单一低透气性煤层采动应力集中区瓦斯抽采规律研究.pdf

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1、第2期2017年6月水力采煤与管道运输HYDRAULICCOALMINING&PIPELINETRANSPORTATIONNo．2Jun．2017DOI：10．14187／j．enki．enl3—1185／tn．2017．02．006单一低透气性煤层采动应力集中区瓦斯抽采规律研究肖林殷绍林田紫微陈云周忠国(四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿，四川华蓥638601)摘要：通过系统分析单一中厚倾斜低透气性综采工作面采动应力集中区内应力演化规律，对影响范围内松软煤层顺层瓦斯抽采钻孔的瓦斯抽采参数变化进行分析，研究出综采工作面前方应力集中区松软煤层瓦斯抽采规律。通过优化应

2、力集中范围内的瓦斯抽采管理，提高了工作面瓦斯抽采率，有效防止回采过程中发生瓦斯超限事故。关键词：应力集中区；松软煤层；瓦斯抽采；瓦斯超限中图分类号：TD712．6文献标志码：A文章编号：1006—0898(2017)02—0025—05绿水洞煤矿3251综采工作面位于田湾向斜西翼+350m，水平325采区，为一单斜构造区域，本采区煤层以K．煤层为主。采区内顶底板全区完整，煤层透气性系数低，为较难抽采煤层，瓦斯抽采效果差。绿水洞煤矿原5131综采工作面K．煤层透气性系数低，抽采效果差且对采动应力范围内瓦斯抽采管理不合理，抽采支管管控不到位，造成回采时瓦斯超限频繁，严重威

3、胁安全生产。3251采煤工作面煤层平均厚度2．75m，倾角26。一52。，工作面机巷平均长度1094m，平均倾斜长度179．7m，煤层倾斜面积204115m2，地质储量730135t，可采储量693628t。工作面瓦斯涌出主要来源于本煤层瓦斯，采用顺层抽采降低本煤层瓦斯含量是工作面瓦斯防治工作的治本之策。在此，对3251工作面采动应力集中范围进行分析确定，并就该范围内K．煤层的瓦斯抽采参数变化规律进行分析，优化抽采管理措施，从而有效杜绝回采期间瓦斯超限事故，保证矿井安全生产。1瓦斯抽采参数检测钻孔布置3251工作面设计顺层钻孑L预抽本煤层瓦斯的区域防突措施，设计抽采半

4、径1．5m，设计孔深125～135m。钻孔投抽后在3251工作面中部及切眼处分别布置4组抽采钻孔，每组3～5个钻孔，针对需检验的3251工作面切眼前方200m范围内25水力采煤与管道运输第2期机巷抽采支管安设检测计量装置(如图1)，对每组要求测定单孔流量的钻孔口安装一个固定的单孔流量测定装置。每次测定抽放瓦斯流量时，同时携带G2．5型煤气表、负压表、高浓度光学瓦检仪、秒表等，对其抽采瓦斯参数进行检测。每周安排专人定期检测正常抽采钻孔参数变化情况，密切观测工作面机风巷回采期间工作面顶底板变化参数。工作面回采初次来压后，每天对采动应力集中区的抽采参数进行检测、记录和分析。

5、习1抽采参数检测安装示意图2应力集中范围确定和瓦斯抽采参数检测经过对3251综采工作面顶板变形及来压变化数据分析，3251综采工作面正常回采期间的周期来压预计平均间隔11．8d，来压持续时间平均3d，来压步距平均20m，初次来压后应力集中范围在回采工作面前方约60m范围内显现最明显(如图2、图3)。经对3251工作面日常检测数据分析，投抽初期单孔抽采瓦斯纯量为22～18L／min，抽采3个月后单孔平均流量稳定在7L／min。在3251综采工作面受采动影响明显的60m应力集中范围内由于煤层变松软，煤层孔隙率增加，大量吸附瓦斯转化为游离瓦斯，煤层透气性系数增加，抽采负压相

6、同条件下单孔瓦斯抽采纯量为22．75—61．11L／min，达到正常抽采流量的3—8．5倍，3251工作面采动应力集中范围内抽采参数情况见表1。2017年6月肖林等：单一低透气性煤层采动应力集中区瓦斯抽采规律研究第2期图2机巷测点随工作面推进巷道顶底板相对变形曲线图图3风巷测点随工作面推进巷道顶底板相对变形曲线图表13251工作面应力集中范围内抽采参数检测情况表实际流量／孔号负／玉,／kPa瓦斯浓度／％混合瓦斯t／m3抽采纯量／m3计算时间／min．检测日期(L‘min⋯)308#26350．3220．1127256．354月7日307o306。305。304’296

7、0295。272637423l46423l0．2430．29l0．26l0．195O．16lO．1760．0899lO．122220．0809l0．08970．067620．0545644．95561．1l40．45544．8533．8l27．284月7日294#26250．1820．0455222．754月7日27水力采煤与管道运输第2期从表1和顶板变形图中可以看出切眼最前方5个钻孔的单孔抽采流量明显高于20～60m应力范围内的3个钻孔，说明应力集中范围在工作面切眼前方约20m内采面应力集中顶板位移量大，煤体内部应力变化明显，该范围内单孔抽采效果更