【正文】 istration of Coal Mine Safety. Gas Drainage Basic Index in Coal Mine (AQ 10262006), 2006. (In Chinese)中文翻譯： 低透氣性煤層瓦斯突出卸壓原理及工程運用摘要：隨著開采深度的增加，瓦斯突出危險也隨之增加。為了能夠有效地釋放瓦斯壓力，消除瓦斯突出的風(fēng)險，我們使用一個特定數(shù)量的滲透鉆孔抽瓦斯。由于過度的巖層運動，變形減壓原則獲得一個好的氣體引流效果。潘一礦實踐表明，作為保護層開采的C1l煤層,%!滲透系數(shù)增加了2880倍,C13煤層瓦斯抽放率增加到60%以上，，這使得在煤礦中造成突出的危險消除。這就使我們在C13煤層實現(xiàn)了一個安全、高效的采煤作業(yè)環(huán)境。關(guān)鍵詞：保護層 技術(shù)原理 引流減壓瓦斯 工程應(yīng)用1引言 隨著開采深度的增加,瓦斯的含量量和壓力增加,瓦斯災(zāi)難變得更加嚴重些，一些淺和不爆發(fā)的煤層也逐漸變成突出煤層?，F(xiàn)在,中國已成為全世界煤與瓦斯突出災(zāi)害最嚴重的國家，在全球范圍內(nèi)，我們國家瓦斯突出的強度是最嚴重的。相比之下，在美國、澳洲、俄羅斯、和其他國家煤和瓦斯爆炸已經(jīng)不再出現(xiàn)了。根據(jù)2005年專家顧問的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，在415個煤礦中有45個重大的國有控制煤礦企業(yè)，234個高瓦斯礦，%，142個煤礦有瓦斯突出，％。通常,煤層的低滲透系數(shù)低，例如,平均來說,～1m2/()，它目前最大的困難在提前排出瓦斯控制在煤層中發(fā)生瓦斯突出?；诋斍芭艘幻旱V的煤層狀況，在開采中我們采用了開采保護層開采技術(shù)進而從保護層釋放瓦斯,在底板使用鋼筋混泥土網(wǎng)狀滲透鉆孔,有效地降低其瓦斯的含量,完全消除突出的危險,取得了安全、高效的開采環(huán)境。2 測試區(qū)概況潘一煤礦是一個有3Mt生產(chǎn)能力的的大型煤礦。C13煤層是它主要開采煤層，它包含著高壓下大量的天然氣。大量的突出事故發(fā)生在開采中,包括一個重大瓦斯爆炸事故,所以在開采這個煤層之前，控制瓦斯含量非常重要。 測試區(qū)位于東1和東2礦區(qū)，B11煤層作為保護層。我們計劃結(jié)合開采工作面東1礦區(qū)21511和在東2礦區(qū)23521。開采的的煤層深度是190m到1600m，～，傾角平均6176?！?3176。B11煤層是4～179。/t,它是非突出煤層，由于煤層穩(wěn)定且其地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單，采用綜采日產(chǎn)量2000t。C13煤層是一個保護層，在B11煤層之上間距70米。相應(yīng)測試開采層的保護護層由東1礦區(qū)的21213工作面和東2礦區(qū)（21213工作面/23223工作面的總和）構(gòu)成,開采煤層是深度從160m到1600m包含兩層煤。煤層平均有5．57～6．25 m厚，傾角平均6176?！?176。,179。/ t，～l㎡/(MPa178。.d)煤層也穩(wěn)定且其地質(zhì)結(jié)構(gòu)簡單。通過釋放瓦斯壓力,在C13煤層突出的危險可以被消除并且瓦斯的數(shù)量可以有效地減少，采用綜采日產(chǎn)量5000t。3 瓦斯壓力原則瓦斯壓力釋放被作為一種被保護層開采技術(shù)。當我們在易發(fā)生瓦斯爆炸的煤礦開采時，我們首先把不發(fā)生突出或著低煤層突出危險的煤層作為保護層，那些突出煤層的地方被稱為被保護層。