瓦斯涌出规律韩.docx
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瓦斯涌出规律韩.docx
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瓦斯涌出规律韩
登封市向阳煤业有限公司
瓦斯涌岀规律研究与治理实践
编制人:
邱占宏
韩广生
张文浩
李国宝
二0—六年五月二十日
登封市向阳煤业有限公司
瓦斯涌出规律研究与治理实践
一、向阳煤业基本情况
登封市向阳煤业有限公司位于登封市大冶镇西施村,隶属于河南金丰煤业集团有限公司,由原向阳一井、向阳二井、西村三矿、向阳三井、向阳四井整合而成。
矿井设计开采二1、一1两个煤层,目前,矿井仅开采二1煤层,设计生产能力45万吨/年,通风能力核定为57.5万吨/年,服务年限14.9年。
相对瓦斯涌出量为8.60m3/t,绝对瓦斯涌出量为4.58m3/min。
根据2014年6月煤科集团沈阳研究院给我矿做的《向阳煤业二1煤层瓦斯地质图说明书》的图表显示:
二1煤
层最大瓦斯压力为:
0.409Mpa;最大瓦斯含量为:
6.40m3/t,煤的坚固性系数为:
0.12,透气性系数:
0.08m2/Mpa2d。
矿井经河南省工信厅批复为高瓦斯矿井。
在-46m以上二i煤层无突出危险性。
二1煤具有煤尘爆炸危险性。
爆炸性指数为17%。
二1煤为
不易自燃山煤层。
二、影响煤层瓦斯涌出量的主要因素
1、自然因素
(1)煤层和围岩瓦斯含量
煤层瓦斯含量是阴性瓦斯涌出量的决定因素,煤层瓦斯含量越高,瓦斯涌出量越大。
单一煤层开采时,瓦斯主要来自煤层暴露面和落煤的过程。
对于煤层群开采或单一煤层附近由瓦斯含量较大的岩层,受采动的影响,除本煤层涌出外,还有邻近层瓦斯通过裂隙涌出。
(2)地面大气压的变化地面大气压变化引起井下大气压的相应变化,对煤层暴露面瓦斯涌出量影响是比较小的,但对采空区、冒落处瓦斯涌出的影响比较显著。
地面大气压突然下降时,采空区瓦斯涌出量将增大。
地面大气压突然上升时,采空区瓦斯涌出量将减小。
2、开采技术条件
(1)开采规模
a在瓦斯风化带内开采的矿井,相对瓦斯涌出量和深度无关。
在甲烷带内,随着开采深度的增加,相对瓦斯涌出量增大。
b、开拓与开采的范围越广,煤岩的暴露面就越大,因此矿井瓦斯涌出量也就越大。
c、矿井产量。
(2)开采顺序及回采方法
a首先开采的煤层瓦斯涌出量大。
b、采空区丢失煤炭多,回采率低的采煤方法,瓦斯涌出量大。
c、顶板管理采用陷落法比较充填法能造成顶板更大范围的破坏和卸压,邻近层瓦斯涌出量就比较大。
d、回采工作面周期来压时,瓦斯涌出量也会大大增加。
3)生产工艺
瓦斯从煤层暴露面和采落的煤炭内涌出的特点是,初期的瓦斯涌出的强度大,然后按照指数函数的关系逐渐衰减。
落煤时瓦斯涌出量大于其它工序。
综合机械化采煤推进速度快,产量高,尤其是在瓦斯含量高的煤层内采煤时,瓦斯涌出量很大。
(4)风量变化
矿井风量变化时,瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度会发生扰动,但很快就会转变会另一稳定状态。
单一煤层回采时,瓦斯主要来自暴露的煤壁和落煤,采空区存在的瓦斯量不大时,回风流中的瓦斯浓度随风量减少而增加或随风流量的增加而减少。
煤层群开采时,采空区容易大量积聚瓦斯,风量增加时,因负压和采空区漏风的增加,绝对瓦斯涌出量迅速增加,回风流中的瓦斯浓度可能急剧上升。
然后,经过一段时间,绝对瓦斯涌出量恢复到或接近原有值,回风流中的瓦斯浓度才能降低到原值以下。
风量减少时,情况相反。
所以采区风量调节的时候,特别是增加风量时,应注意风流中瓦斯的浓度。
