祁東煤礦1.2 Mta新井設(shè)計含4張CAD圖-采礦工程.zip,祁東煤礦1.2,Mta新井設(shè)計含4張CAD圖-采礦工程,祁東,煤礦,1.2,Mta,設(shè)計,CAD,采礦工程 目錄 1 緒論 2 1.1 引言 2 1.2 國內(nèi)外瓦斯抽采治理技術(shù)研究現(xiàn)狀 2 1.3 我國礦井瓦斯抽放方法及其分析 4 1.3.1 未卸壓抽放法 4 1.3.2 鄰近層卸壓瓦斯抽放 5 1.3.3 采空區(qū)瓦斯抽放 5 1.3.4 低透性煤層強(qiáng)化瓦斯抽放 6 1.4 國內(nèi)外綜采面瓦斯治理現(xiàn)狀 7 1.5 主要研究方法和內(nèi)容 8 2 試驗(yàn)工作面開采技術(shù)條件 8 2.1 祁東煤業(yè)公司概況 8 2.2 6201工作面開采技術(shù)條件 9 2.2.1 6201工作面地質(zhì)條件 9 2.2.2 6201工作面生產(chǎn)技術(shù)條件 10 3 祁東礦6201工作面瓦斯綜合治理技術(shù) 13 3.1 頂板高抽巷邊采邊抽 13 3.2 內(nèi)錯尾巷風(fēng)排瓦斯 13 3.3 本煤層鉆孔預(yù)抽與邊采邊抽 13 4 本煤層瓦斯抽采特征的實(shí)測研究 17 4.1 進(jìn)風(fēng)順槽鉆孔瓦斯抽采特征 17 4.2 回風(fēng)平巷瓦斯抽采特征 20 5 主要結(jié)論及存在問題 25 5.1 主要結(jié)論 25 5.2 存在問題 26 參考文獻(xiàn)： 26 淺談祁東礦6201工作面瓦斯抽采治理技術(shù) 摘要:本文以祁東礦6201工作面為例，系統(tǒng)介紹了現(xiàn)場所采取的瓦斯抽采治理技術(shù)，即采用分源處理方法，針對綜放面不同地方瓦斯各個擊破，分別采用了順層鉆孔、扇形鉆孔、斜向鉆孔、高抽巷、瓦斯尾巷等措施，來保障工作面的安全生產(chǎn)。本文還對收集到的現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，將瓦斯抽放過程分為三個時期，即瓦斯抽采原始期、瓦斯抽采增長期、瓦斯抽采衰減期。通過這一分析建議對于瓦斯抽采這一問題，針對我國煤層低透氣性這一特點(diǎn)，一定要采取措施增大煤層透氣性，并結(jié)合礦壓規(guī)律，合理布置鉆孔，隨采隨抽，以取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：瓦斯抽采；煤與瓦斯共采；鉆孔；分源；低透氣性 1 緒論 1.1 引言 我國是一個以煤為主要能源的國家，在一次能源的總資源量中，煤炭資源約占90%，在一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)構(gòu)成中，煤炭所占比例長期保持在75%左右，盡管20世紀(jì)90年代大力進(jìn)行了能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，2000年煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)在一次能源中所占比重仍分別達(dá)67.2%和67%。從我國擁有及可能利用的能源資源類別來看，以煤為主的能源格局長期內(nèi)不會有根本的改變，煤礦開采的規(guī)模還會很大。 因此，要保證國民經(jīng)濟(jì)和煤炭工業(yè)持續(xù)、穩(wěn)定、健康發(fā)展，建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，提高采掘機(jī)械水平，是我國煤礦發(fā)展的必由之路。綜合機(jī)械化采煤在條件適宜時，具有高產(chǎn)高效、成本低、經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)。近年來，隨著煤炭科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，高產(chǎn)高效礦井?dāng)?shù)量大大增加，部分礦井經(jīng)技術(shù)改造，通過進(jìn)行綜合機(jī)械化裝備，礦井的年產(chǎn)量有了很大的提高。 但由于綜合機(jī)械化采煤開采強(qiáng)度大、生產(chǎn)集中、推進(jìn)速度快，使采煤工作面瓦斯涌出表現(xiàn)出了強(qiáng)度高、數(shù)量大和極不均衡等特點(diǎn)，同時綜采工作面由于采高較大，走向長度較長，推進(jìn)速度較快，因而往往形成較大面積的采空區(qū)，在頂板周期來壓時，常造成工作面及其回風(fēng)流瓦斯超限，對安全生產(chǎn)構(gòu)成了極大威脅。煤壁、落煤和采空區(qū)是工作面瓦斯涌出的三個部分，其中采空區(qū)瓦斯涌出在工作面瓦斯涌出中占有較大的比例。由于綜采面多為長壁式回采工作面，而一般長壁工作面采空區(qū)的瓦斯涌出量占工作面總瓦斯涌出量的30~40%以上，多者達(dá)70~80%，采空區(qū)瓦斯的大量涌出往往導(dǎo)致工作面瓦斯超限頻繁和被迫停產(chǎn)。 為了保證較高的產(chǎn)量，必須保證一定的割煤速度，因此工作面煤壁、落煤瓦斯涌出難以有效控制，同時，由于采空區(qū)瓦斯涌出受多種因素影響，涌出空間也比較大，所以通過對工作面及其采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律的研究，可以有的放矢地采取有效措施，對綜采工作面進(jìn)行瓦斯治理，從而消除制約綜采工作面高產(chǎn)高效的這一重要因素，使綜采工作面充分發(fā)揮其優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)真正意義上的高產(chǎn)高效。 1.2 國內(nèi)外瓦斯抽采治理技術(shù)研究現(xiàn)狀 瓦斯事故是煤礦四大災(zāi)害之首，我國高瓦斯爆炸煤礦占礦井總數(shù)的44%，瓦斯事故死亡礦工占煤礦總死亡人數(shù)的30%~40%，瓦斯事故又占煤礦重大傷亡事故的70%~80%。采煤之前先采氣，可從根本上防止煤礦瓦斯事故，改善煤礦安全生產(chǎn)條件，同時，還可以減少礦井建設(shè)和生產(chǎn)通風(fēng)費(fèi)用1/5~1/4，有利于提高煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。所以瓦斯的綜合開發(fā)利用，不但對煤礦的安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益有重要作用，而且對我國的環(huán)境保護(hù)事業(yè)也有著非常深遠(yuǎn)的意義。 我國從20世紀(jì)50年代就開始采用井下方法抽放煤層氣，當(dāng)時主要是作為安全措施，防治瓦斯事故的發(fā)生，采取的主要技術(shù)有本煤層抽放，鄰近層抽放，采空區(qū)抽放，地面抽放等，但抽放率還不能令人滿意。在國外，煤層氣井下抽放技術(shù)也被廣泛采用，如前蘇聯(lián)、德國等。