石泉煤矿瓦斯抽采的可行性研究.doc

·试验研究· 石泉煤矿瓦斯抽采的可行性研究 徐洪涛 ( 太原东山煤矿有限责任公司，山西 太原 030043) 摘 要 介绍了石泉煤矿煤层瓦斯的赋存特征，通过分析瓦斯涌出量及其渗透特性，论述了其瓦 斯抽采的可行性，设计了工作面瓦斯预抽放的系统，并对其抽放系统的成本、经济及社会效益进行了 统计和分析。说明该矿的瓦斯抽放可以保证工作面的安全回采，同时可以有效利用瓦斯能源、保护环 境，具有较好的经济效益和社会效益，不仅解决了该矿的瓦斯问题，还可为其他类似矿井的瓦斯抽放 提供参考。 关键词 瓦斯抽放; 渗透特性; 抽采系统; 可行性分析 中图分类号:TD712+ ． 6 文献标识码:A 文章编号:1672 － 0652(2011)09 － 0017 － 03 瓦斯抽放技术以前已做了大量的研究工作，对其 预测［1］、抽放系统［2，3］ 等进行了相关研究，本文在以 前研究 的 基 础 上，针 对 石 泉 煤 矿的具体特征进行 分析。 石泉煤矿位于山西省长治市襄垣县以西 20 km 处的夏店镇石泉村，井田南北长 6 km，东西宽 1． 5 ～ 2． 4 km，面积 12． 225 km2 。3# 煤层经济和边际储量为 104． 430 Mt，设 计 储 量 82． 780 Mt，设 计 可 采 储 量 66． 552 Mt。矿井设计生产能力为 1． 2 Mt / a，矿井开 采年限为 39． 6 年。 井田分南北两翼布置，全井田共划分 3 个采区。 北翼共划分为 301 和 303 两个采区，采用上( 下) 山 布置采区，从井底至 303 采区上( 下) 山用一组北翼 大巷相连，共 3 条，即 1 条北翼胶带巷、1 条北翼轨道 巷和 1 条北翼回风巷，其中北翼胶带巷在断层带和机 头段布置在岩石中，进入煤层段与其他 2 条巷一样， 沿 3# 煤层顶板布置，301、303 采区上( 下) 山均为 3 条，即 1 条胶带，1 条轨道和 1 条回风上( 下) 山。其 中胶带上( 下) 山沿 3# 煤层底板布置，其余 2 条沿 3# 煤层顶板布置，形成矿井北翼生产系统。见图 1。 图 1 矿井采掘布置平面示意图 的瓦斯总量见表 1。为使计算的可抽量能符合实际， 瓦斯储量 1 通过计算，向开采空间排放瓦斯的煤岩层所赋存 瓦斯涌出系数应考虑由于层间距、岩性不同而导致邻 收稿日期:2011 － 06 － 23 3# 煤层的参数分别为: 百米钻孔瓦斯流量衰减系 数为 0． 019 d － 1 左 右，煤层透气性系数为 1． 10 m2 / MPa2 ·d左右，同表 2 相比，可知 3# 煤层为可以抽 采煤层。 2． 3 邻近层抽采瓦斯的可行性 根据矿井瓦斯涌出量预测结果显示，邻近层瓦涌 出量较小，均为下邻近层。由于下邻近层瓦斯抽采投 入大，抽采效果相对较差，一般不考虑直接抽采下邻 近层瓦斯，工作面回采时下邻近层瓦斯将涌入现采空 区，此时可通过加强现采空区抽采治理邻近层涌入的 瓦斯。因此，可以不考虑邻近层瓦斯抽采。 近层卸压程度的差别等因素，抽采率可参照我国的实 际情况与经验确定为 30% 。 表 1 石泉煤矿瓦斯储量及可抽量汇总表 石泉煤矿瓦斯总储量 172 139 万 m3 ，可抽瓦斯量 51 642 万 m3 。计算结果表明，石泉煤矿瓦斯资源较 丰富，能为瓦斯利用提供较充足的气源。 2． 4 采空区抽采瓦斯的可行性 石泉煤矿采用全部垮落法管理顶板，开采丢煤及 2 2． 1 瓦斯抽采的必要性及可行性 瓦斯抽采的必要性 煤层瓦斯即甲烷，是煤层形成过程中的一种伴生 围岩瓦斯涌出较大，回采工作面不进行邻近层瓦斯抽 采，邻近层瓦斯将涌入现采空区，与开采层丢煤及围 岩瓦斯构成现采空区瓦斯，现采空区的大量瓦斯在风 压的作用下涌向回采工作面，将造成回采工作面上隅 角和回风巷道的瓦斯超限; 生产采区内采空区及已采 采空区( 上述采空区统称老采空区) 也有大量瓦斯涌 出。石泉煤矿有必要对现采空区及老采空区进行抽 采，其他矿井抽采实践证明，只要抽采工艺合理，现采 空区及老采空区瓦斯抽采都可以取得良好的效果，同 时现采空区及老采空区抽采投入成本较低，在经济上 也是合理的。因此，抽采现采空区及老采空区瓦斯是 可行的。 3 开采层工作面抽采系统 通过在工作面运输顺槽、尾巷布置密集顺层斜交 工作面钻孔，在工作面回采前可以作为预抽钻孔对本 煤层瓦斯进行预抽。同时，预抽钻孔还可随着回采工 作面推进前方煤体产生的卸压作用，作为边采边抽钻 孔对煤层进行卸压瓦斯抽采，从而提高瓦斯抽采量， 减少开采层的瓦斯涌出。抽采钻孔布置，见图 2。 4 抽采成本及其效益分析 经预算其总工程投资约 2 675 万元，其中，瓦斯 抽采部分投资约 2 525 万元