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瓦斯的治理技術(shù)與應(yīng)用

2010-03-23 08:45    【  【打印】【我要糾錯】

  內(nèi)容提示:瓦斯主要以煤層氣構(gòu)成的有害氣體甲烷為主。是在煤的生成和煤的變質(zhì)過程中,在高溫、高壓的環(huán)境下伴隨著產(chǎn)生瓦斯,它在煤體或圍巖中是以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)的形式存在的。如何合理利用瓦斯鉆孔技術(shù)要點,合理布置鉆孔間距,綜合各鉆孔技術(shù),是瓦斯抽放效率得到有效的提高。

  0引言

  我國是煤炭大國,在豐富的煤炭資源中含有豐富的瓦斯資源,埋深在2000米以內(nèi)的煤層中含煤層氣資源量達35-50萬億立方米。它是造成瓦斯煤礦災(zāi)害事故居高不下的重要原因。對高瓦斯礦井或者低瓦斯礦井,都必須進行合理的瓦斯預(yù)防和治理,保證煤的安全生產(chǎn)。目前對高瓦斯采掘工作面主要采取的瓦斯治理措施主要有:加強管理、保證通風、打瓦斯抽放鉆孔、利用局部通風機處理采掘工作面上隅角瓦斯、進行局部瓦斯抽放、使用局部通風機等,F(xiàn)主要介紹一下瓦斯的鉆孔抽放技術(shù)。

  1瓦斯的治理技術(shù)

  1.1瓦斯的鉆孔抽放通過通風辦法來稀釋瓦斯,已經(jīng)在經(jīng)濟上和技術(shù)上逐漸被淘汰,與此同時,隨著開采的強度和深度的增加以及地面大氣壓的降低,礦井瓦斯的涌出量也在增加,通常情況下利用正常通風稀釋瓦斯,只能解決落煤和暴露煤壁時的解析瓦斯,而在采空區(qū)的涌出瓦斯占比例較大,一般位60%左右,稀釋對大部分礦井來說根本達不到要求。而瓦斯的抽放一方面降低瓦斯的涌出量,另一方面能有效地解決瓦斯?jié)舛鹊某,防止煤與瓦斯的突出。如何有效地提高瓦斯抽放率,主要取決于對抽放方式的合理選取,因此,要根據(jù)瓦斯的來源、瓦斯地質(zhì)條件和礦山技術(shù)條件選擇瓦斯抽放方式。

  高位水平鉆孔瓦斯抽放技術(shù)是鉆孔技術(shù)中比較難的一種抽放技術(shù),該技術(shù)分為頂板高位水平鉆孔瓦斯抽放技術(shù)和大采面中間高位巷瓦斯抽放技術(shù),前者具有先期投入少、工期短、靈活性強的優(yōu)點。對于煤于瓦斯突出的設(shè)計能力比較大的礦井,瓦斯涌出量大,含量高,煤層的透氣性比較差,以及受地質(zhì)條件的影響導(dǎo)致瓦斯的富集及煤層瓦斯分布的不均勻性的礦井,目前這種技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。

  1.2鉆孔瓦斯抽放技術(shù)要點鉆孔的布置是該技術(shù)的關(guān)鍵:

 、賹τ谛秹和咚贡仨氝M入卸壓范圍;

 、阢@孔開口端應(yīng)布置在完整煤(巖)體內(nèi);

 、鄞⿲鱼@孔進入抽放層頂(底)板巖石0.5m以上。

  由于開采層越近,瓦斯的涌出量越多,鄰近層瓦斯抽放鉆孔布置主要從適當?shù)南锏老蚋鬣徑鼘有秹簠^(qū)打鉆孔,要能控制卸壓瓦斯流入鉆孔,避免瓦斯大量流入開采層采空區(qū)?组g距同時也是影響抽放時間的又一重要因素,其計算公式如下:

  R1——瓦斯空間距,m;

  Kb——抽放負壓影響系數(shù);

  Z——各鉆孔瓦斯涌出不均勻系數(shù),Z=0.75;

  L——鉆孔有效長度,m;

  Q0——鉆孔初始比瓦斯涌出量,由實驗測得;

  m——被抽放煤層厚度,m;

  a——瓦斯涌出衰減系數(shù);

  t——抽放時間,d;

