外文翻译-浅谈高瓦斯厚煤层综采放顶煤工作面瓦斯治理.doc

1、附录A浅谈高瓦斯厚煤层综采放顶煤工作面瓦斯治理摘要: 结合综采放顶煤的回采工艺,分析工作面瓦斯的来源,贯彻瓦斯治理的十二字方针,对瓦斯分级、分源治理,针对性地选择治理措施,使矿井产煤在安全环境条件下高产高效地进行。关键词: 瓦斯来源； 瓦斯治理； 高瓦斯； 综采放顶煤1引言瓦斯是矿井的五大灾害之一,同时也是与矿井从建设到废弃的整个过程共同存在的,目前我国瓦斯事故屡屡发生,瓦斯治理势在必行,行须有效。目前煤炭开采朝着矿井大型化、生产机械化的高效集中化生产方向发展。对于厚及特厚煤层采用综采放顶煤方法开采,可以完全实现一井一面达产的高产高效高集中化的生产模式。由于综合放顶煤工作面机械化程度高、开采强

2、度大、产量集中,在高瓦斯矿井生产过程中,单个工作面达产,大量的瓦斯将集中涌出,经常会出现上隅角和回风流的瓦斯超限,这就成为了工作面生产的一个主要障碍,为了保证生产安全进行,瓦斯问题必须采取措施予以解决。2综采放顶煤开采工艺特点利用采煤机采取一定高度的煤炭,割煤高度取决于采放比,其余上部煤炭在矿压作用下,自行破碎,利用综合放顶煤液压支架的放煤窗口放出,工作面长度大,采落煤块较小、粉煤较多,煤炭运送连续化,开采强度大,产量集中,致使采放煤过程中瓦斯涌出量剧增、煤尘产生量大。瓦斯易超限、集聚。3瓦斯来源分析瓦斯伴随着整个生产过程,源源不断地从煤体涌出,分析综合放顶煤工作面的瓦斯来源,然后进行分源治理

3、,对瓦斯防治工作是很有意义的。研究结果表明,煤层在采动后,煤和围岩中赋存的瓦斯平衡条件遭受了破坏,受采动影响,区域范围内煤层和围岩中赋存的瓦斯将涌出,其来源可以分为四个部分:(1) 为回采服务的回采巷道煤壁瓦斯涌出(运输及回风巷) ；(2) 工作面煤壁瓦斯涌出；(3) 回采工作面采落煤炭的瓦斯涌出；(4) 采空区的瓦斯涌出,主要有:围岩瓦斯涌出；采、放过程中的丢煤瓦斯涌出； 邻近层的瓦斯涌出等。4瓦斯涌出特征分析4.1运输及回风巷道煤壁瓦斯涌出特征由于回采巷道掘进的影响,巷道壁以外的较小范围内,将出现一个松动卸压圈,小范围内将出现瓦斯压力梯度的变化,瓦斯将以非线性的规律向巷道之中涌入,暴露煤壁

4、的瓦斯涌出量大体是随着时间的增加而增加,但是瓦斯涌出强度随着时间的增长而在减弱。当暴露一定时间后,瓦斯涌出强度基本稳定在一个固定数值上不再改变；瓦斯涌出近于枯竭时,巷道的瓦斯涌出量达到最大值。4.2工作面煤壁瓦斯涌出特征与巷道掘进后暴露的煤壁瓦斯涌出量相似,当割煤机割煤后,煤壁就暴露了出来,受采动的影响,在矿压作用下,工作面前方煤体卸压,透气性大大增强,煤体内部与工作面间存在着瓦斯压力梯度,大量瓦斯向工作面涌出,暴露煤壁的瓦斯涌出量大体上是随着时间的增加而增加；但是瓦斯涌出强度随着时间的增长而减弱。由于综合放顶煤工作面处于均匀快速连续的推进过程中,所以暴露煤壁面不存在瓦斯涌出的枯竭问题。研究结

5、果表明,当采煤机在上下端头时,暴露煤壁的瓦斯涌出量最大。4.3工作面落煤瓦斯涌出特征采煤机割煤和放煤窗口放落的煤炭被破碎成为了各种形式的块粒状的煤,增加了煤炭的暴露面积,增大了煤炭的解析强度,加快了瓦斯涌出的速度,导致了瓦斯涌出量的增加。切眼推进初采期,工作面的瓦斯主要来源于机采落煤的瓦斯涌出,随着工作面的推进,顶煤在矿压作用下,自行跨落破碎,工作面的瓦斯涌出量会急剧的增加,并且基本稳定在一个数值。4.4采空区的瓦斯涌出特征采空区瓦斯主要来源于破落煤炭和煤岩体的暴露面,其形式是一衰减曲线,逐渐的趋于枯竭。采空区积存瓦斯的量和浓度随着深度的增加而增加,并且大部分聚集于靠近回风巷的顶板处。在初次来

