煤矿瓦斯抽采基本要求

煤矿瓦斯抽采基本要求（精选9篇）

煤矿瓦斯抽采基本要求 篇1

新兴能源——煤层气（煤矿瓦斯抽放）煤层气是一个比较新的概念，这几年才渐渐被大家所熟知。煤层气是煤层里以甲烷为主要成分的烃类气体，是煤炭的伴生矿产资源，这十来年才在国际上崛起的高效洁净能源。这以资源的商业化，在目前国际、国内能源局势紧张的情况下，显得尤为关键。其大规模开发利用前景非常诱人。

煤层气的开发利用一举多得，一是可以提高瓦斯事故防范水平，具有安全效应；二是减少温室气体排放，有环保作用；三是作为高效清洁能源，具有巨大的社会效益和经济效益。煤层气可用于发电燃料、工业燃料和居民生活燃料；还可液化成汽车燃料，也可广泛用于生产合成氨、甲醛、甲醇、炭黑等方面，是热值很高的洁净能源和重要原料。

2010年美国煤层气产量达到542亿立方米，占同年天然气产量的8.25%。我们国家，2013年，《国务院办公厅关于进一步加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的意见》，也就是国办发

[2013]93号文件（以下简称国办93号文）出台，加大行业投资力度，对煤矿瓦斯抽采利用，给予财政补贴。2012年，我国煤层气抽采量为126亿立方米，远低于美国。而我国煤层气探明储量为36万亿立方米，主要集中在华北和西北。同时，我国每年在采煤的同时排放的煤层气在130亿立方米以上，其通过瓦斯抽放管的抽采后可利用的煤层气达到35亿立方米，但任然有绝大部分的煤层气排入大气中，白白浪费了资源。

但是因为煤层气开采投入大、风险高，因此国家出台一系列政策措施，以促进煤层气产业发展，相信未来几年会是中国煤层气告诉发展的最佳时机。

煤矿瓦斯抽采基本要求 篇2

随着经济的不断发展和社会的不断进步, 我国煤矿产业随之得以迅速发展, 煤矿能源也逐渐占据着我国能源的主要地位, 成为了不可或缺的一部分。但煤矿井下瓦斯爆炸事故常有发生, 社会各界由此提高了对煤矿井下瓦斯抽采技术的重视程度。同时, 也对煤矿井下瓦斯抽采技术提出了更高的要求。所以, 要通过更为有效、创新的方法提高煤矿井下的瓦斯抽采率, 尽可能地降低煤矿井下的瓦斯含量和煤矿井下瓦斯涌出含量, 这对于实现煤矿井下作业稳定安全有着至关重要的作用, 同时也对煤矿安全生产有着积极的促进作用。

1 多分枝地面水平抽采技术

多分枝地面水平抽采技术是一种应用在天然气、石油的抽取技术, 这种技术通过其不断的发展和进步, 更加广泛的应用在多个能源领域, 在能源领域具备着诸多相同点和不同点, 通过不断地总结规律和方法, 将多分枝地面水平抽采技术应用于煤矿井下瓦斯抽采, 并在不断的发展和进步中, 总结经验并大胆创新, 以此创建出多种多分枝水平井的瓦斯抽采技术, 多分枝地面水平抽采技术, 有效地与煤矿井下瓦斯抽采相结合。其中, 多分枝水平井是其应用的主要部分。多分枝水平井包括许多组成部分, 其中包括集束分枝水平井、径向分枝水平井、反向分枝水平井、叠状分枝水平井和羽状分枝水平井这五种组成部分 (如图1所示) 。

多分枝地面水平抽采技术在一定程度上也存在着许多问题。首先, 相当多的煤矿企业在应用多分枝地面水平抽采技术时, 容易出现煤矿顶部边缘地带的损坏。煤矿顶部边缘地带的损坏会影响煤矿的整体结构, 并且由于这种损坏的发生容易引起相应的裂缝, 导致煤矿产生脱落的现象, 进而产生更大的危险, 这便大大增加了煤矿井下的危险性。因此, 多分枝地面水平抽采技术对于煤矿环境的条件限制要求相对较高, 同时也为煤矿井下开采产生了一定的危险性, 从而影响煤矿井下瓦斯抽采的效果;其次, 多分枝地面水平抽采技术需要在一定的接触面积上才可以实现煤矿井下的瓦斯抽取, 这种和煤矿层面的直接接触, 容易破坏相应的煤矿层面, 继而导致煤矿层面的表面破坏程度增大, 不利于保护煤矿井下的整体结构, 由此增大了煤矿井下安全事故的发生率, 但多分枝地面水平抽采技术将不同领域的技术应用于煤矿井下瓦斯抽采中, 能够在很大程度上拓宽煤矿产业的领域宽度, 由此提供了一种更为新颖的方法解决煤矿井下瓦斯抽采问题, 但多分枝面水平抽采技术尚且需要进一步予以完善, 其与多分枝地面垂直抽采技术相比而言, 缺乏保护煤矿整体结构的能力, 所以, 多分枝地面水平抽采技术需要相关人员进行全方位的创新和优化。

2 多分枝地面垂直抽采技术

多分枝地面垂直抽采技术对于煤矿层面的接触面积要求相比而言较少, 能够提高煤矿井下做业的安全性, 但多分枝地面垂直抽采技术需要以一条垂直井作为抽采的核心, 通过多条侧面井的辅助进行更为有效的抽采, 提高煤矿井下瓦斯的抽采量, 不仅需要保证煤矿层面的最小化破坏, 同时也要求卸压瓦斯抽放钻孔可以更准确地达到采动裂隙“O”型圈内, 因此, 垂直井需要其他侧面井位置的确定来确定, 也要根据侧面井的具体位置确定垂直井的位置, 根据侧面井的具体情况确定最为合适的垂直井的方向和角度, 选择侧面井的具体位置, 并且根据要钻孔的稳定性来确定。一般而言, 应当将侧面井的位置置于靠近回风侧的一面, 同时注意将终孔落在“O”形圈内, 以便充分保证垂直井、侧面井的准确与有效性 (如图2) 。

多分枝地面垂直抽采技术具备着诸多优点。首先, 多分枝地面垂直抽采技术能够更大限度的抽采瓦斯。同时, 扩大了煤矿井下瓦斯的抽采范围, 多分枝地面垂直抽采技术可以最大限度地抽采更大范围的瓦斯, 以便减少煤矿井下瓦斯抽取的时间, 从一定程度上提高煤矿井下瓦斯抽采的效率, 提高对煤矿井下瓦斯抽采的抽采量, 同时大幅度提升煤矿井下作业的效率, 并且也为煤矿企业提供了更为高效的抽采方法;其次, 多分枝地面垂直抽采技术更具备相应的完整性。在多分枝地面垂直抽采的过程中, 若其中一条侧面井出现了堵塞的情况并不影响整个煤矿井下瓦斯抽采的进度, 这也就充分保证了多分枝地面垂直抽采技术受到煤矿环境限制的制约更小, 从而减小环境对于多分枝地面垂直抽采的影响, 保证多分枝地面垂直抽采的有效运行;再次, 多分枝地面垂直抽采技术的核心是垂直井, 垂直井对于煤矿井下瓦斯的抽采可以贯穿整个煤矿范围, 因此, 垂直井的抽采更大幅度地提高了煤矿井下瓦斯抽采的效率, 继而减少煤矿企业对煤矿井下瓦斯抽采的相关支出, 降低煤矿井下瓦斯抽采的成本, 从一定程度上提高煤矿企业的经济效益。但是, 多分枝地面垂直抽采技术也存在着一系列的缺点, 多分枝地面垂直抽采技术要求分枝井的开窗口拥有一定的规则性, 同时, 这种分枝井的开窗口要求一次成功, 以此保证完井工具可以更加顺利的通过, 否则会对多分枝地面垂直抽采带来负面的影响, 影响抽采工作的正常运行。

