高瓦斯超近距离煤层群煤与瓦斯共采工艺
煤与瓦斯共采技术采矿工程论文【论文】
煤与瓦斯共采技术采矿工程论文一、我国煤与瓦斯的基本特征我国的煤炭资源较丰富,目前的保有储量1100多亿t，且有48%的煤层属于高瓦斯和突出煤层,因此瓦斯储量丰富。
埋深2000m以浅已探明煤层气资源约为31万亿m³,位列世界第三。
但我国大规模的商业化瓦斯开采尚处于起步阶段,国家的相关产业政策出台较晚,或尚不明朗。
这里有认识和技术问题,更有我国煤层的透气性差,抽放困难等原因。
我国70%以上的煤层渗透率小于0.001μm²,属于低透气性煤层,其透气性比美国和澳大利亚低2--3个数量级,钻孔有效排放半径和钻孔瓦斯流量小,衰减快,透气性最好的抚顺煤层井下水平钻孔与美国同类条件相比,钻孔影响范围仅30--50m,而美国可达到100m以上。
煤层气体压力也对瓦斯的抽放起着重要作用,有关资料表明,我国煤层压力普遍偏低,这对抽放瓦斯极为不利。
中国的含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,成为低透气性的高延性结构。
目前,我国瓦斯勘探和开发的主要煤阶是中阶煤和高阶煤,具有很强的非均质性,导致井网的井间干扰效应降低,相互间不能形成有效的联系,水力压裂增产效果也不明显。
二、煤与瓦斯共采技术的理论基础限制我国高瓦斯矿井井下瓦斯抽放的原因,主要是煤层的低渗透率和高可塑性,使得沿煤层打钻孔困难,煤层采前预抽效果较差。
由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动,煤层内生裂隙系统遭到破坏,塑变性大大增强,因而成为低透气性的高可塑性结构,这使得地面钻孔完井后采气效果差,水力压裂增产效果不明显。
而且煤层普遍具低渗透率,一般在0.0000001×0.000001μm²范围内,水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等渗透率较好的矿区也仅为0.1×10ˉ³--1.8×10ˉ³μm²,这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大。
鉴于此,我国煤层气开发生产的重点应放在井下,利用井下的采掘巷道,并尽量利用煤层采动影响,通过打钻孔和其它各种有效技术强化煤层的瓦斯抽放。
煤矿开采的煤与瓦斯共采技术
管理挑战
安全生产管理
煤与瓦斯共采技术涉及多个环节 和多个专业，需要建立完善的安 全生产管理体系，确保采掘工作 的安全。
人员培训管理
煤与瓦斯共采技术需要专业技术 人员操作和维护，需要加强人员 培训和管理，提高技术人员的专 业素质和技能水平。
设备维护管理
煤与瓦斯共采技术需要使用大量 的专业设备，设备的维护和管理 对于采掘工作的安全和效率至关 重要。
煤矿开采的煤与瓦斯共 采技术
汇报人：可编辑
2024-01-01
目录
Contents
• 煤与瓦斯共采技术概述 • 煤与瓦斯共采的关键技术 • 煤与瓦斯共采的实践应用 • 煤与瓦斯共采的效益分析 • 煤与瓦斯共采的挑战与对策 • 煤与瓦斯共采的未来展望
01 煤与瓦斯共采技术概述
定义与特点
定义
煤与瓦斯共采技术是指在煤矿开采过 程中，同时采集煤炭和瓦斯两种资源 的一种技术。
无人化开采技术
03
通过机器人和自动化设备代替人工进行危险区域的开采作业，
降低事故风险。
管理创新方向
安全管理创新
建立完善的安全管理体系，加强安全培训和监督 检查，提高员工安全意识和技能水平。
生产管理创新
优化生产流程和资源配置，提高生产效率和资源 利用率，降低生产成本。
人力资源管理创新
重视人才培养和激励，提高员工的工作积极性和 创造力。源自05 煤与瓦斯共采的挑战与对策
技术挑战
瓦斯抽放难度
煤层中瓦斯压力和含量较高，需要高 效率的瓦斯抽放技术来降低瓦斯压力
，防止瓦斯突出和爆炸。
煤层透气性差
煤层透气性差，瓦斯难以渗透和扩散 ，需要采取措施提高煤层透气性。
采掘工作面瓦斯控制
高瓦斯近距离煤层群保护层煤与瓦斯共采技术_李进朋
根据沙曲矿提供的瓦斯资料，2 号煤层原始瓦 3 斯含量 X2 = 10. 65m / t·f； 下方 3 +4 号煤层原始瓦
3 斯含量 X4 = 11. 42m / t·f； 下方 5 号煤层原始瓦斯 3 含量 X5 = 12. 08m / t·f。因此， 工作面瓦斯主要来 源为本煤层瓦斯和下方 3 +4 号煤层、5 号煤层。
图1 表2
巷道宽度 / mm B 全 = 3800 B 净 = 3600
22201 工作面巷道布置 22201 辅助运输巷道参数
巷道高度 / mm H 全 = 2500 H 净 = 2400 巷道断面积 / m2 S 全 = 9. 50 S 净 = 8. 64
板加固支护； 机轨合一巷用于进风、运煤及运充填 料，巷道具体参数见表 3 。 留巷断面为矩形断面， 锚、网、索、W 钢带等充填墙体联合支护。 留巷 宽度初定为 4. 6m。