無論是在國內(nèi)和國外，礦井煤層氣的抽放均作為開采安全技術(shù)來對待。煤層氣主要不作為能源開采對象，因此抽放率往往以能否保證安全為標(biāo)準(zhǔn)。抽放率低，大量煤層氣排空而不進(jìn)行抽放或抽放效果差的礦井，極易發(fā)生瓦斯爆炸事故。 20世紀(jì)80年代以來，獨(dú)立于礦井之外的地面煤層氣開采技術(shù)有了長足發(fā)展，其中特別是美國、澳大利亞，由于煤層氣埋藏條件優(yōu)越，煤層氣工業(yè)得到迅速發(fā)展。我國有豐富的煤層氣資源，20世紀(jì)90年代中期，開展了一定的煤層氣開發(fā)工作，但除極少數(shù)煤層滲透性較好的礦區(qū)，能收到較好效果外，絕大部分由地面打鉆建立的煤層氣開采企業(yè)收效不高，這也使煤層氣地面開采陷入困境。近年來，國內(nèi)開始引入了美國的多分支水平井鉆井技術(shù)進(jìn)行煤層氣開采，但是一方面其鉆井成本昂貴，每口井達(dá)7000萬~1億元，另一方面其對煤層的擾動卸壓范圍和提高滲透性的效果仍然有限，難以適合我國國情和煤層條件。 近年來中國礦業(yè)大學(xué)煤礦礦山巖層控制理論和實(shí)踐的學(xué)者，根據(jù)我國煤層特征、煤層氣在煤體中的賦存狀態(tài)等，從采動應(yīng)力場、煤巖體損傷、裂隙發(fā)育與演化場、圍巖運(yùn)動的特征和規(guī)律出發(fā)，研究采動影響增加煤層滲透性、對煤層氣解吸、運(yùn)移的重要影響等，提出了利用采動卸壓與巖層破裂增加煤層滲透性進(jìn)行煤層氣井下開采，實(shí)現(xiàn)煤炭與煤層氣共同開采的新理念（圖1-1），是煤礦開采理論與技術(shù)思想的重要創(chuàng)新。 在煤層氣運(yùn)移規(guī)律方面，周世寧院士對煤層煤層氣流動規(guī)律的研究表明：煤層氣在煤巖體中的運(yùn)移屬于多孔介質(zhì)中的滲流，符合達(dá)西定律。國內(nèi)外學(xué)者如Bibhuti、趙陽升、繆協(xié)興等對裂隙巖體、塊裂巖體以及破裂巖體的滲透特性進(jìn)行了廣泛的研究。丁廣驤、蔣曙光、王繼仁等分別就采空區(qū)煤層氣流動規(guī)律開展了模擬與實(shí)測研究。由于對巖移過程中應(yīng)力場和裂隙場的動態(tài)分布特征缺乏深入認(rèn)識和定量描述，在采后卸壓煤層氣運(yùn)移規(guī)律的理論分析與數(shù)值計算研究中，未能充分體現(xiàn)巖移過程中煤巖體應(yīng)力場和裂隙場特征。于不凡、俞啟香等對解放層開采的卸壓作用機(jī)理開展了深入的研究，形成了我國獨(dú)具特色的解放層開采與抽采煤層氣相結(jié)合的綜合防突措施。但就覆巖巖性及其組合對鄰近層煤層氣涌出及下解放層有效解放范圍的影響研究不多。 老采空區(qū) 卸壓瓦斯 遠(yuǎn)距離煤層 卸壓瓦斯 鄰近層 卸壓瓦斯 本煤層 卸壓瓦斯 煤層卸壓抽采 煤層采前抽采 煤與瓦斯共采 提高瓦斯抽采率 、 降低礦井瓦斯涌出量 、 消除瓦斯事故 、 瓦斯資源化利用 、 消除大氣污染 回風(fēng)井 風(fēng)流瓦斯 圖1-1 煤與瓦斯共采技術(shù)體系 在瓦斯抽采方面，一般瓦斯抽采方法可分為：地面鉆井瓦斯抽采技術(shù)和井下瓦斯抽采技術(shù)。地面鉆井瓦斯抽采技術(shù)，雖在國內(nèi)外已作過研究和試驗(yàn)，但主要是針對煤層賦存穩(wěn)定、滲透性好的煤層，少數(shù)低透氣性煤層礦區(qū)也曾配合水力壓裂等措施進(jìn)行過地面鉆井抽采瓦斯，但產(chǎn)氣效果不理想。目前國內(nèi)外還沒有在松軟低透煤層成功進(jìn)行地面鉆井抽采瓦斯的實(shí)踐。國內(nèi)抽采主要靠采動卸壓后井下抽采方法，包括有：本煤層鉆孔抽采、鄰近層鉆孔卸壓抽采、采空區(qū)鉆孔抽采、穿層鉆孔抽采和開掘?qū)Ｓ猛咚瓜锏烂荛]抽采等。經(jīng)過近50年的發(fā)展，中國煤礦井下煤層氣抽采及其利用工作從無到有，從小到大。目前以錢鳴高院士為首的課題組提出了“煤與煤層氣共采”技術(shù)，它是指利用煤層開采引起的巖層移動對煤層滲透性的增大作用，在采煤的同時高效開采卸壓煤層氣。在“煤與瓦斯共采”技術(shù)方面，巖層運(yùn)動中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙分布、離層規(guī)律對上鄰近層瓦斯動態(tài)涌出與下解放層開采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要作用。但是，由于目前煤層氣抽采理念仍停留在以安全為主的瓦斯抽采上，煤與煤層氣共采理論基礎(chǔ)尚未建立。目前中國煤礦井下煤層氣抽采與其它煤礦井下煤層氣抽采利用工作做得比較好的國家相比，還存在著一些差距，主要有:①抽采煤層氣總量少，利用率低；②井下抽采率不高；③噸煤煤層氣抽采量少，噸煤鉆孔量少；④綜合抽采工作不足，裝備和管理水平有待加強(qiáng)和提高。 事實(shí)上，采動條件下的煤層氣運(yùn)移規(guī)律除與煤層氣賦存地質(zhì)條件相關(guān)外，主要取決于采動煤巖體應(yīng)力場與裂隙場的變化。采動后煤巖體應(yīng)力場和裂隙場的動態(tài)研究規(guī)律與開采技術(shù)條件和覆巖巖性結(jié)構(gòu)及組合緊密相關(guān)。對于我國的實(shí)際情況，基于采動巖體移動規(guī)律研究采動巖體應(yīng)力場與裂隙場動態(tài)演化對煤層氣解吸、運(yùn)移的影響規(guī)律及其耦合效應(yīng)，探討煤與煤層氣共采的理論與技術(shù)是今后一個時期在煤層氣開采中必然的選擇。 1.3 我國礦井瓦斯抽放方法及其分析 瓦斯抽放方法的發(fā)展為高瓦斯和突出危險礦井生產(chǎn)能力的提高以及采煤方法的發(fā)展提供了重要保障。礦井瓦斯抽放方法按瓦斯來源可分為開采（本）層抽放、鄰近層抽放、采空區(qū)抽放、圍巖抽放和綜合抽放瓦斯法等，按匯集抽采瓦斯的方法可分為鉆孔法、巷道法以及鉆孔和巷道混合法；按瓦斯抽放原理可分為未卸壓抽放、卸壓抽放和強(qiáng)化抽放（人為提高煤層透氣性或增加涌流暴露面積和連通空道）；按地上、下施工位置可分為地面抽放和礦井抽放瓦斯法等。瓦斯抽放方法的選擇主要決定于煤層的地質(zhì)采礦條件、透氣性、瓦斯含量、瓦斯來源構(gòu)成以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)等因素。 1.3.1 未卸壓抽放法 利用煤巷和鉆孔（穿煤鉆孔或煤層內(nèi)沿煤鉆孔）對含瓦斯未卸壓煤層進(jìn)行瓦斯抽放。1952年和1954年撫順龍鳳礦在我國首次分別試驗(yàn)成功煤巷和穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯方法，不僅有效地解決了撫順礦區(qū)轉(zhuǎn)入深部開采時的瓦斯災(zāi)害防治問題，促進(jìn)了煤炭生產(chǎn)，而且抽出的瓦斯得到利用，方便了居民生活，改善了礦區(qū)環(huán)境。