外文翻译-开采矿产资源技术在高产高效煤矿中瓦斯涌出特征.docx

1、矿业科学期刊， 2011年，第4号（47）卷。开采矿产资源技术在高产高效煤矿中，瓦斯涌出特征K. N. Trubetskoy, A. D. Ruban, and V. S. Zaburdyaev本文研究了不同地质和开采条件的沃尔库塔和库兹涅茨克含煤盆地的煤矿中瓦斯释放强度与平均日产量的关系。作者描述了利用长壁采煤法的高产高效矿井中，在每天出煤2.6万吨的阶段，研究第一个月的含瓦斯煤层的瓦斯突出情况。煤层、矿井、工作面、长壁采煤法、煤矿产量、瓦斯涌出 在现今煤矿达到的井下深度，瓦斯涌出体积在18-20m3/t或13-14kg/t1，这严重影响了高瓦斯煤矿的生产。及时抽采瓦斯，确保巷道和入口处的通

2、风，采取高效的瓦斯抽放措施以减少其在巷道中的含量以及在回风流中提取瓦斯，这些都很重要。没有上述所列措施的实施，就不可能有效地采用高效综采技术在高瓦斯矿井中，而采用综采技术的矿井在俄罗斯所占的份额是89。除了标准的通风，高瓦斯综采矿井必须采用特殊方法和措施抽采瓦斯，尽可能在特殊条件的矿井中提高效率，包括：在开采煤层中不低于30瓦斯抽采效率，在准备开采煤层和采空区70-80瓦斯抽采效率。煤矿通风分析表明，工作区的通风经常不稳定，因此在俄罗斯平均每年有840-980座矿井的工作区变成含瓦斯的。2 有效的抽放瓦斯措施能在高瓦斯矿井中，减少瓦斯含量，增加安全性。根据建议RD-15-09-2006有效排放

3、，必须在规划减少瓦斯从煤层向工作面泄漏时就当成重点3。Kuznetsk煤田矿山提取的核心材料的实际气体的测试数据（库兹巴斯）表明，不同品质的煤，瓦斯含量在100-750米的深度范围有相当大差异（见表1）平均煤层气含量之间的关系瓦斯含量（m3/t，干燥无灰基煤层中）和煤变质与埋深H（m）的关系可能被经验介绍如下X =0.05H-2.5 (1)这意味着在干燥无灰基煤层中的瓦斯涌出量，随着深度每扩大100m增加5 m3/t，瓦斯上限平均深度H0在地面以下50m。当前的研究者已经依据有关核心材料的瓦斯含量实际数据，为Kuzbass的大型煤矿计算计算出了公式X = f（H）。4. Kuzbass煤矿的瓦

4、斯量与平均煤炭产量的实际关系曲线图（图1）表明瓦斯释放强度不仅受煤层瓦斯含量的影响，也受到了矿井每天煤炭产量的影响。 让我们看看，例如，煤层Boldyrevskii（煤层24）：其瓦斯含量= 15.2 m3/t，在井下350-400m的干燥无灰基煤层（省略这个指示，如果不专门说明不再用），瓦斯开始释放比例因子平均为0.2。经过钻孔抽采，同一煤层瓦斯含量X=12.2 m3/t。这个煤层自然瓦斯释放比例因子估计为0.695。在割煤区的瓦斯含量Xc= 4.2 m3/t。采煤区挥发物含量为Vdaf= 40。当采煤机割煤量为j =7.4t/min时，割煤区瓦斯涌出强度为Ic=8.9 m3/min。煤矿日

5、产量和巷道破损，以及瓦斯释放强度和相称性因素4表明，当煤炭日产量增加时瓦斯释放量在减少。揭示观察到这一现象的物理意义在于提高煤炭产能，我们还需要从理论上来证明它。 通过初步钻孔抽采瓦斯和在生产煤层抽排瓦斯煤炭由于地面泄压，在割煤区瓦斯含量大大降低煤矿煤质煤层埋深瓦斯含量，m3/t（俄罗斯）（范围）m干燥无灰基Leninsk 地区S.M. KirovsGBreevskii Veretenovskii145-6017.6-21.2KotinskayaD, GZh, Zh60431044932.418.Baidaevskii 地区AbashevskayaG, GZh, Zh2751764004.32