22202 轨 道 巷 采 用 锚 梁 网 支 护， 矩 形 断 面； 22202 轨道巷为 22201 综采工作面回采时的回风通 道，巷道具体参数同 22201 机轨合一巷。 2. 2 工作面主要设备 针对 沙 曲 矿 2 号 煤 层 地 质 条 件， 选 择 适 合 22201 工作面薄煤层开采的主要设备，具体见表 4 。 2. 3 采煤工艺 工作面采用倾斜长壁后退式跟顶割底的综合机 械化采煤方法。采用自然垮落法控制顶板。 采煤工艺流程： 双滚筒采煤机割煤、装煤→可 弯曲刮板输送机运煤→液压自移式支架支护顶板→ 推移输送机→清扫浮煤。 采用人工放炮的形式在机头、机尾处进行开缺 口，之后机头处采用锚索加钢带进行人工支护 。 3 瓦斯综合抽采技术
李进朋： 高瓦斯近距离煤层群保护层煤与瓦斯共采技术
2012 年第 2 期
绿色开采框架体系的煤与瓦斯共采技术
b、巷道布置有利于抽采邻近层卸压瓦斯
巷道布置不合理没有空间抽采邻近层卸压瓦斯。
c、采区布置有利于保护层连续开采
综合考虑采掘接替关系，有条件应分煤组布置联合采区，3至4层 煤联合布置为宜。
d、地面钻井预抽有利于煤与瓦斯协调开采
采用地面钻井、井下钻孔联合抽采，应对煤与瓦斯二个采场统筹 安排，至少要保证8年预抽时间。
c、瓦斯抽采巷道最终下沉量与采高和层间距之间的关 系：
根据不同地质条件，井上下研究发现了开采煤层上覆岩层“三 带”高度，开采煤层下沉系数为0.6～0.7。
- 18 -
三、与瓦斯共采理论研究
研究规律
d、瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律：
解析瓦斯向采空区上方渗流，在采空区一定高度之上形成“环形 体”富集区，定义为瓦斯高效抽采的“高位环形体”。
原则：
先采气，后采 煤， 分阶段 实现 煤与 瓦斯共 采
方法：
地面煤层气开 发
结果：
绿色开采
绿色开采框架体系的煤与瓦斯共采
-3-
一、煤与瓦斯共采内涵与形式
内涵 原则： 内涵：
煤和瓦斯都应作为 资源开发利用
充分利岩层运 动 对本煤层和邻 近 煤层增透作用 ， 获取高浓度瓦 斯
方法：
煤矿瓦斯卸 压抽 采综合利用
结果：
绿色开采
绿色开采框架体系的煤与瓦斯共采
-4-
一、煤与瓦斯共采内涵与形式
煤层气开发探索过程
壮大阶段 发展阶段 初期阶段
(1970年-1980年)
(1990年-2000年)
(2000年以后)
-5-
一、煤与瓦斯共采内涵与形式
煤层气抽采主要技术工艺
垂直井抽采技术
U型井抽采技术
瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术
瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术摘要：基于煤炭在我国能源构成中的重要地位，介绍了当前煤炭工业安全生产情况和科学开采面临的困难，并具体针对低透高瓦斯煤层群安全高效开采技术难题，重点分析了淮南矿区先进的瓦斯治理理念和管理理念，阐述了无煤柱煤与瓦斯共采技术的产生背景、发展历程，并详细介绍了无煤柱煤与瓦斯共采理论及基于此的瓦斯治理技术工程实例。
最后指出了深入研究的方向。
关健词：瓦斯治理；煤与瓦斯共采；煤层群；高效开采瓦斯治理是煤矿安全高效开采的前提和基础。
瓦斯问题特别低透气性煤层瓦斯治理是世界性难题，长期以来没有解决，因而导致煤矿瓦斯事故多发、生产效率低下，安全高效开采难以实现。
随着矿井开采深度加大，地质条件更复杂，地应力、瓦斯含量和压力增加，瓦斯治理难度进一步增大。
近期我国发生的煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸事故，都是由于煤矿向深部开采过程中，瓦斯灾害升级所导致的事故，如【1】：2009年2月22日发生在山西古交市屯兰煤矿的瓦斯爆炸事故，死亡77人；2009年5月30日，重庆松藻矿务局同华煤矿特大瓦斯突出事故，30人死亡，77人受伤；2009年9月8日发生河南平顶山市新华四矿“9.8”特大瓦斯爆炸事故，死亡54人；2009年11月21日发生在鹤岗新兴煤矿瓦斯爆炸，死亡108人。
淮南矿区煤层赋存条件极其复杂，是我国瓦斯含量最高的矿区之一，曾是全国瓦斯事故重灾区。
目前，淮南区内现有矿井全部为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。
新建矿井多为深井开采，首采区多在距地表800m以下深度；大部分生产矿井的开采深度已达-700~-1000m，且开采深度正以每年20~25m的速度增加。
20世纪80年代以来，淮南矿区采用传统的瓦斯抽放技术和方法，均不能解决松软低透气性煤层群开采的瓦斯治理难题；自1998年后，淮南矿区转变了瓦斯治理理念，开展科研攻关，创新瓦斯治理技术，取得了瓦斯治理技术的重大突破，实现了煤矿安全高效开采。
