采空区和围岩瓦斯抽采
采空区瓦斯采空区瓦斯的涌出,在矿井瓦斯来源中占有相当的比例,这是由于在瓦斯矿井采煤时,尤其是开采煤层群和厚煤层条件下,邻近煤层、未采分层、围岩、煤柱和工作面丢煤中都会向采空区涌出瓦斯,不仅在工作面开采过程中涌出,并且工作面采完密闭后也仍有瓦斯继续涌出。
采空区瓦斯抽放方式(法)按开采过程来划分,可分为回采过程中的采空区抽放和采后密闭采空区抽放;按采空区状态划分,可分为半封闭采空区抽放和全封闭采空区抽放。这两种划分方法实质上包含相同的范畴。
半封闭采空区瓦斯抽放1.插(埋)管抽放该方法是把带孔眼的管子在顶板冒落前直接插人采空区内进行抽放。
半封闭采空区瓦斯抽放1.插(埋)管抽放一般情况下,插人管子的直径为75~10Omm,处在采空区内一端长2~2.5m的管子管壁穿有小孔并用沙网包好,防止抽放中发生堵塞现象。该管应尽量靠近煤层顶部,处于瓦斯度较高的地点。这种瓦斯抽放方法抽出的瓦斯浓度一般不高,通常只有10%~25%,故而一般抽放效率较低,但简单易行,而且成本低。
半封闭采空区瓦斯抽放1.插(埋)管抽放埋管法抽放和插管法抽放基本是相同的类型,只是布置方式的不同。埋管法一般是沿回采工作面的回风巷的上帮敷设一条直径108mm的瓦斯管,随着工作面的推进,瓦斯管的一端逐渐埋入采空区,瓦斯管路每隔一定距离设一三通,并安阀门,可以开闭。埋管的有效长度一般为20~50m。这种方法在国内采用的矿井较多,称为上隅角埋管法抽放采空区瓦斯。
埋管法抽放(1)双埋管法(2)气动阀门控制法(3)远控胶囊控制法埋管法抽放有以下3种方式:半封闭采空区瓦斯抽放
半封闭采空区瓦斯抽放(1)双埋管法该法的优点在于控制简单,缺点是管材消耗较大,不能根据实际情况对瓦斯抽放口进行调节,如图
半封闭采空区瓦斯抽放(2)气动阀门控制法该方法的优点是节省预埋管路,能够根据实际情况对瓦斯抽放口进行调节。但价格相对较高,施工工艺质量要求也较高,如图
半封闭采空区瓦斯抽放2.向冒落拱上方打钻孔抽放法该方法要求钻孔孔底应处在初始冒落拱的上方,以捕集处于冒落破坏带中的上部卸压层和未开采的煤分层或下部卸压层涌向采空区中的瓦斯;钻孔开孔位置则可根据矿井实际条件,采用不同的布置形式如图:
半封闭采空区瓦斯抽放向冒落拱上方打钻孔抽放法抚顺煤矿采空区瓦斯抽放布置:
半封闭采空区瓦斯抽放3.在基本顶岩石中打水平钻孔抽放当涌向采空区的瓦斯主要来自开采煤层的顶板之上,而顶板为易于破坏的岩石,从开采层往上打钻抽放有困难时,可采用从回风巷向煤层上部掘斜巷,一直进入稳定的岩石为止,并在斜巷末端作钻场,迎着工作面推进方向打与煤层平行的2~3个钻孔的方式抽瓦斯。
半封闭采空区瓦斯抽放3.在基本顶岩石中打水平钻孔抽放所打钻孔孔长100~150m,孔径90~100mm。从钻孔中心线到煤层顶板的距离取决于直接顶(不稳定岩石)厚度,一般为5~10m,随着回采工作面推进,钻孔底始终处在冒落拱上部,而孔口处于负压状态。这种抽放方式可以取得较好的抽放效果。
半封闭采空区瓦斯抽放4.直接向采空区打钻抽放这在开采急倾斜厚煤层时用的较多。可以从运输水平或回风水平的底板岩巷或下部煤层的巷道向采空区打钻。抽放钻孔进入采空区的位置以靠近回风侧、在阶段垂高的0.3左右处为宜。
半封闭采空区瓦斯抽放5.顶板尾巷抽放在工作面开采之前,于开切眼外煤柱内,距工作面回风巷1/3工作面长度处,掘一斜巷至开采层顶部一定高度,再作平巷伸入工作面里一段距离,在巷口密闭插管,待工作面推进一定距离后开始抽放。在阳泉四矿开采煤层时用过这种方法,取得较好效果。
半封闭采空区瓦斯抽放6.工作面尾巷抽放在回采工作面具有与回风巷平行的排瓦斯尾巷、采取风排措施还不能解决瓦斯超限问题的条件下,采用逐段密闭瓦斯尾巷接管抽放采空区瓦斯的一种方式。水城矿区老鹰山矿开采8号层时,抽放管与回风巷每隔20m用联络巷连通,工作面开采后,首先在第一联络巷的尾巷内筑密闭、插入瓦斯管,抽放管直径150mm,随着工作面推进,密闭往后迁移。抽放瓦斯量一般为1.21~3.12m3/min,瓦斯浓度25%~30%。
半封闭采空区瓦斯抽放6.工作面尾巷抽放水城矿区老鹰山矿开采8号层时的尾巷抽放瓦斯的布置情况如图:图3-17水城矿区老鹰山矿尾巷抽放瓦斯布置图1-尾巷抽放瓦斯2-瓦斯带3-联络巷4-密闭5-回风巷
半封闭采空区瓦斯抽放7.地面钻孔抽放该方法适用于开采浓度浅的高瓦斯煤层,一般要求开采深度400m,条件适用时,可从地面打垂直钻孔抽上邻近层