深井煤层群上保护层开采卸压范围与卸压瓦斯抽采技术研究

摘要

随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大,浅部资源日益减少,国内矿井相继进入深部资源开采状态,煤层埋藏条件复杂,高瓦斯低透气性条件下煤层瓦斯预抽难以实施,效果不佳,开采过程中瓦斯却大量释放,导致瓦斯涌出量超限甚至出现煤与瓦斯突然喷出。本文在理论分析保护层开采引起瓦斯卸压机理和钻孔瓦斯抽采规律的基础上,结合淮南谢桥煤矿保护层开采现场实践,对上保护层开采所引起的卸压范围和开采过程中对卸压瓦斯的抽采效果,以及所引起的被保护层透气性系数变化进行了深入的研究。研究深井低透气性条件下的煤层群开采,对当前情况下的煤矿安全生产具有积极的意义。
　　(1)保护层开采后,卸压作用一般在工作面后方两倍层间距离时最先发生,当膨胀变形速度加快时,瓦斯动力参数才发生显著变化。卸压作用是保护层开采引起其他作用效果的基础,发生时间也因为采高、垂距、地质条件等多方面因素而有所不同,一般都是在工作面推过一倍层间距以后。上保护层最大有效层间距在各个矿区也不完全相同,在淮南地区甚至高达120m以上。
　　(2)突出矿井应严格执行两个“四位一体”的防突措施,首次开采某个保护层时必须对被保护层进行区域措施效果检验,开采保护层技术研究及效果考察的关键是考察保护层开采后被保护层的有效卸压保护范围。通过对淮南谢桥矿保护层开采的走向和倾向瓦斯压力、煤层变形和钻孔瓦斯流量的考察,B6煤层的开采使在理论保护范围内得B4煤层得到充分卸压,走向卸压角达到71°,在工作面上顺槽倾向考察的卸压角为75°,下顺槽倾向考察卸压角88°。
　　(3)保护层的开采会引起邻近煤层的膨胀压缩变形,从而构成了解吸瓦斯的流动通道,提高了煤层透气性。根据卸压前、卸压过程中及卸压后所测定的瓦斯压力、时间和钻孔瓦斯流量及其变化,得到谢桥煤矿B6煤层开采后,11226工作面对应的4煤层透气性提高了575倍;11426工作面对应的4煤原始透气性提高了822倍,被保护层瓦斯大量释放,大大降低了4煤层的突出危险性。
　　(4)对煤层瓦斯的抽采分为未卸压抽采和卸压抽采,保护层开采和钻孔瓦斯抽采均可以引起煤层卸压,低透气性煤层在不改变透气性条件的前提下,提高抽采负压和增大孔径等措施均难以取得良好的效果。在采动卸压的影响下,负压钻孔能大量抽采释放的瓦斯。11226工作面回采期间瓦斯抽采总量平均为2.3m3/min,吨煤瓦斯抽采量1.1m3/t,11426工作面回采期间瓦斯抽采总量平均为8.3m3/min,吨煤瓦斯抽采量3.3m3/t,邻近层是抽采瓦斯的主要来源。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题提出

1.2 研究内容、方法及技术路线

2 保护层开采卸压技术和瓦斯抽采的研究现状

2.1 国内外保护层开采研究现状

2.2 国内外瓦斯抽采工艺研究现状

3 谢桥煤矿地质概况

3.1 地质构造

3.2 煤层赋存状况

3.3 试验工作面概况

4 保护层开采范围的研究

4.1 选择保护层

4.2 有效保护范围

4.3 瓦斯卸压效果检测参数及其测定

4.4 保护层开采时被保护层走向方向卸压范围的检测

4.5 保护层开采时被保护层倾向方向卸压范围的检测

4.6 保护层开采时被保护层透气性的变化特征

5 钻孔瓦斯抽采技术

5.1 卸压瓦斯给开采煤层带来的问题

5.2 11226工作面所在煤层瓦斯抽采

5.3 11426工作面所在煤层瓦斯抽采

结论

参考文献

在学研究成果

致谢