上保护层开采的瓦斯综合治理

1 保护层的选择
被保护层 - 660 mW 石门 (断层间) C13 ,其上至 - 595 m标高 ,下至 - 653 m 标高 ,东至 F26 断层 ,西 至 F13 - 8 断层 ,走向长 210 m ,倾斜长 210～230 m , 面积 46 200 m2 , 可 采 储 量 32. 4 万 t , 瓦 斯 储 量 545 万 m3 ;该块段 - 589 m 以上已于 2001 年回采完 毕 ,以南 B11b 、B11a 未掘 。
4. 1 瓦斯抽放浓度及抽放量 C15 工作面切眼距 - 660 m WC12 底板巷 3 # 钻
场 40 m ,从 3 月份开始回采 ,5 月份逐渐靠近 3# 钻 场 ,根据移动泵及 3 # 钻场内 3 # 孔抽放量分析 , C13 保护效果已初现 ,C15 开采前 ,泵站抽放的 C12～13 穿层孔 瓦 斯 浓 度 仅 4 % , C15 开 采 后 逐 渐 增 高 至 20 % ,个别单孔浓度达到 60 % ,抽放瓦斯总流量也逐 渐上升 。由于断层影响及 C15 煤层赋存不稳定因 素 ,6 月以后工作面下段停采 ,仅回采工作面中上 部 ,开采面积较小 ,从抽放记录 (表 1) ,可以看出 ,其 瓦斯抽放浓度及抽放量也相应下降 ,可见开采保护 层对被保护层的瓦斯释放效果是显著的 。由于未能 推过考察孔位置 ,C13 最大保护效果未能最终考证 。
(责任编辑 :吕晋英)
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2004 年 10 月 矿业安全与环保 第 31 卷第 5 期
上保护层开采的瓦斯综合治理
胡宝军 ,葛正稳
(淮南矿业集团 谢李公司一井 ,安徽 淮南 232053)
摘 要 :针对 C13 突出煤层工作面的具体情况 ,合理选择保护层并论证了开采保护层的可行性 ,确 定开采保护层的瓦斯治理措施 ,考察被保护层的解放效果 。
2) C15 开采后 ,在有效保护区域内的 C13 煤层 可以采用一次性采全高放顶煤回采技术 ,不仅减少 万吨掘进率 ,大大提高了工作效率 ,同时也避免了因
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煤厚变化及断层影响造成储量损失及过断层带来的 安全隐患 。
3) 随 C15 工作面的回采 ,其 C13～15 穿层孔抽 放浓度及抽放量也同样逐渐上升 ,配合顶板走向孔 及上隅角抽放 ,有效地控制了 C15 保护层工作面的 瓦斯 ; 回 采 期 间 , C15 工 作 面 瓦 斯 绝 对 涌 出 量 达 9 m3Πmin(不含 C12～13 穿层孔所抽 C13 煤层的瓦 斯) ,配风量 850 m3Πmin ,未发生回风流瓦斯超限现 象 ,瓦斯综合治理措施取得了显著效果 。
3 瓦斯综合治理措施
3. 1 保护层概况 保护层 C15 煤层位于 - 660 mW 石门 (断层间)
C13 工作面上方 ,其上至 - 578 m ,下至 - 635 m ,东至 开切眼 ,西至 F13 - 8 断层 ,走向长 180～200 m ,倾斜 长 210～230 m ,面积 41 800 m2 ,该块段 - 578 m 以上 块段未掘 。C15 为不稳定煤层 ,以夹矸分为 C14 、C15 两层 ,C15 煤厚 1. 1～1. 5 m ,平均 1. 3 m ,夹矸 0. 8～ 2. 8 m ,由上而下逐渐增厚 ,工作面中下部夹矸最厚 达 2. 8 m ,C14 煤层厚度为 0. 8～1. 1 m ,平均 0. 9 m。 3. 2 瓦斯抽放措施
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0. 119 0. 143 0. 139 0. 064 0. 075 0. 074 0. 074 0. 082 0. 082
4. 2 经济效益 1) C15 开采前 ,C13 上 、下顺槽掘进采取“四位一
体”的防突措施 ,月平均进尺仅 20 m ,而本工作面以 东 (W 石 E) C13 开采后 ,距 C13 法距 60 m 的下方被 保护层 B11b 月平均进尺达 60 m ,极大地提高了单进 水平 。预计 C15 的开采将提高 C13 月进尺量 ,缓解 采掘接替紧张局面 ;
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2. 201
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3 # 钻场 3 # 孔
压差ΠkPa
浓度Π%
流量 2Π(m3Πmin)
2. 9