隨著保護層的開采，頂部和底部的煤層和巖石層移動并在一定范圍內(nèi)變形，這導(dǎo)致壓力改變。易碎層重新分配，地面壓力減小，煤層擴大，煤層透氣性系數(shù)增加，從而使在保護層排泄條件有利于緩解瓦斯壓力。在潘一煤礦的例子中，我們用鉆孔或進行透氣鉆孔引流減少瓦斯壓力和含量,這造成的瓦斯含量和壓力顯著降低并使煤炭質(zhì)量變硬。當然，.，氣體量減少到低于6m179。/t，煤炭的濃度系上漲48%～100%。最終，突出的危險完全被排除在被保護層，安全高效率的開采條件得以實現(xiàn)。在不同巖層排放瓦斯的指數(shù)領(lǐng)域如表1所示地名層空間(m)相對擴大變形透氣系數(shù)增加的倍數(shù)抽放率瓦斯含量瓦斯壓力采煤點淮南潘一礦702880下保護層沈陽紅領(lǐng)礦161010上保護層淮南謝一礦19上保護層陽泉三礦125下保護層4瓦斯壓力的排放途徑瓦斯壓力的排放途徑包含在開采過程中大量從保護層釋放出來的瓦斯。保護層開采的是23521工作面和21213/23223工作面間距有70m，這是低于保護層開采的距離。我們經(jīng)常使用的地表打鉆和巷道鉆孔，通過鉆孔排出瓦斯使保護層的下部卸壓。地面打鉆是不可靠的，我們經(jīng)常使用的穿層鉆孔，穿層鉆孔的設(shè)計包括巖層大巷的建設(shè)，鉆場和穿層鉆孔。所有準備工作應(yīng)在開采被保護層之前完成,隨之開采被保護層時，我們應(yīng)該確保瓦斯含量已經(jīng)排到臨界值以下。基于煤層條件和具體的地質(zhì)條件，巷道在C13煤層以下10～20米較好的巖層里布置或在C13煤層以上46～56米較好的巖層。一方面，這個位置要保證安全，避免氣體從C13煤層涌出,防止另一個煤層開挖的錯誤。另一方面，這個位置并不影響B(tài)11煤層的開采保證正常的瓦斯抽放的。巖層巷道沿走向位于作業(yè)場所的中間保護層，原則上,我們應(yīng)該堅持避免形成地下洞，巷道的斷面是6m2。在23223工作面,51鉆場已經(jīng)建成，遠離C13煤層巷道禁止線，在減壓區(qū)，每一個區(qū)段的設(shè)置是40m。所以減壓區(qū)的表面為21213/23223在防護層總共需要39個鉆場。根據(jù)減壓角度、非減壓區(qū)目前在被保護層,每10m一個段,因此在受保護的層非減壓區(qū)面23223上只需要三個，在面21213需要九個,鉆場領(lǐng)域是垂直巷道。采用螺栓噴射混凝土支持技術(shù)。每個鉆鉆場沿著減壓區(qū)的方向打4個鉆，每個鉆的間距是40m，它被安置在煤層厚表層的中間。開孔的位置位于鉆場的頂部。它的設(shè)計是顯示在圖1，排水洞的總長度是8879 m，其中一個鉆的長度1460m是通過C13煤層。在非減壓區(qū)孔之間的距離是10m。圖1鉆場和泄壓面積5泄壓水平 保護層被開采后，被保護層層移動和變形，從而導(dǎo)致地應(yīng)力降低，透氣性系數(shù)增加和使煤層泄壓。泄壓水平相關(guān)層的空間，間距，巖性的特征，在保護層卸壓效果更好。在該領(lǐng)域，地應(yīng)力的變化，可以明顯地反映泄壓水平，但壓力是難以衡量的，所以我們采用了變形煤和煤層透氣性系數(shù)的程度。 我們通過一個基準點的方法進行調(diào)查的C13煤層變形。開始，我們在C13煤層頂板和地板鉆一個鉆孔來看是否變形，然后安裝測試點由兩個試驗點的相對位移。測量結(jié)果顯示在圖2我們可以看到的B11煤炭開采過程中，最大的壓縮變形的C13煤層先壓縮，然后擴大，％，％，膨脹變形越大，泄壓的效果更好。圖2保護層的變化曲線 （）。在C13煤層開采后且B11煤層的壓力被解除，并滲透系數(shù)明顯增加 。利用殘余瓦斯量及鉆孔瓦斯涌入，（）增加了近2880倍，這表明現(xiàn)在C13煤層中的氣體達到了很容易抽放的條件 。