3 斜向钻孔瓦斯抽采技术

斜向钻孔瓦斯抽采技术, 是在工作面的回风侧打顺层斜向钻孔, 并且在工作面开采前进行煤层瓦斯预抽, 然后在开采时进行采动卸压抽采, 这种斜向钻孔瓦斯抽采技术需要一定的技术参数, 其中需要钻孔与巷道的夹角为60°, 同时需要钻孔与水平面的夹角和煤层的倾角相一致, 通常钻孔孔深为120 m, 孔径为94 mm, 孔距为5 m, 但其具体情况还应不同的施工结构而进行改动, 其中钻口需要采用聚氨酯封孔, 其封孔的深度为5~10m, 封孔端的长度最好为1 m, 采用相应指标的PE管, 同时需要铠装胶管与支管相连接, 然后再连接到主管上, 最后连接到地面的泵房, 根据煤矿的具体环境条件确定钻孔之间的间距, 其斜向钻孔的布置图如图3所示。

斜向钻孔瓦斯抽采技术需要对抽采的管路进行有效的管理, 这要求当抽采钻孔在接近切眼并不断报废的过程中, 要进行相应的卸压抽采, 根据抽采的管路将管路予以卸载, 利用法兰片将端头密封。在回采阶段时, 要提前拆除相应的管理以保证煤矿井下的生产运作, 并且要将靠近切眼的钻孔通过软胶管和抽采管相连接, 在抽采管的末端需要特制2~3 m的短管, 同时在短管上制作相应的变径三通, 在钻孔报废时, 保证短管始终在抽采管路的末端位置, 斜面钻孔抽采技术可以大量抽取煤矿井下的瓦斯, 同时也可以提高煤矿井下瓦斯抽采效率, 斜面钻孔抽采技术可以更有效的抽采本煤层的瓦斯, 从而为煤矿井下作业提供更为安全稳定的作业环境, 斜面钻孔抽采技术的要求更为严格, 并且对钻孔的要求程度较高, 需要进行严格的数据分析, 根据煤矿井下的具体情况, 确保斜面钻口抽采的正常运行。

4 结语

综上所述, 在煤矿作业中, 相关人员要了解煤矿井下瓦斯抽采技术, 通过更为科学有效的方法和技术对煤矿井下的瓦斯含量和涌出含量加以控制, 正确应用煤矿井下瓦斯抽采技术, 促进煤矿产业的安全生产和有序运行, 创新煤矿井下瓦斯抽采技术, 并且可以借鉴国外先进的抽采技术, 不断总结抽采经验, 进行深入的创新和分析, 为煤矿井下工作人员提供安全保障, 提高煤矿井下的工作效率, 从而促进煤矿企业的全方位发展。

摘要：主要分析了煤矿井下瓦斯抽采的相关技术, 重点介绍了多分枝地面水平抽采技术、多分枝地面垂直抽采技术和斜向钻孔瓦斯抽采技术的相关特点, 旨在更准确地掌握煤矿瓦斯的相关规律。通过对其相关技术的具体应用及有效实施, 减少煤矿井下的瓦斯事故, 增加煤矿井下的安全性和稳定性, 促进煤矿事业的持续发展与进步。

关键词：煤矿,井下,瓦斯,抽采技术

参考文献

[1]王小荣.煤矿井下瓦斯抽采技术研究[J].山东煤炭科技, 2014 (2) :64-65.

[2]白明锴.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术[J].河南科技, 2014 (13) :32-33.

煤矿瓦斯抽采必要性及抽采技术 篇3

【关键词】煤矿瓦斯；抽采方法；必要性

我国的煤炭资源储量丰富，在生产中应用较广，因此在煤矿的开采量一直较大。煤炭资源的使用方式多样，是工业生产中的能源的主要提供者，但随着煤炭开采数量的增加，煤炭开采的难度也在不断上升，煤矿的深度和广度也在不断加大。煤炭是不可再生的能源，煤炭的储量在不断减少，这也使得开发新能源成为发展的重中之重。瓦斯是煤矿开采的伴生物质，以前都把它当成是有害气体，但随着研究的深入，发现瓦斯是一种新能源，能够为解决能源危机提供新的研究热点，这也使得瓦斯走入了能源之列。但瓦斯由于易燃易爆，在煤矿的开采过程中一定要采取必要的手段进行抽采，以免矿毁人亡。

1、煤矿瓦斯抽采的必要性

1.1確保生产安全性

瓦斯是无色透明的有害气体，在水中的溶解度很低，没有气味，可以在空气中快速散逸，同时一定浓度的瓦斯会影响人的呼吸功能，引发窒息死亡。瓦斯的主要成分是甲烷，有很高的热值，化学性质较为活泼。瓦斯一直存在于煤层中，随着煤矿的开采出现。因此在煤矿开采过程中要及时进行瓦斯浓度检测，设置抽放层，降低瓦斯的含量。这是因为瓦斯一但和空气接触并混合达到一定的浓度，遇到明火或火花就会被迅速引燃，在加上矿坑的空间较小，在较小的空间内大量气体燃烧就会发生爆炸。如果瓦斯的储量较大，那么整个矿井都会被破坏，施工人员很难逃生。近几年来，煤矿爆炸的事件屡见不鲜，造成巨大的经济损失和人员伤亡，煤矿事故中多数是由瓦斯爆炸引发的。煤矿开采越来越深面积越来越大环境也变得更为复杂，这就对煤矿开采的安全性造成更大的影响。为了保证煤矿生产的安全。就需要对瓦斯进行抽放，减少巷道内瓦斯的含量控制火源加强宣传，保证开采的安全。

1.2环境保护的需要

瓦斯并不是一种纯净物，它是由二氧化碳和甲烷等气体构成的混合物，其中碳元素含量含量较高。我们都知道含碳的物质会造成温室效应，以前指的都是二氧化碳，但实际上甲烷的温室效应更高，是二氧化碳的20-60倍，已经成为温室效应的头号制造者。温室效应主要是因为二氧化碳甲烷等温室气体的含量大量增加，使得地球地面的温度逐渐升高，引起全球变暖的现象。这种现象虽然不明显但在持续进行，温度对整个地球生物圈的影响非常大，甚至是导致冰川融化陆地减少，对整个人类的生存造成威胁。与此同时甲烷还会破坏对流层的臭氧层，制造臭氧空洞，使得紫外线的强度激增。控制瓦斯的含量减少散逸是保护环境的需要，是响应低碳经济和持续发展需要，是关乎人类生存的大事。

1.3瓦斯是新能源，有开采的使用意义

人们对瓦斯的印象似乎一直是危险的有害的，但是在新世纪瓦斯也有了新的标签和定义。瓦斯的热值很高，易于燃烧，燃烧产物是二氧化碳，这使得瓦斯摇身一变成为新能源的代表。将煤矿开采抽取的瓦斯应用到工业生产中不但能增加经济效益还可以减少对空气的污染实现了双赢。随着瓦斯经济效益的不断提高，国家也越来越重视瓦斯的抽采工作，出台了很多的法律法规加大对瓦斯开采的扶持力度。所以说瓦斯的抽采是生产的需要是国家政策的需要。

2、煤矿瓦斯抽采方法分析

2.1开采层瓦斯抽采方法

抽取煤层瓦斯的方法很多，但每种方法都有一定的局限性，需要合理选择。（1）采前预抽法。采前预抽就是在煤层开采之前就进行瓦斯抽取，但这种方法受地质的影响较大。需要煤层有较好的透气性，否写瓦斯很难被抽取出来，一般多在未卸压煤层或是有岩层存在的煤层使用。（2）边采边抽。这种方法使用于已经进行卸压的煤层，在开采的过程中，由于施工的影响，使得工作面的围壁出现了较多的裂隙并且透气性较好，这就为瓦斯的抽取提供了方便。一般在裂隙较多透气性较好的地方进行倾斜钻孔，将里面的卸压瓦斯抽取出来，抽采效果较好。（3）强化抽采。如果煤层的没有较好的透气性能就要采用强化抽采，使用深孔爆破水力割缝等技术强行对煤层卸压，还可以在煤层内充入二氧化碳增加瓦斯的流动性，加快瓦斯的涌出量和抽采质量。抽取方法都是有一定使用范围的，在使用的过程中要根据实际的工作需要选择合适的方法进行抽取，可以多种方法混合使用。瓦斯毕竟是危险的，在施工的过程中一定要以安全为前提。

