采空区穿层钻孔抽放对工作面上隅角瓦斯的影响探讨.doc

急倾斜煤层采空区瓦斯抽放技术探讨
王国强罗江
摘要:在急倾斜煤层开采的过程中,煤(岩)层受采动影响,造成煤(岩)层的移动,从而形成采动裂隙,导致瓦斯向采空区涌入。由于采空区瓦斯会大量涌出,造成回采工作面上隅角,回风流甚至总回风中瓦斯浓度超限,严重影响正常生产。通过对急倾斜煤层瓦斯在采空区的分布和运移规律各种因素的分析,利用穿层钻孔对急倾斜煤层采空区瓦斯抽放技术探讨,为各矿对采空区瓦斯治理提供参考依据及治理经验。
关键词:急倾斜煤层、采空区、穿层钻孔、瓦斯抽放
我国多数矿井采空区瓦斯涌出量占全矿井瓦斯涌出量的20-45%,少数矿井为50%左右,采空区涌出的瓦斯极易造成回采工作面上隅角及回风巷瓦斯超限,因此,处理好采空区瓦斯对保障矿井安全开采起到十分重要的作用。
一、采空区瓦斯来源
随着工作面向前推进,工作面后方的煤层顶板不断冒落下来,形成采空区,采空区上方煤层、岩层产生变形、下沉及断裂等变化,形成裂隙、裂纹,从而改变了瓦斯原来的流动状态和赋存状态,瓦斯从煤层及围岩中通过贯穿的空隙空间向着采空区和工作面流动,甚至大量的涌出。
二、急倾斜煤层采空区内瓦斯分布规律
采空区瓦斯涌出特征与煤层的赋存、回采条件密切相关,采空区瓦斯主要由采空区内遗煤和邻近煤层的瓦斯两部分组成。对于单一煤层回采,采空区瓦斯主要来源于采空区遗煤和少部分围岩涌出的瓦斯;在讨论有邻近层回采工作面采空区瓦斯涌出时,应从工作面回采后,所影响邻近层的卸压范围大小及单位时间内向回采工作面放散的瓦斯量入手,一般情况下,由于煤层回采,破坏了煤、岩体的压力平衡状态,上、下部负荷卸除,引起煤、岩体移动,并向采空区方向膨胀,从而导致包括错动而产生的相互贯通裂隙,这些裂隙与采空区沟通,形成了向采空区排放瓦斯通道。这样邻近层的瓦斯在其自身压力作用下,通过这些通道向采空区放散。
(一)急倾斜煤层采空区瓦斯水平分布情况
根据煤矿条件和生产实际情况,采空区水平方向瓦斯浓度分布和采空区瓦斯运移具有以下规律:
1、采空区瓦斯在距回采工作面1-12m范围内浓度变化一般在3-8%之间;在12-20m范围内瓦斯浓度变化一般在10-18%;在20-40m范围内瓦斯浓度变化一般在20-35%;在40-60m范围内瓦斯浓度变化一般在35-50%之间。
2、采空区瓦斯流动带划分(见图1)
图1
3、急倾斜煤层采空区瓦斯浓度垂直分布情况(见图2)
,所以在急倾斜煤层采空区中,采空区瓦斯浓度随着采空区标高增加而增大。
图3
三、穿层钻孔对急倾斜煤层采空区瓦斯抽采技术
(一)概况
—;倾向110—115°;倾角47°—49°;,,矿井属于煤与瓦斯突出矿井;煤层发火期12个月;南面可采煤层一层即K1煤层,北面可采K1 、K2 煤层。回采工作面采煤方式为走向条带跨上山连续推进,柔性掩护支架采煤法,放炮落煤工艺。回采工作面通风方式为“U”型全负压上行通风。
由于季节性温差变化、采空区周期来压、下区段煤层瓦斯涌出等影响,高顶山煤矿S3701采煤工作面上隅角及回风巷瓦斯经常出现异常涌出,针对此情况。通过分析及现场实际考察,瓦斯来源大部分来自采空区。经过近一