6、压前,邻近层基本不向开采层采空区涌入瓦斯,可以认为涌出的瓦斯主要为本层的瓦斯涌出,当老顶初次冒落后,卸压的邻近层才开始向采空区涌入瓦斯,瓦斯涌入量是不断增大的,并且达到一稳定值,当工作面接近到停采线时瓦斯涌出量逐渐减小。对于综采放顶煤开采中,顶部煤炭在工作面推进一定的距离后才开始冒落、破碎,瓦斯涌出量增加。由于目前综放的效率不高,煤炭采出率低,采空区遗留煤炭多,采空区深部的瓦斯浓度一般很高,抽出式通风的矿井,采空区封闭不严密,或者漏风严重,很容易造成瓦斯超限。5影响瓦斯涌出量的因素(1) 矿山压力。一般初次来压之前的瓦斯涌出较小,在初次来压后,顶板首次跨落后,瓦斯涌出量增大, 特别是初放期间,

7、 瓦斯涌出量剧增的原因是: 初次放顶前, 工作面处于刚刚回采, 此时工作面前后矿压无大的变化, 煤层及其围岩没有受到移动及固定支承压力等破坏, 即没有产生新的裂隙,其周围的瓦斯就没有被泄放出来, 再加上切眼在施工过程中的瓦斯已泄放,因此, 瓦斯涌出量较小。初次放顶及其以后工作面附近煤层(包括上、下煤层) 和围岩先受到固定和移动支承压力的影响, 产生了大量的新的裂隙, 后又急剧卸压, 从而使工作面附近煤层和围岩内的瓦斯大量地从这些裂隙中涌出,即涌出通道的瓦斯大量增加, 同时冒落的矸石也伴随有瓦斯涌出。由于初次放顶时, 顶板初次矿压较大, 影响的范围较广, 冒落的矸石也较多,因而瓦斯涌出量的增加也

8、就较急剧。例如:皖北煤电公司孟庄煤矿5918 工作面自1996 年7 月6 日开始回采,7 月8 日7 月17 日为初次放顶期。初放前,工作面配风450 m , 回风流瓦斯浓度为0.55 % , 初次放顶后第二天, 即7 月9 日, 工作面回风流瓦斯浓度急剧上升, 达2 %以上, 上隅角瓦斯浓度高达10 %以上, 工作面被迫停产。(2) 地质因素。在一定的范围内,煤炭瓦斯含量一般随着煤层赋存的加深而呈现出线性的变化规律,随着开采深度的增加,瓦斯的涌出量也增加。瓦斯的涌出量还与煤层顶底板的岩石性质有关系,透气性好的顶底板,有利于瓦斯的析出,开采解放层可以对高瓦斯煤层卸压,增大煤层的透气性,是很有

9、利于瓦斯卸压、减突的措施。地质构造是影响瓦斯存储最重要条件之一,封闭型地质构造有利于封存瓦斯,开放型地质构造有利于排放瓦斯。闭合而完整的背斜或穹窿构造又覆盖不透气的地层是良好的储瓦斯构造,在其轴部煤层及岩层内往往积存高压瓦斯,形成“气顶”。如背斜构造部位,坚硬致密的岩石下常存储有大量瓦斯,因而在回采过程中,将会有大量瓦斯涌入工作面。一般在向斜构造轴部,煤层及围岩的瓦斯含量比翼部高,这是因为轴部岩层受到强力挤压,围岩的透气性会变得很低,因此在向斜轴部有利于封存较多的瓦斯。(3) 通风方法。抽出式通风,井下产生负压,有助于瓦斯向开采、开拓巷道的涌出,采空区内的瓦斯也会在主扇负压的作用之下,向工作面

10、涌入,已造成工作面、隅角、工作面回风巷的瓦斯超限；压入式通风,井下保持着正压,起到了抑制煤体、采空区瓦斯向工作面、隅角、回风的涌出。(4) 大气压力及气候变化。大气压力是不均衡变动的,对矿井的通风,特别是冬夏温差相差很大的矿井,影响尤为突出,在夏季大气压力变小,空气温度升高,使矿井通风困难；而冬季大气压力变大,空气温度降低,有利矿井通风。大气压力、温度的不均衡变化,对瓦斯涌出的影响作用也是无规则的。(5) 开采强度。由于综合放顶煤的开采高度大,并且生产比较集中,产量高,推进的速度较综合机械化开采的回采速度慢,采空区遗留煤炭多,使得瞬时瓦斯涌出量集中,采空区、隅角的瓦斯及综放面的放煤口落山角和架