該方法適用于煤層透氣性好或較好的煤層，這種方法沒能在煤層透氣性普遍較差的高瓦斯和突出礦井推廣應(yīng)用。 1.3.2 鄰近層卸壓瓦斯抽放 煤層群中一個煤層開采以后，受其采動影響，鄰近煤層發(fā)生程度不同的變形、破壞，產(chǎn)生離層裂隙、垂向破斷裂隙和卸壓，其透氣性成幾個數(shù)量級地增加，引起卸壓瓦斯沿這些裂隙向開采層采空區(qū)流動，利用鉆孔或巷道對一定距離以內(nèi)的鄰近層卸壓瓦斯進(jìn)行抽放，可以大幅度地減少采煤工作面的瓦斯涌出。 陽泉礦務(wù)局采煤工作面瓦斯涌出量大，70%以上的瓦斯來源于上鄰近層及圍巖的卸壓瓦斯。1957年陽泉四礦在瓦斯涌出量大于11 m3/min的4011采煤工作面試驗(yàn)頂板穿層鉆孔抽放卸壓瓦斯獲得成功，隨后又在4016工作面利用頂板尾巷與地面鉆孔，以及4032工作面利用頂板高位尾巷抽放上鄰近層卸壓瓦斯均獲成功，從此，開創(chuàng)了我國上鄰近層瓦斯抽放先例，這種“邊采邊抽”的方法成為該局主要的瓦斯抽放方法。20世紀(jì)70年代后期他們采用加密鉆孔的方法來提高抽放量，但仍滿足不了綜采發(fā)展和生產(chǎn)集約化要求大抽放量的需要。這時陽泉一礦北頭嘴井試驗(yàn)成功抽放能力更大的頂板傾斜巖巷抽放法（高抽巷法），它將上鄰近層抽放率提高到85%以上，該方法適用于上鄰近層瓦斯涌出量大于30 m3/min的采煤工作面。鄰近層卸壓瓦斯抽放法在全國得到普遍推廣應(yīng)用，并有很大發(fā)展，眾多不同方式的鄰近層卸壓瓦斯抽放都取得良好的效果和巨大效益。 長壁式全部垮落法開采，其上覆鄰近層中采動裂隙張開閉合動態(tài)過程不同的2個分區(qū)，大致可用“回”字來描述：中間口字為核心區(qū)，它對應(yīng)于采空區(qū)冒落巖石逐漸壓實(shí)區(qū)，該區(qū)的采動裂隙經(jīng)歷驟然形成、張開、逐漸閉合的動態(tài)過程，在這一過程中，該區(qū)煤層的透氣性系數(shù)和卸壓瓦斯也相應(yīng)地經(jīng)歷著急劇增大、達(dá)到峰值、然后逐漸減小的過程；而回字形中大小口之間的環(huán)形通道是由不同巖性煤、巖層下沉彎曲度的差異形成的離層裂隙孔洞所構(gòu)成，這里由于下方的一側(cè)有未采煤柱及懸臂梁的支撐，離層裂隙孔洞得以長期保持敞開而無壓實(shí)，故環(huán)形區(qū)成為卸壓瓦斯匯集流動的通道。抽放卸壓瓦斯的效果與成敗取決于匯集瓦斯源那部分鉆孔或巷道所在的位置：當(dāng)鉆孔或巷道位于回字形以外的未卸壓區(qū)時，無卸壓瓦斯流；當(dāng)位于回字形環(huán)形區(qū)時，可獲得最佳的卸壓瓦斯流，不僅抽放期長，而且卸壓瓦斯來源充足，既有環(huán)形區(qū)的卸壓瓦斯源，又有中間核心區(qū)向環(huán)形區(qū)補(bǔ)給的卸壓瓦斯；當(dāng)位于中間核心區(qū)時，可獲得開始卸壓、充分卸壓以及隨壓實(shí)過程而衰減的卸壓瓦斯流。 1.3.3 采空區(qū)瓦斯抽放 我國大多數(shù)采煤工作面的瓦斯主要來源于采空區(qū)，近年來采空區(qū)瓦斯抽放成為防治瓦斯向工作面涌出的有效方法與主要措施。其抽放方法主要有低位頂板走向或斜交鉆孔、冒落拱鉆孔、采空區(qū)埋管、開切眼引巷埋管或插管和工作面上隅角插管抽放等。 隨著無煤柱開采的發(fā)展，松藻打通、鐵法大興、淮南潘一、潘三等煤礦成功試驗(yàn)低位頂板走向或斜交鉆孔抽放冒落拱上方的卸壓瓦斯，取得顯著效果，鉆孔從風(fēng)巷側(cè)面鉆場開孔，與回風(fēng)巷夾角15°~20°，仰角10°~18°，孔深80~140 m，向采空區(qū)冒落拱上方打鉆，鉆場間距50~80 m，每個鉆場打鉆孔3~5個，相鄰鉆場鉆孔有40~65 m重疊搭接，以保證抽放量連續(xù)穩(wěn)定。鉆孔直徑越大，抽放量也越高，鐵法大興的經(jīng)驗(yàn)是，鉆孔直徑為50、75、89、108和127mm 時其單孔抽放量相應(yīng)為0.3~0.5、1.5~2.0、3.0~4.0、5.0~7.0和7.0~8.0 m3/min。抽放封孔套管內(nèi)徑應(yīng)與鉆孔的直徑相同，因此封孔段鉆孔需擴(kuò)孔，封孔長度以5~6 m為宜。這些礦井抽放工作面的抽放量達(dá)15~30 m3/min。 采空區(qū)埋管管口的位置越高，越遠(yuǎn)離工作面，相對于工作面的負(fù)壓差越大，采空區(qū)與工作面之間的隔離做得愈好，其抽放效果也越好。為保證一定的抽放量，埋管和插管的管徑應(yīng)不低于150 mm。隨著管徑的增加或管路數(shù)目的增多，抽放量也增大。為降低管路支出，可使用菱鎂土等管材。撫順老虎臺礦78001-I綜放工作面瓦斯涌出量平均為132 m3/min，最高達(dá)169.4 m3/min，他們在開切眼引巷預(yù)埋直徑426 mm管路1條，在工作面采空區(qū)埋管4條（直徑100 mm的2條，直徑150 mm的1條，直徑175 mm的l條），分別在距上隅角斜長0、7、23和53 m處設(shè)管口，進(jìn)行采空區(qū)抽放，采取偽傾斜水砂充填條帶隔離采空區(qū)和調(diào)節(jié)工作面外圍通風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)壓（使采空區(qū)氣流向引巷流動）等措施提高了抽放效果，使采空區(qū)抽放量平均為112 m3/min，最高抽放量達(dá)146 m3/min，引巷埋管抽放瓦斯?jié)舛冗_(dá)80%，采空區(qū)抽放對這一工作面實(shí)現(xiàn)日產(chǎn)煤3 000 t起到了重要保證作用。 1.3.4 低透性煤層強(qiáng)化瓦斯抽放 我國自20世紀(jì)70年代以來對低透氣性、高瓦斯和突出危險煤層進(jìn)行了多種強(qiáng)化抽放開采層瓦斯的探索性試驗(yàn)研究，如煤層水力壓裂、水力割縫、水射流擴(kuò)孔、松動爆破、控制預(yù)裂爆破、密集鉆孔（穿層孔、順層孔、大直徑孔）、立體交叉鉆孔、壓氣壓裂等方法。在這些方法中，一般都能在試驗(yàn)區(qū)取得較好效果?，F(xiàn)將其中設(shè)備與工藝較簡單，抽放效果也較好，適宜在井下推廣的方法比較如下： 1)不同孔徑密集鉆孔與立體交叉鉆孔抽放法 不同孔徑密集鉆孔以及相同孔徑不同布孔方式（平行布孔與立體交叉布孔）的抽放效果，在同一試驗(yàn)區(qū)，相同抽放時間，大孔徑（直徑150、300 mm）鉆孔抽放瓦斯量是普通鉆孔的2.5倍，在大孔徑鉆孔成孔率較高的煤層，宜采用大孔徑鉆孔抽放法。立體交叉布孔是在一組平行鉆孔上（或下）方一定距離再布置一組與其斜交的鉆孔，構(gòu)成立體交叉網(wǎng)式鉆孔群。這是預(yù)抽煤層瓦斯布孔上的一種創(chuàng)新。從現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果可知，同一抽放期，同一鉆孔密度、同一孔徑、在同一試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)，立交鉆孔的瓦斯抽放量是平行鉆孔的1.45~2.0倍，俄羅斯的試驗(yàn)也取得類似的較好效果。