摘要：三軟煤層指煤礦開采中遇到的：軟的頂板巖層、軟的主采煤層和軟的煤層底板巖層，一般情況下，具有三軟特征的煤礦煤層和頂底板均為軟弱巖層。煤層裂隙發育，構造復雜。文章發表在《河南科技》上，是地質礦產論文發表范文，供同行參考。
關鍵詞：三軟煤層,瓦斯,治理
瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質經厭氧菌的作用分解而成。在高溫、高壓的環境中，在成煤的同時，由于物理和化學作用，繼續生成瓦斯。
1.高瓦斯區瓦斯來源及特點
某煤礦高瓦斯帶分布較多且無規律性,高瓦斯區平均煤層瓦斯含量11m3/t,瓦斯壓力P=0.62MPa,煤層透氣性系數λ=0.005 4 m/(MPa·d),衰減系數d=0.55 d-1,瓦斯放散初速度△P=10.0~15.2,屬難抽煤層。經過對部分已揭露的高瓦斯帶探測分析,在此地段進行采掘活動時,瓦斯來源主要有3類,即掘進區瓦斯、回采區瓦斯和采空區瓦斯。
2.掘進區瓦斯治理
高瓦斯帶掘進區平均瓦斯涌出量4.2m3/min,其瓦斯來源可分為3類:工作面前方卸壓破碎煤體瓦斯、掘進落煤瓦斯、巷道兩側卸壓帶瓦斯。由于該區域瓦斯濃度高,儲量大,宜采用大流量、高負壓抽放系統。
2.1 掘進面鉆孔瓦斯抽放
在掘進工作面施工一定數量的瓦斯抽放鉆孔(1.4個/m2),鉆孔均勻分布于全斷面,鉆孔直徑75mm,單孔孔深40 m,縱向控制巷道全煤厚,橫面控制巷道周圍輪廓線4m。鉆孔施工完畢后即聯孔抽放,待瓦斯濃度明顯衰減后方可恢復掘進。
2.2 巷幫掛耳邊掘邊抽
在掘進巷道兩側交錯布置鉆場,同側鉆場間距40m,異側鉆場間距20m(圖1),自每個鉆場內向掘進面前方分上下2排布置6個抽放鉆孔,鉆孔直徑75mm,孔深不低于50m,控制巷道兩幫5m,控制巷道兩幫5m以內,鉆孔施工完畢后,采用多循環不間斷抽放,不但能有效分流巷幫兩側卸壓帶瓦斯,而且也能提前釋放工作面前方煤體瓦斯壓力。
3.回采區瓦斯治理
回采區高濃度瓦斯主要來源于回采區本煤層內。在礦井通風負壓作用下,采面落煤、煤壁和本煤層釋放出的瓦斯涌入回采空間和回風巷,造成采面和回風巷瓦斯超限。由于該區域瓦斯含量大,運移慢,宜低流量、高負壓、長時間抽放。
3.1 本煤層順層鉆孔預抽
充分利用回采面掘進和準備階段,在回風巷和運輸巷垂直于巷幫向煤體內施工順層抽放鉆孔,孔徑75mm,孔深65m(回風巷與運輸巷鉆孔交錯10m),鉆孔上下平行布置2排,排距1m,平距3m,煤層頂板距上排鉆孔終孔、上下排鉆孔終孔、下排鉆孔終孔距煤層底板均按0.75:1:2的比例布設。每個鉆孔施工完畢后立即聯孔抽放,可高效分流本煤層內高含量、高壓力瓦斯,預抽時間越長,瓦斯治理效果越明顯。
3.2 本煤層卸壓區鉆孔抽放
隨回采面推進,在采面前方l0~30 m形成本煤層卸壓區,該卸壓區煤層隨工作面推進受壓變形后,裂隙大量增加,透氣性明顯改善,在此地段施工本煤層鉆孔抽放,可以克服三軟煤層透氣性差、抽放衰減快的問題,可提前分流大量煤體高含量瓦斯。
4.采空區瓦斯治理
在全部垮落法控制頂板的采煤工作面,沿采面推進方向頂板一般呈現煤壁支撐影響區、離層區和重新壓實區,在離層區的垂直方向上又可分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶。由于瓦斯密度較小,隨著采面向前推進,瓦斯沿離層區的冒落帶向上飄移,從而在冒落裂隙帶內大量積存。
4.1 抽出式風機隅角瓦斯抽排
在回采面回風巷適宜地點安裝1臺全速抽出式風機,進風側用硬質風筒引至回風隅角,回風側使用軟質阻燃抗靜電風筒引至采區回風巷內,利用抽出式風機做動力對隅角瓦斯進行抽排。同時在進回風側風筒內各安裝1臺瓦斯傳感器,以監測抽排瓦斯濃度。
4.2 隅角埋管抽放
先對采面上下隅角用編織袋裝煤垛墻封嚴堵實,抽放管末端放在回風隅角墻內,該抽放管長5m,墻外長1.5m,通過卡環與綜采支架或轉載機尾連接,隨采面推進前進,墻體內埋人3.5m,其中末端1.5m管體上事先打10mm的密集小孔,該埋管外端通過多節軟質埋線膠管與抽放系統對接,隨采面回采向外掐接。
5.結論及推廣應用前景
(1)本煤層卸壓區鉆孔抽放技術可較好地分流本煤層內高含量瓦斯,是本煤層內高含量瓦斯治理的最有效手段之一,是解決回采工作面制約生產力問題最直接有效的抽放方法。
(2)封孔質量是影響鉆孔抽放效果的重要因素,特別是在煤層中封孔時,封孔工藝選取不當將嚴重制約抽放效果。建議采用聚氨酯封孔工藝,該封孔技術具有膨脹倍數高、凝固時間短、封孔效率高、收縮率小和封孔質量高等優點。
(3)高位抽放巷抽放技術和高位巖石頂板鉆孔抽放技術是三軟不穩定厚煤層放頂煤開采條件下采空區瓦斯治理最有效的技術手段,該技術工藝和管理環節簡單,抽放效率高,技術經濟合理,在三軟厚煤層放頂煤回采面瓦斯治理工作中具有廣闊的發展前景。
地質論文發表權威網站推薦：《河南科技》創刊于1985年，是由河南省科技廳主管、河南省科學技術信息研究院主辦的面向全國公開發行的綜合性、權威性科技期刊。
