3.3顶板走向长钻孔抽放邻近层瓦斯
顶板走向水平长钻孔抽放邻近层瓦斯技术就是针对高瓦斯无煤柱综采或综放工作面的特点,为解决瓦斯超限问题,采用沿开采层顶板岩层走向布置迎面定向水平长钻孔代替顶板瓦斯巷抽放上邻近层瓦斯。该抽放方法与顶板岩巷抽放法、顶板穿层短钻孔抽放法相比,技术和经济上具有显著的优越性,尤其对于采掘接续紧张的矿井,其优越性更为突出。
顶板走向长钻孔抽放邻近层瓦斯技术在安徽淮南、重庆、河南平顶山、辽宁阜新、铁法等20多个矿区(160个矿)推广应用,瓦斯抽放量和抽放率大幅度提高,该抽放方法为我国高瓦斯煤层群抽放探索出一条新路子,为煤炭生产实现安全高效提供了技术保障。
3.4厚煤层开采采空区抽放
对于厚煤层分层开采或综放开采时,采空区内丢煤较多,加上邻近层、围岩瓦斯的涌出,使采空区瓦斯涌出量较大,进行采空区瓦斯抽放非常必要。
厚煤层半封闭采空区瓦斯抽放方法首先在抚顺矿区试验成功,主要在采空区后部采用埋管抽放或设引巷密闭插管抽放,埋管抽放法是将抽放瓦斯管埋设在采空区起采线附近,如图5所示,该方法在抚顺矿区普遍采用,工作面瓦斯抽放率可达80%。
工作面或采区回采结束后,还可对老塘进行全封闭抽放。抚顺老虎台矿于1954年开始采空区全封闭抽放,40多年来共抽出瓦斯总量4亿多立方米。
3.5综合瓦斯抽放
我国一些矿区的高产高效矿井在开采高瓦斯含量且有突出危险煤层时,多采用综合抽放法,即在一个工作面或采区采用多种抽放方法进行抽放。以淮南煤业集团公司潘一矿1541(3)综放工作面为例,该工作面开采煤层厚4.5min,煤层原始瓦斯含量1Om3/t以上,煤层有突出危险性,工作面同时采用四种瓦斯瓦斯抽放方法,见图6,顶板走向长钻孔用于抽放上邻近层瓦斯,工作面顺层水平长钻孔抽放用于消除煤层的突出危险性并降低煤层瓦斯含量,上隅角插管抽放用于消除局部瓦斯积聚,工作面初采段由于预抽时间有限,采用深孔控制预裂爆破强化抽放,提高瓦斯抽放率同时缩短抽放时间,工作面开采完毕后还要对采空区进行全封闭抽放。
淮南煤业集团公司张集煤矿应用综合抽放,2002年,矿井瓦斯抽放率达到70%,当年投产,当年达产,产煤507万t,盈利5亿元,创同类矿井最好水平。目前瓦斯综合抽放已在全国范围内广泛应用。
4.瓦斯抽放技术装备
我国的抽放瓦斯装备随煤炭开发强度的增长,抽放瓦斯规模扩大及科技水平发展而不断完善,由原来非专用的、单一型号的,逐步发展成为专用的、系列的、具有现代科技水平的抽放瓦斯装备。目前已有几十家专业厂家生产抽放钻机和抽放泵,为方便中小型煤矿使用,还开发了系列的井下移动式瓦斯抽放泵。
目前我国煤矿普遍采用聚氨酯作为封孔材料,该新型材料具有密封性好、硬化快、质量轻、膨胀性强的优点。瓦斯抽放管路的管材也向多样化发展,除传统的铁管及钢管外,又研究制了玻璃钢管、双抗塑料管、PVC管及其它高分子材料制成的多种瓦斯抽放专用管,新型抽放管路具有重量轻、耐腐蚀、运输方便、安装费用低等优点。
快速管道接头的研制,也使管路连接更加方便快捷。
抽放系统的监控装置是近几年发展比较快的一项技术,它由人工操作的简易监控及计量设各快速发展为自动监控的瓦斯抽放系统装置。随着现代高新技术的发展,瓦斯抽放监控技术正向自动化、智能化、网络化方面发展。
5.煤矿瓦斯抽放技术的展望
半个世纪以来,中国煤矿瓦斯抽放技术虽有很大发展,但由于我国井工开采采煤量大,到2000年抽放矿井的产煤量仅占井工开采总产量的14.8%,抽放瓦斯量仅占井工开采矿井瓦斯涌出量的9.9%,故抽放瓦斯工作应进一步加强,今后瓦斯抽放技术发展的方向应围绕以下几方面:
(1)进行瓦斯抽放技术筛选及适用性研究,总结各项瓦斯抽放技术的应用情况、技术特点、适用范围和条件,开展适用性研究。为全国各矿区的瓦斯抽放提供指导。
(2)继续研究试验单一低透气性煤层强化抽放技术,提高开采层预抽的抽放率,降低煤层的瓦斯涌出量,消除或降低煤层的突出危险性。
(3)研制功率大,故障率低,打钻效率及成孔率高的新型钻机及配套设备,完善打钻工艺,解决松软煤层打钻及成孔问题。
(4)研究瓦斯抽放长钻孔施工及定向技术,开发定向长钻孔的监控装置,保证钻孔的各项参数能达到设计要求。
(5)继续开采地面钻孔抽放瓦斯试验,真正做到先抽后采。