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文檔簡介
1、近些年來,綜采放頂煤以高產(chǎn)高效、安全穩(wěn)定的優(yōu)點,倍受各大礦區(qū)青睞。但在一些高瓦斯或煤與瓦斯突出礦井,瓦斯賦存含量高、涌出量大且不穩(wěn)定,工作面通風(fēng)系統(tǒng)和瓦斯抽采措施跟不上,導(dǎo)致工作面尤其是上隅角瓦斯超限頻繁,成為綜采面瓦斯治理的關(guān)鍵難點。治理工作面瓦斯,優(yōu)化工作面通風(fēng)系統(tǒng)最直接最便捷,但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)雖能抑制瓦斯超限,采空區(qū)卻存在高濃度瓦斯難以消除、治標(biāo)不治本;因此綜合考量高抽巷等抽采措施,進(jìn)一步提出頂板千米超長鉆孔來抽采瓦斯,從根本
2、上減少采空區(qū)瓦斯涌出、減少超限,對于高效抽采、保障綜采面瓦斯安全意義重大。
根據(jù)采空區(qū)上覆巖層破壞沉降規(guī)律、裂隙發(fā)育演化規(guī)律,結(jié)合煤層地質(zhì)情況,在經(jīng)典礦壓理論和O型圈理論基礎(chǔ)上,充分考慮采空區(qū)四周煤壁的支撐作用,提出更精細(xì)的采空區(qū)區(qū)帶劃分方法:采空區(qū)邊緣部分20-30m范圍屬煤壁支撐區(qū),形成O型的裂隙發(fā)育區(qū)域。公式計算及仰孔注水探測法得到采空區(qū)冒落帶0-18m,裂隙帶18-50m。
陽泉煤業(yè)集團(tuán)新元煤礦屬煤與瓦斯突出
3、礦井,3103綜采面所在的3號煤層原煤瓦斯含量為14.89 m3/t,透氣性系數(shù)低。綜采面改造成“U+L型”通風(fēng)系統(tǒng),仍然出現(xiàn)瓦斯超限??偨Y(jié)工作面通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點,細(xì)致研究“U+L型”和“Y型”通風(fēng)系統(tǒng),優(yōu)選新Y型通風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)CFD數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù),綜合分析發(fā)現(xiàn):供風(fēng)相同時,最優(yōu)風(fēng)量配比為5∶2,新Y型通風(fēng)下上隅角瓦斯?jié)舛葹?.45%~0.68%之間,回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛?.55%~0.71%之間,明顯優(yōu)于“U+L”型。且”U+L”通
4、風(fēng)下專用排瓦斯尾巷瓦斯?jié)舛燃s為3~4%,超過《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的2.5%。新Y型通風(fēng)系統(tǒng)相比“U+L型”更好地保障工作面安全。但新Y型通風(fēng)時,采空區(qū)內(nèi)仍存在高濃度瓦斯云團(tuán),是安全隱患,此時抽采和治理采空區(qū)瓦斯的勢在必行。
結(jié)合采空區(qū)最常用的傾斜鉆孔和高抽巷瓦斯抽采,取長補(bǔ)短,提出頂板千米超長鉆孔瓦斯抽采措施。從一采區(qū)總回風(fēng)巷掘傾斜巷道至頂板35m處穩(wěn)定巖層,設(shè)置高位鉆場打近水平千米大直徑超長鉆孔進(jìn)行采空區(qū)瓦斯抽采,超長鉆孔布
5、置在25-45m。數(shù)值模擬及現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)表明:千米超長鉆孔瓦斯抽采濃度高達(dá)74%,抽采純量約為29.4m3/min,采空區(qū)瓦斯抽采率高達(dá)65.8%;工作面安全狀況也明顯優(yōu)于高抽巷和傾斜鉆孔,工作面上隅角0.38%~0.62%之間,回風(fēng)巷0.449%~0.65%之間。千米工作面,相比傾斜鉆孔和高抽巷節(jié)省資金4.475萬元和7.2萬元。施工安全快速、抽采時間長、一次鉆孔、回采全程使用,甚至能在回采結(jié)束、封閉采空區(qū)后能夠?qū)峡諈^(qū)抽采。
6、 本文綜合運用理論分析、現(xiàn)場試驗、現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)和CFD數(shù)值模擬,論證新Y型通風(fēng)和頂板千米超長鉆孔對綜采面瓦斯超限的治理效果。效果分析:新Y型通風(fēng)系統(tǒng)一定程度上治理工作面瓦斯超限,但不能徹底處理采空區(qū)的高濃度瓦斯云團(tuán);頂板千米超長鉆孔高效抽取采空區(qū)瓦斯,也能夠間接保障工作面的瓦斯安全。最終結(jié)論:綜合運用頂板千米超長鉆孔能夠治理綜采面瓦斯超限,輔以優(yōu)良的新Y型通風(fēng)系統(tǒng),瓦斯治理效果最佳。不僅能夠減少工作面瓦斯超限,而且從根本上減少瓦斯涌出
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