阳煤新景矿地面L井瓦斯抽采技术研究与应用
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煤矿瓦斯抽采与利用技术的研究与应用煤矿瓦斯作为一种重要的地下矿井气体,不仅对矿井安全构成了威胁,还对环境造成了严重的污染。
因此,煤矿瓦斯抽采与利用技术的研究与应用成为了当今煤矿行业的重要课题。
本文将对当前煤矿瓦斯抽采与利用技术的研究与应用进行探讨。
一、煤矿瓦斯的成因与特点在煤炭的形成过程中,煤中的有机质经过地质作用逐渐转化,最终形成煤炭。
而在这个过程中,有机质分解所产生的瓦斯逐渐被困在煤炭中,形成了煤矿瓦斯。
煤矿瓦斯主要由甲烷组成,同时还含有一定比例的氮气、二氧化碳和少量其他气体。
其中甲烷是煤矿造成爆炸事故的主要成因。
煤矿瓦斯具有易燃、无色、无味、无毒等特点,一旦超过其爆炸极限浓度,极易引发煤矿事故。
二、煤矿瓦斯抽采技术的研究与应用1. 煤矿瓦斯抽采技术的分类煤矿瓦斯抽采技术主要可分为开拓性抽采技术、增产型抽采技术和综合治理技术三种类型。
开拓性抽采技术主要包括井下钻孔抽采技术、钻孔爆破技术和井下钻井抽采技术等。
这些技术主要通过井下的钻孔或钻井方式,将煤矿瓦斯抽采到地面,以降低瓦斯浓度。
增产型抽采技术主要包括抽采与封闭采煤、安全抽采降低瓦斯排放和抽采与安全开采等技术。
这些技术通过在采煤过程中进行瓦斯抽采和防治措施,提高煤矿的产量和安全性。
综合治理技术则是综合考虑煤矿瓦斯抽采和利用技术,将瓦斯利用纳入到整个矿井的治理过程中。
目的是在确保矿井安全生产的同时,更加高效地利用煤矿瓦斯资源。
2. 煤矿瓦斯抽采技术的发展趋势随着煤矿瓦斯的排放量越来越大,煤矿瓦斯抽采技术在国内外得到了广泛的研究和应用。
目前,煤矿瓦斯抽采技术的发展趋势主要体现在以下几个方面:首先,利用先进的测量仪器和传感器技术,实时监测和控制煤矿瓦斯的排放量,减少安全隐患。
其次,采用智能化控制系统对瓦斯抽采设备进行自动化管理,提高瓦斯抽采的效率和稳定性。
再次,将煤矿瓦斯抽采技术与清洁能源利用技术相结合,实现煤炭的资源化利用和能源转型。
最后,加强煤矿瓦斯抽采技术的国际合作与交流,借鉴和引进先进技术和经验,提高我国煤矿瓦斯抽采技术的水平。
煤矿瓦斯抽采技术研究及应用探究发布时间:2021-12-31T01:55:09.797Z 来源:《科学与技术》2021年第22期作者:李生磊[导读] 一直以来,煤矿生产安全受到煤矿企业的关注。
影响煤矿生产安全性和可靠性的主要因素包括:综采工作面瓦斯浓度和粉尘浓度、综采工作面设施可靠性和安全性等。
李生磊窑街煤电集团公司金河煤矿甘肃兰州 730084摘要:一直以来,煤矿生产安全受到煤矿企业的关注。
影响煤矿生产安全性和可靠性的主要因素包括:综采工作面瓦斯浓度和粉尘浓度、综采工作面设施可靠性和安全性等。
其中,瓦斯是煤炭开采的必然威胁,其主要含量为甲烷。
当工作空气中气体浓度的比例较高时,会导致呼吸不良,甚至窒息工人。
当采场气体含量高,相对氧密度超过12 %时,容易发生气体爆炸事件。
因此,加强气体控制工作在追求中尤为重要,气体排放是主要方法。
但是,目前所推广气体的利用率很低,仍处于低阶段。
