瓦斯抽放技术（精选11篇）
瓦斯抽放技术 篇1
摘要：在煤炭开采过程中, 灾害事故最为严重的莫过于瓦斯灾害。基于此, 本文针对瓦斯防治及其抽放技术前景加以浅析。
关键词：瓦斯防治,瓦斯抽放,技术
1 瓦斯抽放概述
1.1 瓦斯抽放发展
近十年来, 煤炭产业发展迅速, 矿井数量与产量都在递增, 随着矿井的深入, 出现瓦斯事故的概率也就越大, 因此瓦斯抽放的需求就越来越大, 这也带动了我国瓦斯抽放技术的发展。
1.2 瓦斯抽放好处
煤炭开采及生产中加强瓦斯抽放, 有以下几个方面的好处:1) 降低煤层瓦斯压力, 从而降低因为瓦斯过多而产生的危险;2) 降低煤层中瓦斯的含量, 减少其涌出量, 给开采提供一个安全的环境;3) 瓦斯也是我国比较重要的能源之一, 因此对抽放的瓦斯加以利用, 具有十分重要的商业价值;4) 减少了瓦斯排放量, 降低大气污染, 这也是绿色开采的有效措施之一。
2 瓦斯防治与抽放技术探析
2.1 通过改善通风系统进行防治
近几年我国采煤工作面大部分采用的是U型通风系统, 这种通风系统的主要特点在于煤岩和污风释放的瓦斯都能从回风道中排出。对于当前追求高效高产的企业而言, 在开采过程中, 随着难度的增加, 即使涌出的相对瓦斯量会降低, 但其绝对涌出量依然很高, 因此就会导致上隅角的瓦斯超限。
根据这些年的探索来看, 在一些瓦斯涌出量过大的矿井中, 可以采用在工作面预留抽放瓦斯的方式, 或者在开采期间排放采空区的瓦斯, 这样便出现了增加瓦斯尾巷的双巷布置方式, 即所谓的“U+L”型通风方式。
此外, 还有Y型通风方式, 其采用的是两进一回的通风系统, 也就是说在采煤工作面的上下巷道中都采用进风处理, 而在其副进风巷的采空区一端回风, 并在巷道旁充填支护。对于这种方式而言, 工作面留巷的末端是整个通风系统风压最低的地方, 而上隅角的能位应高于留巷的各点的能位;随着工作面走向采空区, 内部的各点能位会逐渐降低;采空区的漏风主要流向了留巷中, 从而不会造成上隅角的瓦斯堆积。此外, 一旦留巷的密实性良好, 那么在采空区的内部就会大量堆积瓦斯, 这样就能实现高效率的瓦斯抽取。
2.2 瓦斯抽放技术探析
2.2.1 开采保护层卸压增透抽采瓦斯技术
在覆岩采煤中, 由于裂缝“0”形圈的存在, 在瓦斯浓度较高的煤群保护层开采过程中, 顶板的板岩往往会出现移动、冒落, 从而产生裂缝, 开采煤层及邻近卸压煤层时, 大量的瓦斯就会被卸压解吸。卸压瓦斯可以随着裂缝通道, 最后汇集到一个环形的裂缝圈内, 便能形成瓦斯堆积。因此, 为了高效抽采瓦斯, 就必须确定好环形裂缝圈的具体位置, 及控制好解吸过程中的压力。
2.2.2 邻近层卸压瓦斯抽放技术
在某些煤层群开采一个煤层之后, 邻近煤层受到了采动的影响, 往往会发生不同程度的变形, 或者破坏, 有时候就会产生邻层裂缝与卸压, 这样就会使得透气性成倍增加, 卸压瓦斯就会随着裂缝向着开采层的采空区前进, 这个时候就可以采用巷道或者钻孔的方式对一定距离中的邻近煤层的卸压瓦斯加以抽放处理, 这样就能大幅度减少在采煤区的瓦斯涌出。此外, 对于邻近层的瓦斯抽放可行性而言, 主要取决于邻近层的位置及其与开采层之间的间距, 一般都会受到开采厚度及层间的岩性影响。对于临近煤层间的瓦斯抽放是否可行, 其关键因素还在于煤体是否受到了采动区的影响, 而向工作面移动。
2.2.3 采空区瓦斯抽放技术
回采工作面的瓦斯涌出, 其主要原因在于采空区的瓦斯产生了移动, 因此采空区瓦斯抽放具有工作流量大, 来源也较为稳定等特点, 而这些都是工作面瓦斯成功治理的关键。采空区瓦斯抽放技术运用在采空区中效果最明显, 但是在本煤层的预抽效果不佳及采空区的瓦斯涌出量较大时, 也是十分有效的办法, 并且就目前而言, 已经成为了一种在采空区工作面抽放瓦斯的首选办法。
2.2.4 综合瓦斯抽放技术
综合抽放瓦斯技术指的是在开采煤层瓦斯前进行预抽、卸压, 将邻近煤层的瓦斯抽采同时采用在采空区抽采瓦斯等多种方式的结合, 形成一个综合采区,
以此使得瓦斯的抽放量及抽放率达到最佳。综合瓦斯抽放技术, 使得我国瓦斯抽放技术向着多元化、立体化及经济化发展。
3 结语
煤矿安全生产是关系煤炭产业发展的关键因素, 通过探索瓦斯抽放技术与方法, 加强我国瓦斯抽采的效率, 可以为煤矿安全生产提供有力的保障。
参考文献
[1]朱广辉, 等.浅谈瓦斯防治与瓦斯抽放技术[J].煤, 2009, 18 (1) .
[2]靳乐军.煤矿瓦斯防治技术研究[J].科技创业家, 2011 (3) .
[3]吕军锋.模块抽放研究—煤矿瓦斯防治新方法[C].第4届全国煤炭工业生产一线青年技术创新交流表彰暨第十届全国煤炭青年科技奖颁奖大会及研讨会论文集, 2009.
[4]张永军.高瓦斯矿井瓦斯防治技术研究[J].科技情报开发与经济, 2012, 22 (8) .
瓦斯抽放技术 篇2
1.瓦斯在煤层中的一般赋存状态：吸附、游离、吸收 2.影响煤层瓦斯含量的主要因素
（1）煤层的埋藏深度
埋深的增加不仅会因地应力增高而使煤层及围岩的透气性变差，而且瓦斯向地表运移的距离也增长，这二者都有利于封存瓦斯。（2）煤层和围岩的透气性
煤层及围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就越大。（3）煤层倾角
在同一埋深及条件相同的情况下，煤层倾角越小，煤层的瓦斯含量就越高。（4）煤层露头
露头存在时间越长，瓦斯排放就越多。（5）地质构造
①褶曲构造；②断裂构造；③煤化程度；④煤系地层的地质史；⑤水文地质条件
3.构造煤
构造煤是煤层受到构造强烈挤压和剪切破坏作用的产物，由于受力大小、作用范围和受力状态的非均衡性，煤层中范围和厚度大小不同的自然分层发生变形，丧失了原来的均质、层理清晰的条带状结构，而形成破碎的颗粒或粉状的构造破坏煤。
4.瓦斯在煤层中运移的复杂性主要表现在两个方面:（1）煤体结构的复杂性：孔隙一裂隙结构（2）瓦斯在煤层中赋存状态的复杂多变性
①游离瓦斯一般是以自由气体分子状态存在在于煤层孔隙和裂隙空间。②吸附瓦斯则是以固体分子状态附着在煤体表面和煤体结构内部。③当裂隙宽度大于10-7m时，煤层中瓦斯的运移主要呈层流运动
④当裂隙宽度小于10-7m时，一般情况下，瓦斯分子不能自由运动，呈扩散运动。
5.煤层瓦斯运移的动力条件：地层静压力、构造应力、浮力、水动力 6.瓦斯在煤层中的流动：扩散运动和层流运动
7.流场的空间流向分类：单向流动、径向流动和球向流动
8.煤层瓦斯抽采：指利用瓦斯泵或其它抽采设备、抽取煤层中高浓度的瓦斯、并通过与巷道隔离的管网，把抽出的高浓度的瓦斯排至地面或矿井总回风巷中。
9.衡量瓦斯抽放工作优劣的两个主要指标：抽放率和相对瓦斯抽放量。
瓦斯抽放率：抽出瓦斯量占矿井排出瓦斯总量的百分率。
相对瓦斯抽放量：每生产一吨煤所抽出的瓦斯含量。10.抽采瓦斯的原则与方法
（1）抽放瓦斯的原则
①瓦斯抽放应具有明确的目的性，即主要是降低风流中的瓦斯浓度，改善矿井生产的安全状况，并使通风处于合理和良好的状况。
②抽放瓦斯要有针对性，即针对针对矿井瓦斯来源，采取相应措施进行抽采。
③要认真做好抽采设计、施工和管理工作等．以便获得好的瓦斯抽采效果。（2）抽采瓦斯的方法 ①按瓦斯来源分类
本煤层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放 ②按煤层是否卸压分类
未卸压煤层抽放瓦斯和卸压煤层抽放瓦斯 ③按抽放瓦斯与采掘时间关系分类
煤层预抽瓦斯、边采边抽和采后抽放瓦斯 ③按抽放工艺分类
钻孔抽放、巷道抽放和钻孔巷道混合抽放
11.抽放方法选择依据
（1）如果瓦斯来自于开采层本身，则既可采用钻孔抽采，也可采用巷道预抽形式直接把瓦斯从开采层中抽出，且多数形式采用钻孔预抽法。
（2）如果瓦斯主要来自于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，则可采用开在顶底板煤、岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔，抽采邻近煤层中的瓦斯。
（3）如果在采空区或废弃巷道内有大量瓦斯积聚，则可采用采空区瓦斯抽采方法。
（4）如果在煤巷掘进时就有严重的瓦斯涌出，而且难以用通风方法加以排除，则需采用钻孔预抽或巷道边掘边抽的方法。
（5）如果是低透气性煤层．则在采取正常的瓦斯抽采方法的同时。还应当采取人工增大煤层透气性的措施，以提高煤层瓦斯抽采效果。
12.开采层瓦斯涌出量计算P25 13.本煤层瓦斯抽采方法：本煤层未卸压抽采、综合法、本煤层卸压抽采 14.巷道法预抽本煤层瓦斯的布置依据
①矿井的采掘布置方式；②巷道抽采瓦斯的有效范围；③煤层的瓦斯含量及其储量大小；④预计瓦斯抽出量及其抽采效益；⑤预计抽采瓦斯的时间。
15.分子滑流现象
当气体分子的平均自由程接近通道的尺寸时，界面上的各个分子将处于运动状态，且产生一个附加通量。
16.巷道法预抽本煤层瓦斯的布置方式
（1）采取网络式布置
该布置方式为，根据采区设计布置的巷道，在构成网络后，密闭巷道并插管抽放本煤层瓦斯，其特点是：
①各抽放瓦斯巷道与采区准备巷道相吻合，不需另掘巷道； ②巷道网络较密，煤壁暴漏面积大，抽放效果好；
③在掘进巷道时，对本区的瓦斯状况已有所查明，故而有利于安全回采。（2）采区深部截取式布置
该布置方式为，在现采区与深部采区之间的阶段煤柱上，其特点是：
①可提前抽取下部煤层中的瓦斯，为深部煤层的投产创造安全回采条件；
②可截取下部煤层瓦斯，使之不向上部采区流动，减少现采区瓦斯量； ③不受采区投产时间限制，有较长的抽放时间，以取得较好的抽放效果。
17.最低抽采瓦斯时间：巷道抽采瓦斯的一个重要参数，其值为开始抽采瓦斯到正常通风能够保证煤层安全回采，无需继续抽采为止所需的时间。
18.煤壁瓦斯涌出系数K：单位煤壁暴露面积在单位时间内的瓦斯涌出量。19.煤巷掘进时的安全措施
（1）增强局部通风（2）先抽后掘（3）边掘边抽（4）超前抽采
20.巷道法预抽本煤层瓦斯的优缺点
（1）由于在抽采瓦斯之前需先开掘瓦斯抽采巷道，故而往往会遇到瓦斯涌出量大，给掘进工作造成困难。此时，即使采取加强通风、边掘边抽等措施，最终也会造成效串低、成本高的结果。
（2）为了在一定时间内抽出更多的瓦斯，往往需多掘巷道，以增加煤壁暴露面。这些巷道。虽然大多数在生产时可使用，但需提前投资；而月为了防止巷道在抽采瓦斯期间发生坍塌，还要加强支护。即使这样，经过较长时间的抽采后，这些巷道的冒顶和坍塌的情况往往仍较严重，给以后修复和生产造成一定的困难。
（3）在掘进抽采瓦斯巷道期间，往往会有大量瓦斯涌出；这种情况不仅会增加通风负担，而且还相应减少了瓦斯回收率，造成资源浪费。
（4）如果抽采巷道密闭不严，不仅会使抽出的瓦斯浓度偏低，而且易使煤层自然发火。
21.瓦斯抽放有效性系数K：钻孔累计抽放瓦斯量与钻孔极限抽放瓦斯量的比值。
K=0.8时，tx=1.609/ α;K=0.9时，tx=2.303/ α