2.2顶板巷道抽采方法

顶板巷道抽采方法，一般是在顶板的下部岩层裂隙较多的地方修筑高位抽排巷道。选择裂隙较多的地方，这样瓦斯可以持续不断的渗出，并且裂隙较多的地方瓦斯的浓度较高，不易受风力影响。顶板巷道抽采对密闭的要求较高，在巷道施工完成后要修筑密闭。密闭多为两层并且中间用黄泥填筑，并且随着开采工作面的不断推进，永久密闭的位置要逐渐调整，在此期间要将管道提前埋好。抽放口要与密闭保持一定的距离，同时要对抽放口进行管护，可以使用铜网保护抽放口，另外在抽放管道和抽放系统之间要安装闸门进行调控。抽放层设置完毕还要整理隔离层，隔离层和工作面要保持一定的距离这样可以减少瓦斯进入工作面。

2.3邻近层瓦斯抽采方法

在煤矿开采过程中为了加快开采的速度，很多时候是多煤层同时进行。在邻近层开采时由于上下两层离的较近，上层开采对下层的影响较大，破坏岩壁的整体性，会有形变和裂隙出现，给瓦斯留下了进入的通道，瓦斯会在工作面上大量聚集，对安全造成一定的影响。在实际的工作中常会在开采层内进行打桩，连同两个层面或者开采面是交错的并不是完全重叠的，当然还要根据实际的情况确定合理的抽采参数选择恰当的抽采方法，将瓦斯抽取到地面减少瓦斯进入工作面。

3、结论

采煤工作面瓦斯治理采用综合瓦斯抽采技术。凡瓦斯绝对涌出量大于5m3/min，或者用通风方法解决瓦斯问题不合理的采煤工作面，必须采用以高抽巷或顶板走向钻孔为主、以穿层和顺层孔、上隅角采空区抽采、地面钻井等为辅的综合治理瓦斯措施。瓦斯抽采方法按采煤工作面瓦斯涌出量分级进行选择，瓦斯涌出量在10m3/min以下的，采用上隅角埋管或局部顶板走向钻孔抽采方法；瓦斯涌出量在20m3/min以下的，采用以顶板走向钻孔为主，辅以埋管抽采技术；瓦斯涌出量在20—50m3/min的，应使用高抽巷，辅以埋管抽采技术；瓦斯涌出量在50m3/min以上的，应使用高抽巷、回风巷穿层孔、上隅角埋管（或外错、内错尾排）、尾抽、地面钻井、工作面浅孔抽采等综合抽采技术。

参考文献

煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔方法 篇4

申请号/专利号： 201210304338

本发明公开了一种煤矿井下瓦斯抽采钻孔封孔方法，包括如下步骤：１）依次将装有挡板发泡材料的封孔挡板袋Ⅰ、装有填充发泡材料的封孔填充袋Ⅰ和装有挡板发泡材料的封孔挡板袋Ⅱ塞入抽采钻孔内至封孔深度位置；２）待挡板发泡材料和填充发泡材料发泡成型固化后，将瓦斯抽采管连入抽采系统中，检验抽采钻孔是否漏气；３）若抽采钻孔漏气，再往抽采钻孔内依次塞入装有填充发泡材料的封孔填充袋Ⅱ和装有挡板发泡材料的封孔挡板袋Ⅲ，直至抽采钻孔不漏气。本发明解决了以往抽采钻孔封孔完成后出现漏气而无法重复封孔的难题，能确保抽采钻孔不漏气，并且封孔深度和长度能根据实际需要进行任意调节，能够满足煤矿井下各类瓦斯抽采钻孔封孔。

申请日：

公开日：

授权公告日：

申请人/专利权人：

申请人地址：

发明设计人：

专利代理机构：

代理人：

专利类型：

分类号：

煤矿瓦斯抽采基本要求 篇5

各单位：

为规范我公司钻孔设计、施工、验收及考核工作，使钻孔达到设计施工的目的，特制定本规定。

第一条 钻孔设计：地质钻孔、探放水钻孔由各单位生产技术部门负责设计;揭煤抽采钻孔、取芯钻孔、煤层注水钻孔、穿层钻孔、测压钻孔、底板抽采钻孔、本煤层抽采钻孔、超前钻孔、排放钻孔和高位拦截钻孔由瓦斯部（工区）负责设计。

第二条 审批程序：

地质钻孔、探放水钻孔设计审批：生产技术部设计→技术部长→地质（技术）副总→通风副总→掘进副总→总工程师。

揭煤抽采钻孔、取芯钻孔、煤层注水钻孔、穿层钻孔、测压钻孔、底板抽采钻孔、本煤层抽采钻孔、超前钻孔、排放钻孔和高位拦截钻孔等设计审批：

瓦斯部（工区）设计→瓦斯部长（工区区长）→通风副总→掘进副总→总工程师。

第三条 施钻程序： 地质（技术）副总、通风副总下达指示给相关的业务科室，由相关单位出具设计，并按照审批程序审批。审批完后由掘进（生产）副总根据施钻地点要求安排施工单位创造施钻条件→施钻条件创造后→由生产技术部、安检科和瓦斯部（工区）进行验收→验收合格后→由技术部按照设计明确的基准线并打桩放线→由瓦斯部技术员按照设计根据基准线标明各个钻孔的开孔位置→放完线后由施钻人员施工。其中，地质钻、放水钻由技术部标明

施工方位，并跟班施工。

第四条 施钻顺序：按照设计确定的施钻顺序施钻。出现废孔后及时书面汇报给技术部或瓦斯部负责人，相关单位下达补充设计，按照补充设计施钻。

第五条 验收程序：验收单一式四份→安检科、通风（部）工区按照要求进行验收→验收完后安检部收集验收单→第二天下午五点半前送通风、地测和瓦斯部。

第六条 钻孔成果图：由地测科负责填写成果图，抽采（瓦斯）工区负责出具评价报告。图纸要求：平面图(1:500)标明煤岩情况，剖面图(1:500)每一组钻孔都要上剖面。

填图要求：钻孔成果单→地测填图分析→第二天四点前调度室填图→每周二、周五下成果建议书→送通防科、抽采、调度、通风副总、地质副总、总工程师→根据建议书分析施钻情况。

第七条 测流要求：揭煤钻孔、迎头抽采钻孔、夹抽钻孔、工作面低负压、高位拦截钻孔、工作面距上下出口和各抽采支管每天检测一次，其余地点每周检测一次。抽采工区负责出具日、周报表、每周四出具系统分析报告→送通风副总审批后→送通防科、通风副总、总工程师。

第八条 放水要求：放水地点实行挂牌管理，填写放水时间、放水人员。各掘进迎头放水、工作面支管距工作面最近的一个钻场由瓦检员放水，其他地点由抽采工区安排专职放水工放水。

第九条 施钻人员必须详细记录钻进过程中的煤岩情况以及钻进过程中出现的异常情况。钻孔施工过程中发现异常时，施钻人员要及时向抽采工区及矿调度室汇报。

第十条 施工钻孔要进行编号管理，施工钻孔时要悬挂对应的孔号牌，钻孔

施工结束后孔号牌由施钻人员固定在该孔上。

第十一条 施钻人员必须严格按设计进行施工，施钻时打到矸石的，打矸石的深度不能超过10根钻杆(特殊钻孔除外)，多余的进尺由地测科扣除。

第十二条 封孔时必须保证封孔质量，岩巷封孔深度不得低于5米，煤巷封孔深度不得低于8米。

第十三条 施钻人员必须积极与瓦检员、安检员配合，钻孔的施工及封孔均必须接受监督，严禁弄虚作假。

第十四条 验收人员必须严格按要求验收，并积极监督施钻过程，施钻完毕，积极主动及时进行验收，出现问题及时向矿调度室汇报。

第十五条 抽采（瓦斯）工区管理人员每人每月至少验收二个钻孔，验收完钻孔后现场向调度室汇报，并在钻孔验收单上签字。通防科每周必须对各个抽放地点进行督察，并出督察报告交通风副总和总工程师。

