浅孔抽放功效.docx

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浅孔抽放功效

绪论

郑煤集团公司裴沟煤矿于1966年投产，设计生产能力120万吨/年。

目前，矿井生产能力达200万吨/年。

矿井通风方式为中央混合式，副井和深部立井为进风井，中央风井、陈沟风井为回风井，别离服务于32采区和34采区。

矿井瓦斯分部不均，大致呈条带状分部，2005年度瓦斯品级鉴定为高瓦斯矿井，属典型的“三软”不稳固厚煤层，煤层自然发火偏向品级为不易自燃。

郑州矿区开采的二1叠系山西组二1煤层为“三软”不稳固厚煤层，煤层透气性较差。

随着开采深度的递增，煤层瓦斯含量和压力不断曾大。

瓦斯问题已成为制约矿井安全生产的“瓶颈”如何采取办法根治瓦斯降低矿井安全生产风险，已成为亟待解决的首要问题。

最近几年来，裴沟矿按照各采掘工作面的实际情形，因地制宜，运用多种方式对瓦斯治理工作进行了一系列的有利探索。

2006年4月，32003综放面回采期间瓦斯绝对涌出量达25-30m3/min，超限现象频繁发生，严峻要挟安全生产，为降低回采期间瓦斯超限概率，使该面生产能力取得发挥，咱们进行了煤壁浅孔抽采与高抽巷相结合的实验，该系统针对综采放顶煤工作面煤层较厚，瓦斯含量大，瓦斯贮存不均匀的实际情形，充分利用瓦斯运移规律和矿山压力的显现规律，有针对性地对综采放顶煤工作面瓦斯进行治理。

取得了踊跃的效果，经济、社会效益十分明显。

开创了科学治理瓦斯的新篇章。

综合抽采在裴沟矿的成功应用，不仅有效地解决了“三软”厚煤层综采放顶煤工作面的瓦斯问题，而且使井下工作面的工作环境取得极大的改善。

第一章技术线路

一、32003工作面概况

工作面位置；32003工作面位于32皮带下山东侧，南、北别离与已采过的32011和32001综放面相邻，开切口距宋大铁路200m，可采走向长1242m，倾斜宽130m。

工作面地质条件：

该工作面范围内地质构造西部以单斜为主，东部以F1断层斜穿工作面为主要特征，煤层厚度在之间，平均厚度，工作面上部煤层在17m以上，煤层倾角15-22度，平均19度。

直接顶泥岩厚度m，老顶砂岩厚度m，直接底砂质泥岩m，老底为砂岩。

工作面瓦斯情形：

上、下副巷在掘进期间瓦斯绝对涌出量为3-5m3/min估计在回采期间瓦斯绝对瓦斯涌出量20-28m3/min。

第二章技术方案的比较与肯定

一、瓦斯涌出来源分析

影响工作瓦斯涌出量的因素可分为生产因素和地质因素两大方面，从瓦斯涌出源分析，影响瓦斯涌出因素主要有以下几个方面：

（1）煤层是瓦斯贮存的最重要的地质因素，该面初期回采段煤层厚度在17米以上，瓦斯相对涌出量为7-11m3/min。

（2）由于受地质因素影响切巷底丢煤在15米以上，不能被采出，并源源不断地涌出瓦斯。

（3）工作面内瓦斯除从采空区涌出外，其余都是从落煤和煤壁涌出的瓦斯。

二、技术方案比较

按照瓦斯涌出来源分析，单一采用高抽巷抽采不能解决割煤机割煤刹时，瓦斯大量涌出问题，利用本煤层瓦斯钻孔抽采原理，提前预抽拓宽瓦斯释放带，但由于“三软”煤层透气性较差，易塌孔，抽采效果极差。

选用煤壁浅孔瓦斯抽采随采随抽，与高抽巷抽采同步进行，从根本上消减了瓦斯锋值，拓宽瓦斯释放带，避免割煤机割煤刹时瓦斯异样涌出，降低了风排瓦斯的压力，从而能有效避免了瓦斯超限现象的发生。