6、4.0Osinovskii地区OsinnikovskayaE9E1(Vysokaya,G, GZh, Zhk5k14907531320.5Taizhina)P4, P1Kondomskii地区AlardinskayaOS, KS, TS124062313.621.333aTom-Usinskii 和Mrasskii地区RaspadskayaG, Zh, K, SS11623055013.525注释： G 气煤; D 易自燃煤; GZh 气肥煤; Zh 肥煤; OS 粘结煤;KS 冶金煤 TS瘦粘结煤;K炼焦煤;SS低炼焦煤图1.出自核心材料的瓦斯含量测试，Kuzbass地区煤层瓦斯含量限值a-

7、Vorkuta煤田：1-Vorgashorskaya煤矿；2-Severnaya煤矿；3-Komsomolskaya煤矿；4-Vorkutinskaya煤矿；5-Zapolyarnaya煤矿b- Kuzbass中部：1-Zarechnaya煤矿；2-S.M. Kirovs煤矿；4-Polysaevskaya煤矿；5-Oktyabrskaya煤矿；6-Komsomolets煤矿；7-Chertinskaya煤矿c- Kuzbass南部：1-Alardinskaya煤矿；2-Raspadskaya煤矿；3-Esaulskaya煤矿；4-Abashevskaya煤矿煤层瓦斯释放强度的实际数据分析，I

8、bed，m3/min（S.M. Kirovs煤矿24、25煤层和Kotinskaya煤矿52煤层），平均煤炭日产量Aface=5-14千吨，平均煤层瓦斯释放量Iface=1.5m3/min，比例因子Kface=1.5510-4 m3d/(tmin)在高产回采工作面可以得出以下经验关系式Ibed =1.5 + 1.5510-4Aface . (2)这个关于瓦斯释放量和煤炭日产量的关系式是在Kotinskaya煤矿（SUEK-Kuzbass JSC）开采52煤层且日产量为Aface=2.6万t/d时总结得出的。52煤层在行政地图上位于Kuznetsk煤田Erunakovskaya亚群系列宁含煤层系

9、。该煤层位于53煤层之上38-43m和51煤层之下32-39m，由于其厚度和灰分含量含有不经济的煤。52煤层厚度在4-4.6m，开采区域平均厚度4.4m。5203生产工作面位于井田西部，工作面长度230m，推进长度2425m，埋深205-265m，煤层倾角6-9。几何地形上，煤层顶板呈猪背状，厚2.4m，一块长度60-80m。煤层倾角沿工作面是1-5，在工作面中部挠曲区域倾角达到7，横跨工作面的倾角从开始的8到最到的6。直接顶为16-17m厚，主要由细粒和粗粒砂岩组成，普氏硬度系数f=3-4。在其上面，老顶21m厚，主要是中细粒粉砂岩和粗粒粉砂岩和部分细粒粉砂岩（f =4-5）。煤层底板是细粒

10、和粗粒砂岩，不膨胀，但假地板的痕迹随处可见，为粉砂岩与煤炭质粉砂岩夹层。研究的煤层从80-180m有冲击地压危险，没有煤与瓦斯突出危险。该煤层容易发生自燃，煤尘具有爆炸性。煤炭易燃和气化（Vdaf=40-41.2），开凿强度180 kg/cm，硬度因素f =0.8-1.0。煤层灰分含量为8.5，最高灰分含量为12。煤炭水分含量为9，研究样品水分含量为3.7。容重1.31 t/ m3。开采区域描述在表2里。52煤层5203工作面采用后退式通风。5203工作面风流是旨在保证回采工作面生产，从供给处的物料和生产设备的配送，联络巷是为了保证从回采工作面运煤的动力和新鲜风流供应。允许通风能力在21002