第十六条 钻孔施工地点必须悬挂瓦斯抽放参数检测牌板，牌板上填写的各种参数必须与实际参数相符，严禁弄虚作假。

第十七条 抽采（瓦斯）工区在按设计施工完钻孔后，及时出具竣工资料，统计抽放量、预算抽放时间，抽放效果达到规定后，上报成果给通防科，由通防科通知通风工区安排对预抽块段煤层进行取芯测定煤层瓦斯含量。

第十八条 施工单位必须严格按照通知单要求及时施工钻场，作钻场时，一并连水窝作出。

第十九条 抽采工区各掘进工作面施工的钻孔进尺，与掘进进尺挂钩进行考核，各掘进工作面抽放进尺单独核算，单独考核，钻孔进尺考核后按正常单价核算。

第二十条 各施工地点抽采工区严格按照作业计划规定的进尺施工，如滞后

一天作业计划扣减抽采工区工资500 第二十一条 从施钻开始，保证单孔抽采负压不低于0.013Mpa,抽采工区逐日对抽放循环瓦斯抽放量进行检测分析，计算残余瓦斯含量，经计算残余瓦斯含量小于8m3/t，支管瓦斯浓度小于13%，瓦斯抽放纯量小于0.3m3/min时,通知通防科，由通防科通知通风工区取芯进行煤层瓦斯含量测定，实测残余瓦斯含量小于8m3/t，通风工区进行防突效检，考察指标不超限由抽采工区出具评价报告，按照评价报告掘进。如理论计算抽放到位，实测瓦斯含量大于8m3/t或考察指标超标，继续做补充措施进行抽放，但本循环施工的钻孔进尺支付1/3工资。

第二十二条 经计算和实测残余瓦斯含量小于8m3/t，由抽采工区按照防突管理规定出具抽放效果评价资料送矿分管领导签字后交通防科一份、通风工区一份、地测科一份、矿调度室一份、抽采工区保存一份，抽放工区根据抽放效果评价资料出具循环消突评价评价报告明确循环允许掘进距离送相关单位组织施工。在施工过程中，达到允许掘进距离的80%-90%之间，该循环钻孔进尺按100%考核;达到允许掘进距离90%-100%之间，该循环钻孔进尺按120%考核。中途效检考察指标超限或炮后瓦斯超过3%时，停头重新施钻，按实际掘进进尺比例套算施工钻孔进尺(即：实际施工进尺/本循环允许掘进距离×循环施工钻孔进尺=实际考核钻孔进尺)，如钻孔进尺低于30%，按30%执行。

第二十三条 钻孔进尺统计由安检科逐日提供钻孔验收票据给地测科，地测科分类进行统计考核，月底报矿分管领导审核签字送人力资源科进行考核。

第二十四条 矿成立考核领导小组

组 长：总工程师

副组长：通风副总、地质副总

成 员：通防科、通风工区、抽采工区、地测科、矿调度室、人力资源科负

责人。

第二十五条 其他制度、规定如与本规定相抵触，按本规定执行。

煤矿瓦斯抽采设备的选型设计 篇6

1 项目背景

汾西矿业 (集团) 有限责任公司贺西煤矿为高瓦斯矿井, 年产150万吨原煤, 目前, 在贺西井田北部主工业场地以南建有一套薛家岭瓦斯抽采泵站, 泵站配2BEC52型瓦斯抽采泵两台, 一用一备, 功率250k W, 瓦斯抽采主管路DN450。目前, 该瓦斯抽采系统负责二采区综采工作面瓦斯抽采。

矿井改扩建为300万吨后, 矿井在井下三采区3号煤层新增1个综采工作面, 矿井瓦斯涌出量增大, 目前的瓦斯抽采系统不能满足矿井瓦斯抽采需要, 需增加矿井瓦斯抽采能力。

瓦斯抽采量情况如下:初期高负压:纯瓦斯量21m3/min, 浓度40%, 孔口负压15KPa;初期低负压:纯瓦斯量33m3/min, 浓度25%, 孔口负压6.7KPa;后期高负压:纯瓦斯量83m3/min, 浓度40%, 孔口负压15KPa;后期低负压:纯瓦斯量57m3/min, 浓度25%, 孔口负压6.7KPa。

2 瓦斯抽采系统设计方案

根据井田瓦斯涌出量预测情况, 经过分析比较, 瓦斯抽采泵站采用一套管路和两套管路都可以满足井田瓦斯抽采要求。但本次设计推荐采用两套管路系统抽采 (分高、低负压抽采管路) , 主要原因如下:

(1) 矿井预测瓦斯涌出量较大, 用一套管路系统抽采, 干管管径太大, 地面钻孔直径需超过1m以上, 施工难度较大, 且不符合有关规定, 采用两套管路抽采系统, 系统安全性高, 运行更稳定。

(2) 从能耗上分析, 用两套抽采系统能耗量要小于用一套抽采系统的能耗量。

因此, 本次设计选用高、低负压两套管路抽采系统, 并考虑两种瓦斯抽采系统建设方案。

方案一:初期利用目前薛家岭瓦斯抽采系统满足矿井改扩建投产初期 (开采二、三采区时) 高负压瓦斯抽采需要, 后期 (进入四采区后) 改造目前使用的薛家岭瓦斯抽采泵站, 在废弃原有两台2BEC52型瓦斯抽采泵, 新增2台2BEC-72型水环式真空泵, 抽采系统运行时, 使用1台2BEC-72型水环式真空泵, 备用1台2BEC-72型水环式真空泵。同时新打1个瓦斯抽采管道专用井敷设1趟D820×10焊接钢管。薛家岭瓦斯抽采系统改造完成后满足整个矿井上组煤生产时期高负压瓦斯抽采需要。

另在独胡峁风井场地新建独胡峁瓦斯抽采泵站, 安装2台2BEC-80型水环式真空泵, 一用一备。同时在该场地内新打1个瓦斯抽采管道专用井敷设1趟D820×10焊接钢管。新建独胡峁瓦斯抽采系统满足整个矿井上组煤生产时期低负压瓦斯抽采需要。

方案二:废弃目前薛家岭瓦斯抽采泵站, 在独胡峁工业场地集中新建一套瓦斯抽采泵站, 泵站内安装4台2BEC-80型水环式真空泵, 2用2备, 1台瓦斯抽采泵满足整个矿井生产时期高负压抽采需要, 另1台瓦斯抽采泵满足整个矿井生产时期低负压瓦斯抽采需要。新打2个抽采管道专用井敷设2趟D820×10焊接钢管, 分别满足矿井整个上组煤生产时期高、低负压瓦斯抽采需要。

通过对上述两个方案进行比较, 推荐采用方案一, 即初期利用目前薛家岭瓦斯抽采泵站负责初期高负压抽采需要, 后期改造目前薛家岭瓦斯抽采泵站满足矿井后期高负压瓦斯抽采, 新建独胡峁抽采泵站满足矿井整个生产时期低负压抽采瓦斯抽采需要。

3 瓦斯抽采管路选型

3.1 设备选型概况

设计初期将继续利用薛家岭原有瓦斯抽采系统对矿井进行高负压抽采。后期将对薛家岭瓦斯抽采站进行改造, 更换为2台2BEC-72型瓦斯抽采泵, 配1000k W、6k V电机, 用作矿井后期高负压瓦斯抽采。设计在独胡峁工业场地新建一座瓦斯抽采泵站, 安装2台2BEC-80型瓦斯抽采泵, 所配电机功率800k W, 6k V, 1台工作, 1台备用, 用作矿井低负压瓦斯抽采。后期电机更换为1000k W, 6k V。

