薄煤层工作面瓦斯治理关键技术分析

2022-09-10

引言

随着矿井开采的深度不断地增加,煤层内部的危险性正变得越来越大。煤矿瓦斯突出的问题正严重威胁着矿井生产的进行,最终也会制约着矿井的生存和发展。某煤矿的平均厚度只有0.5m,在开采的过程中应对内部瓦斯治理的关键技术进行全面的分析。这对保护层的开采有着重要的指导意义和应用价值。

1.实际煤矿介绍

某煤矿属于一个超过千米的矿井,不仅内部的地质条件非常复杂,而且煤层内部需要承受巨大的瓦斯压力。又因为整个煤层的透气性很差,在实际操作的过程中也存在严重突出性的危险。所以,多数专家在经过分析之后,决定采用极薄煤层保护层开采技术来有效地解决矿井突出的难题,从而让瓦斯治理向局部治理向综合治理进行转变,最终都取得了良好的治理效果。

在分析之后,发现15煤层在十二矿中占据主要的地位,但在-350m以下有很大的危险性。所以,必须要采用综合性的区域防突措施来开采15煤层。在实际执行的过程中,可以优先开采保护层。从构成来看,该煤层属于极薄煤层,平均厚度只有0.5m。第14-15煤层之间的距离介于9m-12m。但是该煤层没有非常突出的危险性,所以,在实际操作的过程中,可以选择14煤层来作为15煤层的保护层,才能够使得整个开采的过程变得更加顺利。图1为本煤矿的具体情况。

2.工作面瓦斯治理的难点

(1)顶板不容易垮落抽采效果也不佳

由于薄煤层内部的采高平均面只有1.44m,刨煤的实际推进速度较快。虽然采空区域内部的悬顶面积已经达到了一定的阶段,但是悬顶的时间较短,也不容易冒落。但是,由于采空区内部的顶板会出现下沉和弯曲变形的现象,其工作面内部的支撑压力就会变得更加剧烈。在实际施工的过程中非常容易因此出现堵孔和塌孔的现象,甚至没有办法更好地应用。图2有效地显示了工作面顶板冒落的情况。

(2)采空区内部漏风的现象严重

由于刨煤的工作面内部采高较小,所以工作面内部会有较大的风阻,最后使得采空区内部漏风的几率得以增大。采空区域内部的流量也会因此发生变化,瓦斯移动的情况也会因此发生变化。采空区域内部瓦斯富集区域内部的瓦斯抽采工作没有办法更好地进行,最终也就没有办法提高瓦斯的抽采量。

(3)高位钻场施工的泥浆将会在之后影响钻孔

高位钻场钻孔施工和回风巷内部的钻孔施工泥浆将会对抽采钻孔的过程造成重要的影响。多数的泥浆和水会直接封堵缝隙,所以也就使得瓦斯抽采的过程不能够更好地进行。

3.薄煤层工作面瓦斯治理关键技术

(1)采用高位钻场和低位钻孔的措施

在实际操作的过程中,可以通过采用高位钻场和低位钻孔的方法来解决瓦斯治理的问题。由于在最初薄煤层开采的过程中会遇到各种困难。因此,如果能够有效地采用高位钻场施工和低位钻孔的技术,也就能够有效地解决回风巷钻场操作的过程中出现的瓦斯治理问题。

(2)根据抽采的效果来有效地调整钻孔的参数

由于开采工作面期间,其绝对瓦斯的涌出量为15.63m3/min,瓦斯抽采的量被控制在3.39m3/min,抽采率保持在21.6%,瓦斯抽采的效果非常不理想。所以,在实际操作的过程中,选择在1#、2#和3#的钻场内部打上大方位的角度,并有效地对低仰角处进行钻孔。这样瓦斯的抽采量也就上升到了12m3/min,其抽采率被控制在了63.86%。图3为具体施工情况。

(3)确定合理的钻孔施工工艺

在实际施工的过程中,可以通过采用合理的钻孔施工顺序在高位钻场和回风巷内部有效地治理瓦斯。正是因为单纯地采用高位钻场施工的方法不能够有效地清除钻孔内部的岩粉。又因为钻孔内部的深度很深,所以,在实际施工的过程中,可以先采用施工水平长钻孔进行施工,再在回风巷仰角内部保持较大的钻孔位置。在实际完成高位钻场钻孔施工之后,可以根据钻孔的位置来调整回风巷内部终孔的位置,才能够有效地防止回风巷穿层钻孔和高位钻场钻孔施工的过程中让更多的岩粉和水进入到抽采钻孔的内部,从而影响瓦斯的抽采。在实际操作的过程中,可以在提前2个抽采钻场内部进行施工,以便更好地提高抽采的效果。图4有效地显示了钻孔施工和抽采工序的示意图。

4.治理效果

通过采用综合的措施来进行管理,可以发现治理的效果如下:单孔的最高浓度达到了90%,单孔最大的流量达到了4m3/min,最高值达到了32m3/min。干线上瓦斯最高的浓度达到了67%,瓦斯抽采率一度超过了80%。

5.结束语

综上所述,在实际操作的过程中,可以通过高位钻场低位钻孔、调整钻孔的参数和确定合理的钻孔施工工艺等主要的措施来使得钻探的工作更好地开展,并让瓦斯抽采得以最大化。这样才能够保证煤矿工作面开采的过程变得更加高效和安全。

摘要：薄煤层在开采的过程中非常容易受到存赋条件、开采工艺和设备因素等诸多影响。甚至在使用的过程中出现采空区冒落不充分、工作面风阻力较大和漏风严重等诸多的问题。最终就会使得薄煤层内部的瓦斯管理的工作变得非常困难。本文结合实际的案例,通过有效地优化钻孔施工工艺来调整瓦斯抽采的参数,从而才能够解决薄煤层工作面瓦斯治理过程中的难题。

关键词：薄煤层工作面,瓦斯治理,关键技术,分析策略