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1、陽泉煤業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司2011年12月陽泉礦區(qū)超遠(yuǎn)距離下保護(hù)煤層開采技術(shù)及其應(yīng)用前景展望摘要陽煤集團(tuán)煤與瓦斯區(qū)域消突方法主要有二類,一是地面或井下區(qū)域預(yù)抽,主要包括:地面直井壓裂、本煤層區(qū)塊預(yù)抽和井下千米鉆機(jī)區(qū)域預(yù)抽等。二是卸壓增透區(qū)域抽采。主要包括保護(hù)層開采、水力割縫、水力壓裂、水砂壓裂等卸壓增透區(qū)域抽采。本文針對陽泉礦區(qū)煤層賦存特點(diǎn),采用超遠(yuǎn)距離下保護(hù)層開采技術(shù),實(shí)現(xiàn)了突出煤層的區(qū)域消突。由本項(xiàng)目參與,陽煤集團(tuán)和中國礦業(yè)大學(xué)、淮南煤業(yè)集團(tuán)共同完成的“深井煤與瓦斯突出煤層區(qū)域性瓦斯災(zāi)害防治關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”項(xiàng)目獲得
2、2009年度國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。匯報(bào)提綱一、技術(shù)背景二、技術(shù)原理三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)四、現(xiàn)場試驗(yàn)五、消除煤與瓦斯突出驗(yàn)證六、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)七、下保護(hù)層開采技術(shù)應(yīng)用前景展望一、技術(shù)背景陽泉礦區(qū)煤層及瓦斯賦存的特點(diǎn):1、煤層瓦斯壓力大、瓦斯含量高3#煤層和15#煤層是陽泉老礦區(qū)大多數(shù)礦井為穩(wěn)定可采的主采煤層。3#煤層瓦斯壓力達(dá)1.3MPa,瓦斯含量為17.28~18.17m3/t。2、煤層透氣性差、抽采衰減速度快透氣性系數(shù)為1.48×10-2m2/MPa2.d,難于在采前抽放。3、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性大3#煤層硬度系數(shù)小,f
3、=0.5~0.66,具有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性。據(jù)粗略統(tǒng)計(jì),從2002年至今,在三礦裕公井?dāng)U二采區(qū)的3#煤層共發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象89次,平均瓦斯涌出量為12411.3m3,平均突出煤量為125.9t。一、技術(shù)背景4、鄰近煤層多,瓦斯含量高一、技術(shù)背景存在的主要問題和解決途徑:陽泉礦區(qū)煤層透氣性低,在未卸壓區(qū)預(yù)抽瓦斯困難。開展保護(hù)層開采,對突出煤層進(jìn)行卸壓瓦斯抽采,是陽泉礦區(qū)區(qū)域瓦斯治理的一種有效途徑。陽泉礦區(qū)三礦煤層賦存示意圖一、技術(shù)背景二、技術(shù)原理立體保護(hù)層開采及卸壓瓦斯抽采方法示意圖二、技術(shù)原理底板巷道網(wǎng)格式上向穿層鉆孔瓦斯抽
4、采方法示意圖二、技術(shù)原理在彎曲下沉帶和裂隙帶邊緣采用底板巷道網(wǎng)格式上向穿層鉆孔瓦斯抽采方法,既避免了與開采層采空區(qū)導(dǎo)通使抽采濃度過低的可能,又避免原始煤層預(yù)抽較大的鉆孔施工量,具有良好的經(jīng)濟(jì)性。通過理論分析,可以預(yù)測采用此方法3#煤層的瓦斯抽采將取得良好的效果。二、技術(shù)原理三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)現(xiàn)場工藝流程保護(hù)層開采及卸壓瓦斯抽采技術(shù)總體設(shè)計(jì)底板瓦斯抽采巷施工網(wǎng)格式穿層抽采鉆孔施工考察鉆孔施工及安裝開采煤層(15#煤層)準(zhǔn)備開采煤層(15#煤層)回采卸壓瓦斯抽采卸壓及抽采參數(shù)考察區(qū)域性消除突出危險(xiǎn)性驗(yàn)證及卸壓煤層(3
5、#煤層)開拓準(zhǔn)備卸壓煤層(3#煤層)綜采開采及綜合效果分析三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)保護(hù)層15#煤層被保護(hù)層3#煤層高位瓦斯抽采巷內(nèi)錯(cuò)尾巷底板瓦斯抽采巷三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)保護(hù)層15#煤層被保護(hù)層3#煤層保護(hù)層15#煤層被保護(hù)層3#煤層三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)保護(hù)層15#煤層被保護(hù)層3#煤層三、超遠(yuǎn)距離保護(hù)層開采技術(shù)保護(hù)層15#煤層被保護(hù)層3#煤層被保護(hù)層瓦斯抽采保護(hù)層瓦斯抽采四、現(xiàn)場試驗(yàn)四、現(xiàn)場試驗(yàn)礦井概況三礦現(xiàn)有兩個(gè)煤與瓦斯突出礦井,分別是裕公井和二號井,其主采3#煤層為煤與瓦斯突出
6、煤層,尤其以裕公井?dāng)U二區(qū)突出較為嚴(yán)重。從2002至今,裕公井?dāng)U二采區(qū)發(fā)生突(噴)出;K7208工作面在采掘過程中共發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象,平均瓦斯涌出量為,平均突出煤量為;K7209工作面在采掘過程中共發(fā)生動(dòng)力現(xiàn)象。89次32次12411.3m3125.9t42次保護(hù)層K8206工作面:位于15#煤;走向長:1580m;傾向長:252m;采高:6.5m;傾角:1~7°,平均5°。工作面采用放頂煤采煤法,全部垮落法管理采空區(qū)頂板。被保護(hù)層K7209工作面:屬于3#煤;走向長:860m;傾向長:150m;采高:2.0m;傾角:1~6°
7、,平均4°;走向保護(hù)長度:252-48=204m;傾向保護(hù)長度:150m。工作面采用綜采采煤法,全部垮落法管理采空區(qū)頂板。四、現(xiàn)場試驗(yàn)保護(hù)層開采及瓦斯抽采被保護(hù)層的位置絕對瓦斯涌出量130m3/min相對瓦斯涌出量28m3/t產(chǎn)量9500t保護(hù)層K8206工作面瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)情況四、現(xiàn)場試驗(yàn)四、現(xiàn)場試驗(yàn)被保護(hù)層的位置回風(fēng)、尾巷風(fēng)排量10m3/min,占7.5%高抽巷110m3/min,占85%保護(hù)層K8206工作面瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)情況保護(hù)層開采及瓦斯抽采被保護(hù)層瓦斯抽采保護(hù)層開采前保護(hù)層開采后外錯(cuò)尾巷12m3/min,占7
8、0%回風(fēng)巷5m3/min,占30%外錯(cuò)尾巷20m3/min,占90%回風(fēng)巷2m3/min,占10%被保護(hù)層K7209工作面保護(hù)層開采前后瓦斯抽采量對比四、現(xiàn)場試驗(yàn)四、現(xiàn)場試驗(yàn)在層間距為136m,相對層間距為21B(136/6.5)條件下,通過151天的巷道抽采,經(jīng)考察分析得,1、K7209被保護(hù)層工作面瓦斯抽采量由卸