井下预抽和工作面抽采瓦斯分别通过各自抽采管路集中排送至地面, 地面垂直钻孔内及回风大巷内布置瓦斯主管, 工作面顺槽及抽采巷布置瓦斯支管。瓦斯主管敷设在回风系统中, 正常情况下, 不会因为矿车等设备通过造成机械损坏而泄漏, 管路损坏时也不至于瓦斯流入采掘工作面。地面垂直钻孔内主管管径按后期最大流量考虑, 矿井服务期间无需对其进行改动。

3.2 瓦斯抽采管路选型

瓦斯抽采管路管径, 依据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》, 按混合流量计算:

式中, D’—管径 (m) ;V—瓦斯抽采管路内气体流速 (m/s) , 一般取V=5~12 m/s;Q—管路内混合瓦斯流量 (m3/min) 。

式中, K—瓦斯流量富余系数:1.2~1.8;Qc—纯瓦斯抽采最大流量 (m3/min) ;X—瓦斯浓度。

考虑到使用期限、防腐及经济等因素, 高、低负压主管及干管采用螺旋缝电焊钢管。

初期高负压主干管 (地面及井筒) 继续利用现有管路, 规格为规格为D478×8, 后期由于瓦斯量的增加, 高负压主干管需更换为D820×10螺旋缝电焊钢管。2采区高负压支干管 (大巷) 利用现有管路, 规格为D478×8螺旋缝电焊钢管。3、4采区高负压支干管 (即后期高负压井下瓦斯主干管) (大巷) , 规格为D820×10螺旋缝电焊钢管。各采区工作面顺槽高负压支管选用D325×7的螺旋缝电焊钢管。

低负压主干管 (地面、井筒、井下) 规格为D820×10螺旋缝电焊钢管, 2采区低负压支干管规格为D630×10螺旋缝电焊钢管, 各采区工作面回风顺槽低负压支管及采空区埋管选用D426×5的螺旋缝电焊钢管。

3.3 瓦斯抽采管路阻力计算

(1) 管路摩擦阻力计算

依据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范GB50471-2008》, 计算:

式中, L—瓦斯抽采管长度 (m) ;Q0—标准状态下的混合瓦斯流量 (m3/h) ;d—管路内径 (mm) ;γ0—标准状态下的混合瓦斯运动黏度 (m2/s) ;ρ—管道内混合瓦斯密度 (kg/m3) ;△—管道内壁的当量绝对粗糙度 (0.15mm) ;P0—标准大气压 (101325Pa) ;P—管道内气体的绝对压力 (Pa) ;T—管路中的气体温度为t时的绝对温度 (K) ;T0—标准状态下的绝对温度 (K) ;t—管路中的气体温度 (℃) 。

管路摩擦阻力计算应选择抽采系统服务年限内一条最长的抽采管路进行计算。经计算, 初期高负压瓦斯管路摩擦阻力为2279Pa, 初期低负压瓦斯管路摩擦阻力为4889Pa,

(2) 瓦斯管路系统的总阻力计算

局部阻力可用估算法计算, 一般取摩擦阻力的20%。

初期高负压瓦斯管路系统总阻力为:1.2×H高=2.73KPa取5KPa

初期低负压瓦斯管路系统总阻力为:1.2×H低=5.87KPa取8KPa

4 瓦斯抽采设备选型

4.1 抽采泵压力计算

(1) 标准状态下抽采系统压力

式中, H—抽采系统压力 (KPa) ;Hr—抽采设备入口侧 (负压段) 内管路最大阻力损失 (KPa) ;Hc—抽采设备出口侧 (正压段) 管路阻力损失 (KPa) ;K—抽采系统压力富余系数, 可取1.2~1.8;hrm—入口侧 (负压段) 管路最大摩擦阻力 (KPa) ;hrj—入口侧 (负压段) 管路局部阻力 (KPa) 。

初期高负压:hrm+hrj取5KPa;初期低负压:hrm+hr取8KPa;后期高负压:hrm+hrj取10KPa;后期低负压:hrm+hrj取15KPa;hk—井下抽采钻孔的设计孔口负压 (KPa) , 高负压取15KPa, 低负压取6.7KPa;hcm—出口侧 (正压段) 管路最大摩擦阻力 (KPa) , 取0.4KPa;hrj—出口侧 (正压段) 管路局部阻力 (KPa) , 按摩擦阻力的20%计算为0.08KPa;hz—出口侧 (正压段) 的出口正压 (KPa) , 出口进入瓦斯储气罐, 取5KPa。

(2) 抽采泵工况压力

式中, Pg—抽采泵工况压力 (KPa) ;Pd—抽采泵站的大气压力 (KPa) , 取Pd=90.3KPa;

经计算, 瓦斯抽采泵工况压力如下:初期高负压59.72KPa;初期低负压66.08KPa;后期高负压53.72KPa;后期低负压57.68KPa。

4.2 抽采泵流量计算

(1) 标准状态下抽采泵流量

式中, Qb—标准状态下抽采泵的计算流量 (m3min) ;Q—最大设计瓦斯抽采量 (m3/min) ;X—瓦斯浓度 (%) ;η—泵的机械效率 (%) , 取80%;K—抽采能力富余系数, 取 (1.2~1.8)

(2) 抽采泵工况流量

式中, Qg—工况状态下的抽采泵流量 (m3/min) ;Qb—标准状态下的抽采泵的计算流量 (m3/min) ;Pg—抽采泵工况压力 (KPa) 。

经计算, 瓦斯抽采泵工况流量如下:初期高负压175.8 m3/min;初期低负压431.23m3/min;后期高负压617.62 m3/min;后期低负压707.39 m3/min。

4.3 高负压瓦斯抽采泵选型

设计继续利用薛家岭场地2台2BEC-52型水环式真空泵作为矿井初期高负压抽采泵。 (下转第115页) 后期改造薛家岭泵站, 需更换瓦斯抽采设备, 设计根据后期瓦斯抽采量及抽采阻力, 对高负压瓦斯抽采设备进行选型。

初期, 高负压抽采泵工况流量Qg=175.8 m3/min。抽采泵工况压力Pg=59.72k Pa。继续利用薛家岭场地2台2BEC-52型水环式真空泵, 1台工作, 1台备用, 转速约为260 r/min (10670 m3/h) , 轴功率约为146k W, 瓦斯泵利用现有的2台250k W、6k V隔爆电机。

后期, 高负压抽采泵工况流量Qg=617.62m3/min。抽采泵工况压力Pg=53.72k Pa。由于薛家岭泵站原有的2台2BEC-52型泵不能满足, 需对瓦斯泵站进行改造。更换为2台2BEC-72型水环式真空泵, 1台工作, 1台备用。2BEC-72型水环式真空泵转速约为340 r/min (631 m3/min) , 轴功率约为762k W, 电机选用1000k W、6k V隔爆电机。

4.4 低负压瓦斯抽采泵选型

选用的低负压瓦斯抽采设备需能够满足矿井初、后期各时间段瓦斯抽采需要, 设计根据后期瓦斯抽采量及抽采阻力, 对新建低负压瓦斯抽采设备进行选型。初期, 低负压抽采泵工况流量Qg=431.23m3/min。抽采泵工况压力Pg=66.08k Pa。设计独胡峁场地瓦斯泵站选用2台2BEC-80型水环式真空泵作为低负压瓦斯抽采泵, 1台工作, 1台备用, 转速约为240 r/min (627 m3/min) , 轴功率约为636k W, 选用800k W、6k V隔爆电机。

后期, 低负压抽采泵工况流量Qg=707.39m3/min。抽采泵工况压力Pg=57.68k Pa。使用独胡峁场地瓦斯泵站2台2BEC-80型水环式真空泵, 1台工作, 1台备用, 转速约为270 r/min (711 m3/min) , 轴功率约为795k W, 电机更换为1000k W、6k V隔爆电机。

5 结语

该设计充分利用矿井现有设备, 避免了重复建设, 为建设单位节省大量资金。在选择瓦斯抽采系统的过程中进行了详细的方案比较, 大的方面, 对选择混合抽采和高、低负压分开抽采进行了方案比较, 最终确定选用高、低负压独立抽采系统。在确定高、低负压独立抽采后, 还在经济技术方面进行了两个方案的比较, 最终确定初期利用薛家岭瓦斯抽采泵站负责初期高负压抽采, 后期改造薛家岭瓦斯抽采泵站满足矿井后期高负压瓦斯抽采, 新建独胡峁抽采泵站满足矿井整个生产时期低负压抽采瓦斯抽采需要。为矿井创造了良好的社会经济效益。

参考文献

[1]GB50471-2008.煤矿瓦斯抽采工程设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2008.

