高瓦斯矿井厚煤层瓦斯防治技术应用

高瓦斯矿井厚煤层瓦斯防治技术应用

温特

鸡西矿业集团有限责任公司城山煤矿黑龙江鸡西158100

摘要：针对城山矿厚煤层开采期间，瓦斯涌出量大，单独的顺层钻孔已经难以有效解决工作面回采期间的瓦斯涌出量问题，采用在上巷每隔100米施工钻场，在钻场布置高位钻孔，低位钻，其终孔分别施工至煤层顶板冒落带及裂隙带，对回采期间各个钻场钻孔的瓦斯抽放参数进行跟踪测定，并进行了现场实测分析。研究结果表明：对厚煤层顶板冒落带及裂隙带区域布置钻孔进行瓦斯抽放，在回采期间基本顶来压，能够增加煤层顶板的裂隙，增大煤层上覆岩层的透气性，增加了瓦斯的抽放量，有效的解决了采煤工作面回采期间瓦斯超限的问题，实现了安全生产。

关键词：高瓦斯矿井；冒落带；裂隙带；瓦斯参数；瓦斯富集区

我国煤炭资源赋存条件差，煤层埋藏深，大部分采用井工开采，尤其在鸡西矿区全部为井工开采的煤矿，随着采深逐渐增加，煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大，已成为制约煤炭生产及矿井安全发展的瓶颈，对于瓦斯防治技术的探索及应用已经摆到了企业发展的战略地位。

1工作面概况

城山煤矿二水平东部区3#层左二面综采工作面走向长1200米，倾向长220米，煤层厚度为4.0——4.5米，平均为4.2米，煤层倾角为13°——19°。

1.1地质和开采技术条件

工作面埋深850米——950米，上覆岩层为页岩和砂岩，厚度为68米，其中松散层厚度为15——32米，上部分别为3C#煤层和4#层，层间距分别为12米和47米，厚度分别为0.8米和1.2米，工作面顶板岩性以中粗粒砂岩为主，中间局部夹有灰质页岩。具体情况见表1

1.2采面通风及煤层瓦斯情况

该工作面采用U型通风，下巷入风，上巷回风。3#层原始瓦斯含量5.57m³/t，瓦斯压力0.546Mpa。其上部3C#煤层瓦斯含量3.51m³/t，瓦斯压力0.324Mpa。4#煤层瓦斯含量2.63m³/t，瓦斯压力0.375Mpa。

2顶板穿层钻孔抽采瓦斯机理分析

钻场布置20个穿层卸压钻孔和30个高位穿层钻孔。其中卸压钻孔终孔布置在上巷顶板正上方冒落带区域，高位穿层钻孔布置在采面距上巷60米区域冒落带和裂隙带区域，前后钻孔搭接40米，以解决回采工作面推至前方钻场期间，前方钻场钻孔遭到破坏，瓦斯抽采失效的问题。在回采期间，由于顶板来压，冒落带及裂隙带发育，孔隙率增大，增加了岩石的透气率，使开采层及上部煤层的瓦斯得到了有效的释放。

2.1顶板穿层钻孔的高度及钻孔角度的确定

根据3#煤层以往开采经验，在顺层钻孔进行抽采时，随着回采工作面的推进，钻孔瓦斯抽采浓度和抽采纯量会经过一个峰值后遭到破坏，形成一个3——5米的抽采盲区，此时经过顶板来压，抽采盲区内的瓦斯会进入冒落带和裂隙带。向顶板冒落带和裂隙带施工穿层抽放钻孔，能很好地解决抽采盲区内的瓦斯。所以终孔位置定为冒落带以上一个巷高和裂隙带以下1/3处。

通过上式计算3#层冒落带高度为8.6m—13m，裂隙带高度为35.1—46.3m，上巷顶板卸压钻孔施工角度为11°—30°，钻孔长度为24米—94米，高位钻孔布置在会擦煤层顶板裂隙带以下1/3处，钻孔施工角度为8°—19°，钻孔长度为140—150米。钻孔布置如图1所示。

2.23#层顶板冒落带及裂隙带计算高度

根据本工作面地质基本情况，由公式确定：

冒落带高度：

由此确定：冒落带高度确定为8.6～13m；裂隙带高度确定为35.1～46.3m。

3钻孔实施前后的瓦斯抽放效果对比

利用矿井CD3（A）型瓦斯抽放多参数测定仪检测卸压钻孔和高位钻孔的瓦斯抽采指标，高位钻孔的最佳高度为顶板以上25m—30m和13m—17m，瓦斯抽采纯量12m3/min，浓度长期保持在60%——80%之间，卸压钻孔的最佳参数为顶板以上13m——17m，瓦斯抽采纯量5m3/min，浓度长期保持在50%——60%之间，两者瓦斯抽采纯量占到整个瓦斯抽采系统的46%。工作面瓦斯浓度降到0.2%，上隅角瓦斯浓度降到0.3%以下。

4结论

1,）对于高瓦斯厚煤层开采过程中，单一的本煤层抽采钻孔难以满足瓦斯治理需要时，应该选择利用高位钻孔和卸压钻孔，解决冒落带和裂隙带区域内的瓦斯。

2）近距离煤层群厚煤层开采过程中，邻近层瓦斯是治理的关键，采用卸压钻孔和高位钻孔布置抽采钻孔时，一般钻孔控制在上隅角至工作面一侧的切眼1/4距离，其控制高度为冒落带至裂隙带以下1/3高度处。

3）采用高位钻孔和卸压钻孔解决了瓦斯超限问题，从根本上促进了高瓦斯煤层的安全生产。

参考文献：

【1】袁亮.瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术【J】中国煤炭，2010，36（6）：5——12

【2】李道华.高瓦斯低透气煤层瓦斯综合治理实践【J】淮南职业技术学院学报，2010,10（2）：35——36

【3】王雨，李刚.高瓦斯煤层采动裂隙场分布研究【J】山西煤炭，2012,32（6）：49——51

【4】俞启香.矿井瓦斯防治【M】.徐州：中国矿业大学出版社，1992

【5】周爱桃.低位富集区瓦斯治理方法研究【J】煤炭工程，2015,47（9）：101——102

【6】王全林.低透气性煤层瓦斯治理工程实践【J】煤炭工程，2015,47（10）:58——59