龍山煤礦大巷煤柱工作面瓦斯抽采參數(shù)設(shè)計(jì)

王曉磊 朱振

摘要：龍山煤礦-220大巷煤柱工作面平均走向長(zhǎng)度1095m，工作面斜長(zhǎng)136m，平均傾角14°，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單，煤層瓦斯原始含量為9.2329m3/t。通過(guò)計(jì)算分析，確定該工作面抽放方法為順層鉆孔預(yù)抽煤層條帶區(qū)域瓦斯防突措施。根據(jù)《二1 煤層鉆孔瓦斯抽放半徑測(cè)試分析報(bào)告》，取抽采率η為30%，在預(yù)抽期為3個(gè)月情況下，為提高抽采效果，最終確定鉆孔孔間距為4.8m。目前，該工作面已順利回采結(jié)束，瓦斯治理效果顯著，未發(fā)生瓦斯超限事故。

關(guān)鍵詞：瓦斯;鉆孔;抽放

一、工作面概況

龍山煤礦-220大巷煤柱工作面，里段南部為23021工作面采空區(qū)、西部為礦井邊界斷層F301保護(hù)煤柱、東部為23043及23煤柱工作面采空區(qū);-220大巷煤柱工作面外段西部為11071工作面、東部為21采區(qū)（未采動(dòng)）。工作面上下順槽及切眼均沿煤層底板布置。工作面平均走向長(zhǎng)度1095m，平均傾斜寬度136m，工作面煤層平均傾角14°。水文地質(zhì)方面，該工作面頂板砂巖含水層富水性弱，補(bǔ)給條件差，對(duì)工作面采掘影響不大。根據(jù)鑫龍瓦斯災(zāi)害實(shí)驗(yàn)室在大巷煤柱底板巷煤層原始含量測(cè)定結(jié)果，-220大巷煤柱上順槽區(qū)域煤層瓦斯原始含量為9.2329m3/t。鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)介于0.3812～1.3579d-1之間，鉆孔百米鉆孔初始瓦斯流量為0.0043～0.0901 m3/min。

二、工作面瓦斯儲(chǔ)量計(jì)算

經(jīng)安陽(yáng)鑫龍煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司災(zāi)害防治實(shí)驗(yàn)中心測(cè)定大巷煤柱工作面煤層瓦斯含量為9.2329m3/t 。大巷煤柱工作面平均走向長(zhǎng)度1095m，傾斜寬度136m，平均厚度7.5m，容重1.46t/m3。則該工作面預(yù)抽煤層瓦斯儲(chǔ)量為：

Q儲(chǔ)=L1×H1×M×γ×X

式中：L1—大巷煤柱工作面平均走向長(zhǎng)度，m;

H1—工作面傾斜寬度，m;

M—煤層平均厚度，m;

γ—煤的容重，t/m3;

X—煤層瓦斯含量，m3/t;

根據(jù)L1=1095m;H1=136m;M=7.5m;γ=1.46 t/m3;X=9.2329 m3/t。

代入公式得：Q儲(chǔ)=1095×136×7.5×1.46×9.2329=1505.58萬(wàn)m3

因此，大巷煤柱工作面需要預(yù)抽的煤層瓦斯儲(chǔ)量為1505.58萬(wàn)m3。

三、工作面需抽瓦斯量計(jì)算

根據(jù)《河南省強(qiáng)化安全生產(chǎn)暫行規(guī)定》第三條規(guī)定：礦井所采煤層瓦斯壓力大于0.6 MPa或瓦斯含量大于6m3/t時(shí)，必須采取保護(hù)層開采或底（頂）板巖巷預(yù)抽煤層瓦斯，嚴(yán)禁采用局部防突措施替代區(qū)域防突措施，殘余瓦斯壓力及含量降到0.6MPa和6m3/t以下后，方可進(jìn)入煤層進(jìn)行采掘作業(yè)。

礦井根據(jù)以上規(guī)定，為確保抽放效果，設(shè)計(jì)殘余瓦斯含量最大值為5.9m3/t，取殘余瓦斯則大巷煤柱上底抽巷預(yù)抽煤巷條帶應(yīng)抽出的最小瓦斯量：