为了降低风量调解时回风流中瓦斯浓度的峰值,可以采用分次增加风量的方法。
(5)采区通风系统
采区通风系统对采区内和回风流中瓦斯浓度分布有重要影
响。
U型通风系统的回采工作面,其上隅角容易积聚瓦斯。
采用U型加尾巷的通风系统,瓦斯聚焦点移至采空区内的尾巷入风口,提高工作面的安全性。
Y型W型通风系统由于采空区与邻近层涌出的瓦斯很少会涌出的瓦斯很少会涌入工作面,加之进风多了一条风路,工作面的瓦斯浓度较低,适用于高瓦斯高产要求。
(6)采空区的密闭管理质量在顶底板为透气性较差的围岩情况下,且岩厚度较大时,采空区往往积存着大量瓦斯,如果密闭质量不好,或进、回风测的通风压差较大,就会造成采空区大量漏风,使矿井的瓦斯涌出量增大。
3、复采区对瓦斯涌出的影响对于部分地区现在的采掘区域主要在复采区域内进行,如果顶底板为透气性较差的围岩情况下且岩厚度较大时,采空区往往积存着大量瓦斯。
如果围岩透气性较好或岩透气性较差的泥岩的物质较薄时候,采空区内瓦斯含量往往很低,回风流中瓦斯浓度也比较低。
三、向阳煤业煤层瓦斯涌出的规律及特点原始煤体重,游离瓦斯和吸附瓦斯处于平衡状态。
当在煤岩内进行采掘活动时,破坏了煤岩的整体性,地压发生重新分布,采掘空间周围裂隙增加,原来赋存在煤岩内的游离瓦斯,在瓦斯压力的作用下,通过连通暴露面的裂隙涌入采掘空间,采掘活动使瓦斯动平衡遭到破坏,部分吸附瓦斯解吸成游离瓦斯也沿裂隙涌出。
随着采掘工作面的推进,采掘活动影响的范围不断扩大,瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展,所以瓦斯能长时间均匀的从煤体内涌出。
瓦斯涌出状况取决于瓦斯赋存等自燃因素和开采条件因素的综合影响。
向阳煤矿瓦斯涌出具有如下特点:
(1)复采区内瓦斯涌出量较低
向阳煤业现在的采掘区域全部位于复采区内,采掘工作面绝对涌出量极低。
11090掘进工作面进风量380m3/min,回风流中瓦斯浓度为0.06%,11070综采工作面总进风550m3/min,回风流中瓦斯浓度为0.08%,近年来全矿井无出现瓦斯超限现象。
(2)瓦斯涌出量分布不均
向阳煤业二1煤层井田区域内向斜、背斜、断层分布较为广泛,受这些地质构造的影响,瓦斯含量在随着煤层深埋逐渐增大的基础上呈现出区域性的不规律赋存,伴随着开采过程中的瓦斯不规律涌出。
由于矿井中部受紫罗池逆断层的影响,煤层瓦斯含量相对较高,总体上自东向西,自南向北随着埋深的增加呈增大的趋势。
主要体现在受地质构造影响的某些地点可能出现瓦斯涌出量较高的现象。
地点主要分布如下:
a、断裂构造带
断裂构造带应力集中,改变了煤层瓦斯存储和排放条件,因此产生了瓦斯富集和贫化的现象。
向阳煤业瓦斯涌出量较大的区
域主要出现在断裂构造带尤其是逆断层附近。
b、褶曲构造带
向阳煤业为受侵蚀严重的褶曲构造,在背斜构造中瓦斯含量较低,在向斜构造中瓦斯含量相对于其它区域而言较高
c、煤层厚度急剧变化的区域
向阳煤业煤层赋存极不稳定,厚度变化较大,在煤层较厚区域瓦斯涌出量较大。
d、采掘作业中瓦斯主要来自煤壁及落煤过程向阳煤业目前主要开采二1煤,单水平开采,采煤工作面采空区顶板管理采用全部垮落法,因为顶底板泥岩较薄,不利于瓦斯的赋存,采空区瓦斯含量很低,瓦斯来源主要来自煤壁及落煤过程。
采掘工作面相对其它区域而言瓦斯含量较高。
四、瓦斯治理技术的研究
1、瓦斯地质的研究搞清矿井瓦斯地质情况是进行瓦斯防治的前提,它密切关系着瓦斯赋存,运移的情况、地质构造、水文地质情况等,尤其是在逆断层、向斜轴部等构造附近,瓦斯含量及涌出量会迅速增加。
由于12采区处于相对独立的地质单元内,且处于三个断层相互作用的地质单元内,且12采区还没有采掘作业,故在对12采区采掘时要加强对紫罗池断层、大路南正断层和向斜轴部区域内煤层的瓦斯含量和瓦斯压力等参数的测定工作,并及时统计矿井瓦斯涌出量,根据测定结果和统计数据及时完善修编瓦斯地质
