21904瓦斯综合治理方案.docx
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21904瓦斯综合治理方案
21904工作面瓦斯综合治理技术方案
一、采区概况
板石煤矿21904综采工作面设计走向长1225m,倾斜长112m,开采煤层为19号煤层,工作面煤层走向北东、倾向北西,倾角5~0/3°。
煤层厚度2.50~1.00/1.75m。
工作面中部至北东端煤层较厚,西南端煤层变薄,开切眼附近煤层遭遇古河流冲蚀。
该煤层煤质较好,为半亮-半暗型,煤层灰分18.78%,发热量24.73MJ/Kg,工作面位置:
19层材料巷及-548皮带大巷西南侧。
四邻关系:
北东部为19层材料巷及-548皮带大巷;北西部为DF48及北河堤保安煤柱;西南部为19层可采边界(古河流冲刷带);东南部为21902回采工作面。
井下标高:
-591.51(开切眼)~-543.68(回风顺槽)。
地面为湖龙村及柳亭村水、旱田地。
工作面西南端地表为珲春河南河堤及珲春河河床。
地面标高:
25.8~22.8m。
采用走向长壁后退式采煤方法,综合机械化回采工艺,采用全部垮落法管理顶板。
二、板石煤矿21904采面瓦斯综合治理技术方案
(一)21904综采工作面瓦斯涌出来源分析
综采采场范围内涌出瓦斯的地点称为瓦斯源,瓦斯源的多少、各源涌出瓦斯量的大小直接影响着采场的瓦斯涌出量。
工作面瓦斯涌出来源可划分为落煤瓦斯涌出、煤壁瓦斯涌出及采空区瓦斯涌出三大部分。
落煤瓦斯涌出是指回采工作面采落煤炭解吸出的瓦斯;煤壁瓦斯涌出又可分为工作面煤壁瓦斯涌出和顺槽煤壁瓦斯涌出;采空区瓦斯涌出可分为三部分,即围岩瓦斯涌出、回采丢煤瓦斯涌出和邻近层瓦斯涌出。
前两部分的瓦斯直接涌入到采场内,而采空区涌出的瓦斯是随着采场内煤层、岩层的变形或垮落而卸压,按各自的规律涌入回采工作面的采空区,混合在一起,构成采空区瓦斯涌出。
回采工作面各源瓦斯涌出构成与煤层赋存条件(单一煤层或煤层群)、开采方式(一次采全厚、水平分层或倾斜分层)、煤层开采顺序等因素有关。
根据开采21902面瓦斯涌出量分析,预测21904回采工作面瓦斯涌出为22-30m3/min之间。
(二)21904综采工作面瓦斯综合治理技术方案
1、瓦斯综合治理技术方案的制定原则
瓦斯综合治理技术方案主要是根据矿井、采区、工作面瓦斯来源及构成、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进行综合考虑。
目前的瓦斯治理方法主要有以下五种:
一是改进通风方式增加工作面的通风能力;二是进行瓦斯抽采,降低工作面的风排瓦斯量,实现瓦斯抽采达标;三是局部瓦斯积聚的处理;四是防止采空区瓦斯突然压出;五是综合治理方法。
2、瓦斯抽采技术方案的提出
煤矿抽采瓦斯是降低依靠通风排放瓦斯量的根本措施,是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径,通过对回采工作面瓦斯涌出来源及构成分析可知,工作面瓦斯涌出量的很大一部分来源于采空区,属顶板卸压导致的邻近煤层瓦斯涌出,综采工作面的瓦斯治理应在加强通风的基础上,大力开展以采空区边采边抽、本煤层预抽相结合的瓦斯综合抽采技术方案。