這是一種簡單易行、便于推廣的方法。在試驗(yàn)工作面回采中，未發(fā)現(xiàn)煤壁內(nèi)斜向鉆孔的殘孔，這表明，工作面接近與跨越斜向鉆孔時，仍能進(jìn)行正常抽放瓦斯而不發(fā)生斜向孔“短路”抽吸空氣現(xiàn)象。 2)深孔控制預(yù)裂爆破與水力割縫增透抽放法 深孔控制預(yù)裂爆破是一種利用炸藥爆破技術(shù)來增加煤層透氣性的方法。為控制裂縫方向和增加自由面，在爆破孔之間布置不裝炸藥用來補(bǔ)償空間控制孔。水力割縫是利用高壓水射流在煤層鉆孔的兩側(cè)割出各寬0.3~0.6 m的縫，以提高煤層透氣性和瓦斯抽放量。深孔控制預(yù)裂爆破可使煤層透氣系數(shù)增加3~5倍，爆破后利用普通密集鉆孔抽放瓦斯，可增加瓦斯抽放量0.5~0.87倍。水力割縫措施可使煤層透氣系數(shù)增加1~2個數(shù)量級，割縫后利用鉆孔進(jìn)行瓦斯抽放，割縫區(qū)的鉆孔瓦斯抽放量可增加1~2倍。 煤礦各級領(lǐng)導(dǎo)要高度重視瓦斯抽放工作，組建專門的抽放管理機(jī)構(gòu)配備專業(yè)鉆孔施工隊伍和裝備，嚴(yán)把鉆孔施工質(zhì)量關(guān)，杜絕虛報鉆孔長度現(xiàn)象；抽放系統(tǒng)按規(guī)定裝設(shè)計量儀表、監(jiān)測設(shè)施和放水器，定期進(jìn)行抽放系統(tǒng)的維護(hù)和檢漏．加強(qiáng)瓦斯抽放從業(yè)人員的技術(shù)培訓(xùn)和責(zé)任心教育。 1.4 國內(nèi)外綜采面瓦斯治理現(xiàn)狀 我國現(xiàn)有國有重點(diǎn)井工煤礦750多處，根據(jù)2002年礦井瓦斯鑒定，全國共有1130多個高瓦斯和突出礦井，占全國總礦井?dāng)?shù)的國有重點(diǎn)煤礦的礦井瓦斯總涌出量由1993年的44.8億m3，增至2003年的56.1億m3。通過對1998~2004年全國煤礦重大事故的次數(shù)、傷亡情況、發(fā)生原因、事故性質(zhì)進(jìn)行的統(tǒng)計分析結(jié)果表明，由瓦斯因素造成的重大事故無論在次數(shù)或人員的傷亡方面都是第一位的。近年來，全國煤礦重大瓦斯事故占全部重大事故的比例，發(fā)生次數(shù)約占55~65%，死亡人數(shù)占55~75%。地方煤礦的瓦斯事故更為嚴(yán)重。因此說，瓦斯事故是我國煤礦最嚴(yán)重的事故之一。縱觀我國煤礦歷年事故統(tǒng)計資料，瓦斯爆炸事故傷亡人數(shù)在全部事故傷亡人數(shù)中所占比例呈上升趨勢。在重特大事故中，瓦斯事故含瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、瓦斯窒息的死亡人數(shù)己經(jīng)多年占據(jù)首位。由此充分說明了重視煤礦瓦斯防治的緊迫性和重要性。 在綜采工作面的瓦斯治理研究中，上隅角瓦斯積聚和處理的問題，是國內(nèi)外技術(shù)人員努力攻關(guān)的焦點(diǎn)。法國煤礦采用壓風(fēng)引射器引排綜采面上隅角的瓦斯，日本、前蘇聯(lián)、波蘭和德國用小型氣動風(fēng)機(jī)吹散上隅角的積聚瓦斯，前蘇聯(lián)用抽放泵抽排上隅角的瓦斯。在我國，中國礦業(yè)大學(xué)俞啟香教授等采用脈沖射流來對上隅角瓦斯積聚瓦斯進(jìn)行治理研究。這些方法均取得了一定的效果，但不能達(dá)到治本的目的。在瓦斯治理上，國內(nèi)外也很重視瓦斯抽放，并且采空區(qū)瓦斯抽放量在總抽放量中占有較大的比重，如德國等均達(dá)到30%左右，除保證安全生產(chǎn)外，采空區(qū)的瓦斯抽放還可滿足礦井瓦斯利用的需要。我國國家“七五”科技攻關(guān)項目“采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)”、“九五”科技攻關(guān)項目“采空區(qū)瓦斯抽放工藝與自控裝備的研究”都把采空區(qū)瓦斯治理作為重大課題來解決，可見國家對采空區(qū)瓦斯治理的重視程度。2002年，國家安全監(jiān)察局提出“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”瓦斯治理十二字方針，也把瓦斯抽放工作當(dāng)作重點(diǎn)來抓。 在對采空區(qū)的瓦斯治理方面，我國對于采空區(qū)瓦斯涌出量較大的綜采工作面一般采用采空區(qū)瓦斯抽放和處理局部主要是上隅角瓦斯積聚等方法，雖在一定程度上緩解和減少了工作面回風(fēng)瓦斯超限和局部瓦斯積聚現(xiàn)象，但仍存在著一些問題，如采空區(qū)瓦斯抽放效果普遍較差，抽放率低等，瓦斯問題仍嚴(yán)重地制約著綜采工作面的安全生產(chǎn)，其原因是在采用治理方法時，未能從綜采面整體觀念出發(fā)，而是采用單一的處理方法，并非綜合治理。 為此，通過開展綜采工作面瓦斯運(yùn)移規(guī)律研究工作，在摸清工作面及其采空區(qū)瓦斯運(yùn)移規(guī)律的基礎(chǔ)上，從多個方面入手，進(jìn)行全方位地治理工作面瓦斯，并結(jié)合其它方面的瓦斯治理措施，從根本上解決綜采工作面安全生產(chǎn)問題。 本文主要是介紹一下祁東礦6201工作工作面瓦斯治理措施，以及對其瓦斯抽放效果的分析。 1.5 主要研究方法和內(nèi)容 收集6201工作工作面地質(zhì)、開采技術(shù)條件及瓦斯治理措施，運(yùn)用所掌握及了解的理論對其瓦斯抽放效果及鉆孔布置進(jìn)行分析評價。 2 試驗(yàn)工作面開采技術(shù)條件 2.1 祁東煤業(yè)公司概況 祁東礦位于左權(quán)縣城北13 km處，行政區(qū)劃屬左權(quán)縣寒王鄉(xiāng)管轄。其地理坐標(biāo)為北緯37°10′10″~37°12′11″，東徑113°24′35″~113°26′37″。陽（泉）～涉（縣）鐵路均由井田東界外附近通過，交通條件便利。井田距周圍主要城鎮(zhèn)的里程如下：北距陽泉90 km，南距涉縣87 km，西距榆林50 km，東距邢臺82 km。 井田位于太行山中段西麓，屬中低山侵蝕地貌，地表常年風(fēng)化剝蝕，溝谷縱橫，梁嶺綿延、地形比較復(fù)雜?？偟牡貏轂楸备吣系?，地形最高點(diǎn)位于井田中東部，標(biāo)高為+1526.80 m；最低點(diǎn)位于井田西南邊緣豐垢河床，標(biāo)高+1234.90 m，地形最大相對高差291.90 m。 井田位于我國東部新華夏系構(gòu)造體系第三隆起帶中段的太行山隆褶帶與沁水坳陷接壤部位。區(qū)域構(gòu)造為北北東向的單斜。井田構(gòu)造形態(tài)為走向北北東且向北西西緩傾的單斜構(gòu)造。井田內(nèi)地層傾角4~15°。井田西南部簡會村一帶地層較陡，傾角約15°。井田北部蓮花村——圪料村一帶地層較緩，傾角約4°。井田中部地層傾角約7°左右。 井田內(nèi)為單斜構(gòu)造，地層傾角小，僅發(fā)育一條斷層，三個陷落柱，構(gòu)造簡單屬一類。