其中，Tx为有效抽放时间；α为钻孔瓦斯流量衰减系数。———22.钻孔预抽方法的布置形式
（1）穿层钻孔布置方式（2）顺层钻孔布置方式
23.边采边抽本煤层瓦斯的布置方式及适用条件
（1）布置方式：平行钻孔、煤柱钻孔、顶板钻孔、顶分层钻孔、底板岩巷穿层钻孔（2）适用条件
①由于该方法是在回来或掘进的同时，抽采煤层中的瓦斯、因此不像预抽法那样受开采时间的限制，可适用于瓦斯涌出大、时间紧、用预抽法不能满足要求的地区。
②在抽采过程中，可借助于回采过程中的卸压作用，使抽采区域煤体松动，增大煤层的透气性，提高煤层瓦斯抽采效果。
③该方法是在采区掘进准备工作完成后(或掘进过程中)进行的。因此在实际应用中可根据采区各局部地点的瓦斯量大小，投入相应的边采边抽工程量。具有较强的针对性。因此，有利于解决生产环节中瓦斯涌出量大的问题。
24.邻近层瓦斯抽放
为了防止和减少邻近层的瓦斯通过层间裂隙的大量涌向开采层。可采用抽采的方法处理这一部分瓦斯，这种抽采方法称为邻近层瓦斯抽采。
25.邻近层瓦斯涌出量与工作面推进速度的关系
现象：当工作面推进速度不快时，基本上呈线性关
系，当当工作面推进速度较快时，则呈抛物线关系。原因：工作面推进速度加快时，围岩变形与破坏的 速度变缓，在一定的时间内，采空区的冒落带、裂
隙带的范围相对缩小，裂隙张开程度相对变小，从
而减弱与延缓了邻近层的瓦斯涌出。
26.邻近层瓦斯抽采方法
地面钻孔抽采法、井下钻孔抽采法和顶板巷道结合钻孔抽采法。
27.开始抽出距离
钻孔开始抽出卸压瓦斯时的滞后于工作面的距离，是决定第一个抽采钻孔位置的依据。
有效抽采距离
从开始抽出卸压瓦斯至钻孔失去作用的一段距离，是确定钻孔间距的基础。28.采空区的绝对瓦斯涌出量影响因素
煤层和岩石的瓦斯含量、老顶冒落步距、工作面长度、上下邻近层厚度、它们与开采层的间距、煤的渗透性能
29.采空区瓦斯赋存特征及运移规律
（1）赋存特征
①采空区瓦斯在工作面切眼1~12m范围内浓度变化较小，一般在3%~8%之间；在12~20m范围内瓦斯浓度变化幅度较大，一般在10%~18%；在20~40m范围内瓦斯浓度升高较快，一般在20%~35%；在40~60m范围内瓦斯浓度变化较大，一般在35%~50%之间。
②采空区瓦斯流动大体可以分为三个带: Ⅰ涌出带
采空区丢煤和卸压临近层解吸的瓦斯向工作面和和采空区排放，进入涌出带的瓦斯流动速度快，多以层流形式存在，且这部分瓦斯几乎全部被工作面风流和采空区的漏风流携带到回风道内，漏风大小与工作面供风量大小及支架位置和工作面通风方式有关。Ⅱ过渡带
过渡带瓦斯在工作面和采空区压差作用下，一部分进入工作面，另一部分暂时或永远滞留在采空区内，该区域瓦斯流动速度也明显下降。流动呈现出不均衡性，处于层、紊交错阶段。Ⅲ滞留带
释放采空区内的瓦斯一般滞留在采空区的深部，流动速度较低。（2）运移规律
①在垂直于工作面的走向上，近工作面采空区由于漏风流流速大，受到的紊动作用大，浮煤吸出的瓦斯和邻近层涌人的瓦斯随漏风流经上隅角进人回风巷，瓦斯浓度较低；随距工作面距离的增大，采空区瓦斯受扰动作用减小，因而瓦斯浓度增高。在采空区深处，随时间的推移，瓦斯浓度会日趋平均。
②在高度方向上，由于瓦斯受浮升力的作用，使采空区顶板附近的瓦斯浓度高于采空区底板附近的瓦斯浓度，并且这种分布特点使用于整个采空区。
③在沿工作面方向上，在漏风流影响到的区域，进风侧的瓦斯随风流向回风侧运移，导致回风侧瓦斯浓度的增大；在远离工作面，漏风流涉及不到的地方，这种回风侧比进风侧瓦斯浓度高的分布特点并不明显。
④在邻近层瓦斯涌人量较小的采空区，采空区瓦斯的分布以本煤层吸出瓦斯的分布特点为主。在涌人点形成瓦斯局部高浓度区，随距工作面距离的不断增大，局部高浓度瓦斯扩散而趋于符合上面的规律。
⑤在有大量邻近层瓦斯涌人的采空区，采空区瓦斯的分布以邻近层涌人瓦斯的分布特点为主，本煤层采空区吸出的瓦斯是叠加在邻近层涌人瓦斯的分布之上。
30.采空区瓦斯抽采方法
（1）回采过程中的瓦斯抽采
①密闭抽采法；②插管抽采法；③向冒落拱上方打钻孔抽效法；④在老顶岩石中打水平钻孔抽采法；⑤直接向采空区打钻抽采法；⑥地面垂直钻孔抽采法；⑦顶板巷道抽采；⑧前进式预埋管抽采法；⑨尾巷布管采空区瓦斯抽采（2）采后密闭采空区瓦斯抽采
①采完不久的采空区；②开采已久的采空区；③报废矿井
31.尾巷布置采空区瓦斯抽放（P57图2-4-9）32.影响采空区瓦斯抽采的主要参数
（1）采空区进回风巷的密闭；（2）抽采负压；（3）瓦斯抽采参数监测与控制 33.提高瓦斯抽放率的技术途径：
（1）改进钻孔抽放工艺参数
①增加布孔密度，确定合理钻孔间距；②改进布孔方式，合理确定钻孔位置；③增加钻孔深度；④提高抽放负压
（2）提高煤层透气性（煤层增透方法）
34.水力压裂法原理及工艺流程
（1）疾奔原理
水力压裂技术就是通过钻孔向煤层压入液体，当液体压入的速度远远超过煤层的自然吸水能力时，由于流动阻力的增加，进人煤层的液体压力就逐渐上升，当超过煤层上方的岩压时，煤层内原来的闭合裂隙就会被压开形成新的流通网路，煤层渗透性就会增加，而当压入的液体被排出时，压开的裂陷就为煤层瓦斯的流动创造了良好条件。（2）工艺流程
①钻井②测井③固井④射孔⑤压裂
35.水力割缝法原理及工艺流程
（1）基本原理
在钻孔内运用高压水射流对钻孔二侧的煤体进行切割，在钻孔二侧形成一条具有一定深度的扁平缝槽，利用水流将切割下来的煤块带出孔外，由于增加了煤体暴露面积．且扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的保护层，因而使得钻孔附近煤体得到了局部卸压，改善了瓦斯流动条件。（2）工艺
①古老方法：先打钻孔，退钻杆，换上射流器，利用钻杆输送高压水，一边退杆一边割缝。
②改进方法：直接在钻杆上面安上射流器，钻进时不产生水射流，进入钻杆的水通过钻头前端流出；退杆时射流器动作进割缝。这种连续钻进工艺需要活塞式射流器。
36.瓦斯抽采参数
主要包括煤层瓦斯压力、煤层瓦斯含量、煤层瓦斯涌出量、煤层透气性系数、瓦斯抽采率及抽采管路和钻孔中的瓦斯流量。
37.煤层瓦斯压力测定的基本方法：间接测压法和直接测压法
38.原始瓦斯含量、残存瓦斯含量和可解析瓦斯含量定义及相互关系
（1）原始瓦斯含量：煤层未受采动影响时的瓦斯含量；
（2）残存瓦斯含量：煤层受到采动影响已经排放出部分瓦斯，剩余在煤层中的瓦斯含量；（3）可解析瓦斯含量：指在常压下能从煤体中解析出来的瓦斯含量。可解析瓦斯含量=原始瓦斯含量—残存瓦斯含量
39.煤层透气性测定方法正确与否的三个标准（1）在理论上的合理性，即看其理论推导是否合理，在理论推导过程中所做的假设是否符合客观实际。
（2）现场的实用性，即所需直接测定的参数在测定过程中不需要很高的要求，不用复杂的操作，方便易行。
（3）测试结果的稳定性，一般认为，测试结果是否稳定也反映了该方法在理论上是否合理，在测定时是否准确。同一测定方法在不同时间内测定的煤层透气性系数值应当是稳定的，且相差不大；否则测定方法就可能有问题。
40.计算：径向流量法测定煤层透气性系数（会做例题）P97 41.瓦斯流量测定方法
（1）变压降法；（2）恒压降法；（3）皮托管；（4）测定气体流速；（5）容积式流量计
42.节流装置的基本原理
在充满管道的连续流体中，当流体流经管道内的节流装置时，流束将会在节流装置处形成局部收缩，从而使流速增大，静压力降低。这种状况导致节流装置前后产生压力降。流动介质的流量越大，则在节流装置前后所产生的压差也越大。因此，可通过测量压差来衡量流体流量的大小，这就是利用节流装置测定管道内连续流体流量的基本原理。
43.节流装置的选择原则
（1）当要求节流装置所产生的压力损失小时，可采用喷嘴或文特利管或文特利喷嘴。（2）测量易污染和浸蚀性介质时，采用喷嘴比采用孔板好。
（3）在测量的流量和压差值相同时，由于喷嘴的截面比比孔板的截面要小，所以，在此情况下，喷嘴的测量精度较高，而且需要的直线段长度也较短。
（4）在各节流装置中，以孔板的加工制造最为简单，喷嘴次之，文特利管和文特利喷嘴最为复杂。
44.节流装置的取压方法
（1）理论取压法
一般认为，入口端的取压嘴中心应位于孔板前端面距离为D的管道入口处，出口端的取压嘴中心，应位于流束收缩到最小的截面处。（2）径距取压法
入口端的取压嘴中心，应位于孔板前端面为D的管道入口处；出口端的取压嘴中心应位于孔板后端面距离为1/2D的管道出口处。（3）法兰取压法
法兰取压的入口和出口的取压嘴中心，均应位于距孔板两侧相应端面前、后25mm处，而与管径大小无关。（4）管径取压法
该取压法要求入口的取压嘴中心，应位于孔板前端面2.5D的管道入口处；出口的取压嘴中心应位于孔板后端面8D的管道出口处。（5）角接取压法
该取压法要求入口和出口的取压嘴中心，均应位于孔板前、后的端面处。
45.孔板流量计瓦斯流量计算（会做例题）P113 46.文特利管瓦斯流量计算（会做例题）P117 47.瓦斯抽放率：瓦斯抽放率通常是指矿井、采区或工作面等的抽出瓦斯量占瓦斯涌出总量的百分数。
48.瓦斯抽放有效性系数
瓦斯抽放有效性系数是指抽放瓦斯后较抽放瓦斯前回风流中瓦斯涌出量的减少程度，计算公式为：Kq0-q1×100%（q0是抽放瓦斯前回风流中的瓦斯涌出量；q1是抽放瓦斯q0后，回风流中的瓦斯涌出量）
49.瓦斯抽放的目的
其一是为了确保矿井安全生产，防止或减少瓦斯浓度超限；其二是为了开发利用瓦斯资源，变害为利。
50.抽放瓦斯的必要性指标
（1）安全生产角度
_
qq0.6vSCK
式中q——绝对瓦斯涌出量，m3/min；
q——允许瓦斯涌出量，m3/min；
v——巷道允许的最大风速，m/s； S——风流通过的最小巷道断面，m2；
C——《煤矿安全规程》允许的风流中瓦斯浓度，%； K——矿井或采区瓦斯涌出不均衡系数（2）安全经济角度
①一个回采工作面的绝对瓦斯涌出量大于5m3／min，或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3／min；
②矿井绝对瓦斯涌出量大于15m3／min；
③矿井抽采瓦斯总量能长期稳定在2m3／min以上，抽采系统的服务年限应在10年以上。_51.煤层瓦斯抽放的可行性
（1）煤层的透气性系数λ；
（2）钻孔瓦斯流量衰减系数α；（3）百米钻孔瓦斯极限抽放量Qj。
在“容易抽放”的煤层中抽放瓦斯，往往可以获得较大的抽出量，取得较好的抽放效果，在“可以抽放”的煤层中抽放瓦斯，虽能取得一定的效果，但往往需要较长的抽放时间和较多的钻孔工程量才能达到预定的效果。属于“较难抽放”的煤层，常常采取特殊措施抽放。
52.矿井瓦斯抽放设计的原则及内容
（1）矿井瓦斯抽放设计的原则
①编制矿井抽放瓦斯设计要以上级批准的设计任务书和经审批的《矿井瓦斯抽放可行性研究报告》提供的瓦斯基础资料为依据。
②确定抽放规模与抽放能力时，应能适应矿井生产能力和服务年限的需要，并应满足矿井生产期间最大抽放瓦斯量的要求。
