1、五阳煤矿综放工作面高抽巷抽放瓦斯技术分析摘要：本文简单介绍了我国煤矿瓦斯的抽放方法与利用情况，以及顶板巷道抽放瓦斯的机理，并结合五阳煤矿综放工作面的的实际情况，分析了其7605综放工作面专用顶板瓦斯抽放巷道（高抽巷）的布置位置及抽放效果，并对其可行性进行了理论分析和数值模拟，最终得出7605综放面高抽巷抽放瓦斯合理并可行。关键字：瓦斯抽放；高抽巷；抽放机理；效果检验；数值模拟1我国煤矿瓦斯抽采利用现状1.1 煤矿瓦斯抽采量 我国开始进行井下瓦斯抽采是从20世纪50 年代开始的，当时仅有抚顺、阳泉、天府和北票等6个矿井抽采瓦斯，年抽采量约60106m3；60年代又有中梁山、焦作、淮南、松藻、峰峰
2、等局的20 多个矿井先后开展了抽采瓦斯工作，年抽采量为16107m3；70年代抽采矿井猛增到83个，抽采量达24 107m3；80 年代抽采矿井达到111个，抽采量达到38107m3，1996年41个局133个矿井在抽采瓦斯，年抽出量达6.307108m3。1999年，全国共有44个矿务局（矿业集团）146对矿井进行井下瓦斯的抽采工作。截至1999年的48 年中全国累计抽采瓦斯131.24108m31-1。最近几年，煤矿区瓦斯抽采非常活跃。据不完全统计，2000年，全国有184座煤矿建立了井下抽采系统和地面输配气系统，年抽采量达到8.58亿m3；2002年我国共有141个煤矿实施瓦斯抽采，年抽
3、采瓦斯总量达8.67l08m3，与20世纪50年代初期相比，瓦斯抽采矿井数量增加了23.5倍，年瓦斯抽采量增加了7.67倍。2002年，20个主要瓦斯抽采矿区共计95个抽采矿井的瓦斯抽采量之和为7.12108m3，占全国瓦斯抽采总量的82.1%。2005年，我国共有228座煤矿进行瓦斯抽采，瓦斯抽采总量达到21.33亿m3，同比增加2.04亿m3，增幅为10.57%。表1.1-1 我国煤矿瓦斯抽采矿井数和抽采量时间抽采矿井数/个抽采量/108m3时间抽采矿井数/个抽采量/108m3198019811982198319841985198619871988198919901991199219938
4、387919599112115118110111111112118125332.93.353.53.33.23.53.83.84.54.85.555.51994199519961997199819992000200120022003200420052006(1-10月)1461501331381421461801851901902142282665.866.31768910121519.2921.3320.66注：标“*”数据来源于国家安全监管总局调度统计司。图1.1-1 我国近年井下瓦斯抽采量和抽采矿井数变化情况 2006年1-10月，在原国有重点煤矿286处高瓦斯和瓦斯突出矿井中，已开展瓦
5、斯抽采的矿井有266 处，占92.3%。辖区内高瓦斯和瓦斯突出矿井全部开展瓦斯抽采的有：辽宁、吉林、山西、山东、江西、贵州、云南、陕西、中煤集团公司、神华集团公司共10个统计单位，占52.6%。预计2006年井下瓦斯抽采量将达到24亿m3，比2005年增加12.5%。1.2 煤矿瓦斯抽采率 晋城、抚顺、阳泉、松藻、天府、淮南、盘江、铁法、石炭井、水城、平顶山、芙蓉、中梁山、南桐、淮北、鹤岗、鹤壁、峰峰、焦作、丰城、六枝是我国目前的主要抽采瓦斯矿区，各矿区瓦斯抽采情况见表1.1-2。表1.1-2 我国主要矿区瓦斯抽采量和瓦斯抽采率 200220042005矿区名称抽采井数/个瓦斯涌出量/Mm3抽
6、采量/Mm3抽采率/%瓦斯涌出量/Mm3抽采量/Mm3抽采率/%瓦斯涌出量/Mm3抽采量/Mm3抽采率/%晋城抚顺阳泉松藻天府盘江淮南永城平顶山芙蓉中梁山南桐淮北鹤岗鹤壁峰峰焦作六枝2196 46 9794261188695760.65 162.11378.87194.08 79.41202.49312.82157.29137.2798.6851.2491.38223.7292.60134.95125.6986.8145.34352.48128.56117.2676.55 63.7251.1849.3926.2125.8624.6823.9622.73 18.0113.2112.3811.48
7、10.458.1746.3979.3030.9550.06 80.2426.1415.8718.6720.8420.9846.7624.8714.1515.409.3012.1412.5819.04357.312159922267316430215208.49857.895221.3146185.916012937105.53103306121.619.9128150104.14416.4526.52138523.237.222.8237.62308351.04503040.535432123.545.818.23815.8 201417.820.4780.53132.1692.5 23171