它主要应用于民用天然气、工业锅炉和燃气管道生产等领域。
下面讨论了气体提取技术和综合气体再利用技术。
本文主要分析了煤矿瓦斯抽放技术的研究与应用。
关键词:矿井;瓦斯抽采;必要性;抽采方法引言随着科技的迅猛发展和煤矿安全技术管理水平的提高,煤矿瓦斯事故数量减少,瓦斯治理取得了巨大成就。
但是,由于开采深度的增加、一些问题的发生以及相关因素的影响,煤层气的风险增大。
同时,煤层气也是一种有用的资源,可以作为许多行业的能源。
面对中国复杂的地质条件,我国大部分煤矿属于高度复杂的矿区,煤层透水性差等因素在一定程度上影响和阻碍了我国煤矿企业的安全生产。
随着研究的深入,我国燃气防治工作的一些变化对全人类来说是显而易见的,取得了一些成就。
比如,大多数煤矿工程都在现场建立了正式的天然气输送系统,矿山的开采和挖掘也是在严格的生产过程中进行的,在一定程度上控制了开采和挖掘过程中的危险因素,同时也为煤矿瓦斯的开采利用和大型安全生产的实现奠定了良好的基础。
煤矿瓦斯抽采技术研究及应用摘要:煤矿瓦斯事故是最严重的矿井自然灾害之一,它也是长期制约着我国乃至全世界煤矿安全生产工作的“瓶颈”。
近年来,尽管国内外专家、学者对其防治工作进行了较为深入的研究和探索,并取得了很大的技术突破,但由于实际生产过程中影响煤矿瓦斯赋存、分布、涌出、运移和流动规律的因素较多(如煤吸附常数、煤层孔隙率、煤层瓦斯压力、煤层透气性系数、煤的变质程度、煤层厚度、煤层埋深、采动裂隙的大小、上覆基岩厚度和水文地质条件等),想要准确得到矿井瓦斯的分布和运移规律、预测矿井瓦斯涌出量和定位合理有效的瓦斯抽采钻孔位置都存在一定难度。
本文通过基础理论分析、建立数学模型,实验室模拟和现场实际测定等手段:首先分析了矿井瓦斯地质赋存和分布特征、影响瓦斯涌出因素和煤层瓦斯受采动影响后的运移规律等方面问题。
其次建立了具有连续性和动态特征的煤矿瓦斯涌出量分源预测数学模型,即综采工作面瓦斯涌出量预测模型、掘进工作面瓦斯涌出量预测模型。
关键词:煤矿瓦斯;赋存运移规律;涌出量预测;相似模拟;抽采技术1 绪论1.1 引言瓦斯事故是最严重的矿井灾害之一。
我国的煤矿瓦斯与煤尘爆炸事故、煤与瓦斯突出事故频繁发生,伤亡人数多,严重影响着煤矿的安全生产。
目前,全国共有高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井约9000多处,占生产矿井总数的30%左右。
建国50多年来,我国一次伤亡100人以上的特别重大事故共发生71次,仅瓦斯爆炸事故就达49起,占全部特别重大事故的69%。
可以说,矿井瓦斯灾害防治工作不论是过去还是将来,一直是煤矿安全工作的重中之重。
我国的瓦斯综合治理工作任重而道远。
1.2 国内外研究现状为满足经济快速发展的需要,世界各国煤炭生产规模和产量正在不断扩大。
而矿井瓦斯抽采效果和效率是制约矿井增产的重要因素,与此同时,随着井下开采深度的不断增加,低透气性高瓦斯煤层也越来越多。
因此,怎样卸载瓦斯压力、增加煤层透气性、加快瓦斯抽采速度、提高其抽采效率并最大限度的预防和控制煤与瓦斯突出事故的发生频率和危害性己经成为矿井安全工作人员和煤矿瓦斯防治专家所关注和研究的重中之重。