1科学开采是煤炭工业发展的必由之路1.1煤炭科学产能的制约因素分析总体来看，我国煤炭科学产能制约因素主要有：（1）深部煤炭开发的资源制约；（2）煤炭开发基地西移中的生态环境及长距离输送制约；（3）安全高效生产能力制约；（4）资源回收率制约；（5）环境容量制约。
七台河新立矿近距离薄煤层群煤与瓦斯共采技术
（ ． ｉ ｉｅＢａｃ ，Ｈ ｉｎ ｊｎ ｏｇ ｙＭｉｉｇＨｏ ｉｇＧ ｏｐＣ ｒｏａｉ ｔ． １ Ｑｔｈ ｒｎｈ ｅｌ ｇｉ ｇＬｎｍａ ｎｎ ｌ ｎ ｒｕ ｏ ｒｔｎＬｄ ，Ｑｉｉｅ１４０ ａ ｏ ａ ｄ ｐ ｏ ｔｈ ５ ６０，Ｃ ｉａ ａ ｈｎ ；
２ Ｈ ｉｎｊ ｎ ｉｅｓｙｏ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｈ ｒｉ ５ ０ ７ ｈｎ ； ． ｅｌ ｇｉ ｇＵｎｖｒｉ ｆＳｉ ｅａｄＴｃ ｎｌ ｙ ａｂｎ１０ ２ ，Ｃ ｉａ ｏ ａ ｔ ｎ ｏ ３ Ｈ ｉ ｎｊｎ ｏｇ ａ ｎｎ ｌｉｇＧ ｕ ｏ ｏａ ｏ ｔ． ａｂｎ１０ ９ ． ｅｌ ｇｉ ｇＬｎ ｍ ｙＭｉｉｇＨｏ ｎ ｒ ｐＣ ｒ ｒｔｎＬｄ ，Ｈ ｉ ５ ００，Ｃ ｉａ ｏ ａ ｄ ｏ ｐ ｉ ｒ ｈｎ ）
摘
要 ：文章 以七 台河新 立矿 区为 背景 ，采 用顶板 高位 近 水平 长钻孔 瓦斯 抽 采技 术 ，构 建 了
新 立矿 区近 距 离薄煤 层群 煤 与 瓦斯 共采技 术体 系，并在邻 近层 卸压 瓦斯抽 采技 术 原理 分析 的基础 上 ，运 用 Ｕ Ｅ ４０数值模 拟 软件 计 算得 出采 空 区冒落 带和 裂 隙带 高度 为 ６— ｍ和 ｌ ２ ｍ。抽 Ｄ Ｃ． ８ ８～ ０
Ａ ｓ ａｔ ａｅｏ ｅ ｉ ｉｅ ｉｌＭ ｎｎ ｒ ｓｈ ａｋ ｒｕｄ ｈ ａ ｒｉａｅ ｅｈｏ ｇ ｉ ｉ ｖｌ ｏ ｚｎａ ｂｔ ｃ：Ｂ ｓ ｎｔ ｔｈ ｎ ｉｉｇＡｅ ａ ｅ ｃｇｏｎ ，ｔｅ ｓ ａｎｇ ｃｎｌ ｙｗｔ ｈｇ ｌ ｅ ｈｒ ｏｔｌ ｒ ｈＱａ Ｘ ｉ ａ ｔ ｂ ｇ ｄ ｔ ｏ ｈ ｈｅ ｉ ｌ ｇｂｒｈｌ ｉ ｒｏ ｗ ｓ ｐ ｌ ｄｔ ｅｔ ｌ ｈｔｅ ｏ ｔ ｉｉｇ ｅｈｏｏ ｓ ｍ ｏ ｓ ｎ ｏｌｎｔｅｔｉ ｓａ ｒｕ ｉ ｏ ｏｅｏｅ ｎ ｏｆ ａ ａｐｉ ｓ ｂｉ ｉ ｎｎ ｃｎｌ ｓ ｔ ｆ ａ ｄｃａ ｉ ｈ ｎ ｅｍ ｇｏｐｗｔ ｎ ｅ ｏ ａ ｓ ｈ ｊｎ ｍ ｔ ｙ ｇ ｙｅ ｇ ａ ｈ ｈ
近距离煤层群联合开采工作面瓦斯治理
作面的瓦斯来源和涌出方向进行 了认真的分析 。 在 ５ ２ 工作面 回采初期 ，３３工作面 已退 采 ３１ ５９
１０ ９ｍ。根 据 顶 板 冒落 公 式 计 算 ， ３ １工 作 面 顶 板 ５２
冒落带高度 为 ６ 顶板裂 隙带 高度为 ３ ～８ｍ， ４ｍ。
［ 中图分类号－ Ｄ １ ＋ ６ ２ ［ ［ ７２ ． ２ Ｔ 文献标识码］ ［ Ｂ 文章编号］０ ６ ０ ９ （０６Ｏ —０３ —０ １０ － ８ ８２ ０ ）２ ０９ ２
１ 矿 井概况
开滦精煤集团股份有限公司 吕家坨矿业分公司 原设计是一座大型水采矿井 。在 ２０ 年 ６ １ ０４ 月 ８日 全 面完成 了水 旱转 型 ， 由水 采矿井 转 变为 综采 矿井 。 矿井现开采深度为一６Ｏ ５ ～ ９ ０ｍ， ０ 主采煤层 自上 而下依次为 ７ 、ｓ９ 、２ 煤层。７ 煤层属厚煤层 ， ｓ８、ｓ１ｓ ｓ 平均厚度 ３８ 其余每层厚度在 １ ５ ．ｍ 之间。 ．ｍ， ． —２５ 采煤方法为走向长壁综合机械化采煤法 ， 顶板管理 采用全 部跨 落法 。矿 井 瓦斯 相 对 涌 出量 为 １２ ／ ． ｍ。 ｔ绝 对 涌 出量为 １． ｍ ｍｉ， 低 瓦斯 矿 井 ， 局 ， ２３ ／ ｎ 属 但 部区域瓦斯涌出异常， 按高瓦斯区域进行管理 。 ２ 问题 的提 出 ５ ２ 、３ ３ ３ １５ ９ 工作面位于矿井五水平三采 区二中 石门东侧 ， 两工作 面基 本呈 上下对应关 系， 间距 层 ２． ～ ２． ２３ ８ ９ｍ。倾 斜 上 方 ４ ２ 、 ５ ２工 作 面 于 ５１ ４ ２
由于两工 作 面层 间距小得 多 ， ５ ２ 故 ３ １工作 面采 空 区
近距离下位煤层开采瓦斯联合抽放技术
收稿日期2017-03-30作者简介 王晋伟（1986-），男，山西省吕梁市中阳县人，毕业于太原理工大学安全工程专业。
近距离下位煤层开采瓦斯联合抽放技术王晋伟（汾西矿业集团公司双柳煤矿，山西 柳林 033300）摘 要近距离下位煤层开采面临着本煤层瓦斯涌出和邻近煤层采空区瓦斯涌入的双重影响，针对下位10号煤层1001综采面所面临的瓦斯治理难题，在分析研究瓦斯来源及运移规律的基础上制定了9号煤采空区瓦斯高位预抽、10号煤采空区瓦斯埋管抽放配以均压通风等综合治理方案，较好地解决了近距离下位煤层开采时综采面瓦斯超限问题。