③设计抽采系统与抽采方法时，要有利于多抽瓦斯、保证矿井安全生产，应结合矿井及煤层的具体地质开采条件，矿井及采区主要瓦斯来源，以选择适宜的抽采方法：要有适宜打抽采瓦斯钻孔的地点及充足的施工和抽采时间；抽采瓦斯钻孔的孔口应有足够的抽采负压，要配备一定的抽采瓦斯专业人员和装备，以实施抽采瓦斯工程和进行维护管理工作。
④抽采瓦斯泵站的位置，应考虑利用瓦斯的方便。一般应设在用户集中区附近，并考虑到地面敷设输送瓦斯管路的可能性和经济上的合理性。
⑤新建抽采系统的设计，报矿务局批准，并报省煤炭局备案。经批准的设计。不得随意变更．如有重大修改，须重新审批。（2）矿井瓦斯抽采设计的内容
抽采瓦斯设计主要包括抽采瓦斯工程设计说明书、抽采瓦斯工程机电设备与器材清册、抽采瓦斯工程设计概算书、施工图纸等四个部分。
①抽采瓦斯工程设计说明书，一般应包括下述内容：矿井概况；抽采瓦斯；瓦斯泵站；供电系统及设备；劳动组织和经济技术指标。
②抽采瓦斯工程机电设备与器材清册 ③抽采瓦斯工程设计概算书
④施工图纸亦是抽采瓦斯工程设计的重要组成部分
53.瓦斯抽采管路系统的组成
瓦斯抽采管路系统主要由主管、分管、支管和附属装置组成。
54.瓦斯管直径
瓦斯管直径选择的恰当与否对抽采瓦斯系统的建设投资及抽采效果均有影响。直径太大，投资就多；直径过细，阻力损失大。故一般采用下式计算：
55.瓦斯管路阻力计算（P137）
瓦斯管路的阻力分摩擦阻力和局部阻力两种。
56.正压管路浮漂式自动放水器工作原理及放水过程
（1）工作原理
利用浮漂浮力开启球阎又借助其自重关闭球阀，实现自动放水。（2）放水过程
放水器的进水管与瓦斯管的正压管路连接，浮漂的自重与筒内的压力迫使球阀紧贴在阀座上．从而使其与大气隔绝。抽采管路的水经进水管流入放水器内，当水位上升至浮漂底部后，随着水位不断上升，浮力越来越大，待浮力大于浮漂白重与球阀上下压力差之和时，浮漂浮起，带动球阀而开启，筒内积水在筒内压力作用下经阀体排至简外。此时，如瓦斯管路继续向简内供水，水则连续不断地流出；若无水进入简内，则浮漂随着水位的下降而降落，最后落入阀体而关闭，保持与大气隔绝。因此，该放水器既能及时排除积水，而又能防止管路的瓦斯由故水器泄漏。同时，为防止大量的水突然进入放水器时，筒内压力增大而使浮原无法浮起的问题，在筒上没有平衡管，与进水管连通，以保证故水器能正常工作。57.瓦斯抽采管路的检查和管理的主要工作
（1）压力观测
需要配备人员进行经常性的检查和抽采地点的负压变化情况，并做好详细的记录。（2）对抽采管路中积水的检查
抽采管路往往容易发生积水现象，一旦积水，则对抽采瓦斯影响很大，故而应当引起重视。
（3）抽采管路状态的检查
井下有时因巷道发生变化，抽采管路也需作相应的改动。（4）抽采管路附属装置的检查
检查人员对抽采管路上的放水器、流量计、阀门和安全设施都要按制度全面检查。（5）对抽采管路的保养
对已抽采结束的管段要及时拆除，运往地面或井下易保存地点。运输时，要避免管胳受到碰撞或变形引起损坏；瓦斯管内外应注意做好防锈工作，以便延长瓦斯管的使用寿命。
58.表4-3-1（P145）
瓦斯抽放技术 篇3
关键词：瓦斯抽放率封孔工艺抽放方法
0引言
瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，瓦斯抽放是解决和治理瓦斯的根本所在。瓦斯抽放效果的好坏关乎治理瓦斯的成败。相关科技人员经过长期实践认为矿井瓦斯抽放率主要与以下几个因素有关：即煤层瓦斯含量、透气性，抽放钻孔布置，钻孔封孔工艺，抽放系统及工作面通风方式。在相同抽放系统下，瓦斯抽出量大小与煤层瓦斯含量及涌出量，开采地质条件，瓦斯抽放工艺方法，抽放钻孔长度，通风系统，煤产量大小及工作面长度，工作面推进速度，井下煤层开拓及开采间隔时间等因素有关。
1瓦斯抽放系统对矿井瓦斯抽放效果的影响
1.1瓦斯泵的选型瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的要求。同时，从安装和经济角度考虑，并有适当余量为原则，避免“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象。
1.2瓦斯管网的合理布置抽放管网决定着抽放阻力的大小。抽放阻力大，系统性能低；抽放阻力小，系统性能高。管网阻力主要由管路长度、直径和管网布置所决定。管路长度负压端会受钻孔施工地点的不断增加而不断延伸，管路负压段，理论上没有长度的限制，但管路的正压端排气管，在确保安全的情况下，应尽量缩短。实际井下抽放系统中，管网越复杂，易积水，多漏气，管理困难，系统性能也低。因此，在满足生产需要的前提下，应简化网路、及时关闭或拆除无用的管路，应合理安装放水器，及时放水，以降低管网阻力。
1.3抽放方法的合理选择根据瓦斯来源和作用原理，分为单一抽放和综合抽放。选择合理的抽放方法，主要根据矿井(采区)瓦斯来源、煤层赋存情况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等。目前，采用单一的抽放方法往往不能有效的抽出瓦斯，必须根据现场实际情况采用顺层孔、穿层孔、交叉孔、顶板高位钻孔、采空区上隅角埋管的综合性抽放方法，以有效治理采掘面瓦斯，提高瓦斯抽放浓度，增加抽放纯量。
1.4抽放钻孔的布置影响自钻孔的主要因素有：钻孔的角度、长度、钻孔个数、孔径、间距等。对本煤层预抽瓦斯，根据煤层赋存条件、开采方法及开拓布置的不同，可以布置穿层钻孔、顺层孔(上、平、下向)，采用75～100 mm钻孔，煤层透气性差时，可以适当加大孔径。对卸压层瓦斯的钻孔，钻孔的有效部分应处在各个卸压层的充分卸压带，以保证有足够的瓦斯补给源。
1.5钻孔密封工艺钻孔施工完毕，其密封性决定着瓦斯抽放效果，封孔不严，漏气漏水，瓦斯浓度降低；反之，密封严密，瓦斯浓度高。因此，为提高井下瓦斯抽放浓度，，必须采用有效的封孔工艺。使封孔后，一方面使钻7L周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气裂隙(即消除初期漏气通道)：另一方面使钻孔得到可靠的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气裂隙(即避免后期漏气通道的产生和发展)。因此，封孔材料需达到如下要求①封孔材料应具有渗透性：为了消灭钻孔周围的成孔裂隙，即消灭初期漏气通道，封孔材料应具有进入钻孔周围裂隙的特性，一般普通水泥没有这种特性，超细水泥的使用效果要好于普通水泥。②封孔材料应具有膨胀陛：封孔材料的膨胀性对封孔效果十分重要，如果材料没有膨胀性而有收缩性，那么就不能取得应有封孔效果。封孔材料的膨胀可以对钻孔形成主动支护力，不仅可以防止钻孔的收敛变形，而且使钻孔周围形成高应力区，使封孔段周围煤体的透气性降低，减少煤体的漏气，提高瓦斯抽放浓度。③封孔材料的强度和硬度不能过高：封孔材料在煤体里留下一个长度数米的圆柱体，回采工作面采煤机割煤时要切割这些圆柱体，如果封孔材料的强度和硬度过高，采煤机割煤时可能产生切割火花，给回采工作面带来安全隐患。④封孔材料必须有一定的早强性：钻孔是個微型的全煤巷道，钻孔在地应力作用下将发生蠕变，封孔之后，要求封孔材料在较短的时间内凝固，并有一定的强度，及时对钻孔实现主动支护，防止钻孔的变形。
1.6抽放时间不同的抽放方法，钻孔有不同的最佳和有效抽放时间，在这段实践内，抽放的瓦斯量大、浓度高，之后逐渐衰减到无抽放价值而停抽。但在我国一些矿井中，因抽放巷道层位布置不当，受采动影响大，巷道维护困难而缩短了钻场、钻孔和抽放管路系统的服务时间，有的矿井掘、抽、采的关系失调，不等到应有的抽放时间就回采，使钻孔失去了最佳抽放和有效抽放时间，导致抽放率不高。因此，合理的抽放时间是保证矿井瓦斯抽放率的必要因素。
1.7抽放负压与钻孔密度抽放系统压力参数及钻孔密度直接影响钻孔瓦斯抽放效率，经有关专家研究得出规律：钻孔瓦斯抽放率分别与抽放负压和钻孔密度呈线形关系，即抽放率随负压值、钻孔密度的增大而增加。但最大抽放率并不出现在最大的负压值和最大钻孔密度的交汇部位，三者的函数关系在空间上是一个曲面。抽放负压对未卸压煤层抽放效果的影响还没有统一的认识，有关资料也表明，提高抽放负压可以显著提高瓦斯抽放量，但大部分测量数据是在调压后短时间内测量的，属于暂态现象，不能真正的表示抽放负压与抽放量的关系。对于采空区瓦斯抽放实践表明，当抽放负压在一定的范围内增加时，可以增加抽放量，而负压过高，不但抽放量增加不多，而且容易吸入空气引起采空区残留煤的自然发火，为此，在抽放采空区瓦斯时，控制一定的抽放负压是必要的。
2提高矿井瓦斯抽放率的途径
针对我国矿井抽放率低的原因，采取适当的措施提高矿井的瓦斯抽放率，不仅是矿井安全生产的要求，而且也是降低抽放成本，提高抽放效益的需要。为了提高我国矿井瓦斯抽放效果，国内的科研、高校、设计、生产单位等，从不同的方面开展了很多项研究，取得了可喜的成果。
2.1合理选择抽放方法合理选择抽放方法是提高抽放效果的关键，选择抽放方法应深入分析煤层赋存条件、瓦斯来源及涌出规律、开采布置及开采程度、瓦斯利用前景等。按照瓦斯来源可以分为本煤层抽放瓦斯和临近层抽放瓦斯：按抽放与采掘的时间配合可以分为预先抽放煤层瓦斯、边采边抽放瓦斯、采空区抽放瓦斯三类：按照抽放工艺可以分为钻孔抽放瓦斯、巷道抽放瓦斯、钻孔巷道混合抽放瓦斯、老空区密闭抽放瓦斯和地面钻孔抽放瓦斯。不同煤矿的现场条件，采用抽放方式也会有很大的不同。一般来说，选择抽放方法和形式的时候，要考虑瓦斯来源、煤质状况、采掘因素、时间配合和抽放工艺等因素。其总的原则是：①如果瓦斯存在于开采层本身，即可以采用钻孔或巷道预抽形式直接把瓦斯从回采层中抽出。②如果瓦斯主要存在于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，可以采用顶底板煤岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔将临近层瓦斯抽出。③如果在采空区或废弃巷道内有大量的瓦斯涌出，即可以用采空区抽放形式加
以消除。④如果在煤巷掘进时就已遇到严重的瓦斯涌出，而且难以用通风方法克服的时候，则需要采用在掘进工作开始前的钻孔预抽或巷道边掘边抽的方法加以解决。⑤如果煤层的透气性差，利用钻孔或巷道又不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯也不大，而在回采的时候却有大量的瓦斯涌出时，则需采用边采边抽，深孔爆破、大直径密集钻孔以及认为的可以改变煤层透气性等方法加以解决。