8、352 450230221.392.3253.296231.2158.6199.3173.5138.241.23381.1105.6 385.2 131.323.5132 162121.44615.224.2319.29125.740.725279.248.8279.950.24956.137.53639 2221.446.221.33716.22215.219.522.31 从表中看出尽管全国年抽采瓦斯量逐年增长，然而抽采率却依然很低。每年几十亿立方米泄漏到大气中去，这个宝贵的清洁能源资源被白白的浪费掉。1.3 煤矿瓦斯利用情况 我国从50年代开始利用瓦斯，1952年抚顺矿务局率先建成了以瓦
9、斯为原料的碳黑厂1-2。1982年开始，我国将矿井瓦斯利用工程正式纳入国家节能基本建设投资计划。截止1999年底，已建成投产瓦斯利用工程60余处，瓦斯年利用量达4亿m3，输配主干线约620km，已建和将要建的瓦斯发电厂总装机容量8340kW。2000年，全国已有160多座煤矿建立了井下抽采系统，年抽采量达8.2亿m3，利用量仅达到5亿m3。2003年统计表明，我国瓦斯利用总量为62921万m3，利用率平均为41.1%全国历年的瓦斯利用情况见表1.3-1。表3 全国瓦斯抽放利用情况统计表 199420002004矿区名称年抽放量108m3年利用量108m3利用率%年抽放量108m3年利用量108
10、m3利用率%年抽放量108m3年利用量108m3利用率%抚顺118.8118.8100128.56128.56100111111100阳泉89.4289.42 100117.26117.26100252.410260.9松藻68.1830.1344.276.3556.674.199.889.590.6中梁山22.2322.2310023.9623.9610022.922.9100芙蓉20.1418.0589.624.6822.089.136.147.631.3天府19.7313.467.963.7223.7737.318.7316.299南桐13.6411.1781.522.7318.0179
11、.213.44.4745.6六枝19.0612.8267.38.176.0273.74.793.7872.5铁法17.65.3730.544.4812.929.073.6428.543.8焦作12.447.2758.410.455.249.817.588.5648.7丰城9.82991.69.4111.8679.3 14.527.6472.8鹤壁8.26.5179.412.384.9739. 927.124.856.4开滦8.16.8484.59.128.593.212.998.565.4 2004年中瓦斯抽采总量达到19.29亿m3，瓦斯利用总量为6.03亿m3，利用率平均为31.2%。其中
12、瓦斯发电约占总抽采量的1/10，装机总容量为9万kW，其余大部分为民用燃气；以瓦斯为原料生产的化工产品主要为碳黑和甲醛，3个正在生产的碳黑厂年产量已达2000t，抚顺西露天矿甲醛厂年产甲醛500t。2004年中，45户国有重点监控企业已有居民和工业用户45万户，瓦斯发电装机功率44000kW，是全国用瓦斯发电装机总容量的50%。瓦斯实际利用量4.1亿m3，占全国瓦斯利用总量的68%，平均利用率为24.7%。晋城、抚顺、阳泉和松藻2004年瓦斯利用量均超过了6000 万m3，平均利用率41.5%。2006年抽采量为32.4亿m3，利用量为11.5亿m3，平均利用率仅为35.5%。1-3根据上述分析可知，尽管我国瓦斯利用量逐步增加，然而利用绝对量小，利用率低，每年有大量的瓦斯排空浪费。2五阳煤矿综放工作面瓦斯赋存状况2.1 五阳煤矿煤层赋存条件 五阳煤矿主要可采煤层为3#煤层，3#煤层：位于山西组中下部，厚度1.507.90m，平均厚度5.75m，最薄点位于井田中东部的五-157孔，全区总体上稳定，无明显变化趋势，风化带内可见最小煤厚为0.22 m。含夹矸02层，夹矸厚度最大0.10m，最小0.01m，平均0.06m，纯煤厚度5.69m。夹矸岩性多为炭质泥岩，少数为泥岩。煤层顶板岩性为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩。底板岩性为黑色泥岩、粉砂岩，属结构简单。煤层全区稳定可采且厚度大，为井