关键词近距离煤层 瓦斯运移 瓦斯抽放中图分类号 TD712+.6 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2017.08.039Combined gas extraction technology for coal mining at close distance and lower seamWang Jin-wei(Fenxi Coal Mining Group Co Shuang Liu coal mine, Shanxi Liulin 033300)Abstract:The lower coal seam mining faces the dual influence of the coal gas emission and the gob gas , gas control problems for 1001fully mechanized coal face in No. 10 coal seam , based on the analysis of the gas source and migration law, formulated on the high pre -pumping gas in No. 9 coal gob, arranged the gas drainage pipe in No. 10 coal gob, and matched with voltage-sharing ventilation and other comprehensive treatment scheme, to solve the gas overrun problem of the lower coal seam mining in fully mechanized coal face . Keywords: close distance coal seam adjacent layer goaf gas drainage同普通单一煤层工作面相比，近距离下位煤层回采时薄层破碎顶板中的裂隙为上部煤层采空区中积聚的大量瓦斯气体，向下部回采空间运移提供了良好的通道，且随着工作面推进顶板垮落后瓦斯全部涌进两煤层的混合采空区，极易涌入到工作面造成瓦斯频繁超限，严重威胁矿井安全生产[1]。
煤与瓦斯共采技术
煤与瓦斯共采技术摘要】煤炭是我国应用比例最大的化石能源，但其在开采的过程中往往受到瓦斯的威胁。
传统的瓦斯抽放技术及方法，仅仅保证了煤矿开采的安全，却忽略了对瓦斯的利用。
煤与瓦斯共采，是近几年兴起的一种新理念，本文对煤与瓦斯共采的机理、煤与瓦斯共采新技术、煤与瓦斯共采面临的技术难点进行了论述与分析，对煤与瓦斯开采工作有一定的参考意义。
【关键词】煤与瓦斯共采；瓦斯抽采对我国来说，煤炭作为一种化石能源，具有不可替代的地位，因为它是我国目前能源结构中所占比例最大的一种化石能源。
然而，在煤炭演化形成的过程中，还生成了一种爆炸性气体——瓦斯。
在煤矿开采过程中，由于瓦斯的存在，导致煤矿存在重大安全隐患。
我国之所以矿难频发，就在于多数事故特别是重大事故均是瓦斯事故。
但是，瓦斯作为一种高热值的清洁能源，若被人们善加利用，则在消除煤矿安全隐患的同时，还可以为煤炭产业带来增益。
因此，有必要研究煤与瓦斯共采技术。
一、煤与瓦斯共采的理论基础煤是一种复杂的有机混合物，是远古时期的植物遗体经过掩埋、压实、变质等作用后形成的固态化石燃料。
煤是一种多孔介质，在煤的表面存在着许多微小的孔隙，而这些孔隙根据形状及孔径的不同，又可以分为不同种类。
目前主流的区分方法是根据煤体表面孔隙孔径的不同对其分类，可分为大孔、中孔、小孔以及微孔。
这些孔隙的存在使煤的比表面积很大，这就使瓦斯在煤体表面的吸附成为可能。
瓦斯是煤在变质过程中所形成的，其形成后由于盖层的作用不能溢散，所以在高压的作用下，很大一部分瓦斯以吸附态的形式存在于煤的表面。
因此，煤层中含有大量的瓦斯，这为煤与瓦斯共采提供了物质基础。
在煤的演化过程中，在外力的作用下，煤的原始形态往往遭到破坏，我国的煤层大多数都为构造煤，美国、澳大利亚的煤层气抽采模式在中国可行性不高，因此，必须紧密结合我国煤层赋存实际，开辟出切实可行的煤层瓦斯抽采技术路线。
大量研究表明，煤层在原始状态下，由于地应力的作用，具有较高的压力，而这也是瓦斯吸附于煤体表面的原因。
近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用
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４８, 破 坏 类 型 为 I
I
I 类,
中煤层可以认 定 为 突 出 煤 层; 上１ 煤 层 最 大 瓦 斯 压