2.2选择合理的抽放参数①钻孔直径。钻孔直径的大小对抽放瓦斯有一定的影响。大直径孔的瓦斯抽出量远远大于小直径孔，而且有较长的稳定时间。因此，在保证施工进度的前提下，尽量选择大直径的钻具。②钻孔长度。对于开采层瓦斯抽放钻孔的长度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好；对于邻近层瓦斯抽放，钻孔一般要穿过所要预抽的煤层，在考虑打钻效率和打钻质量的前提下，利用大功率钻机施工长度较深的钻孔。③钻孔角度。抽放本煤层瓦斯的时候，布置钻孔的角度应注意以下几个方面：a由于深部煤层的瓦斯含量比较大，瓦斯向上流动，所以下向式钻孔瓦斯量较大，可以加速瓦斯排放。但下向孔中易积水，对瓦斯涌出有一定的阻力，且打钻施工比较困难。b上向式钻孔内不会积水，瓦斯涌出量也比较均衡，但在相同条件下比下向孔略小。c水平钻孔处于上述两种方式之间，可以克服上向孔和下向孔的缺点，各矿井可以根据实际情况制定相应钻孔角度。④抽放负压。瓦斯抽放泵能力、运转特性与负压對抽放效果有很多影响，抽放负压越大，抽放量越大，但当负压到一定程度后，抽放效果就不会明显增加，有时反而会影响抽放效果，要根据具体情况确定
2.3其它途径①扩大抽放范围：扩大抽放范围：一是要合理增加钻孔数目来扩大抽放面积：二是要增加抽放煤层及抽放区域。②提高煤层透气性：煤层透气性是煤层对于瓦斯流动的阻力，通常用透气性系数来表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流动越容易，瓦斯含量就少；反之，瓦斯易于保存，煤层瓦斯含量大。③采用综合抽放方法：随着煤矿机械化水平的提高，开采强度的大幅度提高，开采后邻近层、采空区等的瓦斯涌出量也急剧增加，为了实现高产高效矿井的安全生产，要求抽放瓦斯技术有一个新的突破，所以综合抽放方法已经是矿井进行瓦斯抽放的一个趋势。
3结语
煤矿瓦斯抽放技术研究 篇4
近几十年来, 随着我国煤炭工业的迅速发展, 煤炭经济逐渐占据了重要的地位。我国的煤炭采掘技术也得到不断发展, 但是相比于国外, 我国还有一定差距, 特别是煤矿瓦斯抽放技术水平较低。这也是我国煤矿事故频发的重要原因。强化煤矿瓦斯抽采技术, 提高煤矿瓦斯抽放效率, 对于防止煤矿瓦斯事故, 促进煤矿安全生产具有重要的现实意义。
2 煤矿瓦斯抽放的意义
煤矿瓦斯在全世界得到了广泛利用和认可, 煤矿瓦斯是一种清洁能源和特殊资源, 主要是生活瓦斯和工业瓦斯利用, 它的有效利用能够给企业和国家带来更多的经济效益。同时, 瓦斯也是一种温室气体, 对当前节能减排, 构建绿色环境, 降低对环境的影响具有重要的意义。近些年我国煤矿瓦斯事故频发, 煤矿瓦斯抽放技术的研究, 对预防煤矿瓦斯事故具有重要的意义。
我国煤矿分布广泛, 地质环境差异较大。对煤矿瓦斯抽放技术的研究, 能够有效分析不同煤矿的具体情况, 引起煤矿瓦斯事故不同原因的探讨, 具有重要的科学研究意义。同时煤矿瓦斯抽采也是国家政策的要求。对于煤矿安全, 瓦斯及煤层气抽取利用, 井上井下的预警预报系统的建立具有重要的现实意义。
3 煤矿瓦斯的发展及现状
3.1 发展情况
我国是从1938年开始工业抽放瓦斯, 直到1952年才在龙凤矿建抽放瓦斯泵, 开始系统连续抽放瓦斯。随着几十年的发展, 特别是近些年, 煤矿工业的迅速发展, 和煤矿瓦斯技术的不断成熟和运用, 推动了我国煤矿瓦斯抽放技术的发展。
我国的煤矿瓦斯技术大致经历了以下几个发展阶段:
(1) “高透气性煤层瓦斯”的抽放阶段。 (2) “邻近层卸压瓦斯”的抽放阶段。 (3) “低透气性煤层强化抽瓦斯”的阶段。 (4) 综合性抽瓦斯阶段。
3.2 瓦斯的抽放方法
我国根据煤层的地质条件、瓦斯的赋存特点采用了不同的抽采技术。同时根据瓦斯抽放对象的不同, 可大致分为:本煤层的瓦斯抽放, 邻近层的瓦斯抽放以及采空区的瓦斯抽放。
(1) 本煤层的采前预抽。大部分对单一煤层的高瓦斯进行开采, 或者突出矿区的开采都是采取本煤层的采前预抽技术, 同时, 一部分远距离煤层区的开采也用这种方法。 (2) 本煤层边采边抽。一些高瓦斯或者突出矿井为了解决比如本煤层预抽的时间短, 瓦斯的抽放效率低, 增加瓦斯的抽放量等问题一般都采用本煤层边采边抽的方法。 (3) 本煤层边掘边抽。在煤巷掘进的时候, 我国大多数的高瓦斯矿井以及煤与瓦斯突出矿井, 一般都采用边掘边抽技术, 防止煤与瓦斯的突出和超限。 (4) 邻近层钻孔抽放。在开采煤层群矿区的时候, 如果回采工作面瓦斯涌出以邻近层为主且通风无法稳定瓦斯超限时, 这种情况一般都用临近层钻孔抽放技术。 (5) 临近层巷道抽放。这种技术因情况而异, 阳泉矿就是运用了临近层巷道抽放技术, 并取得了显著的效果。 (6) 采空区瓦斯抽放。一些矿区的工作面出现较大瓦斯涌出量的时候, 一般可以采取采空区瓦斯抽放技术, 可以减少工作面的瓦斯, 防止瓦斯超限。
3.3 瓦斯抽放技术存在的问题
我国的瓦斯抽放历史较久, 但在煤矿中瓦斯抽放出现的问题却不少, 近些年虽然做了一些研究, 但相对于发达国家还有差距。现存的瓦斯抽放问题主要有以下几种:
(1) 瓦斯抽放不稳定, 难以有效利用。在整个瓦斯的排放过程中, 对于瓦斯浓度是否符合利用要求和排放量是否稳定难以考虑周全。同时抽放的水平有限, 抽放的形式过于单一, 空气的大量混入, 给抽放技术和综合利用瓦斯带来了很大的困难。 (2) 单纯的瓦斯抽放, 利用量太小, 利用率过低。当前, 我国对煤矿瓦斯的抽放重点主要停留在抽放上, 而不是要综合利用, 这就造成了瓦斯的利用形式过于单一, 基本上是以民用为主, 只有少数一些煤矿用来发电和作为汽车燃料等等。 (3) 资金的投入不足。当前, 我国的煤矿瓦斯的抽放活动主要还是靠下拨的专项资金来维持, 却也仅仅能够维持煤矿的安全生产。同时, 由于资金的投入不足, 抽放钻孔的工程量太小, 不能加大钻孔密度用以形成网格式的布孔以适应中国低透气性的煤层抽放条件, 用来增大煤层的透气性。 (4) 仅针对瓦斯抽放矿井, 而矿井回流中的瓦斯被直接排放。当前, 我国的瓦斯综合利用的工程仅仅是针对矿井瓦斯的抽放。而每年全国煤矿瓦斯抽放中, 有超过90%来自回风流、浓度不低于1%的瓦斯是被直接排放到空气中去的。 (5) 抽采率低, 抽采浓度不高。煤矿瓦斯要求的抽采技术工艺性强, 复制性差, 容易受煤层地质条件的控制。同时, 抽采参数的选择, 抽采瓦斯的管理工作以及抽采的监测不完善也是造成瓦斯抽采率低的重要原因。 (6) 抽采施工设备不适应煤层条件, 或者设备运用不当。一般在瓦斯含量高, 松软突出的煤层内施工抽采钻孔难度较大, 往往只能够打十多米的钻孔, 这给瓦斯的抽采和防突工作带来很大的困难。定向水平千米钻孔抽采瓦斯中, 千米钻机和随钻测斜装置的技术还不成熟。在有突出危险性煤层中施工的遥控钻机也急需改进。 (7) 意识不到位。很多的煤矿单位, 特别是一些企业领导对安全的意识, 和“以人为本”的观念认识不深, 对抽放瓦斯的重要性认识不强。对抽放瓦斯装备不能实时运用和更新, 设备难以满足工作需要, 因此需要尽快转变观念, 提高安全生产意识。
3.4 煤矿瓦斯抽放设备
(1) 钻孔装备。采用快速的大孔径钻孔技术, 以此提高钻孔成孔的孔径, 能够大大提高瓦斯抽放的效果, 对煤层也能够起到卸压作用。主要有:“MK-6型全液压钻机”和“MKD-5S型全液压钻机”。 (2) 瓦斯泵。瓦斯泵的运用中主要有“2BE1系列泵”, 和“ZYW型移动式瓦斯抽泵站”。
4 加强瓦斯抽放技术的建议
4.1 合理选择抽放方法
根据瓦斯的来源, 煤质的状况, 采掘的条件, 采掘的工艺等多种因素, 综合选择抽放方法, 能够使煤矿瓦斯抽放更加安全合理。
4.2 以抽放为重点, 加大对瓦斯的治理力度
(1) 建立和完善抽放系统, 加大瓦斯的抽放力度。结合瓦斯的治理工作和各矿的瓦斯涌出、通风能力等情况, 在优先考虑开采保护层的前提下, 尽量将抽放作为治理瓦斯的重要手段与核心。 (2) 积极探索和研究更为先进的抽放方法, 以解决防突难题。 (3) 加强指标的考核力度, 以提高瓦斯的抽放效果。
4.3 做好监测和预防工作
(1) 充分发挥监测监控的作用。建立完善的监测监控系统是发挥监测监控作用的基础。整个煤矿公司监测系统进行集中联网, 统一控制, 公司和矿24小时监控。监测地点一旦发生瓦斯超限, 监控人员立即将得到讯息。利用监控系统, 可以对地下各个施工情况进行实时监测, 做到早发现, 早处理, 防范于未然。 (2) 加强通风管理。在进行采掘工作面设计的时候, 务必要对瓦斯的治理工程同时设计, 甚至优先于施工;在回采工作面投入生产之前, 由公司的业务部门按预防瓦斯的治理要求进行工程验收;瓦斯的治理工程未完工或者达不到基本要求的, 工作面不准生产。在验收过程中回风流瓦斯浓度超过0.6%不得生产。回采工作面生产的过程中, 回风流瓦斯的浓度达到0.9%, 也应立即停止生产, 同时要求有关部门立即查找原因, 提出处理意见, 迅速处理, 直到浓度降到0.8%以下时方能允许生产。杜绝两次或大规模瓦斯超限情况。 (3) 强化局部的通风管理, 防微杜渐。一般而言重特大事故往往都是由局部细节问题造成的, 因此把通风工作做细、做扎实, 才是防止重特大瓦斯事故的重点。要加强局部的通风管理工作, 减少瓦斯的超限次数。
4.4 提高煤层透气性
提高煤层的透气性对于煤矿瓦斯抽放具有重要的意义, 其主要的方法有“水力割缝”、“水力压裂”、“深孔爆破”、“交叉布孔”等等。
4.5 采空区瓦斯抽放
在高瓦斯采煤时, 特别是开采煤层群及厚煤层的时候, 邻近层、围岩等会向采空区涌出大量瓦斯。可以根据情况采用半封闭采空区的抽放方法, 进行埋管抽放, 以及靠切眼侧密闭的抽放方法。
4.6 扩大抽放范围
要扩大抽放的范围就必须要增加钻孔的数目, 增加抽放的煤层和抽放的区域。
4.7 采取综合抽放法
随着煤矿开采的扩大, 和机械化水平的不断提高, 为了保证安全, 提高产量, 原先的单一抽放方式已经逐渐不能适应当前变化, 就需要我们在技术上有新的突破和创新, 进行综合抽放。
4.8 自救措施
在作业的时候要设置多个安全可靠的防爆场所。所有作业人员, 都必须携带自救设备, 以备不时之需。并加强人员的危机意识的培养, 提升作业人员的自救能力。
5 结语
煤矿瓦斯的治理是一项长期而又艰巨的任务, 随着矿井瓦斯的涌出量的不断增大, 抽放瓦斯已经成为高瓦斯煤层开采不可或缺的环节。选择适合本地、本矿井的瓦斯抽放技术与抽放设备, 提高瓦斯抽放效率, 对矿井、煤矿企业和国家都有十分重要的现实意义。
摘要：本文较为详细地阐述了煤矿瓦斯抽放技术运用的现实意义和它的发展现状, 并对煤矿瓦斯抽放技术的提升, 提了一些建议, 使之有利于煤矿安全生产, 有利于社会发展。
关键词：煤矿,瓦斯抽放,技术
参考文献
[1]朱诗山.煤矿瓦斯抽放技术[J].煤炭技术, 2009, 28 (6) :102-103.
[2]徐超, 刘辉辉, 邹伟等.浅谈我国煤矿瓦斯抽放技术[J].山东煤炭科技, 2010, (2) :196, 198.
[3]王魁军, 张兴华, 王佑安等.中国煤矿瓦斯抽放技术[C].第一届中国国际煤矿瓦斯防治与利用大会论文集.2005:123-128.
[4]苏鸣辉, 李宁, 张展晨等.浅析煤矿瓦斯抽放技术与如何提高抽放效率[J].科海故事博览:科技探索, 2011, (11) :146-146.