11、350 m3/min,通过地面钻孔排放采空区瓦斯。 52煤层瓦斯主要来自其自身生产，以及切过其下的灰分26%、1.28m厚的53煤层和其上的1.88m厚的51煤层。预计回采工作面的产量Aface= 2300t/d时，230m的工作面推进速度为17.1 m/d。在生产区瓦斯绝对涌出量估计为30 m3/min。通过远程测量，为长壁工作面生产的第二个月，平均瓦斯浓度为47时，目前回风流在2000-2460 m3/min，采空区瓦斯涌出得到了初步控制，在生产区瓦斯平均涌出量为21.6 m3/min，长壁工作面为10.2 m3/min。动产脱气装置在混合空气风量为70 m3/min时，捕捉到瓦斯量26.

12、4 m3/min，平均瓦斯浓度为33-34。表2. 52煤层5203长壁工作面采煤计划参 量指 数工作面长度，m230推进长度，m2425采矿方法走向长壁采煤法预计回采工作面日产量，t/d23000开采顺序前进式破煤机理沿煤层切割每刀进尺，m0.8初始垮落步距，m直 接 顶34.3老 顶57.1下一垮落步距，m直 接 顶10.2老 顶29.6支护类型DBT支撑掩护式支架采煤机形式单滚筒割煤方向自下而上在5203工作面割煤区瓦斯释放参数6计算得出以下数据：瓦斯涌出量51.4 m3/min，其中在生产煤层14.3 m3/min，采空区37.1 m3/min。在割煤区的剩余瓦斯如下分配：28%在生产

13、煤层，72%在采空区。经过分析煤矿领域的地质勘探调查的核心物质的瓦斯测试结果，得到以下关于52煤层瓦斯相对涌出量（X，m3/t）和煤层发生深度（H，m）的关系 =0.037(-0 ) , (3)H0表示地面到瓦斯上表面的深度，m连续7个月长壁工作面采煤。当煤炭日产量是10000-26000t/d时，工作面平均推进340-420m/月。无瓦斯进风量2185 m3/min，回风量为1900 m3/min含瓦斯浓度为0.8%，工作面瓦斯减少了15.2 m3/min，割煤区瓦斯减少了10-12.5 m3/min，这是因为抽排设施从工作面吸走了250-300 m3/min的风流，因此通风钻孔离风路25-

14、30m远。为了减少切割区瓦斯含量，从地面打了54口垂直钻孔。这些钻孔穿过了煤层底部切槽和泥岩以及正生产的52煤层。这些钻孔直径为159mm或219mm，间距为45-55m。这下钻孔连接到型号为VVN-50和VVN-150的真空泵。此外，风路上配备着直径为325mm的抽排设备并且连接到55号垂直井，55号垂直井开凿到风路连接着VVN-150真空泵当在捕获混合风流中瓦斯浓度为40时，连接到VVN-50真空泵的垂直钻孔瓦斯量为17.6 m3/min。VVN-150真空泵的数据：瓦斯输出24.5 m3/min，混合风流98 m3/min，混合风流中瓦斯浓度为25%。在实际数据的基础上，我们发现了工作面

15、和割煤区的瓦斯涌出量与平均煤炭日产量1-2.6万t的线性关系。瓦斯含量I ，m3/min，5203工作面平均日产煤量face，t/d，两者关系如下式：I=2.5910-4face+3 (4)52煤层5207工作面经过初步瓦斯抽采后，I=f(face)变为下式I=1.9210-4face +3.5 (5)这可以很好地证明，通过钻孔可以高效抽采煤层的瓦斯（1.9210-4明显小于2.5910-4） 根据RD-15-09-20063，研究者们估算了线条间的范围，其中未采煤层的瓦斯肆意在风巷里，通过垂直钻孔进入到工作面和估算的最大瓦斯涌出区域，Lmax（m），待开采煤层53、56、57、58工作面平均推进计划为13.85m