煤层时本煤层瓦斯涌出量加大,且中煤层透气性不
限,而且要增大抽采量,预抽时间需要加长,影响
开采进度.因此,从瓦斯涌出量大小和瓦斯治理难
度的角度来 看, 首 采 上１ 煤 层, 然 后 从 上 至 下 依 次
引用格式:黄鹤 近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用 [
J] 中国煤炭,２０２０,４６ (
４) ∶４２－４６
４２
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近距离煤层群开采瓦斯治理技术
工作面采高， ｍ； 煤层瓦斯含量 ， ｍ ／ ｔ ； 运出矿井后煤的残存瓦斯含量 ， ｍ ／ ｔ 。 开采 层 相对 瓦斯 涌 出量
一 — — — —
ｑ 开＝１ ． ２×１ ． ０ ２×０ ． ７×３ ． ５ ／ ３ ． ２×（ ５ ． ２ ３—２ ） ＝
涌到 ９ 煤工作面 ， 给９ 煤工作面的瓦斯治理带来了较
压机理等 的系统分 析与实践 ， 形 成了以９ 煤采前定 向长钻 孔 区域 预 抽 ， １ ０ 煤 卸 压抽 采 ， 顶 板 走 向高 位 水平 长 钻孔 抽 采 ， １ Ｏ 煤工 作 面顺 槽 上 向钻 孔抽 采 等
注泡 时 由里 向外 、 由下 向上依 次注 入 ， 注满 回风 隅角
３． ０３ ｍ ／ ｔ
１ ． ２ ． ２ 邻 近层相 对 瓦斯 涌 出量
瓦斯涌 出外 ， 还有因工作面采动影响 ， 在开采煤层 顶、 底板的一定范围内形成 的大量裂 隙， 这些裂隙给 邻 近煤 层 的泄 压 瓦斯涌 到 回采 工作 面提供 了通道 和 空间。随着工作面 的推进 ， 就会有开采层的下邻近 煤层 的大 量 泄压 瓦 斯 涌 向该 工 作 面及 其 采 空 区 ， 给 工作 面的瓦斯涌出治理带来难度 ， 易在工作面的上 隅角 形成 积 聚 ， 造 成瓦 斯超 限 。 在９ 煤开采时 ， 除 本 煤层 瓦 斯 涌 出外 ， 其下 覆 的
积聚 的 问题 。
２ ． ２ 充填注意事 项
（ １ ） 灌 注前 必须 将 回风 隅 角下 侧 阻挡 帘设 置完 毕， 并 且在 隅角切 断 线处砌 筑 隔离墙 ， 隔离墙设 置 注 泡孔及 观 察检查 孔 ， 以便施 工 与检查 。 （ ２ ）灌 注前 、 后 检 查工 作 面 回风 隅角 下 ２ ０ 架煤 壁侧 及架 尾 的瓦斯 浓度 ， 每两 架设 一测 点 ， 隅角 隔离
高瓦斯煤层群开采沿空留巷U型通风煤与瓦斯共采试验研究_柏发松
技术经验高瓦斯煤层群开采沿空留巷U 型通风煤与瓦斯共采试验研究柏发松,郑 群,周汝洪(淮南矿业集团公司新庄孜煤矿,安徽淮南232001)摘 要:为提高突出煤层卸压开采保护效果和解决采掘接替紧张问题,针对低透气性煤层群原始煤体抽采瓦斯效果差的现实条件,新庄孜煤矿52208工作面采用单巷留巷U 型通风,提出并实施强化卸压煤层瓦斯抽采、留巷段采用局部通风机风排瓦斯和减少采空区瓦斯涌出等技术措施,解决了工作面局部瓦斯积聚和超限问题,实现了单巷沿空留巷U 型通风工作面的安全高效生产,可为类似条件下高瓦斯矿井采煤工作面沿空留巷煤与瓦斯共采提供实践指导和技术支持。
关键词:煤层群开采;沿空留巷;U 型通风;局部通风;煤与瓦斯共采中图分类号:TD724;TD712+.6 文献标志码:B 文章编号:1008-4495(2010)04-0040-03收稿日期:2010-01-20;2010-06-07修订作者简介:柏发松(1971 ),男,高级工程师,工学硕士,现任淮南矿业集团新庄孜煤矿副矿长、总工程师,获得省部级科技奖2项,发表论文20余篇。
1 工作面概况新庄孜矿52208工作面位于五水平二采区,F10-5断层以北,F10-5(8)断层以南。
上限标高为-556m,下限标高为-612m 。
工作面回采B 8煤层,走向长500m,面长180m,煤层厚度1.6~2.4m,平均2.0m,采高2m,倾角23 ,煤层体积质量1.37t/m 3。
采用单一走向长壁综合机械化采煤方法,自然垮落法控制顶板。
相邻52210工作面回采过程中下伏的B 8,B 7,B 6煤层进行了强化抽采,根据抽采量计算B 8煤层钻孔控制卸压区域的残余瓦斯含量为6.7m 3/,t 在52208工作面的回采范围内B 7,B 6煤层的残余瓦斯含量分别为7.8,11.4m 3/t 。
预计52208采煤工作面相对瓦斯涌出量为27.03m 3/,t 工作面日产2500t 原煤的绝对瓦斯涌出量为46.27m 3/m in 。
科技成果——高瓦斯煤层群优质瓦斯通道构建与瓦斯抽采技术
科技成果——高瓦斯煤层群优质瓦斯通道构建与瓦斯抽采技术适用范围优质瓦斯通道构建与瓦斯抽采技术适用于深部高瓦斯煤层群的煤与瓦斯共采。
