高应力远距离下保护层开采瓦斯治理效果

收稿日期:2012－03－28
基金项目:国家科技重大专项(2011ZX05064)作者简介:李
朝(1980—)，男，江苏铜山人，工程师，
2006年毕业于河南理工大学，现从事瓦斯现场研究管理工作。

高应力远距离下保护层开采瓦斯治理效果分析
李
朝1，董
武
1，2
(1．淮南矿业(集团)有限公司，安徽淮南232001;2．安徽理工大学，安徽淮南232001)
摘要:为实现高应力、突出煤层安全开采，采取远距离下保护层开采技术，利用底板巷抽层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯。

考察表明，在远距离下保护层开采期间，采动影响能够有效卸压，提高被保护层的透气性、增大相对变形量和降低瓦斯压力。

被保护层掘进过程中未出现瓦斯超标现象，实现了安全快速掘进，充分说明远距离下保护层开采措施，在解决瓦斯问题的同时，消除了地应力问题。

关键词:高应力;远距离下保护层;瓦斯治理中图分类号:TD713．31
文献标志码:B
文章编号:1003－0506(2012)07－0116－02
丁集煤矿发生过3次以地应力为主的煤与瓦斯
突出(压出)事故［1］
，其中，“2009·4·19”事故系由冲
击地压引起的压出事故，瓦斯涌出量仅80m 3。

结合矿井实际条件，采取开采远距离下保护层措施，即
开采11-2煤层、保护上部13-1煤层，一方面解决工
作面瓦斯问题，同时解决地应力问题。

1工作面概况
1321⑴工作面走向长1160m ，面长205m ，平
均煤厚2．2m ，倾角3ʎ，对应被保护层1311⑶工作面，层间距70m 。

1321⑴工作面开采采取1311⑶底抽巷抽采卸压瓦斯。

1311⑶胶带运输巷底抽巷标高－780m ，巷道底板距上部被保护的13-1煤层顶板法距28m ，巷道顶板距12煤底板法距20.0 21.5m 。

利用1311⑶底抽巷施工抽采钻孔，保护1311⑶胶带运输巷宽度为60m ，卸压长度100m ，采用直径不小于108mm 的钻头施工钻孔，用水泥砂浆封孔10m ，共计35组，
每10m 一组，每组8个钻孔，钻孔孔深以穿透13-1煤层顶板不小于0.5m 为准(图1)。

2被保护层效果考察措施
针对远距离下保护层1321⑴工作面进行回采
时的实际情况，在1311⑶胶带运输巷底抽巷和1321
⑴工作面回风巷设计5个考察孔，在正迎头布置
1#、2#、3#共3个考察钻孔。

在1321⑴回风巷补4#、5#钻孔，考察孔布置如图2所示。

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611·2012年第7期中州煤炭总第199期
3
被保护层开采卸压效果
3.1
考察孔瓦斯流量
采用孔板流量计直接测定钻孔瓦斯流量，
13-1煤层卸压前，基本测不出钻孔流量，卸压后的钻孔流量测定变化如图3所示。

图32#、3#考察钻孔流量变化
1311⑶底抽巷掘进面50m 的35个抽采钻孔处于完全卸压区，
50 100m 的40个抽采钻孔处于采动影响区(部分卸压)，采动及卸压时间约1个月(7
月26日—8月26日)，底抽巷的总抽采量明显增
大，平均抽采纯量由758m 3/d 增大到2215m 3
/日，增长192%。

采动及卸压钻孔的单孔平均流量为29.53m 3/d ，与考察钻孔的平均卸压流量(28.74m 3/d )相当。

而后1311⑶底抽巷的总抽采量下降到693m 3/d (8月27日)，与卸压前相当。

3.2
13-1煤层考察孔透气性系数和相对变形量
由于受采动影响，1311⑶底抽巷破坏严重，无法
直接观测13-1煤层的相对变形量，改用渗透率计算
13-1煤层受11-2煤层采动影响的相对变形量。

根
据柯兹尼公式计算渗透率:k =D 2p n 3/150(1－n 2
)。

其中，
D p 为调和直径;n 为孔隙率。

测定钻孔的瓦斯压力和流量，计算出煤层渗透
率，便可计算出孔隙率［2］。

由于受采动影响，被保
护13-1煤层的变形主要是垂直方向，水平变形可忽
略不计，即孔隙率仅在垂直方向膨胀，等于相对变形
量［3-5］，即:ε=Δn 。

13-1煤层卸压后，钻孔瓦斯流量
增大到63.8m 3
/d 、煤层透气性系数增大到47.6
m 2/(MPa 2·d )、煤层顶底板相对变形量增大到0.561%，13-1煤层卸压后2#，3#孔流量、透气性系数和相对变形量变化如图4、图5所示。

1321(1)工作面回采推进过程中，采动影响范围的瓦斯压力下降到0.5MPa (未开阀门测流量)，
钻孔流量明显增大到1m 3
/d ，煤层渗透率增大到0.266m 2/(MPa 2·d )，煤层膨胀的相对变形量达到
0.1%(2#钻孔);在有效卸压范围内，钻孔流量最大
达到63.8m 3
/d ，煤层透气性系数增大到47.6m 2/(MPa 2·d )，煤层膨胀的相对变形量达0.561%;
受采场周期来压影响，钻孔流量有一个小幅回落，而
后继续增长。

在下保护层11-2煤层开采期间，采动影响能
够有效卸压，提高被保护13-1煤层透气性，增大13-1煤层的相对变形量，降低瓦斯压力，穿层钻孔排放
或抽采卸压瓦斯的有效时间约1个月。