抽放瓦斯泵司机操作规程 篇5
一、适用范围
第1条 本规定适用于顶拉公司抽放瓦斯泵司机。
第2条 抽放瓦斯泵司机应完成下列工作：
1、负责抽放瓦斯泵的停、开和日常维护管理。
2、运行参数的调整、记录工作。
二、上岗条件
第3条 抽放瓦斯泵司机必须经过培训，取得安全技术工种操作资格证后，持证上岗。
第4条 抽放瓦斯泵司机需要掌握以下知识：
1、掌握瓦斯泵的结构、性能。
2、会进行一般的维护保养及故障处理。
3、掌握抽放瓦斯系统中设备的操作等有关规定。
4、熟悉抽放瓦斯系统的工作原理。
5、熟悉入井人员的有关安全规定。
6、了解有关煤矿瓦斯、煤尘爆炸的知识。
7、熟悉《煤矿安全规程》对抽排瓦斯的有关规定。
三、安全规定
第5条 地面泵房的建筑要符合《煤矿安全规程》第146条规定要求。
第6条 地面泵房必须符合防火、防雷电、防管路回火爆炸的安全装备，必须配齐通讯设备和必要的检测仪表。
第7条 采用地面泵房抽放瓦斯的，其管路应尽可能敷设在回风巷和风井中，管路离巷道底部保持一定高度并相对稳固，尽量减少弯头和直角弯。必须安装管路防回火、防回气、防爆炸的安全装备。
第8条 临时瓦斯抽放泵站的安设、使用，必须符合《煤矿安全规程》第147条规定要求。
第9条 临时瓦斯抽放泵站的安设，应选择在巷道规整、支护良好（不得有可燃性支护材料）处，还要充分考虑行人等安全间距。
第10条 泵房值班人员必须坚守岗位，不得擅离职守。
第11条 操作电器设备时，必须穿戴绝缘鞋和绝缘手套。
第12条 对于反映抽放泵运行状态的各种参数（瓦斯浓度、设备温度、压力、孔板流量计静压差、流量等）及附属设备的运转状态、机房内的瓦斯浓度，在正常情况下应按各局规定的间隔时间进行观测、记录和汇报，特殊情况下必须随时观测、记录和汇报。
第13条 要经常检查维护抽放系统各种计量装置、阀门和安全装置等，保证灵活可靠。
四、操作准备
第14条 检查泵站进出气阀门、循环阀门、配风阀门、放空阀门和利用阀门，保证其处于正常工作状态。
第15条 检查抽放泵地脚螺栓，各部连接螺栓以及防护罩，要求不得松动。
第16条 检查并保持油路、水路处于良好工作状态。
第17条 各部位温度计应齐全，温度计指示值符合规定要求。
第18条 泵站的测压、测瓦斯浓度装置及电流、电压、功率表均应正常工作，无异常。
第19条 检查泵站进、出气侧的安全装置，要求保证完好；采用水封式防爆器的，要保证水位达到规定要求。
第20条 用手转动泵轮1～2周，要求泵内应无障碍物。
第21条 检查配电设备，应完好。
五、操作顺序
第22条 本工种操作应遵照下列顺序进行：
交接班检查开机停机
六、正常操作
第23条 接到启动命令后，抽放瓦斯泵司机应1人监护、1人准备操作。
第24条 启动带有润滑系统和冷却系统的抽放泵时，应首先启动润滑系统和冷却系统，并适当调整流量。
第25条 启动带有供水系统的抽放泵时，应先启动供水系统，并开、关有关阀门。
第26条 回转式抽放泵的启动顺序如下：
1、开启泵的进、出气阀门和循环阀门、配风阀门、放空阀门。
2、操作电气系统，使抽放泵空载运行5～15分钟。
3、抽放泵空载运行正常后，打开连通井下的总进气阀门，同时关闭配风阀门，并逐步关闭循环阀门，使抽放泵带负荷运行。
第27条 真空泵的启动顺序如下：
1、关闭进气阀门，打开出气阀门、放空阀门和循环阀门。
2、操作电气系统，使抽放泵投入运行。
3、缓缓开启进气阀门。
4、调节各阀门，使抽放泵正负压达到合理要求，向泵体、气水分离器等供给适量的水。
第28条 使用临时瓦斯抽放泵站，在开机以前必须首先检查瓦斯、一氧化碳检测状况，浓度符合规定要求时，方可按照操作说明书启动。
第29条 抽放泵启动后，应及时观测抽放正、负压及流量、瓦斯浓度、轴承温度、电气参数等，并监听抽放泵的运转声。
第30条 按规定按时记录各种检查数据。
第31条 抽放的瓦斯进行再利用时，当抽放泵抽放的与其浓度达到30%以上时，应向调度室汇报，并通知用户主管单位，准备向用户输送瓦斯；在接到输送瓦斯命令后，开启总供气阀门，同时关闭放空阀门。
第32条 若泵站内设有加压泵，在接到向用户输送瓦斯的命令后，应按本工种第26条或第27条有关抽放泵的启动顺序启动加压泵，并开、关有关阀门，向用户送气。
第33条 采用干式抽放泵的，当抽放瓦斯浓度低于25%时，应及时停机，并向调度室汇报。
第34条 多台抽放泵并联运行时，其启动和停止应按照本工种有关抽放泵的停止、启动顺序进行操作。
第35条 多台抽放泵并联运行时的操作顺序如下：
1、先启动1台抽放泵，待运转正常后，再启动另一台抽放泵。
2、抽放泵运转正常后，再进行带负荷操作。
第36条 停抽放泵和加压泵之前，必须通知用户和调度室。
第37条 停抽班泵前，必须首先停加压泵及其附属系统。利用加压泵排除民用管道内的瓦斯时，必须先将抽放泵泵体及井下总进气阀门间的管路内的瓦斯排除干净。
第38条 接到停止抽放泵运行的命令后，应1人监护、1人准备进行停机操作。
第39条 抽放泵的停机操作顺序是：
1、开启放空阀门、循环阀门，关闭总供气阀门和井下总进气阀门，同时开启配风阀门，使抽放泵运转3～5分钟，将泵体内和井下总进气阀门间的管路内的瓦斯排出。
2、操作电气系统，停止抽放泵运转。
3、停止供水、供油。
第40条 抽放泵停止运转后，要按规定将管路和设备中的水放完。
第41条 抽放瓦斯的矿井，在抽放工作未准备好前，不得将井下总进气阀门打开，以免管路内的瓦斯出现倒流。
七、特殊操作
第42条 如遇停电或其他紧急情况需停机时，必须首先迅速将总供气阀门关闭，然后将所有的放空阀门和配风阀门打开，并关闭井下总进气阀门。
第43条 抽放泵每次有计划的停机，必须提前通知用户或其主管单位；紧急情况下，停机后应及时通知用户或其主管部门。
第44条 抽放泵需要互换运行时，必须报告调度室同意后方可按计划进行。
第45条 互换抽放泵的操作顺序如下：
1、备用泵空载运转正常后，调小运转泵的流量，并相应调整抽气量。
2、开启备用泵和运转泵系统间的联系阀门，并关闭备用泵的配风阀门，使备用泵低负荷与运转泵并联运行。
3、当备用泵带负荷运转正常后，关闭其放空阀门。
4、停止原抽放泵运转，并开、关有关阀门，调整备用泵的流量。
第46条 无论是抽放泵还是加压泵的互换运行，均不允许间断瓦斯利用；否则必须提前通知用户或其主管单位。
第47条 抽放泵的互换运行应避开用气高峰时间。
第48条 2台并联运行的抽放泵需要与另外2台抽放泵互换运行时，必须停泵后进行。
八、收尾工作
第49条 对全部设备的外表进行1次擦洗。
瓦斯抽放技术 篇6
关键词：瓦斯抽放；固定连接；顺槽；阻燃；抗静电
中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0172-03
瓦斯爆炸事故是煤矿安全生产的主要危害之一。近年来，全国瓦斯爆炸事故频频发生，造成了极为严重的人员伤亡和经济损失及恶劣的社会影响。因此，加强矿井瓦斯治理及做好对高瓦斯矿井的瓦斯抽放工作显得尤为重要。
1 研究的必要性
目前，我国矿用瓦斯抽放泵以及瓦斯抽放主管道等在大量生产、实验的基础上已经统一了标准，并已经达到了高瓦斯矿井安全生产所要求达到的条件。连接煤壁内瓦斯抽放封孔管和瓦斯抽放主管道之间的部分目前国内还没有进行在材料、结构以及尺寸上进行统一规范，该类产品目前大多都是采用代用品（普通塑料管、普通PE管、高压胶管等），密封处用胶带或铁丝缠绕而成。代用品在性能上不具备阻燃、抗静电条件；软管管道抗负压能力弱，容易折曲变形，被煤尘及泥水堵塞，达不到良好的抽放效果；管道连接处密封效果差，极易泄漏出瓦斯、一氧化碳等有毒有害气体，气体泄露处与金属接触的地方甚至会产生火花，给煤矿安全生产埋下了很大的隐患。
因此，对高瓦斯矿井顺槽瓦斯抽放固定连接系统的研究并推出一套合适的产品，进而对这一产品进行行业性规范，就显得尤为重要。
2 问题的提出及研究内容、方向
依据全国各高瓦斯矿井同类产品使用现状调查报告，中煤科技集团公司决定开发该套合适产品。开发时间：2011年9月至2012年12月。
2.1 本项目主要研究、实验的内容
研制出瓦斯抽放汇流管、直通（含球阀、测压孔）、三通、弯头（方向可多角度调节）、法兰接头（带球阀）、密封件等一整套合适材质、结构和规格的产品。
2.2 研究目标
项目研究的目标，就是要通过对瓦斯抽放汇流管、直通（含球阀、测压孔）、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头（带球阀）、密封件等产品的材料及其结构进行分析、研究、试验，最终研制出高瓦斯矿井顺槽瓦斯抽放固定连接系统，使该系统内产品：
①瓦斯抽放汇流管、直通、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头产品阻燃、抗静电、耐负压、通径大。
②瓦斯抽放汇流管、直通、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头重复利用率高。
③直通、三通跟汇流管连接处均能达到合适的调节量。
④弯头（方向可调节）韧度足够，能向各个方向弯曲。
3 研制产品的性能和技术水平
性能需要满足：阻燃、抗静电；耐正负压性能好、密封性能可靠；抽放效果显著，管道不易堵塞；适应能力强，有水无水均能适应；安装方便、快捷，无需借助额外工具；耐油、耐腐蚀；可重复使用。
技术水平要达到以下标准：
①瓦斯抽放汇流管、直通、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头材料要满足国家标准值（MT558.2-2005）。阻燃性试验：有焰≤3 s， 无焰≤20 s；表面电阻实验：内外壁表面电阻≤1.0×106 Ω；负压试验：壁厚5 mm，负压≥0.8 MPa；正压试验：壁厚5mm，正压≥1.6 MPa。
②直通（带球阀）、三通、调节弯头（40°圆锥角内任意转动）、法兰接头（带球阀）材质、尺寸。材质：PE；规格：DN50（国标），端口到中心点长度200 mm（调节量+/- 200 mm）。
③蕾型密封圈。密封效果好、耐腐蚀、抗老化。
4 研制产品实物图及试验试用情况
高瓦斯矿井顺槽瓦斯抽放固定连接系统现场试验研究是在晋煤集团成庄矿4104、4219巷进行的，实物如图1所示，共试验安装200套连接固定装置，其中在4104、4219巷各试验试用了100套产品，各地点每5～8个抽放钻孔作为一个抽放单元，每个抽放单元外加一个放水器，从放水器出来的瓦斯流经管道通过汇流管与抽放主管路相连。
4.1 安装时间确定
在巷帮煤壁打抽放钻孔，待钻孔周围瓦斯降至1%以下时，方可进行连接抽放钻孔。抽放固定连接装置规格全部采用DN50圆柱体，无台阶，采用螺帽上的螺纹在拧紧的的过程中螺纹将蕾型密封圈沿着锥面推动，使其产生径向推力，产生的摩擦力来实现固定，从而达到管材与连接部件紧密结合，实现密封。
4.2 安装程序
将DN50直通（带球阀）一端固定在煤壁封孔管端，依次连接汇流管、直通、调节弯头、汇流管、三通，作为一个抽放连接孔，钻孔间距2 m（根据现场实际钻孔间距来定），每5～10个抽放连接孔作为一个抽放单元终端连接至放水器，放水器通过一段汇流管连接到抽放主管路上。
4.3 井下4104、4219巷抽放情况
在巷道顶部敷设聚乙烯管，用9 mm钢丝绳挂起。抽放管路不得同带电体接触；抽放管路每两根管留一个三通，三通外接DN50阀门与DN50抽放三通对接，通过放水器后联接顺层抽放钻孔。
4104巷观察点钻孔抽放情况（抽放时间2个月）如表1所示，4219巷观察点钻孔抽放情况如表2所示。
4.4 井下试验试用产品情况总结
通过在井下4104、4219巷试验安装200套瓦斯抽放连接固定装置后，将现场安装使用情况总结如下：
①所有管件、管接头阻燃、抗静电，使用过程中未发生过燃烧、起静电现象。
②调节弯头在使用过程中能够在以球心为中心的范围内做40°圆锥角摆动，即弯头最大调整角度±20°，能够很好的满足由于钻孔倾角和孔与孔之间距离的差异带来的安装操作问题。转动连接处采用两道密封，调节弯头为预先装配好的一体管件，使用过程中未发生漏气现象。
③管道通径大，各部件规格均为DN50，各接头内径Φ50 mm，不易堵塞，偶有堵塞的情况下工人手工拧下相应堵塞部位管件掏出堵塞物体再拧上即可，操作方便、快捷、疏通效果显著。
④安装、操作方便，整个安装过程管道和各部件连接处用手拧合各部件两端的端盖即可完成，无需额外安装工具，非常适合快速安装。
⑤耐油，耐腐蚀，使用过程中未出现过由于井下环境潮湿引起的腐蚀现象。
⑥各管件接头可以重复拆装使用。
⑦现场使用该连孔装置后，根据参数表显示，单孔抽采浓度普遍升高。
5 结 语
该项目研制出了符合高瓦斯矿井安全生产条件的抽放连接固定产品，该套产品的规范使用能够有效避免高瓦斯矿井在抽采过程中瓦斯泄露及疏通效果差给矿井带来的危害，产品的大量使用对矿井的安全生产意义重大。
参考文献：
[1] 胡殿明，林柏泉，吕有厂，等.煤层瓦斯赋存规律及防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.
[2] 沈怀健，郑孝鹏.低透气性高瓦斯煤层立体多层次瓦斯综合治理技术[J].煤矿开采，2007，（4）.
[3] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：中国法制出版社，2010.
[4] 张金山，王政伟.埋管抽放技术在内蒙古太西煤业集团应用的可行性分析[J].现代矿业，2010，（6）.
[5] 张金山，王政伟.注浆封孔法测定煤层瓦斯压力在平沟煤矿的应用[J].中国煤层气，2010，（3）.
[6] 郝长胜，孙宝雷.采空区埋管抽放技术在采煤工作面的应用[J].煤，2010，（4）.
