掘进工作面底板围岩裂隙瓦斯治理技术应用

摘 要:通过永贵能源安顺煤矿9103轨道巷掘进工作面底板围岩裂隙局部瓦斯涌出治理技术的研究和应用,找出了有效治理围岩瓦斯涌出的措施,防止掘进工作面瓦斯超限,提高了掘进工作面安全系数,进而缓解了采掘接替的紧张局面。

关键词:围岩裂隙 瓦斯治理技术 应用

中图分类号:P62文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)06-052-02

随着矿井向深部开采,瓦斯治理力度加大,在瓦斯防治工作中出现很多意想不到的问题。我们“一通三防”人员深入井下,了解现场实际情况,深入分析,采取相应措施。永贵能源安顺煤矿9103轨道巷掘进工作面底板围岩裂隙的局部瓦斯治理技术的研究和应用,取得了良好效果。

1工作面概况

该工作面位于井田下部,内部断裂稀少,总体呈较稳定的单斜层状,缓倾斜,近水平。其构造属简单类型。

(1)褶曲:该工作面位处大威岭背斜西部倾伏端,受背斜宽缓的轴部及向南西倾伏的构造形态,工作面内地层产状有规律的变化,地层走向自东向西、由北320度渐变为正北倾向。自东向西由南西渐变为近正西,倾角一般均在2―6间变化

(2)断裂:该工作面未有大的构造,但在工作面中部有一西北东南向逆断层,产状不稳定,有待在以后的生产过程中边掘边探,以便掌握准确的地质资料来指导安全生产。

(3)节理:一般在断裂旁侧及脆性岩石中较发育,对开采影响不大。

(4)对工作面设计及对矿井生产的影响:由于盘区构造简单,对盘区开采设计及矿井生产的影响不大,对安全生产不构成危害,但在以后工作中要做到“边掘边探、有疑必探”,进一步摸清地质情况。

(5)岩浆侵入体及河流冲刷带对煤层的影响:本工作面无岩浆侵入体及河流冲刷带。

(6)煤层特征:含煤厚、煤层结构、物理性质等。

1)煤厚、煤层结构:本工作面开采M9煤层,产于P2L3中部,上距S4标志层灰岩平均5.36m,直接顶板为深灰色粉砂质粘土岩或K12黑色炭质粘土岩及浅灰色粉砂岩,煤层结构简单,基本上为单一煤层,煤层平均厚度1.53m,厚度变化小,厚度变化系数10%属稳定型煤层,煤层结构简单,一般为单一煤层或夹一层小于0.05m夹矸。

2)物理性质:该煤层为黑色暗亮型,较脆易碎。断口呈参差状,沥清光泽,水分平均含量2.01%,灰分19.86%,含硫量1.48%,挥发分10%以下,发热量超过34.75MJ/kg。

(7)瓦斯:该工作面煤层瓦斯含量为18m3/t(矿井建设中发生过两次煤与瓦斯突出),因此该面按煤与瓦斯突出危险工作面管理。

(8)煤尘、自燃与地温

1)煤尘爆炸性:经测试证明本矿井无煤尘爆炸危险。

2)煤的自燃:经重庆煤科分院鉴定,安顺煤矿M9煤层为不易自然煤层。

3)地温:临近矿井测试平均地温梯度为1.0-1.76m。轿子山矿井在160-250m处,地温19-21，说明本工作面地温正薷呶氯群Α?

2瓦斯涌出来源分析

安顺煤矿是煤与瓦斯突出矿井。9103轨道巷掘进工作面在掘进过程中采用边掘边抽,超前密集排放钻孔,效果检验,安全防护四位一体综合防突措施。正常回风瓦斯浓度0.40%,迎头瓦斯0.12%,回风风量426m3/min,瓦斯涌出量1.7m3/min。当掘进至570m时回风瓦斯浓度突然增大到0.78%,迎头瓦斯0.11%。在此迎头瓦斯未增加的情况,回风瓦斯涌出量3.15m3/min,由于迎头瓦斯稳定在0.11-0.12%之间,可判断这不是瓦斯突出预兆。现场排查发现,距迎头后50-100m处,右帮巷道底板围岩裂隙涌出瓦斯。由于受掘进作业影响,打破了围岩瓦斯涌出平衡,当时围岩瓦斯涌出量较高,为1.45m3/min。当时的瓦斯涌出量减去正常瓦斯涌出量:

Q围=Q当-Q正

式中:Q围是围岩瓦斯涌出量m3/min;

Q当是当时瓦斯突然瓦斯增大时瓦斯涌出涌出量m3/min。

Q正是正常时瓦斯涌出涌出量m3/min。

3瓦斯治理方案选择与实施

(1)瓦斯治理方案的选择

瓦斯自围岩裂隙涌出,裂隙较多,长度在通尺470m至520m之间。由于裂隙较多,采取打钻抽放不能解决问题。根据9103轨道巷工作面实际情况和围岩裂隙瓦斯涌出特点,经研究决定在50m范围内选定几点瓦斯涌出大的地方,采用引排抽放法,将围岩瓦斯罩住,然后联管抽放。

(2)瓦斯治理方案的实施

瓦斯罩选材与制作:1)选用矿用防突钻机废弃油桶多个。根据现场瓦斯涌出地点裂隙大小情况,将其切割横竖两半,并将其中一头焊接一个直径150mm无缝钢管,钢管长度在200--300mm。2)300mm钢丝软管若干米。3)适量水泥河沙,备用。

瓦斯罩安装地点选择。根据现场实际情况,在围岩瓦斯涌出地点50m范围内,选定8个瓦斯涌出大的地点进行安装。

瓦斯罩安装方法。具体安装方法是在选定的围岩裂隙瓦斯涌出点,将瓦斯罩罩在上面,用水泥河沙搅拌成的混凝土将瓦斯罩四周封严,防止瓦斯从四周涌出巷道,当四周混泥土凝固后,然后将钢丝软管一头连接在瓦斯罩上一头连接在瓦斯抽放管上,进行低负压抽放,8个瓦斯涌出点逐一按以上方法安装瓦斯罩。

瓦斯治理效果。通过以上措施将围岩瓦斯进行引抽,9103掘进工作面回风瓦斯浓度平均在0.36%,比未治理以前回风瓦斯浓度平均下降了0.42%。9103掘进工作面回风风量426 m3/min,则计算出围岩瓦斯涌出大于1.79 m3/min。至此,我们杜绝了9103掘进工作面炮后瓦斯超限现象。

4结束语

通过采取以上围岩瓦斯治理技术,有效地降低了9103掘进工作面瓦斯的涌出量,减少瓦斯对掘进进度的制约,尤其是瓦斯浓度的下降为巷道掘进增加了安全保证,保证了巷道的顺利贯通,也为煤巷施工工作面顺层钻孔及提前预抽提供了充足的时间,从而缓解了采掘接替的紧张局面。此技术已开始在永贵能源贵州各矿广泛推广,具有很高的经济效益和安全效益。

参考文献:

[1] 何国益.矿井瓦斯治理实用技术[M].北京:煤炭工业出版社,2009.

[2] 国家煤矿安全监察局. 防治煤与瓦斯突出规定[M].北京:煤炭工业出版社,2009.