(三)瓦斯抽采方法治理瓦斯
(1)瓦斯抽采方法的确定
根据煤层赋存状况和已采工作面的瓦斯涌出规律,该区为煤层群开采,在19#煤层开采期间,下临近层层间距大于20m,对19#煤层开采无影响,对上邻近层瓦斯来源可采用本煤层高位钻孔边采边抽解决,所以需要采取本煤层预抽、采空区边采边抽等综合瓦斯抽采方法。
(2)本煤层预抽
根据我矿以往的本煤层预抽经验,对21904工作面特制定了新的本煤层预抽设计,利用ZDY3200S型钻机施工本煤层瓦斯预抽钻孔,在21904上顺距工作面位置36m处开始往外施工本煤层顺层抽采钻场,钻场间隔36m,采用扇形打法,钻场分长孔钻场与短孔钻场,交替进行布置,此设计更好的对预抽钻孔进行了排布,从而增加了对本煤层的预抽效果,也为预抽工作节省了人力物力。
通过21904上顺瓦斯抽采管路连接至瓦斯抽采泵,采用高负压、低流量瓦斯抽采泵抽采本煤层瓦斯。
以此类推,至21904工作面停采线。
预抽煤层瓦斯抽采钻孔孔口负压达到13KPa以上、煤层预抽钻孔封孔深度大于8m、岩石钻孔封孔深度大于5m。
钻孔施工结束后要立即对钻孔进行封孔,封孔前要对钻孔内的积水进行排放,以免孔内积水过多影响抽采效果。
(3)边采边抽
①尾巷埋管抽采
一是立管安设在上隅角处3m高天井内,其余每间隔6m处打一3m高天井安设站柱立管,按照6m迈步向外布置;站柱立管规格为6寸钢管5m高,顶部0.5m花孔,底部用法兰盘接入4寸软笼到浮抽管路。
在上顺铺设3趟6寸无缝钢管,交替进行,形成间距6m的站柱立管抽采尾巷瓦斯。
二是高位尾巷留管抽采。
沿上顺槽自开切眼位置向里侧掘送高位尾巷,垂高15m左右,在尾巷内打木垛预留瓦斯抽采管,并在尾巷门口进行封闭,对接上风道瓦斯抽采管路,进行采后抽采采空区瓦斯。
②高位钻孔抽采
高位钻孔是在工作面回风巷内向煤层顶板裂隙带施工的钻孔,高位钻孔瓦斯抽采又称顶板裂隙带抽采,主要作用是利用工作面回采采动压力所形成的顶板裂隙带作为通道来抽采邻近层及采空区内的瓦斯。
随着工作面回采,在工作面周围形成一个采动压力场,采动压力场及其影响范围在工作面后方的采空区沿垂直方向形成三个带,即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。
在水平方向上形成三个区,即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。
在这个采动压力场中形成的裂隙空间,便成为瓦斯流动的通道,通过钻孔内的抽采负压,加速了瓦斯的流动,使得高位钻孔能够抽出采空区高部积聚的高浓度瓦斯。
11910综采工作面高位钻孔具体参数为:
1)抽采方法:
在工作面回风巷布置的钻场内向采空区冒落拱上方呈扇形打8个孔深为90-120m的高位钻孔,钻孔终孔点距回风巷距离在0-55m左右,距煤层顶板垂直距离在8-27m左右,封孔后抽采采空区及裂隙带瓦斯。
2)钻场施工:
在
工作面回风巷内,从第一个钻场距工作面为18m,为防扇钻场,防扇钻终孔高度根据矿井采面顶板岩性及冒落带高度自行设计,终孔高度应在5-12m之间,抽采初次来压期间采空区瓦斯,此后每隔18m布置一个钻场。
3)封孔工艺:
顶板穿层钻孔按钻孔参数施工到位后,下4寸4m插管用聚铵脂封孔3.5m,通过4寸软管接入气水分离器,然后再接入10寸瓦斯抽采管路系统,如顶板破碎时需要将插管适当加长,(在4m插管前加4寸2m插管,直至钻孔不漏气为止)。
采用随抽随采的方法进行抽采瓦斯。
(四)通风方法治理瓦斯。
加大综采工作面配风量,提高综采工作面风流速度,提升工作面风排瓦斯能力,特别是提高工作面底部风排瓦斯能力,综采工作面风量配到1000m3/min,力争达到1500m3/min。
三、成立板石煤矿瓦斯综合治理领导小组
组长:
矿长
副组长:
总工程师安全矿长生产矿长
成员:
机电矿长开拓矿长副总(助理)驻矿安监处长
安管科长通风科长机电科长抽采区长
通风区长采掘区长机电区长
四、板石煤矿瓦斯综合治理管理措施
1、健全完善瓦斯抽采机构,成立瓦斯抽采区,负责煤层瓦斯抽采、高压注水、打钻等瓦斯治理工程的施工,配足人员,开展钻工的技术培训,提高钻工的操作技能,提高打钻效率,保证本煤层预抽和临近煤层卸压抽采与边采边抽、高压注水等工作的顺利开展。
2、采掘机喷雾系统完好,作业时喷雾系统必须运行,防止煤尘飞扬或产生火花引发事故。
机组割煤时,除保证机组内、外喷雾灵敏可靠外,架间喷雾必须正常使用。
并且必须用高压水管向采煤机滚筒进行喷雾洒水。
发现割顶、割底出现火花时,必须用高压水管浇水处理。
3、加强采空区注氮管理,实施尾巷埋管注氮,每隔15m一迈步,注氮管路一律为4",保证24h不间断,800m3注氮机安装后,将注氮管路改到下顺槽,由下顺槽注氮。
4、遇坚硬夹石超过0.5m时,工作面可以放震动炮,炮眼深度1.5m,装药量不超过200g,但必须使用水泡泥,填满黄泥封孔消焰,用皮带遮挡矸石和防止火焰窜入采空区、损坏设备。
5、与中国煤炭科工集团沈阳研究院、重庆研究院等科研院所合作,开展瓦斯综合治理技术研究,解决瓦斯综合治理工作当中的疑难问题,进一步提升瓦斯综合治理的科技含量和瓦斯防治能力。
6、应用矿压观测系统,进行矿压实时监测,研究掌握顶板岩性和周期来压规律。
切实掌握周期来压规律,实现准确预测预报,为矿井应对采面周期来压期间瓦斯涌出异常提供依据。
工作面发生周期来压要立即停止作业,及时上报集团公司调度室,现场相应采取架间向底板打钻加快释放,加大高位抽和浮抽力度,并经集团公司顶板压力监测领导小组鉴定后方可恢复生产。
7、工作面原班生产八个正规循环作业,保证本煤层及下部临近煤层瓦斯缓慢均匀释放。
8、加强瓦斯地质工作,进一步查清采区地质构造,研究地质构造与瓦斯涌出的规律。
与河南理工大学合作编制切合实际的瓦斯地质图,掌握区域内瓦斯变化规律,用于指导矿井、采区、工作面的瓦斯综合治理工作。
根据瓦斯地质图分析预测的高瓦斯区的首采层,在采区设计时,考虑瓦斯抽采巷和U+L通风系统,经过技术、经济、安全效果等方面进行方案对比,优化采区设计方案,超前施工,为瓦斯治理提供充足的时间,保证治理效果达标。
9、应用千米定向钻机,实施工作面顶板走向水平高位钻孔、本煤层走向水平长钻孔进行预抽、边采边抽,提高瓦斯治理的装备水平、科技含量和防治能力。
10、研究下行卸压抽采钻孔的封孔技术,应用新型D7封孔材料,解决下向钻孔难于封严的困难,提高下行钻孔的封孔质量,解决下行钻孔孔内积水现象,提高本煤层预抽钻孔及下行钻孔抽采负压,达到13KPa以上,满足瓦斯抽采需要。
11、应用矿用矸石充填系统,对综采工作面上隅角实施远距离充填、采区结束施工隔爆墙等。