煤矿瓦斯抽采技术研究与应用煤矿瓦斯是地下煤矿开采过程中产生的一种有害气体,对矿井安全环境造成了严重的威胁。
瓦斯的高浓度积聚会引发煤尘爆炸,给煤矿生产带来极大的风险。
因此,研究和应用煤矿瓦斯抽采技术就显得至关重要。
本文将就煤矿瓦斯抽采技术的研究与应用做详细阐述。
一、煤矿瓦斯抽采技术的研究1. 瓦斯生成与释放机理的研究研究煤矿瓦斯生成与释放机理对于开发高效的瓦斯抽采技术至关重要。
瓦斯生成主要与煤层组成、压力、温度等因素有关,深入了解这些因素的相互作用有助于预测瓦斯释放的规律,从而有针对性地开展瓦斯抽采工作。
2. 瓦斯抽采设备的创新研发为了更好地抽采煤矿瓦斯,研发高效可靠的瓦斯抽采设备至关重要。
目前,常见的瓦斯抽采设备有吸附式抽采装置、机械式抽采装置和化学吸附装置等。
在研发中,需要考虑设备的抽采效率、安全性、可维护性等因素,不断提高设备的性能。
3. 抽采工艺的优化研究优化煤矿瓦斯抽采工艺可以提高瓦斯抽采效率,降低瓦斯浓度,确保矿井的安全生产。
瓦斯抽采工艺的优化可以从抽采点布置、抽采量控制、抽采管道及系统设计等方面入手,通过实验和模拟分析,找到最佳的瓦斯抽采工艺。
二、煤矿瓦斯抽采技术的应用1. 煤矿瓦斯抽采的现状煤矿瓦斯抽采技术在中国的应用已有多年历史,但仍存在许多挑战。
瓦斯抽采设备更新换代缓慢,效率有限;部分地区矿工对瓦斯抽采工作的重要性认识不足,安全意识淡漠等。
在应用方面,还需要加强对瓦斯抽采技术的宣传推广,提高矿工对瓦斯危害的认识。
2. 矿井中瓦斯抽采的效果评估煤矿瓦斯抽采效果的评估对于矿井的安全运营至关重要。
通过监测瓦斯排放量和矿井风量等指标,可以评估瓦斯抽采效果,提出相应的优化建议。
此外,定期开展瓦斯浓度的检测工作,加强对矿井瓦斯情况的监控,及时发现并解决问题。
3. 瓦斯利用的推广应用除了将瓦斯从矿井中抽采出来,还可以对瓦斯进行利用,实现资源的高效利用。
目前,常见的瓦斯利用方式有发电、供热、提供燃料等。
瓦斯抽采技术在建井中的研究与应用摘要在煤矿开采中,安全问题是煤矿生产企业最为关心的问题,多年来,瓦斯问题一直是安全生产、高效生产中最大的阻碍,一旦发生瓦斯爆炸事故,后果不堪设想。
采用瓦斯抽采技术治理瓦斯安全威胁是煤矿安全的技术突破,为安全生产提供有效保障。
本文对煤矿建井中应用瓦斯抽采技术的必要性加以阐述,对瓦斯抽采技术方法进行研究,并对瓦斯抽采技术在应用中需要注意的安全要点进行探讨。
关键词煤矿;瓦斯;抽采技术;安全生产煤矿资源是我国的重要资源,随着经济的增长,对煤炭资源的需求也日益增加,煤炭生产量的加大带来的是安全生产的压力。
在煤炭建井开采中,瓦斯安全问题一直是煤炭行业最为关心的问题,瓦斯威胁对煤炭高效安全的生产带来了阻碍,一旦有瓦斯爆炸的事故发生,对人们的财产和生命安全造成巨大的威胁。
传统煤矿建井中对瓦斯应用抽放的技术将浓度较低的瓦斯之间抽出向大气中排放,这不仅造成了资源的浪费,更给生态环境带来了严重的影响。
基于瓦斯抽放技术的基础,瓦斯的新的处理方法即瓦斯抽采技术应运而生。