[2]张荣立, 等.采矿工程设计手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2003.

运用瓦斯抽采保障煤矿安全生产 篇7

八连城煤矿是2006年末建成投产的一座生产能力400万吨/年的新矿井, 立井开拓, 开采深度350~400m, 煤种为长焰煤, 发热量平均4500千卡/千克, 煤层具有爆炸性和自燃发火性、爆炸指数为51.7%, 发火期6~12个月。煤层的瓦斯含量在6.20m3/t左右, 瓦斯压力在0.9-1.40Mpa之间, 矿井绝对瓦斯涌出量分别为34.99m3/min, 相对瓦斯涌出量分别为14.2m3/t。

八连城煤矿回采工作面采用长臂后退式综合机械开采, 采用U型通风, 工作面配备MG150/380—AWD双滚筒采煤机、SGZ730/400刮板运输机、ZY—3800/11/25型掩护式液压支架;掘进工作面采用综合机械化掘进机设备。

2 综合瓦斯抽采方法:高位钻孔结合埋管抽采、辅以引排风机综合抽采煤层瓦斯

2.1 顶板穿层钻孔抽采煤层瓦斯

根据瓦斯的物理特点和采空区瓦斯赋存规律, 借鉴兄弟矿井的成功经验。八连城矿采取在回风顺槽施工钻场打顶板穿层钻孔进行抽采瓦斯。为了提高效果, 打钻之前先掘凿钻场, 在回风顺槽内, 距开切眼30米的工作面煤壁做每一个钻场;其规格宽4.5米, 深4.0米, 高2.3米;以后, 每隔30米施工一个钻场, 每个钻场内打4个顶板窜层钻孔, 呈扇形排列, 终孔位置距离煤层顶板18~22米、处于裂隙带的中上部。

根据现场瓦斯抽采记录, 确定了钻场钻孔抽采参数 (表1) 。

从图1 (钻场钻孔瓦斯抽采曲线图) 可以看出每天抽采纯瓦斯量的变化情况, 从中研究瓦斯抽采效果, 提高抽采技术, 钻场钻孔抽采的瓦斯浓度平均为16.8%, 最高为33.7%, 为提高瓦斯抽采技术和瓦斯管理提供了依据。

顶板穿层钻孔的抽采效果很理想, 抽采的瓦斯浓度一般在28~40%, 最高瓦斯浓度为80%, 回风顺槽的浓度稳定在0.5%左右, 但上尾巷内还在2%~3%之间、上隅角还有超限现象, 于是我们又采取了在采空区尾巷埋管抽采的方式。

2.2 采空区尾巷埋管抽采瓦斯

这一方式比较简单, 即在上顺槽向采空区内每间隔20~30米埋设一高度1.5米覬6寸的花管与抽采管路连接。其抽采浓度在3%~8%之间、最高抽采的瓦斯浓度为12%。上隅角和上尾巷浓度得到了有效控制。

2.3 引排风机排放瓦斯

为了进一步降低各个观测点的瓦斯浓度, 提高安全度, 购买安装了2×15千瓦对旋式铜叶轮局扇做为引排风机, 引排上隅角瓦斯。该风机设在距工作面150米左右回风顺槽内, 吸风侧接骨架风筒、出风侧接普通软质风筒, 并在吸风侧设置了三通调节阀门、在出风侧设置了瓦斯浓度传感器使引排浓度不超过3%。出风侧的风筒一直敷设到采区专用回风上山上口, 以确保安全。

3 瓦斯抽采效果

通过采取上述方法进行煤层瓦斯抽采, 取得了十分理想的效果。回风顺槽风流瓦斯浓度降低到0.3~0.4%之间;上隅角浓度控制在0.3~0.6%之间;从而结束了瓦斯频繁报警和断电的局面。瓦斯抽采管路内的瓦斯浓度在15-40%左右, 钻场高位钻孔抽放的最高瓦斯浓度80-90%;因瓦斯报警断电累计影响生产时间, 由原来的每月每个工作面150小时下降到目前的十分钟左右。截止目前, 八连城煤矿瓦斯抽采量为958.13万m3, 平均瓦斯抽采率为56.9%。

4 结束语

通过对瓦斯抽采方法的不断摸索和实践, 八连城矿在治理矿井瓦斯方面取得了较好的效果, 但随着矿井向深部的延伸, 矿井瓦斯涌出量也将逐步增大, 这就要求我们要时刻保持高度清醒的头脑, 随着矿井开采条件的变化, 不断摸索和总结抽放经验, 从根本上治理瓦斯打下一个坚实的基础, 从而确保矿井的安全生产。

参考文献

[1]国文斌.浅谈综采工作面联合抽放与安全高效[J].民营科技, 2008 (05) .

[2]黄晋兵.王台井区Ⅸ号煤综采工作面瓦斯治理实践[J].科技情报开发与经济, 2006 (22) .

煤矿瓦斯抽采基本要求 篇8

徐矿集团庞庄煤矿张小楼井, 是高瓦斯矿井。该矿井核定生产能力120万t/a, 主采山西组7、9层煤。根据矿井的开采实践, 7层煤开采瓦斯含量高于9层煤。在工作面回采过程中瓦斯涌出量在8 m3/min左右。该井75211工作面位于-1 025 m西一下山采区, 走向长度为585 m, 倾向长度180 m, 平均煤厚为2.3 m, 煤层倾角为3°～5°, 老顶为厚度7.88 m的砂岩, 直接顶为厚度1.52 m的砂页岩。

张小楼井矿井瓦斯绝对涌出量为20.52 m3/min, 相对瓦斯涌出量为8.52 m3/t, 因地质条件复杂、局部瓦斯偏高, 一直按照高瓦斯矿井进行管理, 特别是回风隅角瓦斯治理是重点。通过在75211工作面回风巷内, 向煤层顶板岩层施工一组钻场, 在钻场内向采空区方向施工平行工作面走向的高位钻孔, 收到较好的抽放效果。

2 高位岩石长孔瓦斯抽采设计

2.1 钻场参数与布置

在75211工作面回风巷止采线向外15 m开设第1钻场, 开口宽度为4 m, 垂直高度为2.5 m, 向上以倾角15°掘进5.2 m, 然后再掘一个4 m宽、4.5 m长、2.5 m高的钻场平台, 采用钻孔深度130 m, 钻场间距100 m, 共8个钻场。工作面钻场布置示意图如图1所示。

2.2 钻孔布置设计

钻孔布置图如图2所示。第1钻场布置7个高位抽采钻孔, 1#～4#钻孔位于钻机窝前端 (工作面方向端) 底板向上1.5 m, 1#钻孔距钻机窝里帮1.1 m, 2#钻孔距钻机窝里帮1.9 m, 3#钻孔距钻机窝里帮2.7 m, 4#钻孔距钻机窝里帮3.5 m, 5#～7#钻孔位于1#～4#钻孔向下0.5 m, 5#钻孔距钻机窝里帮1.5 m, 6#钻孔距钻机窝里帮2.3 m, 7#钻孔距钻机窝里帮3.1 m, 1#～4#、5#～7#钻孔呈两条水平线布置。

