阳煤集团瓦斯治理讲座
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三、阳煤集团瓦斯治理技术(保护层开采)
(4)下一步规划实施矿井 目前集团公司已经进入被保护层开采的矿井有新景公司、平舒公司、
新元公司,下一步规划的有新景公司佛洼区、保安西区15#煤层;平舒公
司翟下庄分区西翼开拓盘区开采15#煤层,卸压保护上覆8#煤层;新大地 公司开采15#煤层保护上覆8#煤层。
三、阳煤集团瓦斯治理技术(以岩保煤)
阳煤集团瓦斯治理讲座
阳煤集团总工程师 令狐建设
目录
一 二 三 四 阳煤集团瓦斯分布情况 阳煤集团瓦斯治理情况 阳煤集团瓦斯治理技术 阳煤集团瓦斯防治基础管理
一、阳煤集团瓦斯分布情况
阳煤集团现有突出矿井9个(分别是:五矿贵石沟井、新景公司、新
元公司、开元公司、平舒公司、石港公司、寺家庄公司、永兴公司、新
三、阳煤集团瓦斯治理技术 (三)7+3”瓦斯治理阳泉模式
瓦斯治理七项技术 1 保护层开采 2 以岩保煤 3 水力压裂 4 水力冲孔造穴
5 小煤柱掘进
6 气相压裂
7 沿空留巷
三、阳煤集团瓦斯治理技术(保护层开采)
1、保护层开采技术 (1)概述 保护层开采分下、上保护层两类,见下图。通过先采非突出煤层或弱 突出煤层,达到对邻近煤岩体松动、卸压的作用,进而提高被保护层煤 体透气性。
图1 下保护层开采示意图
图2 上保护层开采示意图
三、阳煤集团瓦斯治理技术(保护层开采)
下保护层开采 随着工作面的不断推进,在保护层开采层面上出现应力降低区,在该 卸压区被保护层煤体地应力减小、煤层透气性增大,卸压煤层瓦斯沿该
卸压区层内破断裂缝和层间离层裂隙释放,被保护层瓦斯压力和瓦斯含
量下降,突出危险性降低。 上保护层开采
大地公司)、高瓦斯矿井17个、低瓦斯矿井15个。阳煤集团目前突出矿 井主要集中在阳泉和晋中区域,均位于沁水煤田东北部的阳泉矿区内, 行政区划涉及阳泉市、平定县和晋中市昔阳县、和顺县、左权县、寿阳 县。 阳泉矿区瓦斯赋存状况呈现3个瓦斯储集层段:上储集层段包括3#煤 层及其上下邻近层;中储集层段包括12#煤层及其上下邻近层和两层石灰 岩K4、K3;下储集层段为13#煤层及下部煤层和K2石灰岩。
“7+3”瓦斯治理阳泉模式,即以岩保煤、气相压裂、长钻孔水力压裂、
沿空留巷、水力冲孔造穴、保护层开采、小煤柱开采这七项技术和本煤 层瓦斯抽采系统标准化、在线监测、精准计量这三种管理手段。
三、阳煤集团瓦斯治理技术 (二)瓦斯抽采技术
1、邻近层瓦斯抽采技术
采用综采机械化开采中厚煤层(3#、8#、9#等)的回采工作面,采
Fra Baidu bibliotek
二、阳煤集团瓦斯治理情况
(二)2017年瓦斯抽采工程量完成情况
2017年截至5月份底,本煤层年度计划499万m,已完成217万m;
千米钻机年度计划19万m,已完成7.6万m;穿层钻孔年度计划101万m,
已完成34万m;抽放量年度计划121068万m3;已完成56382万m3
二、阳煤集团瓦斯治理情况 (三)高突矿井瓦斯抽采巷移动泵安装进展情况
顺槽煤巷
顺槽煤巷
底板岩巷
“以岩保煤”底板岩巷钻孔布置示意图
顶板岩巷
煤层 煤巷 煤巷
“ 以岩保煤”顶板岩巷钻孔布置示意图
三、阳煤集团瓦斯治理技术(以岩保煤)
(2)应用实例及其效果 寺家庄公司15117底抽巷内每隔5m布置一组“以岩保煤”穿层钻孔, 每组钻孔9个,预抽上覆煤巷及两侧15m范围内煤层瓦斯(见图3.2.5)。 钻孔直径90~130mm,采取 “两堵一注” 水泥砂浆封孔形式,有效封 孔段为见煤点至孔口方向8m。 寺家庄公司在采用冲孔造穴工艺配合“以岩保煤”措施后,单进最高达 204m/月,极大缓解了衔接紧张的局面。 (3)“以岩保煤”技术的优势 通过底板岩巷提前对所采煤层进行预抽,有效的保证了钻孔预抽时 间。 为其他瓦斯治理措施提供施工空间,减少了对生产的影响。 通过与水利压裂、冲孔造穴等增透措施的配合使用,进一步消除了 煤层突出危险性,提高了瓦斯抽放量进而提高了巷道单月进尺。
