双柳煤矿瓦斯抽采现状分析与对策

骆正保

(山西汾西矿业 (集团)公司通风处,山西介休032000)

1 矿井概况

双柳井田位于河东煤田东段,离柳矿区三交三号井田勘探区南部,矿井隶属汾西矿业集团公司。双柳煤矿原为年产原煤15万t的白家焉煤矿。1998年开工兴建,2001年建成试生产,设计生产能力150万t/a,2005年以山西省煤炭工业局核准(晋煤规发〔2005〕256号),矿井生产能力200万t/a。煤种大部分为优质肥煤、焦煤。

2 井田构造及水文地质通风瓦斯情况

双柳井田矿井主要充水含水层有以下4种类型:第四系松散孔隙潜水含水层、煤系地层砂岩裂隙承压含水层 (组)、石炭系上统太原组灰岩岩溶裂隙承压含水层 (组)和奥陶系中统灰岩岩溶裂隙承压含水层 (组)。中奥陶统上马家沟组,井田内有2个钻孔揭露该组三段 (O2s3),揭露厚度为51.88(M s4孔)～50.36m(M s6孔)。根据M s4抽水试验,上马家沟组含水层单位涌水量 q=2.838l/s·m。水位标高分别为 +799.29m和+798.30m。

井田内主要含煤地层为山西组和太原组,共含煤 17层,自上而下为 01、02、03、1、2、3、4、5、5下、6、7、7下、8、8下、9、10、11 号煤层,煤层总厚 15.40m,含煤地层总厚度166.34m..矿井开拓方式为斜井-立井混合开拓方式,单一水平开采,现生产水平标高为+450.0～+570m,现开采3、4号煤层。2008年瓦斯鉴定结果,矿井瓦斯绝对涌出量为65.8m3/m in,相对涌出量为15.51m3/t,属高瓦斯矿井。采煤工作面采用走向长壁、采空区自然垮落、综合机械化采煤法。掘进工作面采用炮掘或综掘作业线进行掘进,实现破、装、运机械化,支护采用锚喷或锚网梁索联合支护,配合人工锚杆打眼机施工。

矿井采用中央边界通风方式,机械抽出式通风方法。进风井:主斜井 (4400 m3/min),副立井(6347m3/m in),进风立井 (3604m3/min)。回风井:郭家山回风井 (15043m3/m in);负压(2410Pa)。目前矿井的总进风量为14351m3/min,风井总回风量为 15043m3/min,有效风量为12623m3/min,有效风量率为88%。郭家山回风立井安装两台FBCDZ-8-NO.34对旋防爆轴流式通风机,一台使用,一台备用,担负全矿井的通风任务,风机最大排风量为18600m3/min,现在实际排风量为15043m3/min,风叶角度为37°/27°。矿井主要进风巷为轨道巷 (风量为6271m3/min)、辅助运输巷 (风量为 4520m3/min)、胶带巷 (风量为3560 m3/min)。矿井主要回风巷为三采回风巷(西)(风量为 1680m3/min)、三采回风巷 (东)(风量为6511m3/min)、三采辅助回风巷(风量为 6502 m3/min)。各采区进、回风大巷贯穿整个采区。地面建有马家塔和郭家山两处永久瓦斯抽采泵站,207工作面瓦斯抽采浓度为7%,混合流量为24.0 m3/m in,纯量约为 1.68m3/m in,风排瓦斯量 2.35 m3/m in,工作面瓦斯抽采率达40%以上;306工作面瓦斯抽采浓度为平均为 13.3%,混合流量为49.47m3/m in,纯量约为6.58m3/min,风排瓦斯量12.54m3/m in,工作面瓦斯抽采率达33%以上。

3 问题分析及对策

查阅矿井有关开采、通风、瓦斯、抽采、监控、防治水、管理制度等方面的基础资料和图纸;现场排查通风、瓦斯及防治水等事故隐患,排查的地点有:井下23407和33406综采工作面 (含尾巷),222工作面运巷、切眼,三采轨道掘进面、2采区和3采区及矿井总回风系统、井上矿井主通风机,监控中心和永久抽采泵站。采掘 (煤巷)头、面检查覆盖率超过70%。

3.1 矿井通风

1)主斜井风速已达临界状态;三采区回风巷东段、三采区辅助回风巷、306工作面尾巷、回风井东侧,风速已经超限。

尽快施工郭家山副立井与井下三采轨道巷贯通,并调整矿井通风系统,矿井的进风井由原来的三个增加到四个,缓解主斜井进风压力;扩刷现进风立井;在郭家山重新安装两台主扇;现进风立井刷扩后使用郭家山的主扇,