斷層由井田外延伸而來，落差小，近于尖滅，區(qū)外有四條斷層落差也小，從區(qū)域和井田來看，巖層完整，預(yù)計構(gòu)造對煤層、煤質(zhì)、水文地質(zhì)及其他開采技術(shù)條件不產(chǎn)生大的影響。本井田及周圍無巖漿巖活動。 井田內(nèi)主要含煤地層為上石炭統(tǒng)太原組和下二迭統(tǒng)山西組，含煤地層平均總厚212.21 m，煤層平均總厚度13.43 m，含煤系數(shù)6.3%。 井田內(nèi)可采煤層共3層，分別為9#、14#、15#煤層，其中15#煤層全井田穩(wěn)定可采，是井田內(nèi)主要可采煤層。 祁東礦初步設(shè)計僅開采15#煤層，其平均厚度為7.4 m，煤層生產(chǎn)能力較大，井田地質(zhì)構(gòu)造比較簡單，開采技術(shù)條件較好，初步設(shè)計中采用產(chǎn)量高，安全性好的綜放技術(shù)開采，本井田可采儲量3360 萬t，而后備區(qū)祁東口井田儲量很大，為探索積累開發(fā)大型礦井的經(jīng)驗(yàn)。本井田僅考慮開采15#煤層，確定礦井改擴(kuò)建后，設(shè)計生產(chǎn)能力為0.9 Mt/a，比較改擴(kuò)建前凈增生產(chǎn)能力0.75 Mt/a。 通過實(shí)測資料分析研究，祁東礦開采61#煤層，年生產(chǎn)能力為1.2 Mt/a時，礦井相對瓦斯涌出量預(yù)測值為12.76 m3/t，大于《規(guī)程》規(guī)定的10 m3/t的臨界值，礦井絕對瓦斯涌出量預(yù)測值為73.00 m3/min大于《規(guī)程》規(guī)定的40 m3/min的臨界值。由此可以得出結(jié)論：祁東礦在開采61#煤，年生產(chǎn)能力為1.2 Mt/a時，瓦斯等級定為高瓦斯礦井。 2.2 6201工作面開采技術(shù)條件 2.2.1 6201工作面地質(zhì)條件 6201工作工作面地表位于跑馬梁以東，斗蘆梁以西的溝谷地帶。井下位于混合斜井東側(cè)。工作面標(biāo)高為+952 m~+997 m，地表標(biāo)高為+1492 m~+1375 m，埋藏深度為423 m~517 m。工作面走向長425 m，傾斜長152 m，煤層厚6.68 m~7.35 m，平均厚度7.02 m，煤層傾角5°~14°，平均傾角9°。工作面布置圖和工作面柱狀圖分別見圖2-1和2-2。 圖2-1 6201工作面布置圖 本工作面所采煤層為15#煤層，屬貧煤、無煙煤種，該面15#煤層為復(fù)雜結(jié)構(gòu)煤層，結(jié)構(gòu)為：2.10（0.23）4.08（0.35）0.26 m，煤層含夾矸2層，中上部頂板向下2.1 m處有一層夾石厚度0.23 m，底板向上0.26 m處是一層0.35 m厚的砂質(zhì)泥巖，中下部有一層呈條帶狀結(jié)構(gòu)的煤與夾石細(xì)線厚層，厚度0.5 m，煤層節(jié)理以一組N500W NE∠65°節(jié)理為主。 本工作面煤層總體呈一北西方向傾斜的單斜構(gòu)造，局部波狀起伏，煤層傾角最大14°，最小5°，平均傾角9°。本工作面在掘進(jìn)過程中未遇斷層。預(yù)計工作面推進(jìn)到中后部以后，可能會遇到撓曲或斷裂構(gòu)造。本工作面掘進(jìn)過程中未發(fā)現(xiàn)陷落柱及沖刷。 本工作面水文地質(zhì)條件簡單，主要充水因素為：工作面上方老頂K2含水層水，回采中老頂垮落后，在低凹地段會出現(xiàn)淋頭水或少量涌水現(xiàn)象，尤其在雨季生產(chǎn)時更明顯，建議在回采時配備排水設(shè)施。工作面預(yù)計最大涌水量為15 m3/h。正常涌水量為1.8 m3/h。要求在進(jìn)風(fēng)巷道內(nèi)低洼處提前配備一定能力的排水設(shè)施，以防影響安全和正常生產(chǎn)。瓦斯絕對涌出量預(yù)計為73 m3/min，相對涌出量預(yù)計為11.65 m3/t。煤塵具有爆炸性，煤有自然傾向性。 2.2.2 6201工作面生產(chǎn)技術(shù)條件 工作面采用走向長壁后退式開采，綜采放頂煤工藝，全部垮落法管理頂板。采用MG250/571-WD型雙滾筒采煤機(jī)雙向割煤、裝煤。中間安裝98架ZFSB4000-1.7/2.8型低位放頂煤液壓支架，機(jī)頭、機(jī)尾各安裝兩架ZTF-4800-1.8/2.9型放頂煤支架支護(hù)端頭。工作面落煤和放煤通過SGZ-764/630型輸送機(jī)（前部溜）和SGZ-764/630型輸送機(jī)（后部溜）輸送到SZZ-764/200型橋式轉(zhuǎn)載機(jī)和SSJ-1000/160×2（DSP-1080/1000）型皮帶機(jī)運(yùn)出工作面。工作面每割一刀煤，放一茬煤，即采用“一采一放追機(jī)放頂煤”的作業(yè)方式。液壓支架主要工作參數(shù)見表2-1。 根據(jù)撫順煤科院《煤層瓦斯涌出量預(yù)測試驗(yàn)報告》顯示，15#煤層透氣性系數(shù)為0.1045 m2/（MPa2?d），百米鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)為0.0587（d-1）。根據(jù)表5-1可以判斷，15#煤百米鉆孔自然瓦斯流量衰減系數(shù)大于0.05（d-1），屬于較難抽放，但是煤層透氣性系數(shù)在10~0.1范圍內(nèi)，由表2-2可知祁東礦15#煤層屬可以抽放煤層。 采用分源預(yù)測法測算工作面瓦斯涌出情況，預(yù)計6201工作面日產(chǎn)量在3000 t時，本煤層瓦斯涌出量為24.27 m3/min，本工作面鄰近層瓦斯涌出量為8.89 m3/min。為保證安全生產(chǎn)，在6201工作面開采期間采取一系列措施，對本煤層和鄰近層涌出的瓦斯進(jìn)行綜合治理。 表2-1 ZFSB4000-1.7/2.8支架參數(shù) 序號 項目 參數(shù) 單位 支架 支架型式 支撐掩護(hù)式 高度 1700～2800 mm 中心距 1500 mm 寬度 1430～1600 mm 最大控頂距 4660 mm 最小控頂距 4060 mm 初撐力 28 MPa 工作阻力 31.5 MPa 底板比壓 1.5 MPa 支護(hù)寬度 1430-1600 mm 支護(hù)面積 5.37～7.14 m2 支護(hù)強(qiáng)度 0.66 MPa 操縱方式 本架操縱 立柱 型式 單伸縮機(jī)械加長 缸徑（大/小） φ200 mm 柱徑（大/?。? φ185 mm 工作阻力 31.5 MPa 表2-2 煤層抽放瓦斯難易程度分類表 抽放難易 程度指標(biāo) 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)α(d-1) 煤層透氣性系數(shù)λ(m2/MPa2·d) 容易抽放 ＜0.003 ＞10 可以抽放 0.003～0.05 10~0.1 較難抽放 ＞0.05 ＜0.1 圖2-2 6201工作面綜合柱狀圖 3 祁東礦6201工作面瓦斯綜合治理技術(shù) 3.1 頂板高抽巷邊采邊抽 6201工作面高抽巷沿61#煤層布置，距71#煤層頂板距離為70 m，距離回風(fēng)巷的水平距離為60 m左右，如圖2-1所示。 