11、顶部的瓦斯,容易局部聚积,因为支架上方及支架后采空区有数倍于采高的裂隙和冒落放空区,是高容量瓦斯库,它通过放煤口和支架上方的裂隙向采场涌出,从而形成局部聚积。(6) 采煤方法。瓦斯涌入工作面的大小,与采煤方法也有一定的关系,俯斜较仰斜开采的瓦斯涌出要小,隅角瓦斯不易超限,主要是由于瓦斯的密度较小,俯斜开采时,采空区位于高处,涌出的瓦斯向采空区涌入,由于工作面入风侧向采空区漏风,回风侧采空区向回风巷道漏风,放落煤的瞬时瓦斯会大量的聚集在回风侧后方的采空区内,并且涌出量增加,容易造成隅角、回风流瓦斯超限。6综放工作面瓦斯治理技术措施将瓦斯通过独立的隔离管路或巷道排放出矿井是有效的安全技术措施,加强

12、通风工作的管理,同时也是贯彻瓦斯治理的十二字方针:先抽后采、监测监控、以风定产的精神。要针对不同的瓦斯来源,予以分源治理。6.1瓦斯抽放开采层煤层透气性好的,可以采取采前预抽放,降低实体煤的瓦斯含量;回采中,借助于煤体的卸压充分条件,可以采用回风巷道顺层、穿层钻孔对本层和邻近层的瓦斯进行抽放,减少瓦斯在开采过程中的涌出。采空区可以在工作面推进过程中利用埋管抽放;利用邻近采空区的巷道钻孔抽放采空区瓦斯;通过地面大直径钻孔,抽放采空区、卸压邻近层,也可以取得较好抽放效果。上隅角是瓦斯易聚集区域,对于它的防治是不可以掉以轻心的,可以采取明管抽放;利用水引射器,将瓦斯引入采空区深部等方法。6.2巷道排

13、放可以采用高位瓦斯专用排放巷道、采空区尾巷、邻近采空区巷道导入的排放等方法。导入式即回采时在邻近已采空的护巷煤柱每隔1020m 设置钻窝,视情况留设薄煤皮, 采中抽放,工作面过后,在矿山压力作用下自行塌落,使得老空区的瓦斯涌现到工作面后方采空区,减少向隅角的涌出。厚煤层顶煤跨落、破碎是瓦斯涌出的高峰期,采用沿回风巷道内错1015m 布置一条煤层顶板的专用瓦斯排放巷,一般随着顶煤冒落而同时跨落,顶煤涌出的瓦斯、采空区煤炭涌出的瓦斯、邻近采空区涌入的瓦斯、邻近层卸压涌入的瓦斯,均在负压的作用下涌向专用瓦斯排放巷,瓦斯排放取得了较好的效果。6.3煤层注水对煤层注入高压水,不但可以增大煤体的空隙,增大

14、瓦斯流动的通道,增大煤层的透气性,有利于瓦斯抽放,而且还可以增强煤体的湿润性,可以抑制放、落煤工作中煤尘的产生,改善工作环境。6.4通风技术采取正压通风是利于抑制瓦斯涌出,对主扇的运转情况要时时注意,并要掌握井田地区的气候及大气压力变化情况,及时调整主扇的工况,保证井下压力的基本稳定。对于上隅角,可以利用风帘导入新风,稀释隅角瓦斯浓度,防止瓦斯超限,增大对工作面的供风量。6.5监控监测对瓦斯集中涌出、聚集区域,采取计算机时时检测监控。及时发现,及时处理。做好设备的闭锁管理。6.6日常管理加强日常中的一通三防工作,通过对员工的培训,提高综合素质,制定严格、科学的管理技术措施和奖励惩罚制度。汲取事

15、故教训,防止同类事故再次发生。7结束语瓦斯事故给我们血的教训是十分深刻的,加强通风工作的管理,完善技术措施,增强防范,确保矿井生产的安全进行势在必行。参考文献:1张建中. 强化现场管理抓好瓦斯治理J 煤矿现代化,2004 ,59 (2) :30-31.2刘东才,韩安杰. 铁煤集团公司瓦斯综合治理作法J中国煤炭,2005 ,31 (6):13 -16.3陶刚. 调节瓦斯流向治理采面瓦斯J 矿业安全与环保,2005 ,32 (6) :12-14.4张铁岗. 矿井瓦斯综合治理技术M 北京:煤炭工业出版社,2001.5于不凡. 煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册M. 北京:煤炭工业出版社,2000.6徐永

16、圻. 煤矿开采学M. 江苏:中国矿业大学出版社,1999.附录BELEMENTARY TALK ON MANAGEMENT OF THE GAS FROM WORK FACE OF INTEGRATED REL EASE TOP COAL IN HIGH GAS THICK COAL BEDABSTRACT: Combination stoping techniques on integration release top coal ,analysis of the sources of gas , carrying out the 12 - character guideline of gas management ,Classification and sub - sources