2)306工作面采用“二进一回”通风方式,上隅角假风道采用木垛维护,风流不畅;构筑的采空区密闭墙质量不高,排瓦斯横贯之后的第二个横贯密闭墙出现瓦斯积聚。

最近2～3年内暂时沿用该系统,逐步推广 Y型系统;加强管理,提高闭墙施工质量;闭墙全部予留抽放管,接入抽放系统。尾巷按回风巷管理,瓦斯浓度控制在1%以下。

3.2 瓦斯抽采

1)煤层瓦斯压力、含量、透气性系数、抽采半径等瓦斯抽采基础参数缺乏。联系太原理工大学进行煤层瓦斯基础参数测定等工作 (具体测定时间见附表),现煤层瓦斯含量测定工作和注气试验工作已结束,待采空区顶板冒落带测定工作结束后,提交测定报告。

2)抽采系统管路积水严重。根据实际情况在抽采管路上加装了30台可靠的自动放水装置并安排专人定期放水;降低抽放支管的吊挂高度。

3)矿井建立了高、低浓度双抽采管路系统,但306采煤工作面的采空区抽采与本煤层抽采汇集至同一趟抽采管路系统。

4 双柳矿瓦斯治理达标存在的主要问题及采取的措施

1)采、掘工作面连接的钻孔数量多,虽然每个钻孔均安装了单孔放水器,并且每班安排专人进行单孔的放水工作,但连接钻孔的抽放胶管内常有积水影响钻孔的抽采效果,还需加大放水力度、采用集中放水等方法,提高放水效果。

2)钻孔封孔采用封孔泵动力封孔,并改进了工艺,封孔效果较以往有了很大改善,但仍偶有封孔不严漏气现象,需加强钻孔封孔质量的管理,孔口200mm全部采用水泥砂浆进行封堵。

3)矿井三采区实现了分源分压抽采,二采区的瓦斯抽采主管路改造工作正在实施,矿井未真正实现分源抽采。

4)矿井未开展区域瓦斯抽采工作。

5)地面瓦斯泵站的抽采浓度偏低,需加强钻孔观测、加大抽采钻孔直径,改变抽放工艺,以提高矿井瓦斯抽采浓度。

5 三采区掘进工作面超前预抽瓦斯的现状及分析

5.1 掘进面超前预抽瓦斯的做法

303运巷掘进面位于三采区前进方向的南翼,巷道设计长度为2274m,采用锚-网-钢筋托梁联合支护,由综掘一队负责施工,煤层平均厚度为3.42m,地质结构复杂,含两层左右黑色泥岩夹矸层。

该工作面掘进初期采用边掘边抽的瓦斯抽采方法,钻孔从巷道口依次往正头 (沿煤层倾向)布置,钻孔间距为6m,钻孔开孔直径Φ89mm,打8米后换用73mm钻头,孔径75mm,钻孔孔深为工作面倾向长度的1/2,但随着工作面的不断掘进,在巷道长度达到1400m时,巷道内瓦斯涌出量逐步增大,回风流瓦斯浓度达到0.7%左右,该工作面风排瓦斯量达到 5.1m3/min、绝对量为8.32 m3/min、抽放量3.2m3/min、抽放率 39%,影响了工作面的安全生产。

针对这种情况,在原有的本煤层抽采的基础上,在303运巷前进方向右帮,每隔60m布置一个煤体

5 结语

1)城区内人类活动对地质环境影响大,原有的稳定坡面在不合理的工程情况下,很有可能转变为不稳定的地质体。

2)基于极限平衡法的边坡稳定性方法,快捷、参数易取,可迅速的判定斜坡体的稳定性,但不能判定出具体的滑动面。

3)三维楔形体稳定分析,是在赤平投影图的基础上进行计算,通过对不同结构面组合的计算,可进一步找到可能发生崩塌的结构面及其滑动方向,为治理设计提供依据。

4)针对本区坡体不稳定,坡面可能发生块状崩塌的可能性,建议设计应采用锚杆与SNS柔性网相结合为主的方式,可保证坡体的稳定性。坡脚下设置挡土墙,坡顶平台采用浆砌石,对于两侧相对较平缓的斜坡面还应采用削坡、客土、种树播草的方法。

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