钻孔抽采依然是当前煤与瓦斯共采中瓦斯抽采的主要工程手段，本技术通过协调采矿工程活动与瓦斯抽采钻孔布局，建立浓度稳定、抽采高效、通道长寿的优质瓦斯通道，形成有利瓦斯抽采的瓦斯导通和流动网络，使瓦斯抽采具有瓦斯浓度高、流量大、稳定性好、钻孔寿命长的特性，大幅度提升瓦斯抽采效果，达到协同开发煤层气资源、提高煤矿安全开采水平和减少温室气体排放的作用。
技术原理优质瓦斯通道构建以钻孔围岩“蝶形塑性区”理论为基础，深部应力环境和采矿活动引起的“加载”与“卸荷”效应，会使钻孔围岩出现有利于瓦斯导通的“蝶形塑性区”，蝶叶长度可达钻孔直径的几十倍以上。
促使钻孔围岩产生蝶形塑性区，并尽量增加蝶形塑性区的蝶叶尺寸，可以扩大瓦斯抽采钻孔的联通范围，提高瓦斯抽采效果。
关键技术1、科学构建优质瓦斯通道的应力环境采矿工程活动引起的“加载”与“卸荷”效应可以形成高偏应力环境，这种高偏应力环境是钻孔围岩形成蝶形塑性区的必要条件。
因此需要合理的规划采矿工程活动的方式和参数，在采场的周围形成能够产生蝶形塑性区的稳定的高应力比值带，形成有利于优质瓦斯通道构建的应力环境。
2、合理确定瓦斯抽采钻孔布局根据采场周围高应力比值带的时空分布特点，确定钻孔层位、方向、间距和布设时间等瓦斯抽采钻孔布局，实现优质瓦斯通道的高效性、稳定性、长期性，大幅度提高抽采效率。
主要技术指标（1）扩大了瓦斯抽采钻孔的导通范围通过协调采矿活动构建有利的应力环境，单孔影响范围提高50倍以上；（2）减少了瓦斯抽采钻孔施工量，提升抽采效果根据采场周围高应力比值带的时空分布特点，有的放矢的确定钻孔层位、方向、间距和布设时间，减少了瓦斯抽采钻孔施工量10%以上，提高了瓦斯抽采的浓度和稳定性。
典型案例钻孔围岩蝶形塑性区理论已经被实践证明并逐步被广泛认可，以此为基础提出优质瓦斯通道构建与瓦斯抽采技术，目前在多个高瓦斯矿井进行了现场工业性试验。
近距离煤层群开采综合瓦斯治理技术
煤层底 板 在煤 柱 区应 力 一 直 处 于上 升 （ 压 ） 增 状态 ， 底板煤 岩体 处于 压缩状 态 ； 而在采 空 区下方 底 板应 力总是 处 于下降 （ 卸压 ） 态 ， 板 煤岩 体 处 于 状 底 膨胀 状态 。即正 常 回采 阶段 底板 煤岩体 总处 于增 压 （ 压缩 区 ） 卸压 （ 胀 区 ） 恢 复 阶段 （ 压 区 ） 一 膨 一 实 ， 且随着 工作 面推 进 而重 复 出现 ， 在压 缩 区与 膨 胀 区 的交 界处 ， 板岩 体 容 易产 生 剪 切 变形 而发 生 剪 切 底
针 对矿 井近 距离 高 瓦斯 煤层 群 的 特 点 ， ９ 开 对 采 底板 破裂 规律 、 层 回采工 作 面 围岩 走 向应 力 ９煤 分 布 以及邻 近层 卸 压机 理 等 进 行 了 系统 分 析 ， 通过
实践 ， 形成 了 以 ９ 煤 层 采 前 定 向长 钻 孔 区域 预 抽 、 １ Ｏ 煤层 卸压抽 采 、 顶板 走 向高 位水 平长 钻 孑 抽 采上 Ｌ 隅角 瓦斯 的近距 离高 瓦斯煤 层群 开采综 合瓦 斯治理 技术 。
神华 乌海能 源公 司黄 白茨 煤矿 的 ９ 和 １ ０ 煤层 间距 约 ３ ５ｍ， 近距 离 高 瓦斯 煤 层 群 开采 。由 于 ． 属 两煤层 距 离近 ， 煤 层 开采 时 ， 下 伏 的 １ ９ 其 Ｏ 煤层 会 有大 量 的卸压瓦 斯涌 到 ９ 煤层 工 作 面 ， ９ 煤 层工 给 作 面瓦斯 治理带 来较 大 困难 。
区域 预 抽 、Ｏ 煤 层 卸 压 瓦 斯 抽 采 、 板 走 向高 位 水 平 长 钻 孔 抽 采 上 隅 角 瓦 斯 的 近 距 离 高 瓦 斯 煤 层 群 开 采 的 １ 顶 综合 瓦斯 治理 技 术 。 实 践 证 明 ， 用 该 技 术 能 有 效 治 理 ９ 煤 层 回采 工 作 面 瓦斯 ， 矿 井 的 安 全 、 效 开 采 提 采 为 高 供 了技 术 支 撑 。 关 键 词 ： 距 离 ； 层 群 ； 力 场 ； 斯 治理 近 煤 应 瓦 中圈 分 类 号 ： Ｄ １ Ｔ ７２ 文 献 标 志 码 ： Ｂ 文章 编 号 ：０ ３— ５ ６ ２ １ ） ０—０ ０ ０ １０ ００ （０２ １ １ ６— ３
浅谈瓦斯突出矿井近距煤层开采技术
• 136 •内燃机与配件浅谈瓦斯突出矿井近距煤层开采技术明保亮(淮南矿业集团设计管理研究院，淮南232001)摘要：淮南矿业集团潘一煤矿核定生产能力为600万吨，为了生产接替的目的，需要开采东部B 组4耀5煤层采区。
该采区煤层间距较小、瓦斯含量大、巷道布置困难，开采本设计采用了多煤层采区巷道联合布置、优先开采保护层等方法，达到治理瓦斯危害实现安全生产的目的。
关键词：联合布置;保护层1采区概况① 采区位置及范围。
本区开采上限标高为-580m ，下 限标高为-770m ，对应地面标高为+ 17.5耀+20.8m 。
采区走向 长2886m 左右，倾向宽1570m 左右，面积约4.531km 2。
② 采掘情况。