三、技术方案的肯定

采用高抽巷和煤壁浅孔抽采综合治理瓦斯，不仅能够极大地消减生产时瓦斯涌出峰值，降低工作面风排压力，改善工作面环境，减免瓦斯超限现象的概率，也为矿井的高产稳固创效益打下了基础，同时也为此后科学治理瓦斯指出了新的方向。

第三章技术方案的实施与效果考察

第一节工作面进行瓦斯抽采的必要性

32003综放面2006年3月20日开始试采，工作面配风量1100m3/min。

地面抽采泵站抽采（高抽巷）浓度10%，流量90m3/min，能够知足安全生产。

在工作面推动20米时，瓦斯问题成了制约该面安全和生产的首要问题。

现在，工作面风量已上调至1350m3/min，接近极限值。

地面抽采泵站双泵并联抽采，抽采浓度11%，流量120m3/min。

虽然如此，该面回风流瓦斯浓度生产前仍达，生产时常常处于临界植，上隅角瓦斯浓度，工作面被迫限产，每班最多采半排巷，日产量不足2700吨。

按照现场测定，煤墙瓦斯含量极高，如何从根本上采取办法减小煤体在采动进程中瓦斯涌出量，进而保证安全和解放生产能力迫在眉睫。

第二节瓦斯抽采原理

按照32003工作面瓦斯涌出规律的现场考察结果表明，瓦斯主要来源于采空区、煤壁和落煤进程中释放的瓦斯，其中采空区瓦斯涌出量占总瓦斯涌出量的50%左右，煤壁瓦斯涌出量占总瓦斯涌出量的30%左右，按照瓦斯涌出来源分析，采取综合治理技术，进行分源抽采、分源治理。

煤层顶板高抽巷抽采：

沿煤层顶板施工巷道，外口封锁镶入抽采器，在抽采泵负压的作用下，抽采采空区顶板裂隙及冒落间内积存的高浓度瓦斯，切断瓦斯涌向工作面的通道，对采空区下部的瓦斯起到拉动作用，减少工作面瓦斯涌出，避免上隅角瓦斯积聚。

煤壁浅孔抽采：

按照煤体力学及采动压力散布，工作眼前方煤体内存在三个应力带：

卸压带、动压集中应力带、原生应力带。

依据资料划分动压集中应力带在工作眼前方3～9m的范围，煤体被破坏，透气性增加高浓度瓦斯大量处于游离状态，受采动影响赋存于煤体内的高浓度瓦斯不断地向工作面大量涌出，从而造成工作面及其回风流瓦斯浓度升高，且在割煤机割煤时瓦斯涌出异样，造成瓦斯超限事故。

通过在工作面煤壁动压集中应力带施工大直径的瓦斯钻孔，使抽采钻孔成为一个贮存高浓度瓦斯的空间和通道，插入快速封孔器封孔编接抽采，在抽采泵高抽采负压的拉动下，煤体内的高浓度瓦斯通过煤体裂隙进入抽采管道，再经泵站源源不断的排出，进而达到煤体瓦斯被提前预抽的目的，杜绝了瓦斯超限事故的发生。

第三节方案的实施

一、煤壁浅孔抽采

1.抽采泵：

抽采泵型号为ＳＫ－60（一备一用）。

2.抽采管路布置及规格:

32003切巷→32003上副巷→32003上联巷→32泵站→32回风巷→32总回。

32003切巷支管为Ф6寸埋线胶管，结尾设置挡板，每根埋线胶管长10米，两根埋线胶管中间对接1米长Ф6寸钢管（集流器），上切口西30米敷设Ф6寸埋线管，出口加一根长米Ф6寸短节和二根长米Ф6寸短节（其中一根长米Ф6寸短节一头变Ф12寸法兰盘与主管连接），沿途主管为Ф12寸镀锌螺旋管。

