时间:2015-08-14 11:36 文章来源:http://www.lunwenbuluo.com 作者:肖建明 点击次数:
摘要:山东东泰矿业公司一号矿为高瓦斯矿井,四煤层的420采区,423回采工作面地质构造复杂,区域受断层的影响,在区域煤层内瓦斯赋存丰富,吨煤瓦斯含量8.0立方米/吨。由于煤层较薄,造成了瓦斯治理难度大,严重威胁矿井安全生产。本文以420采区423采煤工作面为例,介绍我矿井在开采极薄煤层过程中,回采工作面的瓦斯治理。
关键词:开采方法;地质构造;瓦斯赋存;治理措施
1基本情况
1.1煤层与煤
我矿区范围内4煤层属于沉积稳定的煤层,但大部分受岩浆岩侵蚀,其他较薄区域没有被侵蚀。在开采区域内,煤层厚度为0.55~0.75m,平均0.6m。煤层变质程度较高。
4煤均一结构,以镜煤为主,夹少量亮煤和暗煤,为光亮型煤。煤层黑色,玻璃光泽,容重1.4t/m3,硬度较高,外生裂隙发育,断口阶梯~贝壳状,灰份(Ad):原煤14.57~18.47%,平均15.96%。挥发份(Vdaf):原煤7.45~13.26%,平均11.79%。全硫(Std):原煤1.59~2.06%,平均1.76%。发热量(Qqrd):平均28.46MJ/kg。粘结性指数(GRI):1~2。综上所述,4煤为低中灰、中硫、高发热量、无粘结性的贫煤。
1.2煤层开采
4煤层第一个采区为410采区,开采标高-202-420m地面垂深322~540m煤层瓦斯吨煤含量6.0立方米/吨,能够安全回采,现在开采的420采区,开采标高为-528~-617m,煤层埋深633.0~737.0m,比410采区增加200~300m左右,煤层瓦斯吨煤含量8.0立方米/吨,工作面瓦斯含量增大,威胁安全生产。
1.3工作面的顶底板岩性
顶板:为一灰,厚度0.3~1.10m,平均0.7m,灰色,质地不纯,泥质成分高,为较稳定的标志层,含贝壳类、海百合茎、珊瑚及腕足类化石。其上覆为6~10m厚的页岩,致密,韧性好;上为3.4~10.2m的砂质页岩;再向上为4~10.8m的细砂岩,弱含水层。底板:为砂质页岩,厚度6m左右,灰~灰黑色,为细粒长石石英砂岩,泥矽质胶结,较坚硬,夹条带泥质结核,裂隙较发育,含植物根部化石,局部有薄层粘土页岩伪底。
1.4工作面的几何尺寸及采煤方法
423采煤工作面位于420采区的东翼,东边至岩浆岩侵蚀边界,北边与南边都是实煤区,标高-586.3~-555.2m,工作面倾斜长80m,走向长270m,面积20805m?,煤层平均厚度为0.65m,储量1.9万t,煤层倾角8~12°。在工作面范围内有一条断层。采煤方法为走向长壁后退式采煤方法,全部垮落法管理顶板的开采方法。工作面最大、最小空顶矩内,采用单体液压支柱配高强度板支护顶板,放顶歩距,见四回一板。
2地质构造及瓦斯赋存
2.1地质构造
地质构造对瓦斯赋存影响较大,一方面造成瓦斯分布不均衡,另一方面形成了瓦斯赋存或瓦斯排放的有利条件。不同类型的构造形迹,地质构造的不同部位、不同力学性质和封闭情况,形成不同的瓦斯赋存条件。
2.2瓦斯赋存
瓦斯是地质作用的产物,瓦斯的形成和保存、运移和富集与地质条件关系密切。煤层内的瓦斯含量、瓦斯压力和地应力随地质构造复杂程度的不同存在着较大的差异,瓦斯赋存条件和分布区域的主要地质因素。
(1)煤层埋藏深度。当煤层瓦斯赋存封闭条件好的前提下埋藏深度增大时,瓦斯一定深度范围内,煤层瓦斯含量亦随埋藏深度的增大而增加;与煤层埋藏深度呈正比例关系。420采区与410采区比较煤层埋深增加200~300m左右,工作面瓦斯含量增加2立方米/吨。煤层埋深每100m瓦斯含量增加1立方米/吨。
(2)岩浆活动。岩浆活动对瓦斯赋存影响比较复杂。岩浆侵入含煤岩系或煤层,在岩浆热变质和接触变质的影响下,煤的变质程度升高,瓦斯生成量和吸附能力增大。在缺少隔气盖层或封闭条件不好时,岩浆的高温作用可以强化煤层瓦斯排放,使煤层瓦斯含量减小。岩浆岩体有时会使煤层局部被覆盖或封闭,形成隔气盖层.总体分析,岩浆侵入煤层有利于瓦斯生成和保存的现象较为普遍。
4层煤大部分受火成岩侵蚀,在侵蚀过程中形成大量的瓦斯,又因为4煤层围岩封闭性好,火成岩本身致密,孔隙性差,大量的瓦斯被包围在未被侵蚀的煤层中,被煤层吸收。423切眼处为火成岩侵蚀的边界,瓦斯含量高。
(3)围岩条件。煤层围岩是指包括煤层直接顶、老顶和直接底板等在内的一定厚度范围的煤层顶底岩层。煤层围岩对瓦斯赋存的影响,取决于它的隔气和透气性能。
4层煤顶板为一层灰岩,灰岩上覆为6~10m厚的页岩,直接底为砂质页岩,致密,封闭性好,利于瓦斯的保存。这也是423回采工作面瓦斯含量高的原因之一。
(4)煤变质程度。瓦斯在煤岩层有两种存在状态,即游离态和吸附状态。煤中赋存状态以吸附状态最多,约占煤中瓦斯总量的70%~95%。吸附能力取决于煤的孔隙率、变质程度以及外界温度和压力。
在煤的变质过程中,地压作用使煤的孔隙率减小,煤质渐趋致密。随着煤的先一步变质,在高温、高压作用下,煤体内部因干馏作用而生成许多微孔隙,面积达到最大,瓦斯在煤中的吸附能力最强。不同变质程度的煤,在区域分布上常呈带状分布,形成不同的变质带,这种变质分带在一定程度上控制着瓦斯的赋存和区域性分布。
4煤层孔隙与裂隙较为发育,变质程度高,所以煤层对瓦斯的吸附能力强。煤层中赋存的瓦斯较高。
3瓦斯的治理
4煤层为高瓦斯威胁煤层,按照《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定,根据煤层的采高,制定特殊回采施工方案。工作面回采时,采用“工作面超前打炮眼预排瓦斯”的措施,回采工作面工艺流程:由原来的打眼--装药--放炮--装煤—移溜—支柱—放顶。调整为装药--放炮--装煤--打眼--移溜—支柱—放顶。留出6小时的时间,用来瓦斯释放及卸压。地质构造复杂区域高瓦斯煤层的瓦斯治理工作,必须高度重视,组织管理要全面,技术措施要严密,职责要落实,现场严格执行“有瓦斯必疏,有瓦斯必排,预防为先”的原则,确保在安全的前提下,完成地质构造复杂区域高瓦斯煤层的采煤工作。
4结语
在深井瓦斯地质构造复杂区域进行回采时,要根据区域地质特征利用瓦斯的赋存规律,采取有效地治理瓦斯措施,解决回采工作面的瓦斯超限,防止造成瓦斯重大事故,确保矿井安全生产。
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