采区上覆13-1、11-2煤层2632(3)正在 回采，1602(3)正在安装，准备回采，1672(1)工作面、2621 (1)工作面正掘进。
③ 地形。
对应地表为农田及水系，大部分为塌陷区，地 面高程为+ 17.5~+20.8m ,无老地层出露。
④地质构造。
本采区位于F 5断层上盘及F 4断层组上 盘。
F 5断层位于采区的东及东北界，F 4-3及F 4断层为采 区的西界，根据实际揭露情况分析，在其附近构造复杂，煤 岩层牵引较为明显，形成次一级的向背斜构造，另外与F 5 断层斜交走向NE 的小断层可能较发育，特别是对各煤层 一阶段工作面带来不利。
⑤煤层煤质。
本采区所采煤层为5-2耀4-1煤层，计4 层，其中：5-2煤层为较稳定煤层，煤层平均厚度1.67m ;5-1煤层极不稳定煤层，煤层平均厚度1.47m ，煤层结构简单；4-2煤层不稳定煤层，煤层平均煤厚1.40m ;4-1煤层为较稳定煤层，煤层平均厚度2.47m ，煤层结构复杂。
愚瓦斯、煤尘、自燃与地温。
根据矿井B 组煤层瓦斯地 质图及相关实测瓦斯资料，预计矿井西翼采区5煤层原始 瓦斯含量为4耀6.5m3/t ，4煤层原始瓦斯含量为3耀9.2m3/t 。
瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术1
探明煤炭资源量500亿吨，煤层气近 7000亿m3 ，是我国东部最大的整装 煤田； 邻近江浙沪经济发达区，是华东重 要的煤电生产基地；
淮南矿区
矿区位置图
南京 上海 杭州
1998年以前由于重大技术难题没有解决，淮南矿区瓦斯爆炸 事故频繁发生，曾是煤炭部认定的全国瓦斯事故重灾区。每 生产100万吨煤死亡人数高达4.01人！ 受到瓦斯灾害的制约，矿区几十年煤炭产量一直徘徊在1000 万吨左右，资源和区位优势长期得不到发挥，企业生产经营 十分困难，几乎到了破产的边缘。
淮南矿区
我国高瓦斯矿区分布图
淮南矿区是我国高瓦斯复杂地质条件的典型代表 为 高 瓦 斯 (10～36m3/t) 、 低 透 气 性 (0.0011mD ， 标 准 规 定 <1mD为低渗透率)煤层群(8～15层)开采条件，瓦斯压力高达 6.4MPa(浅部为2～3MPa)； 地质构造复杂、煤层埋藏深(-800～-1500m)、煤岩松软，原 煤炭部专家组评价：淮南是我国煤矿瓦斯治理等开采条件最 复杂的矿区之一；
特大型瓦斯事故仍然频发，瓦斯事故由地质条件特别复杂的 西南地区（20世纪60～70年代的云贵川）向较为复杂的东部、 中部（20世纪80年代～90年代中期的江西、安徽、河南）和 相对简单的东北、西北地区（20世纪90年代～21世纪初期的 辽宁、黑龙江、陕西、新疆）转移； 由传统型小型矿井向现代化大型高产高效矿井转移； 从少技术、管理粗放时期的浅部多发到客观条件开采工艺都 发生很大变化的深部，因技术、管理进步不相适应仍然时有 发生; 2008年我国煤矿百万吨死亡率仍高达1.182，2009年降至 0.892（2008年美国0.028，俄罗斯0.41，波兰0.25，印度 0.32），与世界先进水平差距较大，安全形势严峻。
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（ 第 43 卷第 4 期）
应用·实践
距变化较大（ 层间距最小不足 1． 0 m） ， 戊9 － 10 煤层的 在开采过程中， 瓦斯含量大于戊8 煤层的瓦斯含量， 邻近层瓦斯对开采层产生很大影响 。 在近距离保护层开采过程中， 受采动压力的作 底板岩层逐渐卸压、 往采空区方向膨胀而生产 用下， 离层， 从而产生大量裂隙， 形成“O ” 形裂隙圈， 煤层 中的瓦斯沿此“O ” 形裂隙圈涌入回采工作面采空 区。 由于自动化装备生产能力大， 在工作面的快速 推进过程中， 邻近层戊9 － 10 煤层的卸压瓦斯大量涌入 工作面。在自动化设备首采实验工作面快速推进过 3 程中实测绝对瓦斯涌出量 26． 94 m / min， 现场实测 数据显示， 本煤层瓦 斯 涌 出 量 仅 占 总 量 的 10% ～ 20% ， 80% ～ 90% 的瓦斯来源于邻近层， 如此大量的 时常造成上隅角瓦斯聚积、 很容 瓦斯从上隅角涌出， 易导致瓦斯超限事故的发生。 2 2． 1 煤与瓦斯共采工艺 可行性分析
应用·实践
（ 2012 － 04 ）
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高瓦斯超近距离煤层群煤与瓦斯 共采工艺
杨继东， 范付恒， 王玉杰
（ 中国平煤神马集团能源化工研究院 瓦斯研究所， 针对平煤股份六矿高瓦斯超近距离煤层群的具体赋存条件 ， 在自动化回采工作面的设计 过程中， 以煤与瓦斯共采理论为指导， 在科学分析超近距离煤层群回采过程中工作面瓦斯涌出规