6卸壓瓦斯抽放效果1）卸壓瓦斯排水分析 保護工作面超前40m打鉆場，排出的氣體量迅速增加。圖3顯示在淮南煤礦瓦斯抽放與時間量的變化。原來的20天期間增加瓦斯抽放，增強壓力釋放和抽放瓦斯量增加。瓦斯抽放2080天之間的時期是活躍的時期，壓力活動和滲透率達到了最大。 經(jīng)過80天的衰減期，煤層逐漸壓縮，透氣性降低，殘余瓦斯壓力變小，抽放瓦斯量成倍減少。根據(jù)這項研究，一個非常有效的抽放期為2個月，受影響地區(qū)的長度為160米和積極的排瓦斯孔的數(shù)量16，從一個單一的孔排出的瓦斯含量，風(fēng)量大約1m3/min。經(jīng)過4個月的連續(xù)瓦斯抽放率瓦斯抽放達到60％以上。圖3瓦斯抽放與時間的關(guān)系2）瓦斯抽放總量和殘余瓦斯含量瓦斯抽放總量，包括從滲透鉆孔排出的量和排放在回風(fēng)巷道的瓦斯。 。當離工作面100米的距離煤層瓦斯測量孔顯示。隨著工作面的推進，，80米的距離時，壓力急劇下降，并在62米壓力表指到零。當保護工作面超前過去400米的壓力孔測量，保持穩(wěn)定，這表明。保護層的保障是減少瓦斯含量和卸壓。瓦斯含量和瓦斯壓力均低于臨界值，臨界值瓦斯含量8m3/，這一切都表明有瓦斯突出C13煤層變成了低瓦斯煤層，C13變成了低的非突出煤層使C13煤層成為一個安全的煤層，煤層開采條件變的相當好。7結(jié)論一個工作面的采動，煤和巖石群之間的頂板底板移動，并成為在一定范圍內(nèi)的變形地應(yīng)力降低，煤層擴大和煤層透氣性突出煤層中的系數(shù)增大。B11煤層開采后，％％最大相對膨脹變形。保護煤層C13滲透系數(shù)增加了近2880倍對卸壓瓦斯得到了有利條件。最有效的瓦斯抽放方法是使用上的鋼筋混凝土巷道穿層鉆孔。鉆孔與鉆孔之間的最佳泄壓間距空間應(yīng)該在泄壓面積和在非泄壓面積的10米40米。在C13煤層瓦斯排除后，C13煤層的瓦斯量有效降低，％以上。突出的危險已經(jīng)完全被排除，保護層安全高效開采條件已經(jīng)達到。致謝感謝國家重點基礎(chǔ)重新搜索中國計劃,和中國國家自然科學(xué)基金會的支持。參考文獻：1程遠平 俞啟香 中國煤礦區(qū)域性瓦斯治理技術(shù)的發(fā)展 《采礦與安全工程學(xué)報》 2007年04期。2程遠平 俞啟香 煤層群煤與瓦斯安全高效共采體系及應(yīng)用 《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報》 2003年第05期。3王海鋒 程遠平 俞啟香 周宗勇 周紅星 劉洪永 煤與瓦斯突出礦井安全煤量研究 《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報》 2008年02期。4程遠平 俞啟香 袁亮 李平 劉永 煤與遠程卸壓瓦斯安全高效共采試驗研究 《中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報》 2004第2期 第33卷。5煤礦安全規(guī)程 中國煤炭工業(yè)出版社 2007:113119。 6俞啟香 礦井瓦斯防治 中國礦業(yè)大學(xué)出版社1992。7劉林 卸壓瓦斯抽放技術(shù)在遙遠的保護煤層開采 礦業(yè)安全與環(huán)境的保護，2007，34(6)：4547。8程遠平 遠距離和薄煤層(保護層)開采的卸壓作用與瓦斯強化抽采技術(shù) 中國礦業(yè)大學(xué) 2008，18(2)：182—186。9瓦斯抽采基本指標 (AQ10262006) 2006．國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局。21