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C13 煤层上覆 C15 煤层 ,C13 与 C15 层间距 12～ 15 m , 下 伏 B11b 煤 层 。C13 与 B11b 法 距 有 55 ～ 65 m。由于 B11b 本身为突出煤层 ,而且对应本块段 B11b 开采深度在 - 500 m 以上暂时无法开采 ,也不 能满足保护层与被保护层之间有效垂距要求 (小于
为治理 C15 开采时释放 C15 保护层本工作面的 瓦斯及 C13 被保护层受采动影响的卸压瓦斯 ,综合 现场实际 ,采取 C15 顶板走向孔 、C13～C15 穿层孔 、 C12～13 穿层孔抽放瓦斯 ,该工作面回采时 ,在上隅 角采取了采空区埋管抽放措施 。
1) C13～15 穿层孔 : 沿已掘的 C13 风巷每隔 10 m 布置一组 C13～15 穿层孔 ,每组孔数 2 个 ,孔深至 C15 顶板 ,终孔控制到 C15 上风巷以下 10 m 范围 ,布 置钻孔 36 个 ,孔径 91 mm ,工程量 1 420. 8 m ,抽放 C15 回采后采空区瓦斯 。
记录时间
5月6日 5 月 10 日 5 月 15 日 5 月 20 日 5 月 25 日 5 月 30 日 6月5日 6 月 10 日 6 月 15 日 6 月 20 日 6 月 25 日 6 月 30 日
负压ΠkPa 33. 3 33. 3 33. 3 56. 0 56. 0 58. 7 60. 0 60. 0 58. 7 61. 3 60. 0 60. 0
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2004 年 10 月 矿业安全与环保 第 31 卷第 5 期
关键词 :上保护层 ;开采 ;瓦斯治理 中图分类号 : TD712 + . 6 文献标识码 :B 文章编号 :1008 - 4495 (2004) 05 - 0049 - 02
开采保护层是预防煤与瓦斯突出最有效 、最经 济的区域性防突措施 。开采保护层后 ,被保护层周 围的岩层及煤层受采动影响 ,保护范围内突出煤层 的应力变形状态和瓦斯压力参数发生重大变化 ,因 此 ,突出危险性消除或降低 ,避免突出事故的发生 , 加快采掘速度 。而开采保护层时 ,既要治理本煤层 瓦斯 ,又要治理被保护层瓦斯 ,防止被保护层的卸压 瓦斯大量涌向工作面 。谢李公司一井开采 C15 煤层 作为对应 C13 煤层的保护层 ,取得了明显的效果 。
3) 顶板走向 钻 孔 : 沿 保 护 层 C15 上 风 巷 每 隔 60 m布置一个顶板钻场 ,共计布置钻场 3 个 ,工程量 45 m。2. 8 m ×2. 6 m 半圆拱形锚网支护 ,岩性破碎 , 拨门过煤段采用 2. 4 m ×2. 4 m 梯形木支护 。每个 钻场布置走向钻孔 6 个 ,孔径 91 mm ,孔深 80 m ,共
收稿日期 :2003 - 12 - 08 作者简介 :胡宝军 ,男 ,安徽怀远人 ,1989 年毕业于淮南矿
业学院 ,一直从事煤矿生产技术工作 。
50 m) ,因此选择无突出危险的 C15 作为 C13 的保 护层 。
2 开采 C15 保护层的可行性分析
根据《防治煤与瓦斯突出细则》第 48 条 ,上保护 层最大有效距离计算公式 :
S上 = S′上β1β2 式中 S′上 ———上保护层的理论有效间距 ,根据 C15
工作面长度 210 m 和开采深度 678 m 查表得 S′上 = 55 m ; β1 ———保护层开采影响系数 , C15 开采深度 678 m ,查出 M0 = 0. 7 m < 0. 9 m ( C15 最小开采厚度) ,因此取β1 = 1 ; β2 ———层间硬岩 (砂岩) 含量系数 ,C13～C15 之间砂岩厚 8 m 左右 ,页岩 4～5 m ,硬 岩比例占 75 % ,计算 β2 = 1 - (0. 4 × 75 %) = 0. 7 。 计算得 S上 = 38. 5 m。 C13～C15 层间距为 12～15 m < 38. 5 m ,满足保 护层与被保护层之间有效垂距的要求 。
C13 煤层是双突煤层 ,是矿井主采煤层 ,煤厚5. 0 ～6. 5 m ,灰份仅 14. 5 % ,是优质动力用煤 ,但该煤层 瓦斯含量高 ( - 660 m 标高达 14 m3Πt) ,2001 年 6 月 , - 660 m水平下顺槽掘进过程中发生煤与瓦斯突出 事故 ,突出煤量 281 万 t ,瓦斯 1. 4 万 m3 。设计开采 保护层的块段为 - 660 mW 石门 (断层间) C13 。
计布置钻孔 18 个 ,工程量 1 440 m。 3. 3 被保护层保护效果考察内容
为考察 C15 开采后 C13 保护效果 ,在 C14 下顺 槽和 C12 底板巷布置考察钻孔 ,观测 C15 解放层开 采前后 C13 考察孔内瓦斯流量 、C13 透气性系数 、瓦 斯压力变化情况 。
4 效果及经济效益分析