煤矿瓦斯抽放技术探讨 篇7
瓦斯本身是一种无毒的气体, 但是由于该物质会影响人的正常呼吸, 因此瓦斯浓度但凡过高便会导致窒息, 严重者会造成生命危险。同时又由于瓦斯本身具有一定的可燃性, 因此高浓度的瓦斯一旦遇到明火极易产生爆炸现象, 对周围的人和事物带来严重的危害。我国煤矿在开采的过程中经常会有瓦斯的出现, 并且存在着数量众多的瓦斯井。这些瓦斯井内存在着大量的瓦斯, 一旦开采的过程中瓦斯泄漏将直接对煤矿开采工作人员造成身体上的损害。因此, 在煤矿开采的过程中应当积极引入了煤矿瓦斯抽放技术, 并且予以不断完善, 以推动煤矿开采工作的安全且有序进行。
1 煤矿瓦斯抽放技术存在的问题
1.1 时间控制不到位, 瓦斯排放不彻底
我国瓦斯矿井数量较多, 这些瓦斯矿井在实际的开采之前, 通常需要对矿井中的瓦斯加以抽排, 以降低矿井内瓦斯的浓度, 确保矿井开采过程中工作人员的人身安全。我国政府部分对矿井瓦斯抽排给予了严格的规定, 从理论上来说矿井内瓦斯的抽排应持续一段较长的时间, 一般应在6个月以上, 以确保矿井内瓦斯可以彻底排放。但是在实际的工作中, 真正可以按照国家标准进行瓦斯排放的煤矿企业却寥寥无几, 具体来说我国煤矿企业在瓦斯排放的过程中, 经常会出现时间控制不到位的问题。造成这一问题的原因主要是由于在市场经济的影响下, 煤矿企业的生产经营逐渐向着追逐利益, 获取经济效益的方向发展, 而对于一些小型煤矿、私人煤矿来说, 获取经济效益是其开设煤矿的主要目的, 因而为了尽快地回笼资本, 获取经济收益, 煤矿企业在煤矿瓦斯抽放的过程中, 将瓦斯的抽放时间进行了压缩, 将本应维持在6个月以上的瓦斯抽放时间压缩为3个月甚至是1个月。而在这样短的时间内, 如果想彻底地将瓦斯矿井内的瓦斯排空, 则存在着较强的偶然性, 无法从根本上确保煤矿开采的安全。
1.2 技术投入不足, 排放系统不协调
煤矿企业在瓦斯抽放的过程中, 需要借助先进的技术以及设备的支持, 一旦技术与设备出现问题, 将对煤矿企业的瓦斯排放带来直接的影响。现阶段我国煤矿企业在技术与设备方面存在下述问题:①技术投入不足。煤矿企业瓦斯抽放技术在煤矿企业中广泛的被应用, 但是由于煤矿企业对技术革新缺乏应有的重视, 因此煤矿企业瓦斯抽放技术经常会呈现出滞后性, 难以与世界上先进的瓦斯抽排技术相接轨。此类现象的出现直接会导致两种后果, 一是煤矿企业的瓦斯排放工作难以有效的进行提升, 二是煤矿企业瓦斯抽放技术难以与先进的设备相适配, 造成抽排过程中的阻碍。②排放系统不协调。煤矿企业的瓦斯抽放系统主要作用井下瓦斯的排放, 其运行的好坏直接影响着井下瓦斯排放的质量。就目前而言, 煤矿瓦斯抽放系统最主要的问题就是排放系统不协调, 造成排放系统不协调的主要原因就是各个部件之间不适配, 例如抽放系统的动力过小而抽放管道压力又过高, 导致瓦斯抽放的效率下降等。
1.3 井下封孔不合格, 瓦斯引流不到位
封孔技术是煤矿瓦斯抽放技术的重要组成部分, 对于控制煤矿瓦斯的排放有着不容忽视的作用。封孔的主要材料包括水泥、黄泥等, 这些材料被大部分的煤矿企业所采用, 在煤矿瓦斯排放中进行广泛的应用, 但是由于不同煤矿在煤矿构造、实际情况等方面都存在着明显的不同, 这便使封孔技术的应用受到了诸多影响, 例如在一些水平开采的矿井中进行封孔技术的应用, 经常因矿井的构造太过特殊, 使得封孔技术难以有效的发挥, 出现井下封孔不合格的现象, 造成密封上的问题。除此之外, 在煤矿瓦斯抽放的过程中, 瓦斯的引流是关键, 一般而言, 煤矿企业在瓦斯引流的过程中, 经常会用到封孔技术对瓦斯予以引流, 但是由于封孔技术自身存在较大缺陷, 无法与所有矿井进行完全的适配, 这便导致实际的工作中经常出现瓦斯引流不到位的情况, 极大影响井下瓦斯的抽排。
1.4 管理体系不健全, 管理内容不全面
瓦斯的抽放不仅存在于煤矿开采的准备阶段, 其伴随着煤矿开采的整个过程中, 所以, 煤矿企业应重视瓦斯的抽放, 通过不断加强管理来强化瓦斯抽放的质量。但是从实际的工作中可以发现, 大多数的煤矿企业并没有意识到对瓦斯抽放技术管理的重要性, 致使瓦斯抽放技术在应用的过程中难以将其作用充分地发挥出来。煤矿企业在瓦斯抽放技术的管理方面存在的问题主要有:①管理体系不健全。管理体系不健全是煤矿企业的通病, 煤矿瓦斯抽放技术的管理体系存在着明显的不足, 没有针对煤矿瓦斯抽排的实际建立起有效的监督机制、预警机制, 以及制定预防措施等。同时在管理人员的安排上也没有详细的规划, 使得部分煤矿企业在瓦斯抽放技术的应用过程中缺乏专业人员, 造成技术应用上的问题。②管理内容不全面。煤矿瓦斯抽放技术在应用的过程中, 涉及到的问题相对较多, 例如技术应用标准、人员的专业素质、工作的具体任务等。这些问题都应通过具体的规章制度给予明确, 才能保障在具体的工作过程中不出现纰漏。但是就目前来看, 我国煤矿企业并没有对管理内容进行明确, 在许多企业中甚至没有制定出完整的管理制度, 不利于煤矿瓦斯抽放技术的应用。
2 煤矿瓦斯抽放技术存在问题的解决措施
2.1 调整排放时间, 加强技术应用
由于排放时间对于井下瓦斯的排放效果有着直接的影响, 因此, 在今后的工作中, 有关工作人员应就排放时间进行积极的调整以保障井下瓦斯的抽放质量, 同时技术的应用也要得到有关人员的重视, 通过加强技术管理的方式对煤矿瓦斯抽放技术进行一定的促进, 具体来说有关工作人员应做好下述工作:①调整排放时间。排放时间过少将导致井下瓦斯排放不净, 造成煤矿开采过程中的安全隐患, 因此我国煤矿企业应积极的对煤矿瓦斯的排放时间进行调整, 适当地增加瓦斯的排放时间, 使井下瓦斯的排放时间可以达到6个月以上。同时为了避免煤矿企业一意孤行, 盲目追求利益, 不延长排放时间, 我国政府也应积极出台一些强制性的措施, 督促煤矿企业搞好煤矿瓦斯的排放。②加强技术应用。技术的应用对于推进煤矿企业瓦斯的抽排质量有着重要的影响, 因此煤矿企业应对煤矿瓦斯抽放技术进行升级与创新, 使其可以与世界先进水平接轨, 保障煤矿瓦斯排放的质量与效率。
2.2 注重系统升级, 深化煤矿管理
煤矿瓦斯抽排系统存在不协调性, 严重影响着煤矿瓦斯抽放技术的应用, 所以, 在今后的工作中, 工作人员应积极的对煤矿瓦斯抽排系统进行升级。一方面, 相关人员应找出造成煤矿瓦斯抽排系统不协调性的原因, 并对其进行分析。另一方面, 明确原因后, 煤矿企业管理人员应对不适配的机器设备进行及时更换与调整, 使之与其他的部件协调运转。除了抽放系统存在问题外, 煤矿企业在煤矿瓦斯防治技术的管理上出现了一系列问题, 因此工作人员应深化煤矿管理, 从建立煤矿瓦斯抽放管理机制, 明确煤矿瓦斯抽放管理制度入手, 建立全面的煤矿瓦斯管理措施, 对管理人员及技术应用人员进行全面的技术提升, 同时还要搞好预防措施, 以确保煤矿开采的正常进行。
3 结语
煤矿瓦斯抽放技术的应用, 对煤矿企业的顺利运转有着重要的作用。煤矿企业应对煤矿瓦斯抽放技术引起重视, 通过加强技术创新、更换系统设备以及强化人员素质等方法, 对煤矿瓦斯抽放技术予以完善, 促进煤矿瓦斯抽放技术的发展, 以达到保障煤矿开采安全的目的。
参考文献
[1]汪开旺.煤矿瓦斯抽放技术与装备[J].现代矿业, 2011 (5) :34-38.
[2]张良.煤矿瓦斯抽放技术存在的问题及对策研究[J].内蒙古煤炭经济, 2013 (7) :23-26.
瓦斯抽放技术 篇8
我国的高瓦斯矿井很多, 随着开采深度和强度的增加, 有些低瓦斯矿井也出现了高瓦斯区域。工作面进行回采时, 常常引起工作面上隅角及回风巷瓦斯超限, 迫使工作面限产, 甚至停产而影响产量。早期完全依靠增大风量来冲淡瓦斯, 后来逐步采用少量单一的抽放瓦斯方式, 配合通风稀释来解决瓦斯超限问题。随着科技发展, 许多先进技术应运而生, 如仰角钻孔瓦斯抽放技术在高突煤矿得到了广泛的应用。
1 仰角钻孔瓦斯抽放技术原理
仰角钻孔就是采用顶板走向钻孔抽采技术, 从工作面回风巷沿走向在煤层顶板向采空区上方施工钻孔。主要作用是以工作面回采采动压力形成的顶板裂隙作为通道来抽放工作面煤壁及上隅角涌出的瓦斯。
根据回采工作面矿山压力规律的研究, 煤层随工作面回采, 在工作面周围将形成一个采动压力场, 采动压力场及其影响范围在垂直方向上形成三个带, 即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。在水平方向形成三个区, 即煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。在这个采动压力场中形成的裂隙空间, 便成为瓦斯流动通道。
2 仰角钻孔抽放的主要参数
仰角钻孔瓦斯抽放的主要参数包括计算参数和施工参数两大类。计算参数是通过大量实际资料对终孔目的区进行优化后确定的区间参数, 主要指X、Y、H, 施工参数是根据计算参数确定的钻孔现场施工参数, 主要指L、α、β、和封孔长度L0, 如图1所示。
图1中:OA为钻孔, OEB为水平面, OBD为煤层面, OB为风巷;X为钻孔轴线在风巷方向投影长度;Y为钻孔终孔点在煤层面垂直投影点到风巷的距离;H为钻孔终孔点距煤层顶界垂直高度;L为钻孔孔深 (长度) ;α为钻孔水平投影线与风巷夹角;β为钻孔仰角;L。为钻孔封孔长度。
在施工钻场时, 主要考虑以下几点:钻孔终孔点距煤层顶垂直高度, 是否进入顶板裂隙带内;分析煤层岩性硬度、层间距、地质构造;老顶冒落跨落距和老顶冒落的“O”型圈来确定钻孔的长度和钻孔终孔点在煤层面垂直投影点到风巷的距离;根据冒落带和裂隙带高度公式计算, 分析裂隙带高度;通过以上综合分析可确定钻孔垂直高度, 以这个垂直高度为参考数值, 多布置不同参数钻孔, 经过实践和理论相结合, 确定钻场钻孔参数。
3 仰角钻孔抽放现场试验