3.3
1311⑶底抽巷抽采瓦斯情况
1311⑶底抽巷穿层钻孔总抽采纯瓦斯量93398
m 3，其中，卸压前抽采纯量21826m 3
(6月4日—7
月25日)，卸压后抽采纯量71572m 3
(7月26日—
8月27日)。

抽采钻孔设计保护1311⑶胶带运输巷
宽度为60m ，卸压长度100m ，
13-1煤层原始瓦斯含量5m 3
/t (含邻近煤层及围岩瓦斯)，
1311⑶胶带运输巷保护宽度内的瓦斯抽采率为71.09%。

(下转第126页)
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711·2012年第7期李朝，等:高应力远距离下保护层开采瓦斯治理效果分析总第199期
计划的要求，对本单位的生产技术活动进行全面的经营管理;决定属于本单位管辖范围的干部任免;采取各项措施，完成母公司给各单位规定的产量、收入、质量、成本和利润指标;编制本单位的预算、成本和利润计划;决定和调整产品价格;制订公司发展规划和多项目实施计划等。

(1)建立健全组织机构，制订各项管理制度。

机构设置原则要坚持经营职能与管理职能适当分开，精简管理部门，充实经营事业部，强化资产监督职能。

需要制订定的内部管理制度主要包括:人事管理制度、岗位责任制度、项目目标分解管理制度、资金运用管理制度、业绩考核奖惩制度等。

在公司机构设置过程中，要不断健全以产权关系为基础的法人治理结构，符合决策、执行、监督三权分离相互协调又相互制衡的要求。

要健全公司组织机构成员的利益同公司经营管理好坏紧密结合的激励约束机制，使其具有明显的内在动力。

(2)考虑组织机构形式由直线—职能型转向直线—参谋型，公司授予参谋经理应有的职能和职权，参谋经理应具备相应的专家素质和水平。

(3)设计原则。

母公司组织机构设计应坚持企业文化CI系统、“以气为主，相关多元”战略、责权利统一等原则，遵循适应性与创新性结合动态设计准则，按照“逐级授权，权责分明，职权与职责对称，例外管理和职权绝对性”原则实施科学授权。

(4)职能定位。

母公司现阶段的职能强化应集中定位在资本管理、煤层气及页岩气开发利用、装备制造、安全技术服务和煤炭/煤层气市场营销5个点上，为下一步全面实现管理与市场接轨打好基础。

(5)激励机制。

改变原煤业集团的薪酬机制，加强考核，建立人员流动机制;随着产业结构、企业结构的不断调整，企业要在激烈的市场竞争中求得生存发展，应充分调动全体人员的积极性;根据生产经营实际情况，决定用人数量和劳动力结构，实现正常的人才流动，这样才能提高运行效率。

(6)引入竞争和风险机制。

各职能岗位定编定员，人员竞聘上岗，实现因岗选人，而不是因人设岗。

同时要进行考核制，凡考核不称职者，一律重新下岗学习，培训合格后，方有录取资格，每个职能岗位做到宁缺毋滥，这样才能清除国企人浮于事的弊病。

对公司职工实行风险抵押制或持股，使其真正投入资金，与企业同风险、共命运。

6结语
通过破旧立新，深化改革，建立精干高效为基础的人事行政组织机构，强化绩效考核监督职能，理顺管理关系，用现代企业制度来保证公司整体改革的发展目标。

(责任编辑:郭海霞
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)
(上接第117页)
3.41311⑶胶带运输巷掘进期间效果验证
1311⑶胶带运输巷采取工作面循环预测进尺，未保护区域掘进过程中预测指标经常超标，其中，钻屑量最大达12kg/m，钻孔瓦斯涌出初速度达到6 L/min;胶带运输巷保护区域掘进过程中未出现超标现象，钻屑量最大4.2kg/m，钻孔瓦斯涌出初速度最大1.4L/min，月进尺达到180m，实现了安全快速掘进，充分说明开采远距离下保护层措施能在解决瓦斯问题的同时，消除地应力问题。

4结论
(1)在远距离下保护层11-2煤层开采期间，采动影响能够有效卸压，提高被保护13-1煤层的透气性，增大13-1煤层的相对变形量和降低瓦斯压力。

13-1煤层卸压后，钻孔瓦斯流量增大到63.8m3/d、煤层透气性系数增大到47.6m2/(MPa2·d)，煤层顶底板相对变形量增大到0.561%。

(2)底板巷穿层钻孔抽采卸压瓦斯时间约1个月，期间平均抽采纯量由758m3/d增大到2215 m3/d，增长192%。

(3)被保护层掘进过程中未出现超标现象，实现了安全快速掘进，充分说明开采远距离下保护层措施在解决瓦斯问题的同时，消除了地应力问题。

参考文献:
［1］国家安全生产监督管理总局．防治煤与瓦斯突出规定［M］．北京:煤炭工业出版社，2009．
［2］夏抗生．对淮南矿区防治煤与瓦斯突出工作的一些认识［J］．煤矿开采，2001(S1):38-41．
［3］李日富，梁运培，欧聪，等．采空区瓦斯地面抽采钻井稳定性因素分析［J］．矿业安全与环保，2008，35(3):11-13．
［4］于不凡．煤与瓦斯突出机理［M］．北京:煤炭工业出版社，1985．
［5］王佑安，杨思敬．煤与瓦斯突出煤层的某些特征［J］．煤炭学报，1981(1):47-53．
(责任编辑:刘光雨)
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2012年第7期中州煤炭总第199期。