【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 水平瓦斯抽放技術(shù)研究 13 根據(jù)煤層瓦斯壓力梯度線和煤層瓦斯含量曲線可以得到各煤層標(biāo)高處煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量推算值，見表 26。 表 26 8 煤層瓦斯壓力和瓦斯含量推算值 煤層標(biāo)高 瓦斯壓力 /MPa 瓦斯含量 /m3/t 備注 410 一水平 440 470 500 530 550 590 二水平 620 650 680 710 750 780 三水平 根據(jù)表 26 可知， 8 煤層一水平最大瓦斯壓力為 ，最大煤層瓦斯含量為 m3/t；二水平 煤層瓦斯壓力為 ～ ，煤層瓦斯含量為 ～ 。礦井發(fā)生的幾次煤與瓦斯突出都發(fā)圖 8 煤層瓦斯含量與埋深的對(duì)應(yīng)關(guān)系 400 500 600 700 800埋深 / m瓦斯含量/m3/t圖 24 8 煤層瓦斯含量隨埋深的變化關(guān)系 新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 14 生在 8 煤層， 進(jìn)入第二水平，煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量逐漸升高。為了保證礦井 8 煤層的安全回采，應(yīng)提前制定瓦斯治理技術(shù)規(guī)劃，采用區(qū)域瓦斯治理方法，變高瓦斯突出煤層為低瓦斯非突出煤層，實(shí)現(xiàn)8 煤層的安全高效開采。 61 煤層瓦斯基本參數(shù) 煤層瓦斯壓力實(shí)測(cè)值見表 27。 表 27 61 煤層實(shí)測(cè)瓦斯壓力匯總表 序號(hào) 測(cè)壓點(diǎn)位置 埋深 /m 標(biāo)高 /m 壓力值 /MPa 1 550 西大巷 1＃ 鉆場(chǎng) 2 650 中央軌道石門 (含水 ) 3 550 西翼運(yùn)輸巷 118m 4 550 西大巷 140m處 由表可得埋深與煤層瓦斯壓力的關(guān)系圖 25。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，煤層瓦斯壓力與埋深的變化關(guān)系為： P＝ H－ 式中： P 煤層瓦斯壓力， MPa； H 煤層的埋藏深度， m。 61 煤層的瓦斯壓力梯度取 ，因有效瓦斯壓 力值較圖 25 61 煤層瓦斯壓力與埋深的對(duì)應(yīng)關(guān)系 01234400 500 600 700 800埋深 / m壓力/MPa新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 15 少，無法直接確定瓦斯壓力梯度值。但根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在含煤地層，隨著埋深的增加，單位深度內(nèi)瓦斯壓力增加值與靜水壓力相當(dāng)，即煤層瓦斯壓力變化梯度取 。 采用間接法計(jì)算 61 煤層瓦斯含量。 表 28 61 煤層工業(yè)分析及吸附結(jié)果 采樣地點(diǎn) 工業(yè)分析結(jié)果 真密度/t/m3 視密度/t/m3 空隙率 /% 吸附常數(shù) 水份/% 灰份/% 揮發(fā)份 /% a b 550 西翼 運(yùn)輸大巷 將煤層瓦斯壓力 、工業(yè)分析和吸附結(jié)果等參數(shù)帶入瓦斯含量計(jì)算公式可得到煤層瓦斯含量隨埋深的關(guān)系曲線，見圖 26。 根據(jù)煤層瓦斯壓力梯度線和煤層瓦斯含量曲線可以得到各煤層標(biāo)高處煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量推算值，見表 29。 根據(jù)表 29 可知， 61 煤層一水平最大瓦斯壓力為 ，最大煤層瓦斯含量為 m3/t；二水平煤層瓦斯壓力為 ～ ，煤層瓦斯含量為 9. 02～ 。進(jìn)入第二水平，煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量逐漸升高。為了保證礦井 61 煤層的安全回采，應(yīng)提前制定 瓦斯治理技術(shù)規(guī)劃，采用區(qū)域瓦斯治理方法，變高瓦斯突出煤層為低瓦斯非突出煤層，實(shí)現(xiàn) 61 煤層的安全高效開采。 圖 26 61煤層瓦斯含量隨埋深的變化關(guān)系 400 500 600 700 800埋深 / m瓦斯含量/m3/t新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 16 表 29 61 煤層瓦斯壓力和瓦斯含量推算值 煤層標(biāo)高 瓦斯壓力 /MPa 瓦斯含量 /m3/t 備注 410 一水平 440 470 500 530 550 590 二水平 620 650 680 710 750 780 三水平 新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 17 3 礦井一水平保護(hù)層開采方案 礦井 主采煤層 61 煤層、 8 煤層和 131 煤層瓦斯壓力大、含量高，為突出危險(xiǎn)煤層， 550m 以 下 都具有突出危險(xiǎn)性。