矿井瓦斯抽采技术是对煤层中含有的瓦斯使用瓦斯抽采泵或者其他设备进行抽取,通过隔离于巷道的独立官网,把不同浓度的瓦斯抽取处理在使用技术手段将瓦斯收集起来作为资源加以利用。
1 煤矿建井中应用瓦斯抽采技术的必要性1.1 为煤矿生产安全提供保障在煤矿生产中,瓦斯是安全生产的最大威胁,一旦发生瓦斯事故,后果不堪设想,对煤矿矿井进行有效处理非常重要。
瓦斯抽采技术应用以来,取得了良好的效果,受到广泛的应用。
瓦斯抽采技术对地层中的不同浓度的瓦斯抽取并收集,使矿井的生产环境更加安全,减少甚至排除了瓦斯隐患,尤其对于瓦斯涌出量较大的采煤工作面的矿井,永久建立瓦斯抽采系统对保证安全生产意义重大。
1.2 对保护环境十分有利瓦斯向大气中排放,对环境的影响是巨大的。
与二氧化碳相比,瓦斯造成的温室效应多出20多倍,每年因为煤矿开采而抽取出来向大气排放的瓦斯量对大气产生的温室效应等同于两亿顿二氧化碳的污染量。
煤矿瓦斯防治中抽采新技术的有效运用煤矿瓦斯是煤矿生产过程中常见的一种有害气体,具有易燃、易爆等特点,对矿工的生命安全造成严重威胁。
煤矿瓦斯防治是煤矿安全生产中的重要环节。
在煤矿瓦斯防治中,抽采新技术的有效运用具有重要意义。
抽采新技术是指利用特殊装置将煤矿底板的瓦斯抽到地面,然后采用适当的方式进行处理,以达到瓦斯安全排放的目的。
抽采新技术有多种形式,如瓦斯抽采、水封式抽采、自吸式抽采等。
抽采新技术可以有效地控制瓦斯浓度。
通过抽采装置将煤矿瓦斯抽到地面,在地面上建立适当的处理设备,可以实现对瓦斯的控制和处理,有效地降低瓦斯浓度,减少瓦斯爆炸的风险。
抽采新技术可以提高矿井安全生产水平。
在矿井生产过程中,瓦斯会随着煤炭的开采而释放出来,如果不进行及时抽采,瓦斯就会积聚在矿井中,增加矿井的危险性。
而采用抽采新技术可以及时抽走瓦斯,保证矿井内的瓦斯浓度在安全范围内,显著提高了矿井的安全生产水平。
抽采新技术可以提高煤炭开采效率。
在煤炭开采过程中,瓦斯的存在会对煤炭开采产生一定的影响,降低煤炭开采效率。
而采用抽采新技术可以有效地将瓦斯抽走,减少对煤炭开采的干扰,提高煤炭开采的效率。
抽采新技术具有环保效益。
利用抽采新技术将瓦斯抽到地面后进行处理,可以实现瓦斯的安全排放,减少对环境的污染,保护生态环境。
抽采新技术的有效运用在煤矿瓦斯防治中具有重要意义。
它可以有效地控制瓦斯浓度,提高矿井安全生产水平,提高煤炭开采效率,同时也具有环保效益。
在煤矿瓦斯防治中,我们应积极推广和应用抽采新技术,不断提高煤矿安全生产水平。
煤矿瓦斯防治中抽采新技术的有效运用煤矿瓦斯防治一直是煤矿安全工作中的重要内容,瓦斯爆炸是煤矿事故中最为严重和频繁的一种事故类型。
瓦斯防治的有效手段之一就是瓦斯抽采技术,通过对煤矿瓦斯进行抽采处理,有效地降低了瓦斯浓度,减少了瓦斯爆炸的可能性,保障了矿工们的安全。
随着科技的不断发展,煤矿瓦斯抽采技术也在不断更新换代,新技术的有效运用为煤矿瓦斯防治工作带来了新的希望和机遇。
一、煤矿瓦斯的危害与必要性1. 煤矿瓦斯的危害煤矿瓦斯是指煤层中富集的可燃性气体,主要成分为甲烷和其他有机气体。
瓦斯在煤矿中属于难以避免的危险因素,一旦逃逸到煤矿空气中,就会对矿井的安全生产产生严重的威胁。