应用上隅角埋管抽采、 高位钻场抽采等综合分源抽采方案 。在有效控制工作面瓦斯 律的基础上， 抽采的基础上， 进一步优化煤与瓦斯共采工艺， 取得了非常明显的技术效果。 关键词： 高瓦斯； 超近距离煤层群； 煤与瓦斯共采 中图分类号： TD712 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 496X（ 2012 ） 04 － 0095 － 03
Coal and Gas Simultaneous Extraction Technology in High Gas and Super Close Distance Coal Seam Group
YANG Ji － dong，FAN Fu － heng，WANG Yu － jie （ Gas Research Institute，China Pingdingshan Shenma Group Energy and Chemical Research Institute，Pingdingshan 467000 ，China） Abstract： Aiming at specific occurrence condition of high gas and super close distance coal seam group in Pingmei shares No． 6 coal mine，in the design process of automation working face，taking coal and gas simultaneous extraction theory as the instruction，on the basis of scientifically analyzing working face gas emission law in the process of super close distance coal seam group recovery，comprehensive differentiating source gas drainage scheme of buried pipe gas drainage in upper corner and high level drilling field gas drainage are applied． On the basis of effectively controlling working face gas drainage，coal and gas simultaneous extraction technology is further optimized，which makes very obvious technical effect． Key words： high gas； super close distance coal seam group； coal and gas simultaneous extraction
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工作面概况 平煤六矿戊8 － 22140 工作面位于矿井二水平
戊丁二下山采区， 埋藏深度接近 830 m， 采面走向 880 m， 倾斜长度 180 m， 可采储量 27 万 t， 工作面安 装一套自动控制的综采装备， 采取自动控制回采工 艺， 自动化回采工艺流程为： 1 ） 采煤 机 上 行 割 煤， 自动拉架推运输机至机 尾。 2 ） 采煤机反向牵引， 缓慢上行， 滚筒逐渐切入 。 煤壁 3 ） 机尾推移后， 采煤机上行割三角煤至机尾， 然后反向牵引， 下行割煤。 4 ） 自动割煤→ 自动拉架 → 自动推移运输机， 循 环作业。 实际揭露的地质情况表明， 随着开采深度的不 断增加， 矿井主采煤层戊8 煤层与戊9 － 10 煤层的层间
平顶山矿区是我国重要的煤炭生产基地之一 。 近年来， 随着煤矿开采技术的迅猛发展， 平煤集团开 自动化采、 掘、 运等装 采装备已经发生了重大变革， ， 备越来越多地投入到生产现场中 对于改善矿井传 统生产模式、 提高矿井生产效率发挥了积极作用 。 但随着矿井开采深度的不断增加， 矿区煤层瓦 斯地质赋存条件日趋复杂： 瓦斯含量高、 瓦斯压力 大、 煤层透气性差， 使矿区开采深部煤层的矿井逐渐 演变为国内煤矿瓦斯灾害威胁最严重的矿区之一 。 平煤六矿是平煤集团的主力生产矿井， 由于矿 井主采煤层戊8 煤层与戊9 － 10 煤层平均层间只有 4． 71 m， 在 戊8 煤 层 开 采 过 程 中 ， 其近距离下覆的 戊9 － 10 煤层中的瓦斯大量涌入回采工作面采空区 ， 给 回采工作面安全生产带来极大影响， 严重制约了自 动化装备生产能力的有效发挥。进一步开展高瓦斯 超近距离煤层群煤与瓦斯共采工艺研究是实现矿井 安全、 高效生产的重要基础工作