為了解決綜放面初采期的瓦斯，該面布置有高抽巷、后高抽巷、后高抽配巷，布置形式如圖3-1所示。 3.2 內(nèi)錯尾巷風(fēng)排瓦斯 6201工作面內(nèi)錯尾巷沿61#煤層頂板布置，61#煤層平均厚度為3.6 m。內(nèi)錯尾巷距離13#煤層頂板4.6 m，距離6201工作面回風(fēng)巷水平距離為20 m，如圖3-1所示。 3.3 本煤層鉆孔預(yù)抽與邊采邊抽 用于本煤層瓦斯抽采的鉆孔的布置主要分為以下幾個部分： 1)進(jìn)風(fēng)順槽的瓦斯抽采鉆孔 鉆孔施工方向與進(jìn)風(fēng)平巷中心線垂直，由進(jìn)風(fēng)平巷兩煤幫開口，進(jìn)風(fēng)平巷西翼巷幫鉆孔間距為3 m，編號為1~160，鉆孔數(shù)量160個，孔徑73 mm，每個鉆孔工程量約為50 m，鉆孔總工程量6 661 m，鉆孔為順層鉆孔，根據(jù)煤層傾角確定鉆孔設(shè)計角度，開孔位置離底板高度為1 m。 進(jìn)風(fēng)平巷東翼巷幫鉆孔分兩排布置，上下兩排鉆孔的水平投影間距為1.5 m。上排鉆孔編號為321~480，鉆孔間距為3 m，鉆孔數(shù)量160個，孔徑73 mm，單孔工程量約為50 m，鉆孔總工程量5 340 m，鉆孔為順層鉆孔，開孔位置離底板高度為1.5 m；下排鉆孔編號為161~320，鉆孔間距為3 m，鉆孔數(shù)量為160個，孔徑73 mm，每個鉆孔工程量約為50 m，鉆孔總工程量為6 255 m，鉆孔為順層鉆孔，開孔位置離底板高度為1 m，根據(jù)煤層傾角確定鉆孔設(shè)計角度，開孔位置離底板高度為1 m。 進(jìn)風(fēng)平巷的瓦斯抽采鉆孔設(shè)計角度見表3-1，鉆孔布置示意圖見圖3-2。 2)回風(fēng)平巷的瓦斯抽采鉆場與鉆孔 回風(fēng)平巷瓦斯抽采鉆場共布置11個，1#~4#各個鉆場之間的間距為60 m，4#~11#各個鉆場之間的距離為30 m，每個鉆場設(shè)計鉆孔9個（其中11#鉆場4個鉆孔），共計94個，進(jìn)尺7 647 m。 鉆場內(nèi)鉆孔布置形式如圖3-3所示，鉆場鉆孔參數(shù)見表3-2。 圖3-1 6201工作面高抽巷布置形式圖 表3-1 鉆孔設(shè)計角度表 孔號 鉆孔方位角 煤層傾角 鉆孔角度 工程量 1~160 314° -7° -7° 50 m 161~320 134° 7° 7° 50 m 321~480 134° 7° 13° 50 m 回風(fēng)平巷相鄰鉆場之間布置兩排順層鉆孔，上下兩排鉆孔的水平投影間距為1.5 m 。上排鉆孔編號為1~108，鉆孔間距為3 m，鉆孔數(shù)量108個，孔徑73 mm，每個鉆孔工程量約為50 m，鉆孔總工程量4 954 m，開孔位置離底板高度為1.5 m；下排鉆孔編號為109~208，鉆孔間距為3 m，鉆孔數(shù)量108個，孔徑73 mm，每個鉆孔工程量約為50 m，鉆孔總工程量4 572 m，開孔位置離底板高度為1 m，根據(jù)煤層傾角分段確定鉆孔設(shè)計角度。 回風(fēng)平巷鉆孔布置示意圖見圖3-4，鉆孔設(shè)計角度見表3-3。 圖3-2 6201工作面進(jìn)風(fēng)順槽鉆孔布置示意圖 圖3-3 6201工作面回風(fēng)順槽鉆場內(nèi)鉆孔布置示意圖 表3-2 鉆場鉆孔參數(shù)表 孔號 參數(shù) 1# 2# 3# 4# 5# 6# 7# 8# 9# 合計 方位角/（°） 44 52 60 68 76 48 56 64 72 吊掛角度/（°） -5 -5 -5 -5 -5 -3 -3 -3 -3 進(jìn)尺/m 120 122 124 89 72 121 123 103 79 953 3）回采工作面內(nèi)錯尾巷的瓦斯抽采鉆孔 內(nèi)錯尾巷布置了兩種形式瓦斯抽采鉆孔： （1） 內(nèi)錯尾巷瓦斯抽采鉆孔垂直于內(nèi)錯尾巷巷道中心線，鉆孔間距為3 m，鉆孔數(shù)量為156個，每個鉆孔工程量約為40 m，鉆孔總工程量為6 523 m，根據(jù)煤層傾角分段確定鉆孔設(shè)計角度，開孔位置離底板高度為1 m。6201工作面內(nèi)錯尾巷順層鉆孔布置示意圖見圖3-5。 表3-3 鉆孔設(shè)計角度表 孔號 鉆孔方位角 煤層傾角 鉆孔角度 工程量 1~108 314° -7° -7° 50 m 109~208 314° -7° -1° 50 m 圖3-4 6201工作面回風(fēng)順槽鉆孔布置示意圖 圖3-5 6201工作面內(nèi)錯尾巷順層鉆孔布置示意圖 （2）隨著煤層開采進(jìn)入瓦斯含量較大的深部，回采工作面生產(chǎn)能力的提高和工作面推進(jìn)速度的加快，必然導(dǎo)致瓦斯涌出量的大幅度提高。我國絕大部分采煤工作面均采用U型通風(fēng)方式，其上隅角是采空區(qū)瓦斯的集中涌出區(qū)域。相對于工作面的空氣來說，采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯的密度較小，當(dāng)具有高差時便產(chǎn)生“瓦斯風(fēng)壓”的自然上升力，它驅(qū)使采空區(qū)內(nèi)高濃度瓦斯向上隅角運(yùn)移，這加強(qiáng)了上隅角的瓦斯積聚。 在工作面與回風(fēng)巷的結(jié)合部，主風(fēng)流流動方向發(fā)生急劇變化，工作面上隅角處于風(fēng)流拐彎的渦流區(qū)，風(fēng)流速度很低，渦流運(yùn)動使采空區(qū)高濃度瓦斯在渦流區(qū)中作循環(huán)運(yùn)動，難以排放到主風(fēng)流中，從而加劇了上隅角渦流區(qū)的瓦斯積聚。統(tǒng)計資料表明，當(dāng)回采工作面絕對瓦斯涌出量大于2~3 m3/min時，則可能出現(xiàn)上隅角瓦斯積聚現(xiàn)象。 為了解決綜放面初采期上隅角的瓦斯，內(nèi)錯尾巷內(nèi)布置了穿層鉆孔，鉆孔由內(nèi)錯尾巷煤壁向工作面上隅角方向施工，鉆孔與內(nèi)錯尾巷中心線的夾角為46°。每2個孔為一組，組內(nèi)的孔間距為1 m，相鄰兩組鉆孔之間的距離為20 m。鉆孔數(shù)量為40個，每個鉆孔的工程量為30 m，總工程量為1 200 m。6201工作面內(nèi)錯尾巷穿層鉆孔布置示意圖見圖3-6。 圖3-6 6201工作面內(nèi)錯尾巷穿層鉆孔布置示意圖 4 本煤層瓦斯抽采特征的實(shí)測研究 4.1 進(jìn)風(fēng)順槽鉆孔瓦斯抽采特征 6201工作面自2007年9月23日試采起至2007年12月25日觀測結(jié)束，進(jìn)風(fēng)平巷共推進(jìn)90.85 m，期間進(jìn)風(fēng)順槽各瓦斯抽采觀測鉆孔的實(shí)際施工情況見表4-1，觀測鉆孔的抽采情況見圖4-1和圖4-2。 