保护层开采期间,被保护层处于保护范围内,受采动影响,被保护层
充分卸压,被保护层大部分卸压瓦斯通过底板裂隙带内的层间导通裂隙 直接涌向上保护层工作面及采空区。因此,保护层开采期间必须结合被
保护层卸压瓦斯抽采。
三、阳煤集团瓦斯治理技术(保护层开采)
(2)应用实例及其效果 通过以前对三矿保护层开采效果考察,被保护层3#煤层(平均厚度 2.3m)受15 #煤(平均厚度6.1m)采动的影响(3#煤层距离15#煤层平均 层间距为136.5m左右),保护区域内发生了膨胀变形,膨胀变形达 5cm~20cm,相对变形为4.0‰~7.84‰。瓦斯含量由18.17m3/t降为 5.76m3/t,综合瓦斯抽采率达68.8%。被保护层回采工作面瓦斯抽采量由 卸压前的2.5 m3/min增加至30m3/min,增大了12倍。 (3)保护层开采技术的优势 通过对相关矿井被保护层开采的考察,进一步证明保护层开采结合卸 压瓦斯抽放技术成功地消除了被保护煤层的煤与瓦斯突出危险性,降低 了煤层瓦斯含量,使高瓦斯突出煤层转变为无突出危险煤层。
瓦斯涌出约占85~90%,本煤层约占10~15%。如果15 #煤层上部有开
采的邻近煤层,则工作面邻近层瓦斯涌出量比值降低。和层间距和开采 间隔时间有关。
二、阳煤集团瓦斯治理情况
(一)“两个能力”基本情况
目前阳煤集团矿井安设主要通风机60套,总排风量50.5万m3/min。 瓦斯抽放泵站共计32座,瓦斯抽放泵共安装143台,总装机能力为 82273m3/min。2016年正常生产矿井通风能力8182万t/年,抽放能力为 6881万t/年 。
2、“以岩保煤”技术 (1)概述
在掘进工作面底(顶)板的稳定 岩层中施工一条底(顶)板岩巷,岩 巷先掘,初步起到卸压消突增透的目 的,再利用底(顶)板岩巷施工穿层 钻孔预抽煤层瓦斯,超前保护煤巷掘 进。钻孔控制巷道轮廓线外不小于 15m范围,终孔间距按3~5m布置。 该技术适用于透气性差、瓦斯含 量高、地应力大、煤层成孔困难、本 煤层瓦斯预抽效果差的煤层,同时配 合采用增透措施以提高煤层透气性。
水流动性差的地区瓦斯压力和含量随深度的增加也增大。
一、阳煤集团瓦斯分布情况
根据阳煤集团多年的经验,在煤层开采过程中,上储集层段开采3#、 6 #煤层的工作面瓦斯来源,本煤层与邻近层约各占50%;开采中储集层 段8 # 、9 # 、12 #煤层的工作面瓦斯来源,邻近层涌出约占60~70%, 本煤层涌出约占30~40%;开采下储集层段15#煤层的工作面,邻近层
集团公司需要安装移动抽采瓦斯泵的十三个矿井,需购置抽采泵
28套(77台),截止目前已到货8套(22台),其余20套抽采泵及配套
的电机设备预计7月30日全部到货。 各矿泵站硐室共需28座,已完工的共计12座,分别是:一矿、三矿、 兴峪、平舒、新大地、长沟、坪上各1座,二矿3座,五矿2座。除开元矿 开工迟,预计8月底完工外,其余泵站硐室均进入施工或收尾阶段。
地面井水力压裂示意图
三、阳煤集团瓦斯治理技术(水力压裂)
应用实例及其效果: 新景公司3#煤层地面钻井施工8个。地面井单井注水量530~870m3,注砂量 为40~62m3,水砂压裂压力为15~28MPa。其中XJ-1井累计抽采8个月,最大 日产气量达到4712m3,,平均日产气量1526.7m3,平均抽采浓度94.8%,累计 产气约36.64万m3。
集团公司开采的高瓦斯煤层综采工作面必须采用走向高抽巷与初采 倾斜高抽巷进行抽采;其它煤层上邻近层瓦斯涌出量大于15m3/min时, 优先采用走向高抽巷与初采倾斜高抽巷进行抽采。高抽巷层位距15#煤的 距离不得小于8.5倍的开采煤层高度为宜,走向高抽巷至工作面回风顺槽 的水平距离要根据层间距而定,一般应掌握在25m~1/3工作面采长之内, 高抽巷距15#煤层越近,应越靠近工作面回风顺槽。走向高抽巷初次抽出 瓦斯一般在工作面回采到距切巷28m左右,大量抽出瓦斯在38m左右, 我们把顶板走向高抽巷与后高抽巷贯通,利用走向高抽巷进行抽放来解 决工作面初采期间的瓦斯涌出,大大缩短了高抽巷初次抽出瓦斯的距离, 降低了工作面初采期间瓦斯超限。 初采伪倾斜高抽巷其关键是,要布置在顶板初始冒落的边缘带上, 使之随顶板的冒落自下而上逐段报废,使抽放负压点随之上移,瓦斯抽 放浓度逐渐升高,直至顶板冒裂高度与高抽巷连通,渡过初采期。