为提高抽采效果, 将各钻孔在第2钻场上方距煤层顶板法线距离控制在20 m左右, 经过设计, 各孔参数如表1所示。

2.3 封孔

封孔采用密封性好、操作方便、速度快材料的AB树脂、封孔专用彩条布和特制封孔管进行封孔, 如有漏气再用水泥砂浆填实。所有抽放管路以选择高密度聚乙稀抽放管为主, 管路连接及弯头处选用螺旋焊缝钢管, 管路连接采用法兰连接;管路连接均采用公称压力为1 MPa钢质法兰盘螺栓紧固连接, 中间夹石棉橡胶密封垫。岩石孔的封孔长度一般大于2～5 m;煤孔的封孔长度一般大于4～10 m。75211工作面采用直径为108 mm PVC管, 用封孔剂封孔, 封孔长度不小于6 m。

3 瓦斯抽采效果分析

高位岩石长孔抽采方式克服了从煤层开孔钻杆初接触顶板下沉变形、遇护帮锚杆造成钻孔失败、开孔仰角相对大而有效抽采钻孔距离短的缺点, 降低了钻孔仰角, 延长了钻孔施工长度, 达130 m, 有效抽采加长, 并形成叠加的效果。使用该方法初步试用效果明显, 以75211工作面抽采浓度为例, 2010年1月16日连孔当月最低浓度3.42%, 最高浓度8.79%, 进入2月份以后, 抽采浓度逐步进入稳定期, 最高浓度为11.89%, 平均浓度为8.85%, 如图3所示。

从图3可以看出, 该类型高位钻孔瓦斯抽采曲线基本平稳, 始抽段浓度及钻场末端浓度相差不大, 进入巷道上部空间15 m左右时出现高值, 经过一段稳定后开始下降趋缓, 其抽放过程可划分为始抽段、高浓度段和衰减段三个阶段。

抽放高度主要决定裂隙带的高度和裂隙带的可抽高度。根据工作面矿压显现研究结果计算, 裂隙带高度7煤层为9.3～32.7 m。实践证明, 高位钻孔瓦斯抽采目前最大高度为25.3 m, 高浓度终点最小为5.4 m, 因此可以将高位钻孔抽采高度区间确定为5.4～25.3 m是合理可靠的。

超前抽采平距可达到15 m左右, 未超前抽采和终抽过早, 或是中途中断抽采都将造成抽采距离损失, 减少有效平距。最佳抽采位置是在距离工作面煤壁线15～45 m处。根据平距与瓦斯浓度变化关系, 钻孔的两端各15 m抽采效果不好, 故高位抽采时, 要保证有30 m的钻孔水平压茬长度。

4 结论

通过对比分析, 瓦斯高位抽采孔与钻场布置、钻孔夹角、水平长度等参数关系密切。以75211工作面2月份瓦斯抽采为例可知:高位抽采浓度在顶板以上10～15 m范围最稳定;穿层角度越平缓越稳定, 故钻场开孔宜在顶板以上1.5 m处施工;施工方位角度宜在10°以下5°以上, 抽采最优。高位岩石长孔瓦斯抽采是高瓦斯回采工作面治理瓦斯的有效途径之一, 可以有效提高瓦斯抽采量与抽采率, 减少工作面回风隅角的瓦斯积聚, 降低瓦斯超限次数, 保证回采工作面安全。

摘要：根据徐矿集团庞庄煤矿地质条件复杂、局部瓦斯偏高的情况, 通过在75211工作面回风巷内向煤层顶板岩层施工一组钻场, 在钻场内向采空区方向施工平行工作面走向的高位钻孔抽采工作面回风隅角瓦斯, 分析了“U”型回采工作面回风隅角瓦斯运移过程的积聚原因, 通过对比分析, 瓦斯高位抽采孔与钻场布置、钻孔夹角、水平长度等关系密切, 高位岩石长孔瓦斯抽采是高瓦斯回采工作治理瓦斯有效途径之一。

煤矿瓦斯抽采基本要求 篇9

煤矿综合机械化采煤技术(综采技术)具有生产效率高、搬家次数少、地质条件适应性强、易于实现单机单面高产、材料投入少、生产成本低等优点[1]。综采技术在双柳矿井下原煤生产中大力推广使用,实现了矿井的高产高效,提高了企业经济效益。本文将详细地介绍33410综采工作面瓦斯抽采设计的一些经验,希望为相同条件的矿井工作面瓦斯抽采设计提供借鉴经验。

1 工作面概况

33410工作面位于三采区前进方向的北翼,西侧工作面尚未采掘,东侧33408工作面为备用回采面。工作面设计走向长度1 923.5 m,可采长度1 733.5 m,倾斜长度为192 m。

1)煤层赋存条件。33410工作面所采的(3+4)号合并层属二叠系山西组下段顶部煤层,煤层总厚3.00 m~3.88 m,平均厚度3.6 m;区内煤层稳定,结构复杂,含两层左右黑色泥岩夹矸层,夹矸层厚0.15 m~0.4 m,煤层倾角0°~14°,平均6°。33410工作面直接顶为砂质泥岩,厚度约4.6 m;老顶以泥岩为主,厚度为9.34 m。直接底以泥岩、砂质泥岩为主,厚度11.68 m;老底岩性为K3,厚度9.2 m。

2)掘进方式、采煤方法。33410工作面掘进期间采用综合机械化掘进。工作面开采方法采用走向长壁式开采,采煤方法为一次采全高综合机械化,全部垮落法管理顶板。

3)通风方式。33410工作面采用“U”形通风方式。33410材巷进风,33410运巷回风。

4)瓦斯地质。33410综采工作面预计在正常生产过程中绝对瓦斯涌出量为25 m3/min,相对瓦斯涌出量为5.55 m3/t。33410工作面煤炭可采储量154.4万t,其瓦斯总储量预计为856.92万m3。其中40%来源于本煤层瓦斯涌出,60%来源于围岩瓦斯涌出。预计33410运、专用抽采巷掘进期间瓦斯涌出量可达5 m3/min。33410工作面所采(3+4)号煤层有爆炸性,爆炸指数30.8%~40.9%,自燃倾向性等级为三类,不易自燃。

2 工作面瓦斯抽放的必要性和可行性

1)瓦斯抽放的必要性。

根据产量及风量的关系,33410综采工作面预计在正常生产过程中绝对瓦斯涌出量为25 m3/min,相对瓦斯涌出量为5.55 m3/t。

工作面所需风量:

其中,Q采为回采工作面实际需要的供风量,m3/min;Q沼气为回采工作面瓦斯绝对涌出量,预计为25 m3/min;KCH4为瓦斯涌出不均衡系数,1.3~1.6,实际数据为1.5。

故:Q采=100×25×1.5=3 750 m3/min。

根据矿井风量分配,回采期间采面配风量按2 400 m3/min计算,回风流中瓦斯体积分数为25/2 400=1.04%,该工作面按高瓦斯区域管理。根据风速验算,采面用通风方法解决不了瓦斯问题,因此必须对采面进行瓦斯抽放。

2)瓦斯抽放的可行性。

双柳煤矿实测瓦斯可抽性指标:

百米钻孔瓦斯流量衰减系数:a=0.014 2 d-1;

煤层透气性系数:λ=0.804 3 m2/(MPa2·d);

百米钻孔极限自然瓦斯流量:Q=4 007.37 m3。

双柳矿所开采的(3+4)号合并层从钻孔瓦斯流量衰减系数和煤层透气性系数来判断属于可抽煤层,从百米钻孔极限自然瓦斯流量判断又属于较难抽采煤层,根据矿井生产过程中的实际情况和回采工作面、掘进工作面瓦斯涌出量预测结果判定,双柳煤矿所开采的(3+4)号合并层属于可以抽采煤层,具有本煤层抽采的条件。