表4-1 進(jìn)風(fēng)平巷觀測鉆孔實(shí)際施工情況 觀測孔號 參數(shù) 138# 300# 461# 296# 458# 291# 453# 285# 447# 實(shí)際進(jìn)尺/m 32 29 22 32 21 30 24 50 48 封孔長度/m 9 9 9 9 9 9 9 9 9 鉆孔角度/（°） -7 7 13 7 13 7 13 7 13 （a） 300#鉆孔單孔瓦斯抽采情況 （b） 300#鉆孔所在組瓦斯抽采總量情況 圖4-1 進(jìn)風(fēng)平巷東翼下排鉆孔瓦斯抽采情況 （a） 461#鉆孔單孔瓦斯抽采情況 （b） 461#鉆孔所在組瓦斯抽采總量情況 圖4-2 進(jìn)風(fēng)平巷東翼上排鉆孔瓦斯抽采情況 由于6201進(jìn)風(fēng)平巷西翼鉆孔的抽放管路給膠帶輸送機(jī)的移動及維修帶來不便，同時也經(jīng)常因?yàn)槟z帶輸送機(jī)的移動和維修使得抽放管路斷開，這既影響了工作面生產(chǎn)的正常進(jìn)行，也嚴(yán)重影響了進(jìn)風(fēng)平巷瓦斯抽采的效果，故在2007年10月31日工作面推進(jìn)21.7 m時將進(jìn)風(fēng)平巷西翼的抽放管路關(guān)閉，以保證東翼鉆孔的抽采效果。 由圖4-1和圖4-2可以看出： 1）各鉆孔從封孔到開始抽放期間內(nèi)鉆孔內(nèi)積聚了一部分瓦斯，因此在鉆孔剛開始抽采的一段時間內(nèi)觀測到的瓦斯抽采量比較大，隨后逐步降低。 2）受工作面初采期生產(chǎn)不正常、抽放管路漏氣以及抽放管路負(fù)壓變化等原因影響，進(jìn)風(fēng)順槽瓦斯抽采鉆孔的抽采量處于波動狀態(tài)，波動幅度相對較大。 3）15#煤屬于可以抽放煤層，工作面生產(chǎn)過程中的礦山壓力作用對提高本煤層鉆孔抽放效果起到很顯著的作用，通過觀測可以發(fā)現(xiàn)進(jìn)風(fēng)平巷瓦斯抽采鉆孔抽采量變化情況大致可以分為三個階段：距工作面平均21.3 m以外為瓦斯抽采原始期；第二階段為瓦斯抽采增長期，該階段從距工作面平均21.3 m處開始到距工作面平均10.3 m處結(jié)束；第三階段為瓦斯抽采衰減期，該階段從距工作面平均10.3 m處至抽采鉆孔拆除。 （1）瓦斯抽采原始期。該階段內(nèi)煤體未受到工作面生產(chǎn)的影響，煤體的應(yīng)力場、孔隙度以及瓦斯的賦存狀態(tài)都未發(fā)生變化，因而鉆孔內(nèi)的瓦斯抽采量都比較小，抽采效果不明顯。 （2）瓦斯抽采增長期。該階段內(nèi)煤體由于受到工作面開采的影響，煤巖層的應(yīng)力場和裂隙場發(fā)生改變，在煤體中形成了煤層采動裂隙，而且瓦斯壓力也有所減小，相應(yīng)吸附態(tài)瓦斯轉(zhuǎn)化為游離瓦斯，從而使得鉆孔瓦斯抽采量開始增長。本階段內(nèi)鉆孔瓦斯抽采量保持上升趨勢，并最終達(dá)到最大值。 （3）瓦斯抽采衰減期。該階段內(nèi)隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，該階段內(nèi)煤體受到超前支撐壓力峰值不斷前移的影響，使得煤體內(nèi)之前形成的煤層采動裂隙又逐漸閉合，鉆孔瓦斯抽采量開始逐步下降。 4.2 回風(fēng)平巷瓦斯抽采特征 1）回風(fēng)平巷順層鉆孔瓦斯抽采特征 6201工作面自2007年9月23日試采起至2007年12月25日觀測結(jié)束，回風(fēng)平巷共推進(jìn)93.4 m，期間回風(fēng)平巷各瓦斯抽采觀測鉆孔的實(shí)際施工情況見表4-2，觀測鉆孔的抽采情況見圖4-3和圖4-4。 表4-2 回風(fēng)平巷觀測鉆孔實(shí)際施工情況 觀測孔號 參數(shù) 103# 203# 96# 197# 85# 191# 80# 184# 實(shí)際進(jìn)尺/m 50 50 40 42 50 34 43 35 封孔長度/m 9 9 9 9 9 9 9 9 鉆孔角度/（°） -7 -1 -7 -1 -7 -1 -7 -1 103#鉆孔單孔瓦斯抽采情況 圖4-3 回風(fēng)平巷上排鉆孔瓦斯抽采情況 由圖4-3和圖4-4可以看出： （1）各鉆孔從封孔到開始抽放期間內(nèi)鉆孔內(nèi)積聚了一部分瓦斯，因此在鉆孔剛開始抽采的一段時間內(nèi)觀測到的瓦斯抽采量比較大，隨后逐步降低。 （2）受工作面初采期生產(chǎn)不正常、抽放管路漏氣以及抽放管路負(fù)壓變化等原因影響，回風(fēng)平巷瓦斯抽采鉆孔的抽采量處于波動狀態(tài)，波動幅度相對較大。 （3）回風(fēng)平巷瓦斯抽采鉆孔抽采量變化情況同樣可以大致分為三個階段，距工作面平均20.7 m以外為瓦斯抽采原始期；第二階段為瓦斯抽采增長期，該階段從距工作面平均20.7 m處開始到距工作面平均10.0 m處結(jié)束；第三階段為瓦斯抽采衰減期，該階段從距工作面平均10.0 m處至抽采鉆孔拆除。 瓦斯抽采原始期。該階段內(nèi)煤體未受到工作面生產(chǎn)的影響，煤體的應(yīng)力場、孔隙度以及瓦斯的賦存狀態(tài)都未發(fā)生變化，因而鉆孔內(nèi)的瓦斯抽采量都比較小，抽采效果不明顯。 瓦斯抽采增長期。該階段內(nèi)煤體由于受到工作面開采的影響，煤巖層的應(yīng)力場和裂隙場發(fā)生改變，在煤體中形成了煤層采動裂隙，而且瓦斯壓力也有所減小，相應(yīng)吸附態(tài)瓦斯轉(zhuǎn)化為游離瓦斯，從而使得鉆孔瓦斯抽采量開始增長。本階段內(nèi)鉆孔瓦斯抽采量保持上升趨勢，并最終達(dá)到最大值。 瓦斯抽采衰減期。該階段內(nèi)隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)，該階段內(nèi)煤體受到超前支撐壓力峰值不斷前移的影響，使得煤體內(nèi)之前形成的煤層采動裂隙又逐漸閉合，鉆孔瓦斯抽采量開始逐步下降。 2）回風(fēng)平巷鉆場鉆孔瓦斯抽采特征 6201工作面自2007年9月23日試采起至2007年12月25日觀測結(jié)束，回風(fēng)平巷共推進(jìn)93.4 m，期間回風(fēng)平巷鉆場瓦斯抽采觀測點(diǎn)的抽采情況見圖4-5。 203#鉆孔單孔瓦斯抽采情況 圖4-4 回風(fēng)平巷下排鉆孔瓦斯抽采情況 鉆場內(nèi)鉆孔設(shè)計位置見圖4-6，其中9-74#鉆孔在2#位置，10-85#鉆孔和11-94#鉆孔在4#位置，9-78#鉆孔和10-87#鉆孔在6#位置，鉆場內(nèi)觀測孔的實(shí)際布置情況見表4-3和圖4-6。 由圖4-5可以看出： 1）受工作面初采期生產(chǎn)不正常、抽放管路漏氣、抽放管路負(fù)壓變化以及鉆孔出水等原因的影響，回風(fēng)平巷鉆場瓦斯抽采鉆孔的抽采量處于波動狀態(tài)，波動幅度相對較大。 2）由于各個鉆孔的布置角度和成孔情況有所不同，所以各觀測孔的瓦斯抽采量有一定差異。 3）回風(fēng)平巷鉆場瓦斯抽采鉆孔抽采量變化情況同樣可以大致分為三個階段，即瓦斯抽采原始期、瓦斯抽采增長期和瓦斯抽采衰減期。但由于各孔的方位角和進(jìn)尺不同，故各階段范圍劃分不一致。 