目前礦井開采進(jìn)入一水平深部，一水平 61 煤層 瓦斯 最大壓力為 ， 含量為，一水平 8 煤層 瓦斯 最大壓力為 ， 含量為 ，一水平 131 煤層最大 壓力為 ， 含量為 ， 該區(qū)域各煤層瓦斯壓力和含量相對(duì)較高。為了各突出煤層的安全高效開采，并結(jié)合國(guó)家的方針政策，采取保護(hù)層開采技術(shù)治理煤層瓦斯，即開采 8 煤層保護(hù) 61 煤層，開采 112 煤層保護(hù) 13 煤層 ， 下面把目前的保護(hù)層開采 方案做一下總結(jié) 。 開采 8 煤層保護(hù) 61 煤層 8 煤層平均煤厚為 ， 61 煤層平均厚度為 ， 8 煤層位于 61 煤層的上部， 層間距為 15～ 61m，平均層間距為 33m，兩層煤都具有突出危險(xiǎn)性， 8 煤層的突出強(qiáng)度大于 61 煤層，但由于 61 煤層位于 8 煤層的下部， 8 煤層位于 61 煤層的冒落帶的頂部，開采 61煤層會(huì)破壞 8 煤層的開采條件，因此選用開采 8 煤層做為上保護(hù)層來保護(hù) 61 煤層的開采。 保護(hù)層與被保護(hù)層的基 本參數(shù) 保護(hù)層基本參數(shù)： 煤層編號(hào)： 8 煤層 煤層厚度： ～ 煤層傾角： 平均 20176。 最大煤層瓦斯壓力： （一水平） 最大煤層瓦斯含量： 突出危險(xiǎn)性： 具有突出危險(xiǎn)性 該區(qū)域煤層賦存穩(wěn)定，煤層較 厚 ，適合于采用 綜合機(jī)械化 采煤，新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 18 按綜合機(jī)械化設(shè)計(jì)，工作面設(shè)計(jì)平均日產(chǎn)量為 2020～ 3000t。 被保護(hù)層基 本參數(shù)： 煤層編號(hào)： 61 煤 煤層厚度： ～ 煤層 傾角 ： 平均 20176。 最大 煤層瓦斯壓力： （一水平） 最大 煤層瓦斯含量： 煤層危險(xiǎn)性：具有突出危險(xiǎn)性 該區(qū)域煤層較厚，賦存穩(wěn)定，適合于綜合機(jī)械化采煤。按綜合機(jī)械化采煤設(shè)計(jì)，在卸壓范圍內(nèi)工作面設(shè)計(jì)平均日產(chǎn)量為 2020～ 3000t。 保護(hù)范圍 保護(hù)范圍是指保護(hù)層開采后，在空間上使突出危險(xiǎn)煤層完全消除突出危險(xiǎn)的有效范圍。根據(jù)《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》的有關(guān)規(guī)定，應(yīng)根據(jù)礦井實(shí)際考察結(jié)果確定保護(hù)范圍，對(duì)暫無實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的礦 井，可參考表 32 確定。 1）層間的保護(hù)范圍 表 31 給出了各種煤層條件下滿足保護(hù)層開采的最大層間距。 表 31 保護(hù)層與被保護(hù)層之間的有效垂距表 煤層傾斜類別 最大有效垂距 /m 上保護(hù)層 下保護(hù)層 急傾斜煤層 60 80 緩傾斜或傾斜煤層 50 100 61 煤層與 8 煤層間距為 15～ 61m，平均為 33m，小于《細(xì)則》中規(guī)定的上保護(hù)層最大保護(hù)層間距，能夠滿足層間距要求。 2）傾斜方向的保護(hù)范圍 可參考圖 31 與表 32 的數(shù)據(jù)確定。 新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 19 表 32 保護(hù)層開采后沿傾斜方 向的卸壓角 煤層傾角 ? /176。 卸壓角 /176。 1? 2? 3? 4? 0 80 80 75 75 10 77 83 75 75 20 74 86 75 75 30 70 90 80 70 40 67 93 80 70 50 64 96 80 70 60 62 98 80 70 70 64 96 80 72 80 68 92 78 75 90 75 75 75 80 煤層傾角 20176。，則下部卸壓角 3? =75176。，上部卸壓角 4? =75176。相對(duì)于保護(hù)層工作面，被保護(hù)層工作面的卸壓范圍在傾向上內(nèi)錯(cuò)距離分別為： ??57ctg 57ctg21 ?? ?? HL HL 1? 2? 4? 1 2 2 3 3 3 3 圖 31 保護(hù)層 沿傾斜方向的保護(hù)范圍 1— 保護(hù)層； 2— 被保護(hù)層； 3— 保護(hù)層邊界線 3? 新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 20 式中： H 為層間距， 33m； 1L 為 機(jī) 巷 側(cè)的內(nèi)錯(cuò)距離， /m； 2L 為 風(fēng)巷 側(cè) 的內(nèi)錯(cuò)距離， /m。 將數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算出風(fēng)巷、機(jī)巷側(cè)的內(nèi)錯(cuò)距離為分別 ，即若被保護(hù)層工作面嚴(yán)格按照保護(hù)范圍進(jìn)行布置，則被保護(hù)層工作面傾向長(zhǎng)度比保護(hù)層工作面傾向長(zhǎng)度短 。 