  H——鉆孔抽放瓦斯階段斜長;

  mi——煤層分層開采厚度,m;

  r——煤層平均容重,t/m3;

  K——抽放瓦斯有效性系數(shù);

  Q——抽放回采工作面瓦斯涌出量。

  不同煤層其抽放鉆孔的布置形式不一樣,鉆孔間距也不一樣,其抽放時間也不一樣,空間距是隨著抽放時間的增大而增大。對于鉆孔抽放瓦斯,可以根據(jù)不同的瓦斯流量和抽放的難易情況進行抽放鉆孔布置,具體措施有:加大鉆孔的直徑、負壓提高和增大煤氣層等。

  1.3幾種特殊鉆孔抽放技術(shù)穿層鉆孔抽放技術(shù)在透氣層極低的撫順北票礦區(qū)臺吉礦的10號煤層取得很好的效果,其主要利用利用了鉆孔交叉時產(chǎn)生的相互影響,交叉部分即是加大了鉆孔的直徑,在沒有增加工作量的情況下,提高了抽放效果;還可以避免鉆孔坍塌、堵孔對抽放效果的影響,提高抽放量46%-102%。

  穿層水力擴孔強化抽放瓦技術(shù)采用高壓水射流沖割煤層,將煤層中的碎煤排除,形成空區(qū),這樣是煤層局部得到卸壓,使裂紋發(fā)展成裂隙并不斷延伸,增加了煤層透氣性,提高了瓦斯的抽放量。

  深孔控制預(yù)裂爆破強化抽放瓦斯技術(shù)是一門利用特殊爆破技術(shù)抽放瓦斯的方式,利用預(yù)裂爆破的破孔布置原理和方法,合理利用破轟波的能量,結(jié)合瓦斯壓力,通過控制孔的控制,使媒體既不影響開采和安全的前提下產(chǎn)生裂隙,提高煤層透氣性,達到抽放效果。

  交叉、順層扇形鉆孔抽放技術(shù):鉆孔布孔方法為:沿工作面上、下風巷向煤層傾斜方向或中切割向煤層打傾斜或走向順層鉆孔。每2~3m布置一對抽放鉆孔,其中一孔平行于工作面,一孔與工作面斜交,孔徑為75~79mm,鉆孔深度為50~80m,布孔密度為0.03~0.055m/t,預(yù)抽期為3~5個月。一定程度上緩解了抽放瓦斯與接替緊張的矛盾,鉆孔數(shù)量多,抽出量大,抽放效果好。

  2應(yīng)用效果及其前景

  2.1對于鉆孔抽放,減少工作面的風排瓦斯量。根據(jù)調(diào)查顯示,采用鉆孔技術(shù)的礦井其工作面的瓦斯抽出率可以達到37.5%左右,約35%的瓦斯進入回風道。

  2.2目前,大部分礦井均采用抽放技術(shù),其杜絕瓦斯超限、提高生產(chǎn)能力。采空區(qū)涌出的瓦斯,通過鉆孔的抽放,對作業(yè)環(huán)境有了很大改善,有利的保證了生產(chǎn)的安全。大大地提高了生產(chǎn)能力,帶來了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。

  2.3以瓦斯抽放和通風方式改革為主的瓦斯綜合治理技術(shù)是很多礦區(qū)工作面瓦斯治理的根本方,綜合各鉆孔抽放技術(shù)是礦區(qū)最佳的抽放方式,也是礦區(qū)瓦斯治理技術(shù)發(fā)展的必然方向。

  3結(jié)束語

  3.1通過特殊鉆孔技術(shù)引起煤層和巖層的卸壓,增加煤層的透氣性,有效地解決瓦斯的抽放難的問題,提高抽放率。

  3.2各瓦斯鉆孔抽放技術(shù)其抽放參數(shù)和抽放工藝,還需要進一步考察、研究和完善。

  3.3綜合考慮抽放方式,爭取鉆孔的設(shè)計科學合理,保證施工工藝和精度準確。同時對高瓦斯煤層和突出煤層,采用聯(lián)合抽放技術(shù)共同治理瓦斯是行之有效的,值得推廣應(yīng)用。

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