瓦斯不仅是煤矿爆炸事故的主要致灾要素,而且还会导致一氧化碳中毒、窒息等事故发生。
2. 瓦斯抽采的必要性瓦斯抽采是指利用设备和管网将煤矿中的瓦斯抽出来,减少煤矿中的瓦斯浓度,是一种重要的瓦斯防治措施。
通过抽采处理,可以有效地将瓦斯排放到安全范围之外,避免矿井中发生瓦斯爆炸和其他安全事故,保障矿工的生命财产安全。
二、抽采新技术的应用情况与效果分析1. 煤矿瓦斯抽采新技术的应用情况随着科技的不断发展,煤矿瓦斯抽采技术也在不断创新和进步。
目前,煤矿瓦斯抽采新技术主要包括高效分段抽采技术、深井抽采技术、分散联合抽采技术等。
这些新技术的应用,为煤矿瓦斯防治工作带来了新的希望和机遇。
2. 抽采新技术的效果分析(1)高效分段抽采技术高效分段抽采技术是指利用新型抽采设备,将煤矿中的瓦斯分段抽出并进行处理。
这种技术能够较好地解决煤矿瓦斯分布不均匀的问题,提高了抽采效率和抽采质量,有效地降低了煤矿瓦斯浓度,减少了瓦斯爆炸的风险。
(3)分散联合抽采技术分散联合抽采技术是指利用多个抽采设备,对煤矿中的瓦斯进行分散抽采和联合处理。
这种技术能够充分利用各种抽采设备的优势,提高了抽采效率和稳定性,降低了抽采成本,为煤矿瓦斯防治工作提供了更为可靠的技术支持。
三、新技术的发展趋势与前景展望1. 抽采新技术的发展趋势随着煤矿瓦斯防治工作的不断深入,抽采新技术也在不断发展和壮大。
煤矿瓦斯抽采与利用技术探索与创新煤矿瓦斯是在煤矿开采过程中产生的一种危险气体,其中含有大量的甲烷。
过去,煤矿瓦斯被视为一种废弃物,甚至曾经导致了许多矿难事故。
然而,随着科技的不断进步,煤矿瓦斯抽采与利用技术也在不断探索与创新,为煤矿工人的生命安全和环境保护带来了新的希望。
煤矿瓦斯抽采技术是将煤矿中的瓦斯抽出并进行处理利用的过程。
传统的瓦斯抽采技术主要是通过井下的抽风机将瓦斯抽出,然后通过管道输送到地面进行处理。
然而,这种方法存在一些问题,例如抽采效率低、能源浪费等。
为了解决这些问题,科研人员开始探索新的瓦斯抽采技术。
一种被广泛研究和应用的新技术是瓦斯抽采与煤矿瓦斯利用技术的结合。
这种技术将瓦斯抽采与瓦斯利用相结合,实现了瓦斯的高效利用。
瓦斯抽采过程中抽出的瓦斯可以被用作燃料,发电或者制造化学品等。
这种技术不仅能够提高瓦斯的利用效率,还能够减少对环境的污染。
除了瓦斯抽采与利用技术的结合,还有一些新技术在瓦斯抽采领域取得了突破。
例如,利用微生物处理瓦斯的技术。
微生物可以分解瓦斯中的有害物质,从而减少瓦斯对环境的污染。
此外,还有一些新型的抽采设备被研发出来,可以更加高效地抽采瓦斯。
这些新技术的应用不仅提高了瓦斯抽采的效率,还减少了煤矿工人的安全风险。
煤矿瓦斯抽采与利用技术的探索与创新不仅带来了技术上的突破,也为煤矿行业带来了巨大的经济效益。
瓦斯抽采与利用技术的应用可以将瓦斯转化为可再生能源,从而减少对传统能源的依赖。
同时,瓦斯的利用还可以带动相关产业的发展,创造就业机会,促进经济增长。
然而,煤矿瓦斯抽采与利用技术的探索与创新仍面临一些挑战。
首先,技术的成本较高,需要大量的资金投入。
其次,技术的推广和应用也需要克服一些技术和管理上的难题。
此外,煤矿瓦斯抽采与利用技术的应用还需要与相关政策和法规相配套,以确保技术的可持续发展。