QY= L×H×M×γ×（X-XY）

式中：XY—?dú)堄嗤咚购?，m3/t。

代入公式得：QY =1095×136×7.5×1.46×（9.2329-5.9） =543.49萬(wàn)m3

四、抽放方法選擇

通過(guò)以上分析，根據(jù)礦井生產(chǎn)能力要求、煤層賦存條件和工作面巷道布置及煤層瓦斯賦存和涌出特點(diǎn)， 該工作面抽放方法設(shè)計(jì)為：順層鉆孔預(yù)抽煤層條帶區(qū)域瓦斯防突措施。

五、抽放鉆孔設(shè)計(jì)

根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、采掘接替安排及大巷煤柱上底板抽放巷距煤層底板距離、順槽位置和鉆機(jī)能力，鉆孔終孔點(diǎn)控制大巷煤柱上順槽煤巷掘進(jìn)工作面巷道上幫不少于15m，下幫不少于15m。

鉆孔施工單位根據(jù)地測(cè)部門提供的地質(zhì)構(gòu)造資料及龍山煤礦《二1 煤層鉆孔瓦斯抽放半徑測(cè)試分析報(bào)告》，進(jìn)行確定抽放鉆孔間距。根據(jù)報(bào)告結(jié)果，取抽采率η為30%，預(yù)抽期在3個(gè)月情況下，鉆孔孔間距為4.9m，為提高抽采效果，抽采孔間距確定為4.8m。

根據(jù)上述條件，大巷煤柱上底板抽放巷共設(shè)計(jì)鉆孔133組（1729個(gè)鉆孔，地質(zhì)構(gòu)造及特殊情況適當(dāng)增加或減少鉆孔），設(shè)計(jì)鉆孔總工程量69160m（其中煤孔段16437m），鉆孔開孔間距為400mm，底排距底板1600mm，則大巷煤柱上順槽噸煤鉆孔量=16437/（477×38.66×7.5×1.46）=0.06m/t，大于《煤礦瓦斯抽放規(guī)范》規(guī)定的較難抽放厚煤層噸煤瓦斯鉆孔量要大于0.03m/t的要求。

六、封孔設(shè)計(jì)

為了保證瓦斯抽放鉆孔封孔效果，設(shè)計(jì)采用機(jī)械封孔工藝，對(duì)瓦斯抽放鉆孔封孔設(shè)備、封孔工藝和方式以及封孔注意事項(xiàng)進(jìn)行明確。

1.封孔深度：鉆孔封孔深度為12m，封孔段的深度為6m。

2.封孔段外段：外段封堵在距閥門2米處，捆綁煤礦用封孔袋，并將注漿管一并捆綁在一起。捆綁時(shí)要注意膠帶纏繞位置位于送管里側(cè)，以確保封孔袋向鉆孔孔口方向膨脹。

3.注漿時(shí)注意事項(xiàng)：

（1）將注漿泵水平放置，并將其固定在便于封孔作業(yè)的適當(dāng)位置，合理布置（平鋪）吸排漿管路，避免管路扭曲、打折、交叉等。

（2）管路連接前先將管口擦拭干凈，然后開氣將管路內(nèi)雜物吹盡再進(jìn)行連接，以保證氣源潔凈，啟動(dòng)注漿泵，無(wú)異?，F(xiàn)象，準(zhǔn)備注漿。

（3）注漿中要時(shí)常觀察出漿壓力表、各漿液的混合比和活塞的運(yùn)動(dòng)速度;

（4）打開風(fēng)源控制閥門，把封孔漿液注入到鉆孔內(nèi)實(shí)現(xiàn)封孔作業(yè)。

（5）封孔完畢后立即先關(guān)閉機(jī)器上風(fēng)源控制閥，使泵停止工作，并打開泄壓閥門，然后推拉幾次（四至五次）槍頭上手動(dòng)控制閥門開關(guān)，保證槍內(nèi)無(wú)殘留料液，最后關(guān)閉泄壓閥門、合上手動(dòng)控制閥開關(guān)和吸料管閥門并用橡膠堵頭堵住吸料管兩端，卸去主風(fēng)管。

（6）待封孔材料凝固20分鐘后聯(lián)抽。

七、結(jié)束語(yǔ)

該設(shè)計(jì)符合《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、《河南省強(qiáng)化安全生產(chǎn)暫行規(guī)定》等規(guī)定，并結(jié)合礦井實(shí)際接替問(wèn)題，最大限度的優(yōu)化了大巷煤柱工作面的瓦斯抽采鉆孔參數(shù)。目前，該工作面已順利回采完畢，在回采工程中，瓦斯治理效果顯著，未發(fā)生瓦斯超限事故。

參考文獻(xiàn)：

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