3.抽采方式：

工作面煤壁侧动压集中应力带瓦斯浅孔抽采。

钻孔布置方式为双排三花眼，孔间距为～米，高眼距前部运输机上沿米垂直于工作面，孔深9米；底眼距前部运输机上沿米向下角度为30°，孔深9米。

底眼钻孔控制在距煤层底板以上2米或见底。

4.成孔及封孔工艺：

采用煤电钻，1m×Ф50mm钻杆，Ф75mm钻头，依照设计要求成孔后插入型号为FWM—型快速封孔器，深度2米，用Ф25mm高压管与切巷支管上集流器编接进行抽采。

（集流器：

1米长Ф6寸钢管上面开6个孔，引出6个Ф25mm直通，上口安装Ф25mm高压管及Ф25mm三通。

每一个集流器服务段为工作面上下各3架，集流器上引出的Ф25mm高压管按照服务距离长短分为：

5米、3米、2米，快速封孔器与Ф25mm三通连接所用Ф25mm高压管长度均为2米一根。

）

二、煤层顶板高抽巷抽采

1.抽采泵：

抽采泵型号为2BEF42（一备一用）。

2.抽采管路布置及规格:

32003上副巷→32003上联巷→32专回→瓦斯钻孔→深部副井地面泵站→大气。

3.煤层顶板高抽巷抽采施工要求：

在上副巷内错15米平行与上副巷沿煤层顶板施工高抽巷。

高抽巷为：

×的混凝土支柱支护，净断面㎡，高抽巷口以里5米施工两道厚度为500mm的密闭墙，双层密闭墙上镶入两个抽采器（一备一用），抽采器规格为Ф10寸×4m的钢管，抽采口位置距离里密闭墙2m，并用钢丝网捆扎避免杂物进入，抽采口高度大于巷道高度的2/3。

施工时要做到密闭墙周边掏槽，见硬帮、硬底，双层密闭间距为，中间注浆充填。

密闭前5m内巷喷浆。

抽采主管路为Ф16寸×4m，支管为：

Ф10寸×4m镀锌螺旋管，利用10寸埋线胶管与密闭墙上抽采器进行编接抽采。

三、瓦斯抽采的技术要求

1.抽采泵

煤壁浅孔抽采，抽采泵型号为SK-60（一备一用），

抽采管路规格：

Ф300mm×4m，镀锌螺旋管，总长度1900米，系统参数：

30--40m3/min，抽采瓦斯浓度20--30%，抽采负压30-45KPa，温度18--22℃。

煤层顶板高抽巷抽采，抽采泵型号为2BEF42（一备一用），抽采管路规格：

支管Ф250mm×4m，镀锌螺旋管，长度1700米，主管Ф400mm×4m，镀锌螺旋管，长度900米，瓦斯钻孔深度536米，系统参数：

90--100m3/min，抽采瓦斯浓度15--20%，抽采负压35-40KPa，温度17--19℃。

2.安全监测装置

抽采参数自动装置与矿井KJ101型瓦斯监测系统并网运行，主要监测参数有：

系统抽采流量、抽采瓦斯浓度、抽采负压、管道温度等。

3.综合抽采管理

32003综放面综合抽采瓦斯的效果如何，与工作面上隅角及以下20米范围内的放煤情形、上尾巷回收充填情形、钻孔成孔工艺、封孔质量、高抽巷口密闭效果、抽采管路的密封情形有直接关系。

所以，必需增强工作面放煤、高抽巷和抽采管路堵漏，煤壁钱孔抽采孔开口位置必需在煤墙实体上以提高成孔率，封孔器尽可能向里送，反拉封孔，固定死，提高封孔闭质量，减少漏风，有问题及时处置，以保证抽采效果。

4.抽采泵的运行与保养

水环式真空泵在工作面进程中易产生水垢，虽然安装了软化水装置，可是为确保抽采泵的正常运行，瓦斯抽采泵仍要按期清洗、检修，正常的清洗、检修时刻为30天。

四、瓦斯抽采技术管理

32003综放面自2006年4月开始实施综合瓦斯治理办法以来,生产时回风流瓦斯一直稳固在%以下,抽采率高达85%，抽采浓度及抽放纯量随着煤层瓦斯含量、瓦斯压力、工作面产量的增加而增大，同时还与生产工艺、推动速度、高抽巷密闭效果及抽采管路系统的密封性等因素紧密相关，为提高抽采效果，咱们采取的主要办法有：