总的来说,煤矿瓦斯抽采与利用技术的探索与创新为煤矿行业带来了新的发展机遇。
通过瓦斯抽采与利用技术的应用,不仅可以提高瓦斯的利用效率,减少对环境的污染,还可以带动相关产业的发展,促进经济增长。
底抽巷瓦斯抽采技术应用及效果分析1. 引言1.1 瓦斯抽采技术的重要性瓦斯抽采技术是煤矿安全生产中非常重要的一项技术。
瓦斯是煤矿中常见的有害气体,特别是在煤矿深部开采过程中,瓦斯会大量释放出来,在采煤过程中容易引起爆炸事故。
瓦斯抽采技术的应用可以有效地减少煤矿事故的发生,提高矿工的安全生产环境。
瓦斯抽采技术可以通过设置抽煤巷或瓦斯抽采巷,利用抽煤机或风机将瓦斯抽出矿井,减少瓦斯浓度,降低瓦斯爆炸的风险。
瓦斯抽采技术还可以提高矿井内部的通风情况,改善工作环境,减少职业病的发生。
在煤矿安全生产中,瓦斯抽采技术不仅可以保障矿工的生命安全,也可以保护煤矿的设备设施,降低矿井的生产成本。
瓦斯抽采技术的重要性不言而喻,只有不断提升瓦斯抽采技术水平,才能更好地确保煤矿安全生产和矿工的身体健康。
1.2 底抽巷瓦斯抽采技术简介底抽巷瓦斯抽采技术是指通过对煤矿工作面下方巷道进行局部抽采,达到降低瓦斯浓度,保证矿井安全生产的一种技术手段。
底抽巷瓦斯抽采技术在煤矿生产中具有重要的意义,可以有效控制瓦斯浓度,减少瓦斯爆炸事故的发生。
底抽巷瓦斯抽采技术的主要原理是利用局部负压来引导瓦斯流向抽采巷道,通过通风系统将瓦斯吸入,在抽采巷道设计合理的通风方式下,将瓦斯排出矿井,从而降低煤矿的瓦斯浓度,保证矿工的安全生产。
在当前矿山安全生产形势严峻的背景下,底抽巷瓦斯抽采技术的应用将更加广泛,其重要性不言而喻。
通过不断的技术创新和设备改进,底抽巷瓦斯抽采技术的效果将得到进一步提升,为煤矿安全生产做出更大的贡献。
2. 正文2.1 底抽巷瓦斯抽采技术的原理底抽巷瓦斯抽采技术的原理是基于煤矿井下瓦斯抽采的技术原理而发展而来的一种新型瓦斯抽采技术。
其主要原理是通过在煤矿底抽巷设置专门的瓦斯抽采设备,利用巷道的通风系统将瓦斯从煤层中抽出,降低瓦斯浓度,减少煤矿井下的瓦斯爆炸事故发生的可能性。
底抽巷瓦斯抽采技术的实施过程中,首先需要对煤矿底抽巷进行合理布局和设计,确定抽采设备的位置和抽采方式。
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阳煤新景矿地面L井瓦斯抽采技术
研究与应用
□白杰山西阳泉煤业(集团)有限责任公司防治煤与瓦斯突出管理部
高瓦斯突出矿井回采工作面在生产过程中,不仅受到本煤层瓦斯影响,其上部邻近层瓦斯受到采动影响,通常会通过覆岩裂隙通道进入到工作面,所以说瓦斯治理不仅仅涉及到了本煤层的工作,
同时其与邻近煤层的瓦斯治理也存在有一定的联系。
治理邻近层瓦斯国内主要采用邻近层钻孔抽放和高抽巷技术方法。
其中高抽巷技术已被广泛应用,但高抽巷抽采得瓦斯需经过井下抽排总管路输送至地面,在输送过程中容易与其他区域抽采的瓦斯混合,不利于抽采瓦斯的有效利用。
为此阳煤新景矿创新性的试验了地面L井瓦斯抽采技术,井身水平段作用与高抽巷相同,用于抽采邻近层瓦斯,而抽采的瓦斯直接通过垂直段抽至地面瓦斯发电站加以利用。