各抽采井产气情况
该技术目前主要在寺家庄、新元、新景等矿井开展应用。
三、阳煤集团瓦斯治理技术(水力压裂)
(2)井下水力压裂技术 在底板岩石抽采巷利用千米钻机或其他深孔定向钻机施工穿层钻孔,钻孔穿 透煤层后沿工作面走向在煤层中施工约200-500m(见图3.2.7),成孔后进行快 速封堵,并利用专用压裂设备向煤层高压注水,改变钻孔周围煤岩体的应力状态, 在钻孔周围形成大面积卸压区域,增大附近煤体透气性,以提高瓦斯抽采效果。 该技术较适用于压裂范围内无大的地质构造区、煤层赋存相对稳定且硬度系 数较高的煤层
一、阳煤集团瓦斯分布情况
阳泉矿区不同深度的煤层瓦斯含量和压力梯度变化趋势分为两段。 以9#煤层为分界,在1~9#煤层,随深度增加,瓦斯压力和瓦斯含量也增 加;在9~15#煤,其间有三层石灰岩,煤层原生瓦斯逸散进入裂隙溶洞, 由于岩溶裂隙水流携带,或石灰岩出露瓦斯释放作用,煤层瓦斯压力和
瓦斯含量随着深度的增加,瓦斯压力和含量越小。在无岩石出露及岩溶
在煤与瓦斯突出治理方面,充分利用阳煤集团瓦斯抽采技术、管理 和队伍优势,优先采用保护层开采和“以岩保煤”等区域防突措施,改 变目前瓦斯抽采短兵相接、预抽时间短的现状,实现从风排型向抽采型 转变、从符合型达标向根除型消突转变,最终消除采掘作业过程中的煤 与瓦斯突出和其它瓦斯事故的发生。
三、阳煤集团瓦斯治理技术
(1)概述 水力压裂增透技术是依靠注入煤层中水 的压力克服最小地应力和煤岩体抗拉强度使 煤层弱面发生张开、扩展和延伸形成裂缝从 而达到增大煤层透气性的一种方法措施。目 前阳煤集团水力压裂分为:地面井压裂和井 下水力压裂。 (2)地面井压裂技术 通过在构造区施工地面钻井预抽煤层瓦 斯,并对地面钻井实施水砂压裂,以提高构 造区煤层渗透率、改善地面钻井预抽效果, 实现目标煤层掘进期间消突的目的。
近年来,阳煤集团在以往瓦斯治理技术的基础上,即邻近层抽采技 术(边采边抽上邻近层抽采钻孔、倾斜高抽巷、走向高抽巷)和本煤层 抽采技术(回采工作面抽采、掘进工作面抽采),结合各高突矿井煤层 碎软、透气性差、瓦斯含量高、抽采困难的特点,集团公司开展了大量 的瓦斯治理技术创新研究,并取得了一系列的技术成果,逐渐形成了
用顶板穿层钻孔抽采邻近层瓦斯时,钻孔间距要根据瓦斯涌出量确定, 钻孔间距一般掌握在15~30m之间,距切巷20m范围内至少2对高低孔, 孔径不低于200mm;并且施工一条初采伪斜高抽巷,解决工作面初采期 瓦斯,目前基本解决了中厚煤层邻近层瓦斯对安全的威胁。
三、阳煤集团瓦斯治理技术
2、顶板岩石走向与初采伪斜后高抽巷抽采技术
2017年计划在二矿(81302工作面)、五矿(8419工作面)、新景
(15121工作面)、平舒(15202顶抽巷、15106工作面、15211工作 面)、寺家庄(15118进风底抽、15203进风底抽巷)、新大地(15409
回风底抽巷)施工底抽巷工程。
三、阳煤集团瓦斯治理技术(水力压裂)
3、水力压裂技术
三、阳煤集团瓦斯治理技术(以岩保煤)
(4)下一步规划实施矿井
目前阳煤集团在寺家庄公司(15117进、回风底抽巷;15110进风底 抽巷;15301进、回风底抽巷)、新大地公司(15404工作面进风顺槽底
抽巷)、平舒公司(81115工作面底抽巷)、新景公司(南五底抽巷、
南九底抽巷、北九底抽巷、15121工作面底抽)、五矿(8406进、回风 底抽巷)使用。
三、阳煤集团瓦斯治理技术 (一)概述
在瓦斯抽采方面,从2007年开始,阳煤集团瓦斯治理从以邻近层瓦 斯抽采为主逐渐向邻近层瓦斯抽采、本煤层抽采、井下千米钻机及长钻 孔瓦斯抽采、保护层卸压瓦斯抽采、低透气性煤层增透抽采、顶底板岩 石抽放巷穿层预抽、地面煤层气抽采等全方位、立体化的煤与瓦斯共采 格局转变。