2、合理的开拓分布
(1)优化生产布局
矿井、采区和工作面设计要满足瓦斯治理的需要,优先实施区域预抽。
优化巷道布置和通风系统,简化生产系统,明确开采顺序,合理确定工作面参数,合理集中生产,实现安全高效。
采区回采前必须认真进行瓦斯含量等参数的测定,特别是在12采区,地质构造更为复杂,在采掘过程中加强观测,制定切实可行、符合规程规定的安全技术措施和《作业规程》,保证安全生产。
(2)合理组织生产严格按照批准的生产能力编制矿井年度和月度生产计划。
矿井主要通风系统、瓦斯治理技术、开采工艺等发生变化时,应立即进行生产能力复核,把矿井瓦斯抽采达标能力作为重要约束性指标,并依据复核结果组织生产。
矿井采掘工作面个数要符合《煤矿安全规程》规定。
(3)坚持正规开采
矿井要加强生产准备,保持水平、采区和采掘工作面的正常接替。
采煤工作面必须保持至少2个安全出口,形成全风压通风系统。
开采三角煤、残留煤柱,不能保持2个安全出口时,必须制定安全技术措施,报企业主要负责人审批。
矿井不得采用前进式采煤方法,严格按规定淘汰落后和非正规采煤方法、工艺。
3、掘进工作面推广使用大功率局部通风机及大直径风筒
对于目前向阳煤业出现的11090煤巷掘进工作面计划掘进长度900m,供风距离较长,以前的FBDXN06.0/2X15kW局部通风机600mm风筒已经不能满足正常的通风需要,现在改用FBDXN06.3/2X30kW大功率局部通风机及800mm风筒,加大了掘进工作面的风量,加快了工作面瓦斯的排放速度,稀释效果良好。
4、沿空掘进巷道喷浆技术沿空掘进巷道容易造成掘进工作面回风短路,回风进入采空区。
从而造成掘进回风流瓦斯浓度升高、积聚,因此对沿空掘进巷道及时喷浆,是解决沿空掘进巷道漏风的有效方法。
5、监控系统安全可靠煤矿安全监控系统是主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度,氧气浓度、硫化氢浓度、矿尘浓度、风速、风压、湿度、温度、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主要风机开停等,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等功能的系统。
在采掘工作面尤其是甲烷传感器报警、断电、复电功能的正常使用是防止瓦斯燃烧、爆炸事故是至关重要的作用的。
6、加强电器设备防爆管理对使用的电器设备定期联合机电部门进行电器设备大检查,对查出的隐患进行责任倒查,杜绝失爆现象,电器设备入井必须有设备防爆管理员检查确认,签字后方可入井。
严禁使用国家明令禁止的淘汰设备。
五、结论矿井瓦斯事故是煤矿安全生产中最严重的灾害之一,在煤矿生产中如果对瓦斯认识不足,管理不到位,很可能造成灾难性的后果。
必须要按照瓦斯防治十六字体系“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”严格入手。
随着向阳煤业采掘活动区域的进一步延伸,瓦斯防治的任务将会越来越严重。
本文根据向阳煤业采掘区域主要在复采区域采掘工作瓦斯涌出存在的一些规律及特点,逐步分析制定对策,有效治理了瓦斯超限给去年全全生产带来的隐患,确保了矿井的安全生产,希望能给一些采掘区域处于复采区域的矿井提供一些参考意见。
(参考文献)
1、《矿井通风与技术》
2、《煤矿地质》煤矿工业出版社
3、《矿井瓦斯防治技术及装备》中国矿业大学安全工程学院
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