安徽淮北高瓦斯矿井的多煤层开采技术研究及应用.docVIP

安徽淮北高瓦斯矿井的多煤层开采技术研究及应用 　　【摘 要】 本文以安徽省淮北矿区青东煤矿的7号和8号煤层开采为工程背景，针对8号煤层厚度大、瓦斯含量高等特点，采用开采解放层和瓦斯综合抽放技术，实现了7号和8号煤层的安全开采。结果表明：解放层开采可以对目标煤层的围岩进行卸压，同时随着解放层工作面的持续推进，极大地促进了目标煤层瓦斯抽排效果。论文的研究验证了解放层开采对高瓦斯煤层开采的重要作用，并在实际生产中得到应用。 　　【关键词】 高瓦斯矿井 解放层开采 瓦斯抽放技术 数值模拟 　　近些年来，由于煤炭开采量的不断攀升，矿井的开采深度也越来越大，受到赋存条件的影响，煤层的瓦斯含量也在不断增高，为煤炭开采增加了难度，同时也严重威胁着矿井的安全生产。据统计[1]，当前我国正在生产的井工煤矿当中，约有一半面临高瓦斯或煤与瓦斯突出威胁，因此预防和治理煤与瓦斯突出事故于国于民意义重大。对于高瓦斯煤层开采，通常采取开采解放层的方法，即：先开采与之相邻近的煤层释放或抽采瓦斯，很多科技工作者在此方面做出了一定的成绩。其中，孟战成[2]、杜库实[3]等人对保护层（也称解放层）开采的影响范围进行了研究，田坤云[4，5]、朱胜利[6]等人则对保护层开采的影响效果进行了分析，孟贤正[7]等人则侧重于瓦斯抽采及应用效果。本文以安徽省淮北矿区的青东煤矿为研究对象，对近距离7号和8号煤层的安全开采及瓦斯抽放技术进行研究，并在实际生产中得到了应用，取得了很好的应用效果。 　　1 工程背景 　　青东煤矿位于安徽省濉溪县境内，年设计生产能力180万吨，设计生产年限69年，矿井于2010年开始生产，是淮北矿业集团的主力生产矿井。目前开采7号煤层和8号煤层，两者的赋存特征和层位关系如图1所示。 　　从图1中可以看出，7号煤层和8号煤层间距变化较大，但是最薄的地方仅为13m左右。为了实现高瓦斯煤层8号煤层的安全开采，降低煤层中的瓦斯浓度和气体压力，将首先开采7号煤层（解放层），并通过7号煤层对8号煤层进行瓦斯抽放作业。 　　2 理论分析 　　为了利用好解放层开采方法，需要知道在开采7号煤层过程中，8号煤层的围岩应力分布情况以及抽采过程中的瓦斯浓度变化情况。因此，通过FLAC数值模拟软件，可以得到7号煤开采过程中8号煤层采场围岩应力变化的理论值。模型的建立是以正在开采的828工作面为工程背景的，工作面倾斜长度假定为120m，工作面从10m推进至160m以远。其中当工作面推进60m时的采场围岩应力分布情况如图2所示[8]。 　　从图2中可以看出，较粗的黑线代表8号煤层，较细的黑线代表7号煤层，7号煤层中间的白色部分代表开采过的煤层。由于解放层7号煤层的开采，打破了围岩应力原来的平衡状态，8号煤层的压力得到了释放，从而有利于瓦斯气体的排出，降低煤层瓦斯浓度。 　　3 工程实践 　　实际开采过程中，8号煤层的瓦斯赋存压力得到释放以后，利用7号煤层已经开采的工作面向8号煤层施工抽取瓦斯的长钻孔，并持续不间断地抽放8号煤层中赋存的瓦斯。通过对钻孔抽取的瓦斯量进行统计，得到瓦斯抽排量额变化情况如图3所示。 　　从图3中可以看出，随着7号煤层工作面的不断推进，钻孔瓦斯抽取量也在逐步攀升，并达到一定的量值后基本平衡。这说明，7号煤层开采对于8号煤层瓦斯的释放具有促进作用，解放层开采取得了预期效果。 　　4 结语 　　（1）通过数值模拟分析得到，高瓦斯煤层开采过程中，可以通过开采解放层对目标煤层的采场围岩进行卸压，降低围岩应力。 　　（2）工程实践结果表明，解放层工作面的开采可以促进目标煤层的瓦斯抽排，降低瓦斯浓度，为进一步开采打好安全基础。 　　参考文献： 　　[1]黄光利.砚石台煤矿急倾斜俯伪斜上保护层开采保护范围研究[D].重庆大学硕士学位论文，2014. 　　[2]孟战成，魏风清，史广山，等.近距离上保护层开采保护范围研究[J].煤炭工程，2013（3）：51-53+56. 　　[3]杜库实.上保护层开采下伏煤岩层卸压范围研究[J].煤炭科学技术，2013，41（S2）：176-178+181. 　　[4]田坤云，孙文标，魏二剑.上保护层开采保护范围确定及数值模拟[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2013，32（1）：7-13. 　　[5]田坤云，唐现奇，刘志源，等.上保护层开采的保护效果及裂隙带分析[J].煤炭工程，2014，46（4）：71-73. 　　[6]朱胜利.上保护层开采的保护效果及裂隙带分析[J].科技风，2014（8）：213. 　　[7]孟贤正，李成成，张永将，等.上保护层开采卸压时空效应及被保护层抽采钻孔优化研究[J].矿业安全与环保，2013，4（1）：26-31. 　　[8]李延振.青东矿上