对井巷揭煤防突中高位抽放巷的分析研究.docVIP

对井巷揭煤防突中高位抽放巷的分析研究 [摘 要]煤层进行一定时间的预抽后，煤层内的瓦斯压力下降，瓦斯含量降低，能使突出煤层产生收缩变形，地应力降低，煤层透气性增大，煤层的坚固性系数提高。这些变化都会使得在揭煤时释放出来的初始释放瓦斯膨胀能降低，因而失去突出危险性。 [关键词]高位瓦斯抽放巷；大倾角；井巷揭煤防突 中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0118-01 1、前言 为防治煤与瓦斯突出事故和打钻突出伤人事故的发生，由此可知我矿施工瓦斯底抽巷的重要性和必要性。该矿采用底板岩巷穿层钻孔条带预抽煤层瓦斯的区域性防突措施，通过1018底抽巷的实践，达到了预期效果，提高了安全掘进速度，解决了接替紧张的局面。根据《该矿与瓦斯突出区带划分实验研究报告》提供的资料，在该矿5#-7#采区位于严重突出危险区，因此掘进期间必须施工底板巷超前预抽瓦斯。井巷倾角35°，净断面积19.6 m2。煤层倾角18～21°；采用压入式通风，在回风斜井外新鲜风流中安装2台2×37 kW对旋式局部通风机（1台运转，1台备用）， 0.8m风筒供风，迎头有效风量550 m3/min。 2、高位瓦斯抽放巷预抽煤层瓦斯防突机理 煤层进行一定时间的预抽后，煤层内的瓦斯压力下降，瓦斯含量降低，能使突出煤层产生收缩变形，地应力降低，煤层透气性增大，煤层的坚固性系数提高。这些变化都会使得在揭煤时释放出来的初始释放瓦斯膨胀能降低，因而失去突出危险性。 3、高位抽放巷预抽煤层瓦斯的应用 3.1方案设计 在斜井巷底板距煤层垂距10 m处打1个孔穿透煤层全厚且进入顶板≥0.5 m，兼作预测孔，测定煤层K取样测f值。另打1个孔终孔于煤层顶板内0.5 m，并封孔测定煤层瓦斯压力。若出现煤层瓦斯压力 3 MPa，瓦斯大量涌出，地质构造复杂，喷空严重等现象，则10 m岩柱区适宜采用高位抽放巷预抽煤层瓦斯；否则5 m岩柱采取瓦斯钻孔排放或抽放。 3.2 高位抽放巷设计 测得煤层瓦斯压力5.5 MPa，瓦斯大量从预测孔中喷出，决定采用煤层顶板高位抽放巷预抽煤层瓦斯。 3.2.1 高位抽放巷道设计 回风斜井掘进至煤层垂距10 m停止掘进，按19°的角度起坡掘高位抽放巷，净高2 m，净宽2.5m，半圆拱形，下行掘进110 m。压入式通风。在回风斜井外新鲜风流中安装2台2×22 kW对旋式局部通风机（1台运转，1台备用），0.6 m风筒供风，迎头有效风量350 m3/min。 3.2.2 高位瓦斯抽放巷道抽放孔设计 在10 m垂距位置处，高位抽放巷完工后，在高位抽放巷道内布置一定数量的90 mm的钻孔进行瓦斯排放。这些钻孔的作用是预排煤层中瓦斯，降低其压力，防止煤和瓦斯大量突出，使煤层中的瓦斯压力降到0.74 MPa以下，使煤层的突出危险性降低到安全揭煤要求范围内，然后采用渐进揭煤方式进行揭煤。 高位抽放巷道共设置了4个钻场、前3个钻场每个钻场打5排孔，每排孔间距为4.1 m，每排5个孔，孔间距为4 m，第4个钻场共打19排孔，每排5个孔，4个钻场总共施工170个钻孔。前3个钻场间的距离为20 m，后2个的间距为18 m。前面的1～17排，共85个钻孔平均长度为13.8 m，进行抽排；后面的18～34排，共85个钻孔平均长度为39.5 m，对煤层进行抽放。进行抽放的最长孔长为16.6 m，最短孔长为12.3 m，总钻孔长为1205.8 m；对C8煤进行抽放的最长孔长为71.5 m，最短孔长为24.8 m，总钻孔长为3 891.5 m；总的钻孔长度为5 097.3 m。为了提高抽放效果，对高位抽放巷道进行密封抽放。 4、抽放管路和泵的选择 （1）管径的选择 管径的选型用下式进行计算： 根据矿实际，纯瓦斯流量取14 m3/min，瓦斯体积分数按70%算，混合流量为20 m3/min，则： 所以选用219 mm的无缝钢管。 （2）管网阻力计算 管路的阻力用下式计算： 局部阻力按沿程阻力的15%计算，则总阻力为： （3）泵的选择 ①所需泵的流量 ②所需泵的负压 式中HK―――钻孔负压，100 mmHg； K―――备用系数，取1.2。 故选用BJW33YJ移动式瓦斯抽放泵，抽放负压达到20 kPa，电机功率55 kW，最大抽气量33?2 m3/min。瓦斯抽放布置见图1。 5、效果分析 （1）在掘进过程中，高位钻孔抽放纯瓦斯流量10 m3/min，混合流量为16 m3/min，掘进回风流瓦斯体积分数0.35%以下，钻孔内瓦斯压力0.35 kPa，K干值0.33，没有出现瓦斯突出征兆，取得明显防治效果。 （2）采用高位抽放巷道对近距离煤层抽放，由于抽放时对巷道进行密封，不会出现抽放管路出现问题或抽放泵出现问题而造成风井瓦斯体积分数瞬间增大。 （3）用高位抽放巷道进行抽放