瓦斯抽采原始期。對于2#位置的孔（方位角52°），在其孔底距工作面平均17.7 m以外為瓦斯抽采原始期；對于6#位置的孔（方位角48°），在其孔底距工作面平均16.8 m以外為瓦斯抽采原始期。 瓦斯抽采增長期。對于2#位置的孔（方位角52°），其孔底距工作面平均17.7~3.1 m之間為它的瓦斯抽采增長期，影響范圍14.6 m；對于6#位置的孔（方位角48°），其孔底距工作面平均16.8 m~7.98 m之間為它的瓦斯抽采增長期，影響范圍8.82m。 瓦斯抽采衰減期。對于2#位置的孔（方位角52°），從孔底距工作面平均3.1 m到管路拆除之間為它的瓦斯抽采衰減期；對于6#位置的孔（方位角48°），從孔底距工作面平均7.98 m到管路拆除之間為它的瓦斯抽采衰減期。 4）鉆場內(nèi)2#孔平均抽采量為0.07 m3/min，4#孔平均抽采量為0.408 m3/min，6#孔平均抽采量為0.094 m3/min，8#孔平均抽采量為0.270 m3/min。可見鉆場內(nèi)鉆孔抽采量在一定范圍內(nèi)隨鉆孔方位角的增大而增多，且越偏向工作面順槽方向增加幅度越大。 （a） 9-74#鉆孔單孔瓦斯抽采情況 （b） 9-78#鉆孔單孔瓦斯抽采情況 （c） 9#鉆場瓦斯抽采情況 圖4-5 9#鉆場瓦斯抽采情況 圖4-6 鉆場內(nèi)鉆孔設(shè)計位置圖 表4-3 鉆場內(nèi)各觀測孔實(shí)際進(jìn)尺 觀測孔號 9-74# 9-78# 鉆場內(nèi)具體位置號 2# 6# 實(shí)際進(jìn)尺/m 67.4 94.5 5 主要結(jié)論及存在問題 5.1 主要結(jié)論 本文主要是介紹祁東礦6201工作面針對瓦斯現(xiàn)場采取的措施，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)，分析了其瓦斯涌出規(guī)律，主要結(jié)論有以下幾點(diǎn)： 1）從上面的分析可以看出，無論是進(jìn)風(fēng)平巷的順層鉆孔還是回風(fēng)平巷順層鉆孔與鉆場，其瓦斯涌出分為明顯的三個階段，即瓦斯抽采原始期、瓦斯抽采增長期和瓦斯抽采衰減期。 瓦斯抽采原始期的出現(xiàn)是很正常的，我國大部分煤層的透氣性系數(shù)較低，裂隙不發(fā)育。如果不采取措施來增加煤層的透氣性系數(shù)，抽放效果是很不明顯的，亦即采前預(yù)抽在中國特有的條件下是不經(jīng)濟(jì)的。 瓦斯抽采增長期的出現(xiàn)主要是受采動應(yīng)力的影響，這一時期出現(xiàn)的范圍正好說明了超前壓力的影響范圍，這也與實(shí)測超前壓力相吻合。采動應(yīng)力的變化導(dǎo)致了煤體內(nèi)裂隙場的變化，這一變化相當(dāng)于增加了煤層的透氣性系數(shù)，抽放效果很好。 由于煤層瓦斯含量在一定程度上說是一定的，經(jīng)過了增長期，其瓦斯含量必然大大降低，抽放的瓦斯也就少了，不然的話工作面的安全是無法保證的，所采取的措施也就成了無用功了。從各方面來講，瓦斯抽采衰減期的出現(xiàn)都是必然的。 2）針對6201工作面的瓦斯采取了分源處理的方法，各個擊破，從各方面來保障工作面的安全。如采空區(qū)的瓦斯通過瓦斯尾巷和髙抽巷來解決，通過瓦斯尾巷的斜向穿層鉆孔專門解決上隅角瓦斯積聚問題，為了保證初采期的安全又布置了后髙抽巷，可謂是面面俱到。工程上的問題就應(yīng)如此，安全第一。 3）礦井瓦斯抽放將有更大的發(fā)展 隨著煤炭生產(chǎn)逐步向深部發(fā)展和技術(shù)水平的提高，瓦斯涌出強(qiáng)度將繼續(xù)增大，這將遇到更大的環(huán)保壓力．瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出災(zāi)害的威脅將愈來愈嚴(yán)重；煤層透氣性隨著采深的增加將愈來愈差，打鉆的難度也因地應(yīng)力加大而更加困難，抽放技術(shù)與工藝難度將加大。礦井瓦斯抽放是防治瓦斯災(zāi)害、減少大氣污染最有效的治本措施。加強(qiáng)礦井瓦斯抽放是煤礦工業(yè)長治久安和環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)工作，是高瓦斯、突出危險礦井高效集約化煤炭生產(chǎn)的前提和最重要的保障條件，任重而道遠(yuǎn)。為保證高瓦斯、突出礦井的安全生產(chǎn)，所有高瓦斯、突出礦井都必須建立完善的礦井瓦斯抽放系統(tǒng)，礦井瓦斯抽放率在2010年和2050年將普遍分別達(dá)到30％~35%和60％~70 %以上，全國礦井瓦斯抽放量將分別達(dá)到15 億~20億m3和60 億~70 億m3。礦井瓦斯利用率將大幅度提高，對彌補(bǔ)我國在2050年時每年可能有1 200 億m3的天然氣缺口起到一定的作用。 4）卸壓瓦斯抽放方法將更加普及 我國瓦斯資源豐富，但煤層透氣性普遍很低，對低透氣性煤層最有效、最經(jīng)濟(jì)的瓦斯抽放方法是卸壓瓦斯抽放。應(yīng)充分利用煤炭地下開采的采動卸壓增透效應(yīng)，將煤的透氣性增加幾個數(shù)量級，高效率地把卸壓瓦斯抽出來。有煤層群開采條件的高瓦斯、突出礦并，應(yīng)徹底轉(zhuǎn)變觀念，充分利用地下開采的獨(dú)特優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)煤、氣資源共采，互相創(chuàng)造規(guī)模化安全生產(chǎn)條件，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。在開拓采掘部署上，要把瓦斯抽放放在優(yōu)先位置，將其納入正規(guī)生產(chǎn)的工藝流程，在時間、空間上給予保證，這樣瓦斯抽出來了，束縛煤炭生產(chǎn)的瓦斯因素解除了，煤炭高效集約化生產(chǎn)有了可靠的保障條件，如此走上安全高效的良性循環(huán)。 5.2 存在問題 文中的分析不夠全面、透徹，只是對單個鉆孔或組孔進(jìn)行了分析，并未對不同的鉆孔布置形式對比分析，如是布置順層鉆孔還是布置鉆場的扇形鉆孔？哪一種布置形式對當(dāng)前的條件更加經(jīng)濟(jì)合理呢？文中沒有分析。另外從文中可以看出，施工質(zhì)量是沒有保證的，如設(shè)計鉆孔長度為50 m，實(shí)際進(jìn)尺很少能夠達(dá)到50 m，僅30 m左右。再如封孔質(zhì)量及漏氣都會對抽放效果產(chǎn)生影響，影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 總之，本文有很多不足之處，對數(shù)據(jù)的分析也只是個人觀點(diǎn)，未必正確，還請各位老師指正。 參考文獻(xiàn)： [1] 馬丕梁，陳東科.煤礦瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007. 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