3）走向方向的保護(hù)范圍 在被保護(hù)層中，走向方向的保護(hù)范圍可按卸壓角劃定，走向方向的卸壓角按 60176。設(shè)計(jì)。保護(hù)層工作面走向長(zhǎng)度減去工作面開切眼和停采線卸壓角造成的內(nèi)錯(cuò)距離就是被保護(hù)層在走向方向的保護(hù)長(zhǎng)度，按60o計(jì)算內(nèi)錯(cuò)距離為： 開切眼向里內(nèi)錯(cuò) ?603 ctgHL ?? 停采線向里內(nèi)錯(cuò) ?604 ctgHL ?? 式中： H 為層間距， 33m； 3L 為開切眼側(cè)的內(nèi)錯(cuò)距離， /m； 4L 為停采線側(cè)的內(nèi)錯(cuò)距離， /m。 將數(shù)據(jù)帶入公式計(jì)算 出開切眼側(cè)和收作線側(cè)的內(nèi)錯(cuò)距離 分別 為 ，即若 被 保護(hù)層工作面 嚴(yán)格按照保護(hù)范圍進(jìn)行 布置，則被保護(hù)層工作面 走 向長(zhǎng)度比保護(hù)層工作面 走 向長(zhǎng)度短 。 目前工作面的布置方式 目前在 8 煤層保護(hù)層工作面的保護(hù)下， 61 煤層有兩個(gè)被保護(hù)層工作面正在采掘作業(yè)，分別是 W1607 工作面和 2611 工作面。 W1607工作面被 W1805 工作面保護(hù)正在回采， 2611 工作面由 1811 工作面 和2813 工作面共同保護(hù)正在風(fēng)巷和機(jī)巷的掘進(jìn) ，下面以被保護(hù)層工作面 2611 工作面和保護(hù)層工作面 1811 和 281 被保護(hù)層工作面 W1607工作面和保護(hù)層工作面 W1805 為例說明一下目前的保護(hù)層開采巷道布置方式。 2611 被保護(hù)層工作面由 1811 和 2813 兩個(gè)保護(hù)層工作面保 護(hù)，新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 21 2611 工作面的保護(hù)層工作面 1811 和 2813 工作面分別于 1998 年和2020 年 3 月收作。 W1607 工作面被 W1805 工作面保護(hù)正在回采， 保護(hù)層工作面W1805 于 2020 年 10 日 收作。 工作面介紹 1811 保護(hù)層工作面基本參數(shù)： 標(biāo)高范圍： 538～ 597m 工作面走向長(zhǎng)： 900m 工作面傾斜長(zhǎng)： 170m 煤 層 厚 度 ：平均 3m 煤 層 傾 角 ：平均 20176。 工作面瓦斯壓力： 工作面平均瓦斯含量 ： 工作面煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，適合于綜合 機(jī)械化采煤，按綜合機(jī)械化設(shè)計(jì)，工作面設(shè)計(jì)平均日產(chǎn)量為 2020～ 3000t。 2813 保護(hù)層工作面基本參數(shù)： 標(biāo)高范圍： 582～ 663m 工作面走向長(zhǎng)： 955m 工作面傾斜長(zhǎng)： 145m 煤 層 厚 度 ：平均 煤 層 傾 角 ：平均 22176。 工作面瓦斯壓力： 工作面平均瓦斯含量 ： 與 1811 工作面的煤柱寬度： 15m 工作面煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，適合于綜合機(jī)械化采煤，按綜合機(jī)械化設(shè)計(jì)，工作面設(shè)計(jì)平均日產(chǎn)量為 2020～ 3000t。 2611 被保護(hù)層工作面基本參 數(shù)： 標(biāo)高范圍： 600～ 650m 新集二礦保護(hù)層開采方案優(yōu)化與二水平瓦斯抽放技術(shù)研究 22 工作面走向長(zhǎng)： 905m 工作面傾斜長(zhǎng)： 185m 煤 層 厚 度 ：平均 煤 層 傾 角 ：平均 20176。 工作面瓦斯壓力： 工作面平均瓦斯含量 ： 工作面煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，適合于綜合機(jī)械化采煤，按綜合機(jī)械化設(shè)計(jì)，工作面設(shè)計(jì)平均日產(chǎn)量為 2020～ 3000t。 W1805 保護(hù)層工作面基本參數(shù)： 標(biāo)高范圍： 440～ 504m 工作面走向長(zhǎng)： 1175m 工作面傾斜長(zhǎng)： 181m 煤 層 厚 度 ：平均 煤 層 傾 角 ：平均 8176。 工作面瓦斯壓力： 工作面平均瓦斯含量 ： 工作面煤層賦存穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，適合于綜合機(jī)械化采煤，按綜合機(jī)械化設(shè)計(jì)，工作面設(shè)計(jì)平均日產(chǎn)量為 2020～ 3000t。 W1607 被保護(hù)層工作面基本參數(shù)： 標(biāo)高范圍： 474～ 542m 工作面走向長(zhǎng)： 1162m 工作面傾斜長(zhǎng)： 151m 煤 層 厚 度 ：平均 煤 層 傾