斯超限就是事故0、/高瓦斯矿井低瓦斯状态下进行采掘活动0等理念,变瓦斯抽放为/抽采0,提出了/可保尽保、应抽尽抽0的瓦斯治理战略,制定了/以风定产、以抽定产0的安全生产措施,创立了卸压开采、煤与瓦斯共采、高倍安全系数矿井设计等瓦斯治理理论,为瓦斯抽采技术的成熟和发展提供了扎实的基础和保障。
3.2 立体的卸压抽采技术针对煤层群开采条件和绝大部分可采煤层具有突出危险的情况,淮南矿区成功研发了卸压开采技术,发明了地面钻井抽采采动卸压区瓦斯和井下专用抽采巷穿层钻孔抽采卸压瓦斯技术,形成了地面、井下立体抽采卸压瓦斯技术体系。
3.2.1 地面钻井抽采卸压瓦斯在地面布置钻井和瓦斯抽采设备,抽采卸压层开采后其它主采煤层受采动影响的卸压瓦斯。
技术的关键一是钻井要克服采动影响,能长时间维持抽采;二是钻井布置位置要合理,要把钻井布置在已发生卸压且瓦斯丰富的区域,才能从卸压覆岩中截获更多释放的瓦斯;三是要合理控制抽采瓦斯的流量和负压,以得到一个稳定的流量和浓度,并且使得回采工作面进入采空区的氧气量最小,从而降低工作面自然发火的危险。
这需要对地面钻井布置进行优化设计,并对钻井进行精心施工和优化处理。
典型钻井结构如图1所示。
图1 地面钻孔结构示意图淮南矿区试验应用了21口地面钻井,根据现场考察,在采动影响区域,地面钻井单井抽采瓦斯量最高达22190m 3/d,抽采瓦斯浓度达到95%,单井抽采半径达235m ,卸压区瓦斯抽采率达到50%以上。
3.2.2 井下穿层钻孔抽采卸压瓦斯井下穿层钻孔卸压瓦斯抽采,要根据煤层群的层间距和卸压瓦斯源的不同,在不同位置布置专用抽采巷道,施工穿层钻孔,大量抽采被卸压层及相关邻近煤层的瓦斯。
专用抽采巷道分为高位抽采巷道、底板抽采巷道等。
技术关键一是专用抽采巷道位置十分重要,不能受采动影响垮冒太严重,影响抽采;二是穿层钻孔密度要适中,达到抽采最大化而工程量最小化的目的。
图2为底板抽采巷道穿层钻孔布置方式。
图2 工作面卸压区底抽巷、穿层瓦斯抽采钻孔布置13第1期 赵 干:淮南矿区瓦斯抽采技术淮南矿区在远距离煤层群、近距离煤层群卸压开采中都成果应用了井下穿层钻孔抽采卸压瓦斯技术,被卸压层的瓦斯抽采率可达60%以上。
3.2.3 回采工作面Y 型通风倾向钻孔抽采卸压瓦斯在开采卸压层的工作面,采用充填留巷技术布置Y 型通风,在回风巷道内向顶板或底板被卸压煤层施工倾向钻孔抽采卸压瓦斯。
该技术正在研究试验中,已取得了初步成果。
如图3所示。
图3 Y 型通风倾向钻孔布置3.3 多元的随采随抽技术随采随抽瓦斯的目的是消除回风流瓦斯超限和上隅角瓦斯积聚,抽采的原理主要是利用采空区/O 0形圈及上覆岩层裂隙聚集瓦斯的空间,抽采方法有顶板走向钻孔抽采、高位巷道抽采、采空区埋管抽采、尾抽巷抽采等。
3.3.1 顶板走向钻孔抽采顶板走向钻孔是在采煤工作面上风巷每隔80~100m 左右施工一个钻场,在钻场内施工钻孔,终孔高度位于煤层顶板的裂隙带内,扇形布置,尽量打水平长钻孔,两个钻场钻孔之间的压荐距大于20m,钻孔深度为100~120m,孔径<108~153m m 。
顶板走向钻孔抽采浓度一般在15%~45%,纯量在5~18m 3/min 。
一般工作面瓦斯涌出量在20m 3/min 以下的,可采用以顶板走向钻孔为主,辅以埋管抽采技术。
如图4。
图4 工作面顶板走向钻孔、采空区埋管瓦斯抽采布置3.3.2 高抽巷抽采高抽巷应在开采煤层顶板岩层或煤层中沿工作面走向方向施工,层位处于采空区裂隙带内,一般内错工作面回风巷水平距离15~20m,通常施工至工作面走向边界,高抽巷外口用瓦石砌筑双层封闭墙封闭,抽采口位置距离封闭墙里墙面2m 以上,高度大于巷道高度的2/3,抽采口周围5m 架设木垛保护。
抽采浓度15%~40%,纯流量12~25m 3/min 。
一般工作面瓦斯涌出量在20~50m 3/min 的,应使用高抽巷,辅以埋管抽采技术。
3.3.3 采空区埋管抽采在工作面上风巷单独敷设一路8d 以上的抽采管路,采用60m 3/min 以上移动泵进行上隅角埋管抽采,埋管分为浅埋(1~2m)和深埋(20~40m)两种。
上隅角充填垛采用编织袋装填煤矸进行充填。
浅埋抽采时抽采浓度为2%~5%,纯量0.5~1.5m 3/min;深埋抽采时抽采浓度为5%~15%,纯量1.5~2.0m 3/min 。
采用埋管抽采后,高瓦斯工作面上隅角瓦斯浓度基本控制在1.5%以下,但在采空区瓦斯涌出量大于5m 3/min 时,采空区埋管抽采只能作为一种辅助的抽采方法。
3.3.4 尾抽巷瓦斯抽采尾抽巷分为采空区沿空留巷式和双回风巷式。
采空区沿空留巷式尾抽巷必须对上风巷进行充填留巷,双回风巷式尾抽巷沿煤层布置或距煤层顶板3~5m,沿工作面走向方向施工至工作面走向边界,与上风巷净煤柱6~8m ,在尾抽巷预设瓦斯抽放管路,一般每隔100m 左右施工一联巷与回风巷贯通。
尾巷瓦斯抽采浓度3%~10%,纯流量2~6m 3/m in 。
抽采容易自燃和自燃煤层的采空区瓦斯时,必须定期进行CO 检查。
3.4 强力的边抽边掘技术突出危险掘进工作面和炮后瓦斯经常超限、有瓦斯异常涌出现象的掘进工作面及石门揭穿突出煤层工作面采用巷帮钻场深孔连续抽采技术。