新建煤矿为斜、立井多水平开拓, 现生产二水平, 标高为-450 m。根据2006年瓦斯鉴定结果, 瓦斯等级为高瓦斯矿井, 该矿相对瓦斯涌出量30.5 m3/t, 绝对瓦斯涌出量92.28 m3/min。矿井瓦斯来源:采煤:64%, 掘进:21%, 采空区及其它:15%。
新建煤矿八采区40081采煤工作面位于二水平92#层右一区段。煤层均厚1.05 m, 倾角3°～4°, 工作面走向长950 m, 倾向长180 m, 根据采煤工作面顶板冒落公式和裂隙带公式[1]求得:
式中, ∑h为冒落高度, m;M为采出煤层厚度, 取1.05 m;α为煤层倾角, 取3.5°;k为岩石碎胀系数, 取1.3。
式中, H为裂隙带高度, m;∑M为采高, 取1.05 m。
经过计算, 40081工作面合理的冒落带高度为3.5～5 m, 裂隙带高度为5～19.8 m, 在满足抽放有效距离及钻孔始抽距离的基础上, 确定钻场间距为100 m, 每个钻场布置3个孔。第1钻孔仰角2.5°, 方位角为295°, 钻孔长度175m, 钻孔终孔点距风巷距离12 m, 经过计算, 钻孔终孔点距煤层顶界的垂直高度7.8 m, 钻孔抽放浓度1.2%～5%, 第2钻孔仰角6°, 方位角为290°, 钻孔长度180 m, 钻孔终孔点距风巷距离18 m, 经过计算, 钻孔终孔点距煤层顶界的垂直高度21 m, 钻孔抽放浓度10%～75%, 第3钻孔仰角5°, 方位角为285°, 钻孔长度190 m, 钻孔终孔点距风巷距离38 m, 经过计算, 钻孔终孔点距顶界的垂直高度18 m, 钻孔抽放浓度10%～60%。通过考察表明, 在有效抽放期内钻孔最大浓度为75%, 抽放浓度与工作面推进距离的关系如图2所示。
从图2中可以看出, 1孔瓦斯抽放浓度曲线变化不大, 这说明1孔终孔位置打在冒落带或接近裂隙带, 此孔没有抽放价值, 2孔瓦斯抽放浓度曲线变化很大, 钻孔的有效作用范围是从采面距钻孔终孔位置水平147 m左右开始到采面距钻孔开孔位置水平25 m左右为止, 与此相对应的高差是8～18 m, 钻孔抽放浓度在10%～75%之间, 可稳定在35%左右。这说明2孔终孔位置打在裂隙带内, 比较3孔抽放效果更显著。通过以上分析可以确定八采区92#层顶板裂隙带高度在18 m左右。
4 瓦斯抽放技术现场应用前后效果对比分析
通过精确计算出钻孔施工参数, 以保证抽放最佳效果, 三个采煤工作面钻场的钻孔浓度测试结果如表1所示。
由于采取了仰角钻孔抽放, 大大降低了采掘工作面及其回风流中的瓦斯浓度, 取得了良好效果, 特别是40081、40072、40091采煤工作面, 治理瓦斯取得了最佳效果, 如表2所示。采用仰角钻孔抽放后:回风瓦斯浓度较抽放前减小0.3%～0.5%;上隅角瓦斯浓度较抽放前减小0.3%～0.7%;回风量较抽放前减小10%～30%;绝对涌出量比抽放前减少49%～67%, 单产较抽放前增长32%～50%。
5 仰角钻孔瓦斯抽放应用前景
高瓦斯工作面仅进行本煤层预抽还不能满足机械化采煤工作面的要求, 为减小回采过程中瓦斯超限, 特别是进行上隅角瓦斯治理, 在生产过程中采用仰角钻孔继续开展瓦斯抽放是一种重要的措施和方法。
目前需要解决的问题是:应将仰角钻孔抽放纳入高突危险工作面的设计, 在采面掘进过程中和采面移交前施工好仰角钻场;继续研究仰角钻孔的目的区, 优化钻孔参数;对过硬岩层的钻进方法和设备做进一步研究。
参考文献
浅谈煤矿采煤瓦斯抽放技术 篇9
关键词：煤矿采煤,瓦斯,瓦斯抽放
瓦斯灾害的威胁极大地限制了矿井生产能力的发挥。为消除煤层的突出危险性而不得不占用更多的采掘时间, 使许多矿井的生产能力不得不一减再减, 更有不少高瓦斯突出矿井步入恶性循环, 浪费了大量的生产投资。在当前市场经济条件下, 瓦斯灾害治理的好坏成为高瓦斯矿井开发的关键因素。因此, 提高煤矿采煤瓦斯抽放效率对矿山企业有重大的理论和现实意义。
1 煤矿采煤瓦斯抽放现状
本文的研究对象, 以一某煤矿矿井为例。矿井瓦斯抽放方式为各采区集中抽放, 少量回风由上隅角流向采空区。回采工作面是公司首采区的首采工作面, 可以有效地杜绝上隅角及作业空间的煤矿采煤瓦斯超限的问题, 随着风排瓦斯能力增大1.6倍, 工作面风排瓦斯能力也随之增强。采用的主要方法是穿层钻孔抽放、本煤层扇形抽放、本煤层交叉平行孔抽放、高位钻孔抽放、大直径抽放钻孔、采空区埋管抽放和专用回风巷风排。某公司在综采面开采层施工直径200mm穿层钻孔进行瓦斯抽放, 每隔钻场布置5个穿层钻孔, 钻孔瓦斯抽放浓度一般在40~50%, 最高的达到70%以上, 瓦斯抽放效果良好。
钻孔布置见图1, 交叉平行钻孔见图2。
2 影响煤矿采煤瓦斯抽放因素
2.1 抽放方法单一
目前, 我国矿井的瓦斯来源除来自邻近层、开采层, 大多数是来自采空区和围岩, 有的矿井常常忽视对开采层、采空区及围岩瓦斯的抽放。单纯抽放, 造成了许多煤矿瓦斯的利用形式单一。对于近距离煤层群, 利用量小, 邻近层的卸压瓦斯开采层工作面的改善使得瓦斯抽放利用率低。煤矿采煤瓦斯通常情况下占该工作面瓦斯涌出的60%以上, 目前我国大部分煤矿对瓦斯的抽故重点放在了抽放而非综合利用, 往往来不及抽放就大量、快速涌入开采层工作面, 对安全生产威胁很大。综合抽放方法是目前世界产煤国抽放瓦斯的主要发展趋势, 但是在我国, 仍有较多的矿井采用单一抽放方法, 总体利用率都很低。我国一些矿井经实践也证明该法是提高矿井瓦斯抽放率的有效途径, 但很难适应矿井瓦斯的涌出问题, 这个问题直接影响矿井瓦斯抽放率的提高。
2.2 瓦斯抽放设备不配套
我国目前缺乏高效的钻机、钻具, 使得抽近距离邻近层瓦斯不稳定;另外抽放泵性能也满足不了设计要求, 需要密集布孔, 利用困难。在瓦斯抽放过程中, 所以钻孔参数往往不是以设计为主来确定。但目前多数矿井的钻机钻难于符合要求, 对瓦斯浓度质量是否符合利用要求、抽放量是否稳定考虑不够, 以钻孔、抽放泵的能力来确定, 抽放水平不高、抽放形式单一, 设计的钻孔参数常因钻具不配套, 混入空气较多, 影响到抽放效果。
2.3 抽放时间不充分
因抽放巷道层位布置不当, 钻孔有不同的最佳和有效抽放时间, 不等到应有的抽放时间就回采。对如何加大瓦斯抽放量, 巷道维护困难而缩短了钻场、钻孔和抽放管路系统的服务时间, 扩大利用范围考虑不多。在这段时间内, 有的矿井掘、抽、采的关系失调, 抽放钻孔工程量太小, 抽放的瓦斯量逐渐衰减到无抽放价值而停抽, 由于投放资金有限, 使钻孔失去了最佳抽放和有效抽放时间, 导致抽放率不高。
2.4 煤层透气性的影响
国内一些抽放率不高的矿井, 如水力割缝、水力压裂、深孔爆破等, 无法加大钻孔密度以形成网格式布孔, 其煤层透气性都比较差, 要采取加大煤层透气性的措施, 可以适应中国这样的低透气性煤层的特殊条件, 有利于提高这类矿井的瓦斯抽放率, 并且增大煤层透气性。可以针对于不同的瓦斯地层, 采用各种方法, 产生的效果也不尽相同。
3 提高煤矿采煤瓦斯抽放率的途径
3.1 合理选择抽放方法
煤矿采煤层抽放瓦斯的适用条件是根据井下开采工作遇到的瓦斯具体情况, 分析自开采层本身时, 合理选择抽放方法的, 这是提高抽放效果的关键。按照瓦斯来源可以分为本煤层抽放瓦斯和邻近层抽放瓦斯, 可以采用顶底板煤岩中的巷道, 打邻近煤层的钻孔瓦斯抽出。当开采层上下相邻煤层内的瓦斯涌入开采层的采煤工作面而威胁生产时, 可以用采空区抽放形式加以消除。进行分层开采时, 边采边抽放瓦斯是在回采或者掘进的同时抽放瓦斯, 有的厚煤层采第一层瓦斯, 加大了采区总排或全矿井总排的瓦斯量, 这时, 就会采用这种方式, 降低采区瓦斯有明显的效果。
3.2 抽放参数选择
钻孔直径的大小对抽放瓦斯有一定的影响。抽放邻近层瓦斯的时候, 钻孔间距减小, 直径大的钻孔由于暴露的煤面多, 钻孔数目越多, 排放瓦斯的效果也就较好。特别抽放上邻近层的时候, 每个单孔的抽出量减少, 因为邻近层瓦斯抽放钻孔必须深入到邻近层的卸压带内, 钻孔必须深入到卸压角边附近以里, 如果有较长的抽放时间孔数可以少些, 要避开冒落带和大的破坏裂隙区, 瓦斯储量的大小, 以免抽放钻孔大量漏气。但不要进入太远, 瓦斯涌出量大, 就需要布置几个层位的抽放钻孔。
3.3 钻孔布置方式
选择主要依据是抽放时间的长短, 对于钻孔抽放, 穿层钻孔形式, 布置在煤层底板的岩巷或者煤巷中。如果有较长的抽放时间, 且具有一定的倾斜角度的中、厚煤层, 其适用条件是煤层具有很好的透气性, 孔数可以少些, 钻孔间距减小, 有利于提高抽放效果。在一个钻场内的钻孔数目增加, 有可容许的抽放时间。由钻场打钻孔贯穿煤层, 瓦斯抽出量在增加, 钻孔与煤层瓦斯易于沿层理面流入钻孔。顺层钻孔形式, 孔数可以多些, 煤层赋存稳定、地质变化小, 由于钻孔与层理面平行, 钻场间距可以确定, 因而要针对采区的实际条件。这种钻场是设在工作面顺槽或者开切眼内, 它随开采深度的逐步延深, 平行或者垂直工作面扩大顺层钻孔, , 钻场间距应逐渐缩短。封孔不易保持严密, 也影响抽出瓦斯浓度。
4 结语
通过分析现有的煤矿采煤瓦斯抽放系统以及抽放效果情况下, 并且从宏观上分析了影响我国同类矿井抽放效果的因素, 同时, 提出了提高瓦斯抽放率的途径, 提出了煤矿合理的瓦斯抽放方法, 并使得现有的煤矿采煤在原来基础上进行相关改进。
参考文献
[1]王兆丰.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨.焦作工学院学报, 2003, 7 (4) :241～246.[1]王兆丰.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨.焦作工学院学报, 2003, 7 (4) :241～246.
[2]石必明等.低透气性煤层深孔预裂控制松动爆破防突作用分析.建井技术, 2002, l0 (54) :27～30.[2]石必明等.低透气性煤层深孔预裂控制松动爆破防突作用分析.建井技术, 2002, l0 (54) :27～30.