12、设专职瓦检员跟机检测重点区域(上隅角、综采支架、采煤机附近)的瓦斯情况,发现瓦斯涌出异常、超限或积聚应及时处理。
13、提高全员的瓦斯安全意识,真正实现全员、全方位、全过程治理瓦斯。
要求在该区域内作业的人员必须经安监部门进行专门的“一通三防”专业知识培训。
14、加强监测系统的维护管理工作。
由专业人员负责监测系统的保养、维护,保证矿井瓦斯监测系统全天侯运行,实现矿井瓦斯连续监测,使瓦斯防治工作做到“人制”和“机制”有效结合。
15、应用瓦斯治理综合预警系统,对采掘工作面瓦斯涌出趋势做到超前预警、超前采取治理措施。
16、加强瓦斯抽采系统的管理,保证瓦斯抽采系统的正常运行。
注水钻孔尽量靠近煤层上部,达到既提高煤层瓦斯预抽效果,又对煤层顶板起到弱化作用的效果。
17、加强自燃发火的预测及预防工作。
加强利用束管监测采空区自然发火工作,定期对高位钻孔、尾巷、预埋管、尾巷浮抽管进行取样分析,发现问题及时采取措施进行处理。
18、加强底板瓦斯涌出明显区段喷雾设施的管理,保证支架升降、推移和采煤机工作时自动喷雾,防止产生火花。
19、每个生产采区及准备采区在编制采区设计的同时,同时编制瓦斯抽采设计,瓦斯抽采工程做到超前设计、超前施工,对回采工作面抽采达标情况进行评判,报集团公司审批,保证预抽钻孔封孔长度达标,其中:
穿层钻孔的封孔长度不得小于5m、顺层钻孔的封孔长度不得小于8m。
设置流量、浓度检测装置,每班进行检测分析,通过不断的总结、完善、优化,逐步确定适合本矿井实际情况的最佳瓦斯抽采设计参数。
20、加强通风管理,维护好通风设施及通风系统,保证工作面风量稳定。
21、加强机电设备管理,严禁电器设备失爆。
22、采掘工作面严禁使用火电焊等明火作业,认真执行集团公司下发的《关于严格加强井下明火管理的规定》。
23、加强现场管理,开采保护层的重点采面,要在封闭采面的位置掏好槽、砌上密闭口,或在要砌筑密闭的地点备足料石、沙子等材料,以备急用。
24、要加强综采工作面尾巷管理,及时退锚,退锚时必须用退锚机,严禁炮崩,防止产生火花引发事故。
25、在施工综采工作面上、下顺槽时,开采侧采用高强度玻璃钢锚杆,避免由于采煤机割煤时与锚杆磨擦产生火花而造成事故。
26、坚持使用断链器、挤孔机等设备,严禁在井下使用火焊割链子、给铁道割眼,用无齿锯割铁道、割螺栓等,杜绝产生火花。
27、瓦斯涌出异常区、高瓦斯采区必须实施“先抽后采”,坚持“密钻孔、强增透、高负压、严密封、长期抽”原则,实行分源立体抽采,顶板高位钻孔边采边抽采用低负压大流量抽采系统,煤层瓦斯预抽、下临近层卸压瓦斯抽采采用高负压低流量抽采系统,努力实现瓦斯抽采最大化,应用低透气性煤层水力压裂、深孔卸压爆破、高压注水等增透措施,努力增强抽采效果,保证抽采效果达标。
28、研究应用弱化顶板的工艺方法,待取得成效后推广应用,有效控制老顶周期压的显现、来压步距,控制周期压期间瓦斯涌出量。
29、加强矿井、采区地质工作,查清开采煤层与上下邻近层的层间距的详实参数,及时制定相应的邻近层卸压瓦斯抽采技术方案,提高瓦斯抽采效果,保证综采工作面的安全顺利开采。
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