采用此项技术能有效提高瓦斯利用率。
本文采用数值模拟结合理论计算研究了3213工作面上覆“三带”分布情况,确定了地面L井水平段在裂隙带内的最佳布置层位。
根据“O”形圈理论确定了与回风巷的合理水平间距,从而确定
了地面L井施工结构方案。
1工作面概况
3213工作面煤层为缓斜煤层,煤层倾角2。
-6°,工作面走向长1500m,倾斜长220m,煤层埋藏深度为470-610m o煤层平均厚度2.5m o煤层瓦斯压力0.65~1.60MPa,瓦斯含量7.0~18m3/t,为典型的突出工作面。
工作面釆用“U+L型”一进两回的通风方式。
2地面L井合理位置研究
2.1合理布置层位
(1)“三带”分布理论计算
地面L井治理瓦斯的作用同高抽巷相同,均是通过布置于上覆岩层内通过开釆产生的裂隙与邻近煤层的瓦斯紧密联系在一起,因此还需防止邻近层瓦斯通向工作面。
以此确定L井水平段层位是施工设计的关键。
煤层开釆之后,由于地形以及支护等因素的影响,还容易出现顶板岩层冒落的问题,采空区上方的围岩也将会发生因此受到影响。
上邻近煤层处于不同的变形带,煤层卸压以及瓦斯释放情况存在有极为明显的差异,比如说处在垮落带的近距离邻近煤层,其是最为容易受到破坏的部分,这样对于抽放工作的开展实际上是极为不利的。
工程实践表明,L井水平段布置于裂隙带中上部抽釆效果最佳,因此确定垮落带和裂隙带高度是终孔位置设计的关键。
根据垮落带破坏最大高度经验计算式,
坚®S层:日渗=100》M/(2.11M+16)±2.5
中®S层:日垮=100》M/(4.7》M+19)±2.2
式中:日垮为垮落带最大发育高度,m;为累计采厚,m。
分别求出坚硬、中硬等种类型覆岩最大垮落带高度,结合3213工作面上覆岩性情况属于中硬顶板,3213工作面平均采厚2.5m,代入公式:
中硬岩层:Hg=W0SM/(4.7^M+19)±2.2,计算得出垮落带最大高度为10.3m。
裂隙带最大计算高度为:
中®S层:H s=W0SM/(1.6》M+3.6)± 5.6
式中:日製为裂隙带最大发育高度,m;为累计采厚,m。
覆岩岩性中硬,煤层厚度2.5m,根据中硬覆岩计算公式:
H d=[100SM/(1.6》M+3.6)]±5.6
计算出裂隙带最大发育高度为38.5m o其中H d为裂隙带最大发育高度,为累计釆厚,m o
结合应布置于裂隙带中上部,顶板定向长钻孔布孔层位高度可按如下公式计算:
H=H S-A H,
式中:耳为地面厶井水平段布置层位高度,m;H s 为垮落带最大高度,为为抽釆安全高度,取值为
56/矿业装备MINING EQUIPMENT
3~4倍釆高,m。
结合上式可知顶板定向长钻孔最佳层位高度为28.5~31m,结合地质柱状图可知布置岩层为细粒砂岩,满足要求。
⑵数值模拟
通过udec数值模拟方法研究新景矿3213工作面上覆
岩层变形规律,结合3213工作面地质资料及各岩层岩体力学参数,发现工作面垮落带呈近似梯形形态,并对数值模拟结果测算得出:垮落带高度为11.2m,裂隙带高度为39.8m,与理论计算值38.5m基本相近。
