段王煤矿15＃煤层瓦斯涌出与治理技术研究

摘要

段王煤矿是高瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量达到60-70m3/min，相对瓦斯涌出量为22.17m3/t，矿井的高瓦斯工作面主要集中在15#煤层。随着东翼深部15#煤层的开采，瓦斯涌出量也大大增加。如150403工作面掘进和回采期间的绝对瓦斯量分别9m3/min和 47.98m3/min，工作面推进速度缓慢。瓦斯已对段王煤矿的安全生产造成极大的威胁。本文针对段王煤矿的瓦斯治理难题，对15#煤层的瓦斯涌出与瓦斯治理技术进行了系统研究。　　①实测了15#煤层的瓦斯基础参数：埋深540m区域煤层的瓦斯压力和瓦斯含量分别为0.67MPa和10.00m3/t，瓦斯吸附常数a、b分别为54.64m3/t和0.23 MPa-1，煤层透气性系数λ=0.082 m2/MPa2.d，百米钻孔瓦斯流量衰减系数系数α＝0.18d-1，故15#煤层为低透气性煤层，属于较难抽采煤层。　　②预测了15#煤层工作面回采期间的瓦斯涌出量，本煤层、邻近层和采空区的绝对瓦斯涌出量分别为10.8 m3/min、5.9m3/min和6.7 m3/min，涌出总量为23.4 m3/min；考虑瓦斯涌出不均衡系数 1.3 ，则回采工作面瓦斯涌出总量为30.4 m3/min。　　③根据作图法原理测定了瓦斯涌出量比例，揭示了工作面瓦斯涌出量以采空区瓦斯涌出量为主，约占工作面总瓦斯涌出量的 65.12%，煤壁涌出瓦斯所占比例为34.88%，因此瓦斯涌出来源主要是采空区瓦斯。　　④以150403工作面为例研究了以瓦斯抽采为主，以通风系统管理技术为辅的瓦斯综合治理体系。主要采取了本煤层顺层钻孔预抽和高位钻孔的综合抽采技术，其中顺层钻孔主要在工作面回采前预抽本煤层瓦斯，高位钻孔主要抽采工作面回采期间的采空区瓦斯；通风系统管理技术主要包括：上、下隅角吊挂风筒布、在上隅角安装风水喷雾、上隅角垛袋及控制割煤速度等，有力地配合了抽采技术进行瓦斯治理。　　⑤通过回采工作面综合瓦斯治理技术的应用，工作面回采的中、后期，工作面瓦斯抽采率提高到60%以上，回风流瓦斯浓度降到了0.8%以下，瓦斯超限导致的报警和断电次数大幅度减少，且持续时间大大缩短，日产原煤 1000t 提高到了2000t，保证了矿井的正常生产，促进了生产效率。

目录

1 概述

1.1 前言

1.2.1 国外瓦斯治理现状

1.2.2 瓦斯涌出规律与涌出量预测研究现状

1.2.3 瓦斯防治技术研究现状

1.3 研究内容

①15#煤层的基础瓦斯参数测试

②15#煤层工作面回采期间的瓦斯涌出量预测

③瓦斯治理技术研究

1.4 主要的研究方法及技术

2 15#煤层瓦斯参数测定

2.1.1 井田概况

2.1.2 煤层储存情况

2.1.3 矿井开拓与开采

2.1.4 矿井通风与瓦斯

2.2 煤层瓦斯压力测定

2.2.1 直接测定法

2.2.2 煤层瓦斯压力测定数据

2.3.1实验系统准备

2.3.2工业分析

2.3.3实验过程

2.3.4 实验结果

2.4 煤层瓦斯含量测定

2.5 煤层透气性测算

2.6 本章小结

3 15#煤层瓦斯涌出规律研究

3.1 瓦斯涌出来源

3.2.1本煤层瓦斯涌出量

3.2.2邻近煤层瓦斯涌出量

3.2.3采空区瓦斯涌出量

3.2.4瓦斯涌出量预测结果的分析

3.3.1作图法测定原理

3.3.2瓦斯涌出量比例测定

3.4 本章小结

4 瓦斯治理技术研究

4.1.1 150403工作面概况

4.1.2 瓦斯治理难题

4.2瓦斯综合治理技术

4.3.1本煤层顺层钻孔预抽

4.3.2高位钻孔抽采的理论基础

4.3.3高位钻孔抽采工程

4.3.4钻孔施工工艺参数总结

4.3.5瓦斯抽采管路敷设

4.4通风系统管理技术的研究与应用

4.4.1 上、下隅角吊挂风筒布

4.4.2 在上隅角安装风水喷雾

4.4.3上隅角垛袋

4.4.4 控制割煤速度

4.5 综合瓦斯治理技术应用效果分析

4.6 本章小结

5 主要结论

5.1 文章的主要结论

5.2 技术创新点

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士期间发表的论文目录

B 作者在攻读硕士期间参与的科研项目和实践课题研究

C 学位论文数据集

致谢