PDF《高瓦斯特厚煤层煤与卸压瓦斯共采原理及实践》

1 理论基础 煤层的采动会引起其周围岩层产生 卸压增 透 效应, 即引起周围岩层地应力封闭的破坏(地应 力降低- 卸压、 孔隙与裂缝增生张开)、 层间岩层封 ? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net 闭的破坏 (上覆煤岩层垮落、 破裂、 下沉;

下伏煤岩 层破裂、 上鼓) 以及地质构造封闭的破坏(封闭的地 质构造因采动而开放、 松弛) , 三者综合导致围岩及 其煤层的透气性系数大幅度增加, 为卸压瓦斯高产 高效抽采创造前提条件 . 从卸压瓦斯流动通道观点看, 采动破坏的造缝 作用在采空区上方垂向方向上形成 三带 : 垮落带 (形成贯通采场的空洞与裂缝网络通道)、 断裂带 (形成层向与垂向裂缝网络通道) 和弯曲下沉带(形 成层内层向裂缝网络通道). 煤层开采在上覆岩层 中形成的采动裂缝垂向分带模型如图

1 所示 . 从卸 压瓦斯流动观点看, 岩层的垮落、 自然充填的支撑 和压实等作用, 在采空区上方的横向方向上也产生 三带 : 初始卸压增透增流带、 卸压充分高透高流 带和地压恢复减透减流带, 这横向的 三带 在垂向 的 断裂带 和 弯曲下沉带 内都存在, 煤层开采在 其上覆岩层中形成的采动裂缝横向分带模型如图

2 所示 . 图1煤层采动在上覆岩层中形成的采动 裂缝垂向分带模型 F ig.

1 The vertical distribution of m ining cracks in upper rock stratum s A (a- b) 煤壁支撑影响区;

b 初始断裂点;

B (b- c) 断裂离层区;

C (c- d) 重新压实区 图2煤层采动在上覆岩层中形成的 采动裂缝横向分带模型 F ig.

2 The horizontal distribution of m ining cracks in upper rock stratum s 1.

2 淮南潘一矿 C13 煤层煤与卸压瓦斯共采技 术 淮南潘一矿设计生产能力为

300 万ta, 是煤 与瓦斯突出矿井, 地面建有瓦斯抽采系统, 矿井一 水平(-

530 m ) 以上的主采煤层(C13 煤层) 临近采 完, 现已转入下山开采 . C13 煤层的特点是, 采深 超过

600 m , 地应力大、 煤层瓦斯压力高 (-

620 m 水平瓦斯压力达 5. 6M Pa)、 瓦斯含量大、 煤层透气 性差(煤层透气性系数 0.

0392 m

2 (M Pa

2 ・d) )、 煤 质松软, 厚度较大 (6 m )、 已发生多次煤与瓦斯突 出.C13 煤层卸压前瓦斯抽放困难, 致使煤与瓦斯 突出、 瓦斯爆炸等重大事故时有发生, 瓦斯灾害还 严重制约着矿井不能采用综采放顶煤采煤法, 效益 低下 . 为根治瓦斯灾害, 变突出煤层为低瓦斯煤层, 实现 C13 煤层的瓦斯和煤炭两种资源高产、 高效、 安全共采, 必须设法大幅度地提高 C13 煤层的透 气性, 预抽 C13 煤层瓦斯 . 其技术途径是, 预先开 采远距离下保护层B11 煤层, 使C13 煤层卸压增 透, 同时抽采 C13 煤层的远程卸压瓦斯, 并使之变 为无突出危险的低瓦斯煤层, 为综放开采创造安全 条件 . 1) C13 煤层煤与卸压瓦斯共采技术构成与过 程 淮南潘一矿 C13 煤层煤与瓦斯共采技术构成 与过程如图

3 所示 . 图3C13 突出煤层煤与卸压瓦斯共采技术构成框图 F ig.

3 The schem atic diagram of the exp loitation technology of coal and gas in C13 coal seam 2) 卸压煤层(B11 煤层) 开采与瓦斯治理技术 简介 B11 煤层为无瓦斯突出危险煤层, 采用综合机 械化走向长壁采煤法开采, 采煤工作面斜长

190 m , 采厚 1.

9 m , 煤层倾角 9° . 采用通风与瓦斯抽采技术相结合的方法治理 瓦斯, 即: 采煤工作面通风系统为U 型, 供风量为