由地质资料可知,3213工作面上覆邻近层均处于裂隙带中部,布置于裂隙带中上部附近有利于回釆期间邻近层卸压后瓦斯抽放,根据理论计算结合数值模拟结果最终确定地面L井水平段最佳布置层位为30m。
2.2水平段与回风巷水平间距的确定
中国矿大许家林教授在2012年分析了釆高和宽度对“O”形圈形态作用规律。
工作面在推进过程中,上覆盖岩层垮落地带顶板岩层的裂缝发育速度是最快的,当瓦斯流动裂隙通道处在比较理想的状态时,塌陷区中部顶板压力较大,裂缝相对较窄,瓦斯流动一般不十分顺畅。
而在垮落区域由于其由于煤柱支护不完全压实,往往含有大量的瓦斯。
因此,在“O”环上布置排气井可以提高瓦斯抽放浓度,提高抽放效果。
具体见表1和表2。
由上表可知,地面L井水平段应布置在距工作面回风巷0~50m范围内,结合实践经验确定为45m o
3地面L井的应用布置
根据地质条件,钻井采用“单弧剖面”(直线增加水平)。
三段弯曲段(高施工坡度段)井段相对较短,有利于降低钻柱的摩阻力,保证钻具安全平稳通过弯曲段,便于钻井成表1工作面宽度变化时“o”形圈参数
15018~4230210
20024-6645210
25054-7263210
表2釆高变化时“0”形圈参数
1.029.8-37.633.7160
2.0327~49341.0160
3.038.8~59.449.1160
4.044.2~61.652.9160
50100150200250
采空区走向长度/m
图1“0”形圈理论示意图
本控制。
本次设计确定施工边坡为8°/30mo水平段距煤层垂直距离为30m,距回风巷水平距离45m o
“L型”釆用钢水井结构,和目标的水平截面层釆用裸眼井完井方式:
(1)打开0444.5mm钻头表面新鲜基岩在30.7m,下®377.7mm钢级J55表层套管固井。
(2)第二个开放0311.15mm钻头钻直井,偏转节1*煤层顶板稳定砂岩层,到244.5nun钢级OJ55套管的技术,固井水泥回到地上。
(3)三个开放使用®215.9mm钻头水平钻井设计深度,裸眼完井。
4抽采效果分析
3213工作面应用地面L井技术后,正常回采期间,平均瓦斯涌出量为45.8m3/min,其中风排瓦斯量为14.3m3/min,抽釆瓦斯量为31.6m3/min,抽釆率由原方案时的43%提高为70%o上隅角平均瓦斯浓度由0.7%左右降低为0.36%,下降了48%,回风平均瓦斯浓度由0.64%降为0.31%,基本杜绝了工作面瓦斯超限。
5结语
(1)理论计算结合数值模拟分析了工作面上覆”三带”分布规律,认为垮落带最大高度10.3m,裂隙带最大高度38.5m,地面L井水平段最佳布置层位为28.5~31m o
(2)结合工作面地质资料及工程概况,研究分析了地面L井水平段的合理布置参数,确定水平段布置层位为距开釆层底板30m,与回风巷水平间距为45m,并确定了井身布置方案。
(3)应用地面L井瓦斯抽采技术后,上隅角及回风巷瓦斯浓度下降了近半,抽釆效果良好,有效保证了回釆期间的安全生产。
W
〔白杰(1978—),男,从事煤矿瓦斯治理及防突工作〕
2019.5矿业装备/
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