瓦斯抽放技术 篇10
关键词：瓦斯抽放技术,来源,设备选型
前言
随着矿井深度逐渐加深, 瓦斯灾害越来越严重。目前, 降低矿井瓦斯主要通过加强通风和抽采两种方式解决, 对瓦斯涌出量大的矿井来说抽采煤层瓦斯才是标本兼治的根本途径。瓦斯抽采技术受到煤层瓦斯含量、压力、透气性、煤层赋存状况、围岩性质、采动影响程度以及地质构造等多种因素的影响, 合理选择抽采方法是提高抽采效果的关键。本文根据新义煤矿瓦斯涌出来源构成、煤层条件, 确定了新义煤矿瓦斯抽采方法, 对真正实现建设本质安全型矿井意义重大。
1 矿井概况
新义煤矿井田位于新安县正村乡境内, 井田长约10.50km, 宽约3.79～4.52km, 矿井生产能力1.2Mt/a。本区含煤地层属石炭、二迭系地层, 6个煤组含煤计22层, 煤层总厚度约15.15m, 可采煤层仅有山西组的二1煤, 其它煤层均不可采或偶尔可采。二1煤层赋存于下二迭统山西组 (P1sh) 下部, 位于大占砂岩和二1煤层底板砂泥岩之间。根据矿井开拓布置, 矿井初期布置主井、副井和风井三个井筒。开采的二1煤层埋藏深度在550m～950m, 采用立井开拓方式。矿井通风方式初期采用中央并列式, 设中央风井, 即由副井进风, 中央风井回风。根据新义煤矿煤与瓦斯突出矿井鉴定报告, 新义煤矿二1煤层为突出煤层, 二1煤层煤尘有爆炸危险性。
2 瓦斯抽采方法选择
2.1 矿井瓦斯涌出来源构成
矿井在开采二1煤层期间的瓦斯来源由以下三部分组成:回采工作面的瓦斯涌出、掘进工作面的瓦斯涌出和采空区 (包括围岩) 的瓦斯涌出。根据矿井瓦斯涌出量预测结果, 本矿瓦斯涌出构成中以回采工作面和采空区瓦斯涌出为主, 回采工作面瓦斯占37%, 掘进工作面瓦斯占20%, 采空区瓦斯占43%;其中回采工作面瓦斯涌出量中, 开采层瓦斯涌出量占89%, 邻近层瓦斯涌出量占11%。可以看出, 本矿瓦斯涌出构成中以回采工作面和采空区瓦斯涌出为主, 占全矿井瓦斯涌出量的80%左右, 因此矿井的瓦斯治理重点应放在回采工作面上和采空区上。
2.2 抽放瓦斯的方法
根据煤层赋存条件及开拓开采工程安排, 本矿井可采煤层为二1煤层, 二3煤层为不可采煤层, 但两层煤均为煤与瓦斯突出矿井, 故二3煤层不能作为解放层来开采。因此设计采用穿层钻孔抽放、本煤层工作面顺槽顺层钻孔预抽和高位钻孔瓦斯抽放、工作面浅孔抽放、埋管抽放及采空区抽放, 并配合边掘边抽。
2.2.1 掘进工作面抽放方法
(1) 顶板岩巷预抽
顶板岩巷穿层预抽提前沿煤巷的设计位置下错20m, 在煤层顶板10m施工岩石预抽巷, 从预抽巷施工钻孔对煤巷进行预抽, 掩护煤巷掘进。岩巷预抽巷每间隔20m布置一个钻场, 每个钻场施工27个钻孔, 孔径89mm, 呈三排扇形布置, 控制范围为巷道轮廓外15m。
(2) 底板岩巷预抽
底板岩巷穿层预抽提前沿煤巷的设计位置下错20m, 在煤层底板10m施工岩石预抽巷, 从岩石巷施工钻孔对煤巷进行预抽, 掩护煤巷掘进。低位预抽巷每间隔20m布置一个钻场, 每个钻场施工27个钻孔, 孔径89mm, 呈三排扇形布置, 控制范围为巷道轮廓外15m。
(3) 超前抽放
对于突出危险性严重的掘进工作面, 可以在掘进工作面迎头施工钻孔进行超前抽放, 消除掘进工作面的突出危险性。
2.2.2 回采工作面抽放方法
(1) 回采面钻孔抽放
平行布孔、交叉布孔和扇形布孔形式在工作面顺槽沿煤层走向打瓦斯抽放钻孔, 扇形钻孔孔间距8～15m, 孔径89mm;平行布孔和交叉布孔与孔平行或交叉布置, 孔间距2～5m。生产中可根据实际抽放效果调整钻孔布置, 但必须保证上、下向的钻孔孔底之间交叉长度不小于5m。
(2) 封闭采空区抽放
对于回采完毕的采空区进行全封闭后抽放。
(3) 埋管抽放
在工作面回风巷内敷设瓦斯管, 管路每隔一定距离接一个三通管件作为抽放采空区瓦斯的吸气口。随着工作面的推进, 管路上的吸气口进入采空区内合适位置, 吸气口的阀门打开, 抽放采空区瓦斯。
(4) 高位抽放钻孔抽放
在工作面回风顺槽每隔60～80m布置一个钻场, 向工作面方向打高位抽放钻孔, 以抽放工作面上隅角的瓦斯。
(5) 顶 (底) 板瓦斯抽放岩巷抽放
利用掘进工作面顶 (底) 板抽放巷, 与煤巷的设计位置下错20m, 钻场间距一般为20m, 每个钻场内沿走向和倾向一层煤共布置3列7行共21个89mm的瓦斯抽放钻孔;钻孔有效抽放半径为5m, 钻孔的孔底间距为7～10m;每个钻场钻孔沿煤层走向控制范围30m;双岩巷抽放钻场钻孔沿煤层倾向控制范围120m左右 (采煤工作面设计长度120m) 。钻场内的所有穿层钻孔施工完毕后通过封孔管连入地面永久瓦斯抽放系统, 对该区段突出煤层进行煤层瓦斯预抽。
2.3 抽放瓦斯钻场参数布置
(1) 钻孔有效总长度
设计根据采、掘工作面的预测瓦斯涌出量和抽放率, 确定矿井瓦斯抽放纯量为23.65m3/min, 百米钻孔瓦斯流量13L/min.hm, 经计算确定矿井投产时抽放瓦斯钻孔有效总长度710000m。
(2) 钻孔直径
根据邻近矿井实际抽放经验, 设计抽放瓦斯钻孔直径89mm。
(3) 单个钻孔长度
根据工作面长度及邻近矿井经验, 确定单个钻孔长度为65～75m。
(4) 钻孔数量及钻孔间距
根据有关参数, 工作面顺槽瓦斯钻孔间距为2～5m, 估算矿井抽放瓦斯钻孔900～1000个。
(5) 孔口负压
根据邻近矿井实测效果及抽放量, 设计确定抽放瓦斯钻孔负压20kPa。
3 抽放设备选型
3.1 抽放瓦斯泵的流量计算
抽放瓦斯泵流量按下式计算:Q泵=100·Qz·K/ (X·η)
式中:Q泵-瓦斯抽放泵的额定流量, m3/min;Qz-矿井抽放瓦斯总量 (纯量) (不含采空区纯量) , 14.84m3/min;X-矿井抽放瓦斯浓度, 30%;K-备用系数, 取1.5;η-瓦斯抽放泵的机械效率, 取0.8。
经计算, 地面抽放系统抽放瓦斯泵的额定流量分别为92.8m3/min, 。考虑到瓦斯赋存不均, 并结合邻近几个矿井的实际抽放情况, 抽放泵流量按120m3/min选取。
3.2 瓦斯抽放泵的压力计算
根据抽放管网系统阻力计算值17324Pa、钻场孔口要求的负压值20000Pa以及井上泵出口至用户使用压力 (10000Pa) 的要求, 抽放泵必须产生的压力为56788Pa。
3.3 瓦斯抽放设备选型
抽放设备可选用回转式鼓风机和水环式真空泵两种方案。回转式鼓风机运行稳定, 供气均匀, 但运行噪音大, 压力高时磨损严重, 气体漏损较大, 故不予推荐。结合本矿井抽放煤层透气性较差, 抽气量不大的特点, 设计推荐采用水环式真空泵作为本矿瓦斯抽放设备, 该方案的优点是:设备结构简单, 运转可靠, 工作轮内充满水, 起防爆阻焰作用, 安全性高。
瓦斯抽放技术 篇11
鹤壁煤电公司三矿主采煤层为二叠系山西组二1煤, 煤层厚度8.0～8.6 m, 煤尘爆炸指数为10.25%～17.25%, 煤炭自然发火期为5.5个月。煤层透气性系数为0.012～0.018 m2/ (MPa2 ·d) , 透气性较差。
3008综放面位于三矿井田北翼30采区的下部, 煤层底板标高-444～-489 m, 地面标高+170～+197 m。工作面走向长度960 m, 倾斜长度157 m。工作面煤层结构稳定, 倾角15～23°, 平均厚度8.4 m, 煤炭地质储量162万t, 可采储量130万t, 瓦斯含量为15～17 m3/t, 瓦斯储量2 587万m3。位于煤层顶板11.92 m之上有一层细粒砂岩, 平均厚度36.42 m。
2 瓦斯抽放技术
工作面瓦斯抽放采取分源抽放的格局。地面瓦斯抽放泵站安装2台2BEC52型水环式真空泵 (1台运转, 1台备用) 抽放顺层钻孔, 主管路采用Ø325 mm复合钢管, 进回风巷采用Ø280 mm聚乙烯抽放管。二水平北翼瓦斯抽放泵站装备3台2BE1303型水环式真空泵 (2台运转, 1台备用) 抽放工作面高位顶板钻场和采空区瓦斯, 主干管路均采用Ø280 mm聚乙烯抽放管。
2.1 顺层钻孔抽放
3008工作面从2002年10月开始掘进, 至2004年3月形成回采系统。根据煤层透气性差的特点, 采用较密集的钻孔布置方式, 施工地点为进回风巷、联络巷以及切眼。进回风巷施工平行钻孔, 孔间距1.4 m, 回风巷单孔深度60 m, 钻孔量21 407 m;进风巷单孔深度80 m, 钻孔量48 706 m;联络巷走向钻孔深度80 m, 切眼走向钻孔深度35 m, 钻孔量为32 945 m, 工作面吨煤钻孔量达到0.06 m/t。
2.2 采空区瓦斯抽放
为解决工作面上隅角瓦斯可能临界或超限的问题, 上隅角采用预埋“干”字形抽放花管及施工穿层煤孔进行抽放。工作面回采时, 从上隅角沿回风巷预埋一趟抽放管, 终端采用“干”字形花管埋在上隅角, 并在花管周边打防护木垛, 每隔15～20 m预埋一段花管。为进一步提高上端头附近抽放效果, 在工作面上安全口30 m范围内回风巷下帮打穿层煤孔, 孔径60 mm, 角度30°, 孔间距1.5 m, 钻孔穿透全煤进入伪顶2 m。采用这两种抽放方法配合高位顶板走向钻孔抽放, 能够彻底解决上隅角瓦斯临界及超限的问题。
2.3 高位顶板走向钻孔抽放
高位顶板走向钻孔抽放技术是从工作面回风巷沿走向在煤层顶板向采空区上方施工钻孔, 利用抽放泵产生的负压将采空区裂隙及冒落带的瓦斯抽出来, 以减少工作面的瓦斯涌出, 确保安全生产。
(1) 钻场和钻孔布置。
①钻场布置。为保证高位顶板走向钻孔施工质量及抽放效果, 根据邻近工作面的抽放经验, 钻场布置如下:从采煤工作面回风巷下帮起坡, 向斜上方掘进岩石钻场, 钻场距煤层顶板垂距10 m, 与回风巷平距15～18 m。钻场采用锚、网、喷联合支护, 长宽高分别为4.0, 4.0, 2.3 m。②钻孔布置。钻孔采用迎工作面推进方向布置, 终孔位置位于回风巷位置向下15～40 m, 呈扇形布置, 以利于抽放高瓦斯区域 (图1) 。
(2) 钻场间距和钻孔参数。
①钻场间距。主要依据钻机的能力和钻进施工技术来确定。只要抽放时间允许, 不影响掘、抽、采关系, 应尽量加大钻场之间的间距, 这样可以节约钻场辅助工程施工的工程量。考虑到地质断层及钻机能力, 3008工作面高位顶板钻场间距保持在100～150 m。工作面一共布置9个钻场, 施工钻孔5 785 m。②钻孔个数和长度。布孔参数的确定直接影响到抽放瓦斯的效果, 合理的布孔参数不仅可以获得最佳的抽放瓦斯效果, 而且可以缩短钻孔施工工期和减少工程费用。
每个钻场布置的钻孔数量, 应根据瓦斯涌出量和设计抽放量来确定。瓦斯涌出量在26 m3/min以下的工作面, 采用Ø94～110 mm的钻孔, 一般钻孔数为3～6个, 钻孔控制范围为工作面长度的1/4。考虑到工作面推近钻场时, 钻场内的钻孔漏气造成不能继续正常抽放, 所以2个钻场钻孔压茬长度保持20 m。
根据对邻近工作面采场顶板活动规律研究及抽放效果试验得出:钻孔终孔位置距煤层顶板应保持在20～38 m间, 钻孔深度设计为120～170 m, 位于顶板砂岩中, 钻孔的有效利用长度应大于85%。
(3) 钻进设备和工艺。
①顺层及穿层煤孔采用钻进能力150 m的液压钻机施工, 高位顶板走向钻孔采用钻进能力300 m的液压钻机施工, 一次成孔Ø94 mm。②顺层煤孔采用压风排粉, 高位顶板走向钻孔采用静压水排粉技术, 可提高钻具的使用寿命, 改善施工现场的环境条件。③严格按钻机操作规程操作钻机, 加强钻机的维护及保养。
(4) 封孔材料和工艺。
顺层钻孔和高位顶板走向钻孔采用聚氨酯和水泥砂浆联合封孔。煤孔封孔长度为5 m, 其中聚氨酯段长度3 m, 水泥砂浆段长度2 m。岩孔封孔段长度为6 m, Ø150 mm, 封孔管采用Ø80 mm钢管, 里段3 m为聚氨酯, 外段2 m为水泥砂浆, 确保了封孔强度及气密性。
3 应用效果
(1) 抽放浓度和抽放量较高。
采用顺层煤孔、高位顶板钻孔和采空区埋管 (穿层煤孔) 瓦斯抽放方法, 工作面抽放瓦斯纯量13.06～15.79 m3/min, 瓦斯抽采率52.32～65.13%。其中顺层煤孔瓦斯抽放量1.97～6.37 m3/min;高位顶板钻孔抽放瓦斯浓度18%～40%, 抽放纯量8.26～12.59 m3/min;采空区埋管 (穿层煤孔) 抽放瓦斯浓度5%～10%, 抽放瓦斯纯量0.75～1.98 m3/min。抽放和风排瓦斯情况如图2所示。
(2) 解决了上隅角瓦斯临界及超限现象。
只要高位顶板走向钻孔正常连续抽放, 上隅角瓦斯浓度一般不超过1.0%。但在工作面初采及过高位钻场期间, 上隅角容易出现瓦斯增大现象。利用采空区埋管和穿层煤孔抽放技术, 就可以有效控制上隅角瓦斯浓度。实践证明, 上隅角瓦斯浓度一般不超过0.90%。工作面生产中后期由于高位钻孔抽放效果较好, 上隅角瓦斯浓度持续走低, 上隅角埋管停抽。
(3) 降低了工作面风排瓦斯量和配风量。
因为抽放效果较好, 工作面配风量由1 978 m3/min下降至827 m3/min, 工作面配风量下降58%, 工作面风排瓦斯量由最高时的14.70 m3/min下降至5.37 m3/min, 回风流瓦斯浓度降到0.60%, 最大不超过0.80%。工作面匀速推进, 产尘量降低, 降低了自然发火危险性, 改善了作业环境。
(4) 初采期间瓦斯得到有效治理。
由于工作面切眼和进回风巷施工大量顺层钻孔进行提前预抽, 以及采用上隅角埋管和穿层煤孔进行抽放, 因此在工作面初采期间, 涌入采场风流中的游离状态瓦斯大幅度减少, 上隅角及回风流瓦斯浓度均较低, 确保了矿井初采期间的安全生产。上隅角和回风流瓦斯浓度曲线如图3所示。
4 结语