根据相邻的33406工作面抽采情况,33410工作面掘进期间瓦斯抽采率预计可达到30%以上,回采期间瓦斯抽采率预计可达到45%以上,能够保证工作面的抽采达标生产。33410工作面预计布置1 000个本煤层钻孔,预计工作面预抽时间可达9个月以上,按照单孔抽放纯瓦斯量0.03 m3/min计算,预计可以抽放瓦斯518.4万m3。

通过瓦斯抽放可以降低采面瓦斯涌出量,消除采面瓦斯超限,改善采面工作环境,因此,瓦斯抽放技术是综合治理瓦斯的一条合理有效的途径[2]。

3 工作面瓦斯抽采设计

根据《矿井瓦斯抽放管理规范》中“多打孔、严封闭、综合抽”的瓦斯抽放工作方向[3,4],结合33410工作面的特点,制定33410工作面瓦斯抽采方案如下。

3.1 33410运巷掘进期间抽采设计

33410运巷掘进期间利用千米钻机施工超前预抽钻孔,预抽前方煤体中的瓦斯。在33408抽采巷600 m处左帮施工第一个煤体钻场,1 200 m处左帮施工第二个煤体钻场,1 800 m处施工第三个钻场。钻场规格:深×宽×高=4 m×9 m×3 m,钻场采用锚杆锚索加金属网综合支护,采用扩散通风。每个钻场计划施工10个超前预抽钻孔,孔间距1.2 m。抽采瓦斯管路布置在33410运巷前进右帮,管路吊挂锚杆上,吊挂高度保持在1.2 m之间。

3.2 33410专用抽采巷掘进期间瓦斯抽采设计

33410专用抽采巷采用边掘边抽的方法进行瓦斯抽采。抽采钻孔布置在33410专用抽采巷前进方向左帮,钻孔从工作面开口30 m处依次往里(沿煤层倾向)布置,钻孔间距为6 m,孔深100 m。抽采瓦斯管路布置在33410专用抽采巷前进方向左帮,吊挂在锚杆上,瓦斯管路高度为1.3 m。

3.3 33410工作面回采期间抽采设计

1)33410材巷本煤层抽采钻孔设计。

33410材巷本煤层钻孔布置在33410材巷前进方向的左帮,从33410材巷停采线依次往里(沿煤层倾向)布置。本煤层钻孔孔深100 m,其中至切割巷300 m范围内的钻孔间距设计为3 m,其余的均为6 m。33410材巷钻孔总数320个,工程量为32 000 m。

2)采空区抽放钻孔设计。

在33410专用抽采巷内向工作面上隅角施工本煤层钻孔,抽放采空区瓦斯。每12 m布置一个钻孔,钻孔深度29.4 m,钻孔孔径115 mm,钻孔总数144个。

3)裂隙带抽采钻孔设计。

利用在专用抽采巷交错施工高、低位顶板钻孔对工作面裂隙带瓦斯进行抽采。裂隙带钻孔布置在专用抽采巷前进方向的左帮,钻孔从停采线依次往工作面布置,每隔6 m布置一个钻孔。钻孔终孔高低位控制在20 m~23 m,高位孔控制在29 m~32 m。钻孔深入工作面煤壁20 m,孔高1.7 m。

4)运巷上隅角埋管抽放设计。

为了解决运巷上隅角瓦斯积聚,采用铺设一趟300 mm钢骨架复合管用于上隅角埋管抽放,管路沿巷道前进方向右侧铺设。从停采线以里每12 m接一个三通(300 mm变为200 mm),方向垂直向上。

5)33410运巷采用钻场平台顶板长钻孔抽采上隅角瓦斯方法。

在33410运巷从切眼起,每隔60 m施工一个钻场,共施工27个钻场。钻场在33410运巷前进方向的右帮,沿煤层顶板掘进。钻场规格:深×宽×高=5 m×6 m×3 m,钻场采用锚杆锚索加金属网综合支护,采用扩散通风。每个钻场布置上下两排各4个钻孔,孔间距600 mm,第一钻场钻孔垂直距离伸入工作面10 m,第二钻场钻孔垂直距离伸入前一钻场20 m。1号~6号孔水平距离控制在工作面切割巷10 m~42 m的范围内,1号~4号钻孔终孔高度控制在6 m~12 m内,4号~8号终孔高度控制在8 m~16 m内。

4 抽放管路设计及抽放泵选型

4.1 抽放管路设计

4.1.1 抽放管路敷设

33410专用抽采巷抽采管路敷设为:地面抽采泵→抽排钻孔→钻孔下口→三采回风巷→33410回风联巷→33410专用抽采巷。

33410运巷抽采管路敷设为:地面抽采泵→抽排钻孔→钻孔下口→三采回风巷→33410回风联巷→33410运巷。

33410材巷抽采管路敷设为:地面抽采泵→抽排钻孔→钻孔下口→三采回风巷→33410材联巷→33410材巷。

掘进期间33410运、专用抽采巷管路与三采回风巷内800 mm的主瓦斯抽采管路连接利用高浓度抽采系统进行掘进工作面的瓦斯抽采工作。

回采期间33410运、材、专用抽采巷的本煤层孔抽采管路及运巷上隅角抽采管路与三采回风巷内700 mm的瓦斯抽采管路连接,利用低浓度抽采系统进行工作面的瓦斯抽采工作,33410专用抽采巷的顶板孔、运巷钻场顶板长钻孔、采空区抽放孔的抽采管路与三采回风巷内800 mm的瓦斯抽采管路连接利用高浓度抽采系统进行采空区的瓦斯抽采工作。

4.1.2 抽采负压计算

管路摩擦阻力计算公式如下:

其中,H摩为管路的摩擦阻力,Pa;Δ为混合瓦斯对空气的密度比,Δ=1-0.446C=0.822,C为管路内瓦斯浓度值,取40%;K为系数,根据管径由表查出,取0.71;d为管路直径(内径),取80;L为管路的总长度;Q为某段管路混合瓦斯流量。

依据管路摩擦阻力计算公式对33410综采工作面各类抽采钻孔进行了管路摩阻和抽采负压计算,计算结果如表1所示。

4.2 抽采设备选型

抽采设备使用2BEC72-1BG3型水环式真空泵,最大抽气量365 m3/min,安装四台;电机型号YB系列,功率400 k W;抽采干管选用800 mm,700 mm钢骨架复合管,33410专用抽采巷和33410运巷掘进工作面抽采支管路选择300 mm钢骨架复合管6 600 m,且要求管路随着工作面的向前推进逐步延接。33410材巷抽采管路选择300 mm钢骨架复合管4 400 m。

5 结语

1)设计方案在符合规范要求,满足使用的前提下,尽可能降低了成本,尽量利用了原有的巷道,节省了工程投资。

2)设备、管材选型留有余地,能满足矿井需求,采用的工艺技术具有先进性,且符合实际。

3)本煤层瓦斯采前预抽一般抽放率较低,抽放率一般为10%~30%[5,6],由于双柳矿煤层透气性较好,钻孔瓦斯涌出时间较快,33410工作面掘进期间瓦斯抽采率预计可达到30%以上,回采期间瓦斯抽采率预计可达到45%以上,能够保证工作面的抽采达标生产。

参考文献

[1]田振清.戊8-22220工作面瓦斯抽采设计[J].煤炭技术,2008,27(1):71-73.

[2]李钢,聂百胜,薛二龙,等.显德汪矿1720外工作面瓦斯抽放设计[J].中国煤炭,2006,32(5):47-49.

[3]程远平,付建华,俞启香.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报,2009,26(2):127-139.

[4]王康健,刘结高.综采工作面瓦斯综合抽采技术效果浅析[J].煤炭工程,2010(2):3-5.

[5]宋志生.关于永佛寺煤矿8号煤回采工作面瓦斯抽采方案的研究[J].科技情报开发与经济,2010,20(13):202-203.