（1）上隅角所垛的装煤编织袋必需屯实，垒成流线型，放煤后及时关闭天窗，以减少漏风。

（2）增强工作面煤壁管理，避免片帮、冒顶，利于提高浅孔抽采封孔效果。

（3）增强放煤工艺管理，严格执行距离多轮次循环放煤。

（4）增强抽采管路巡视，及时处置漏气现象，按时防水。

（5）工作面抽采设备由专人负责管理，不准乱仍、乱放，保证抽采设备完好。

（6）工作面瓦斯钻孔施工严格依照要求，双排三花眼，钻孔间距不得大于米，杜绝抽采盲巷。

第四节效果考察

工作面瓦斯情形

32003综放面在未采取综合抽采办法前，工作面配风量高达1350m3/min，接近极限值。

回风流瓦斯浓度生产前%，生产时，上隅角瓦斯浓度达，瓦斯超限现象频繁。

采取煤壁浅孔抽采和顶板高抽巷抽采等综合瓦斯防治办法后，工作面配风量降至1000m3/min，回风流瓦斯浓度生产时稳固在，最高%，上隅角瓦斯浓度为，杜绝了瓦斯超限现象。

抽采率

按照公式：

p=Q抽/（Q抽+）*100

式中：

p—抽采率%

Q抽—抽采瓦斯纯量【煤壁浅孔抽采纯量（抽采瓦斯混合流量为35m3/min，抽采瓦斯浓度为25%）+高抽巷抽采纯量（抽采瓦斯混合流量为90m3/min,抽采瓦斯浓度为15%）】

Q风---风排瓦斯纯量（工作面配风量1000m3/min，正常回采时，回风流平均瓦斯浓度为%）

P=（35*25+90*15）/（35*25+90*15+1000**100%=%

32003综放面综合治理瓦斯前后情形对比表

（一）

时间

工作面配风量m3/min

瓦斯浓度（%）

瓦斯超限次数

工作面

回风流

上隅角

未采取瓦斯综合治理前

2006年3月

1350

时常

采取瓦斯综合治理后

2006年4月

1100

年5月

1000

从以上计算和图表分析能够看出：

32003综放面%的瓦斯经抽放管路直接排入大气和总回风巷，通过抽放减轻了风排瓦斯的压力，工作面瓦斯取得了有效控制，且改善了工作面环境。

第五章效益分析

末采取综合治理前，2006年3月份因受瓦斯因素影响被迫停产，班采不足半排巷，平均日产2700吨;2006年4月份采用综合治理办法后，现采一排半巷，多采一排巷。

平均日产原煤4500吨，日产净增1800吨，月平均多产原煤54000吨，裴沟矿原煤价钱345元，本钱195元，月增加产值1863万元，月增利润1053万元。

工作面配风量减少350m3/min，主扇运转平均月节省电能,月节约电费万元。

工作面风速由原来的s降至s，粉尘浓度大幅度下降，工作面的生产环境取得了较大改善。

第六章关键技术和创新点

煤壁浅孔抽采孔深要稳固在6-9米，孔间距米，两排三花眼布置，杜绝煤壁抽采盲区。

增强工作面煤壁管理，避免片帮、冒顶。

增强放煤工艺管理，严格执行多轮次循环放煤。

上隅角要及时用编织袋垒实成流线型，减少管理上的漏洞，对提高抽采效果一样相当重要。

第七章结论

采面生产工艺要适当调整，为煤壁浅孔抽采，提供足够的时刻保证。

钻孔质量、封孔效果、管路的气密性，抽采泵的能力是左右抽采效果的决定因素，所以，必需制定周密的技术办法和有力的管理制度。

保证采面工程质量，高抽巷与工作面净距离不得小于4米，对提高高抽巷抽采效果十分重要。

煤壁浅孔抽采工艺简单，便于学习和掌握，现场施工简捷易行。

煤壁浅孔抽采对解决厚煤层煤壁落煤刹时瓦斯超限问题具有极强的针对性，遇高瓦斯涌出段可及时进行抽采。

综合瓦斯治理该技术在厚煤层综放面利用适应性较强。

高抽巷与煤壁浅孔抽采综合治理瓦斯技术的成功应用，不仅有效地解决了工作面的瓦斯超限问题，而且使井下采煤工作面环境取得了极大的改善，提高了生产工效，该技术对“三软”厚煤层高瓦斯采煤工作面具有极强的推行应用价值。