鶴煤八礦瓦斯抽放現(xiàn)場會匯報材料(定稿)

1、 科技創(chuàng)新 多措并舉努力提升礦井瓦斯抽采水平-鶴煤八礦瓦斯治理技術(shù)交流材料一、礦井概況八礦位于鶴壁礦區(qū)南部，井田南北走向5.25km，東西傾向1.7-1.9km，面積約7.9km2。1958年建井，1960年投產(chǎn)，礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為0.1Mt/a，1970-1974年擴建為0.6Mt/a，2006年礦井核定生產(chǎn)能力為0.81Mt/a。礦井開拓方式為立井、斜井混合式開拓。通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式通風(fēng)，共有四個進風(fēng)井和兩個回風(fēng)井，總進風(fēng)量11000m3/min，總回風(fēng)量11684m3/min。布置有30、31和32三個生產(chǎn)采區(qū)，均實現(xiàn)了分區(qū)通風(fēng)，并設(shè)有專用回風(fēng)巷，能夠滿足安全生產(chǎn)需求。2

2、002年8月鑒定為突出礦井，2010年礦井瓦斯鑒定結(jié)果為：絕對瓦斯涌出量25.54m3min，相對瓦斯涌出量16.01m3t，礦井瓦斯等級為煤與瓦斯突出礦井。煤層瓦斯含量12.1-18.6m3/t，瓦斯壓力1.3-1.7Mpa，煤層透氣性系數(shù)2.62-4.78m2/MPa.d,屬于勉強可抽放煤層。礦井抽采系統(tǒng)健全，共建有瓦斯抽采系統(tǒng)5套，分別為地面廣場和新風(fēng)井瓦斯抽放泵房及井下南翼、北翼和中央移動抽放泵站，安裝瓦斯泵10臺，額定抽放能力400m3/min，實際抽放能力150200 m3/min，抽放濃度5.922，月抽放量65萬m3左右，礦井瓦斯抽放率4045。礦井實現(xiàn)了瓦斯分源抽放，分源治理

3、。二、瓦斯治理理念的轉(zhuǎn)變及區(qū)域瓦斯治理的必要性我礦在這幾年生產(chǎn)過程中逐步體會到，瓦斯已成為制約礦井安全生產(chǎn)的瓶頸，瓦斯問題得不到有效解決，高產(chǎn)高效將成為空談，礦井長遠發(fā)展也無從談起。為此，痛下決心，更新理念，在瓦斯抽放上抱定了“只有打不到位的鉆孔，沒有抽不出的瓦斯”的理念，真正樹立了“治理瓦斯就是解放生產(chǎn)力，治好瓦斯就是發(fā)展生產(chǎn)力”的瓦斯治理理念，將瓦斯治理作為安全一號工程，依靠技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)抽放技術(shù)突破。鶴煤八礦依據(jù)自身條件，在不具備開采保護層條件的情況下，通過不斷實踐總結(jié)，摸索出了一條適合礦井實際的底板抽放巷穿層鉆孔抽放治理瓦斯技術(shù)，解決了煤巷掘進消突和工作面采前預(yù)抽技術(shù)難題。通過施工穿層

4、抽放鉆孔，既可預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，消除煤巷掘進期間的突出危險性，又可通過底板抽放巷頂板扇形鉆孔抽放，充分預(yù)抽工作面回采區(qū)域中下部瓦斯，以達到減小或初步消除回采工作面突出危險性的目的，還能預(yù)先探清采煤工作面地質(zhì)構(gòu)造和煤層厚度，為決定開采方式提供科學(xué)依據(jù)。三、提高瓦斯抽采效果的措施（一）底板抽放巷穿層鉆孔布置1.底板抽放巷及抽放鉆場布置3203底板抽放巷布置在距煤層底板23m的巖層內(nèi)，巷道設(shè)計斷面為3.6 m×3.8 m，采用錨網(wǎng)噴支護。底板抽放巷抽放鉆場在底板抽放巷下幫開掘，鉆場間距20米，深度4米，斷面為3.2 m×3.0 m，采用錨網(wǎng)噴支護。如圖1所示。圖1 底板抽放巷

5、及抽放鉆場布置關(guān)系圖2穿層抽放鉆孔布置布孔原則：鉆孔在預(yù)抽區(qū)域內(nèi)均勻布置，并穿過煤層全厚進入頂板0.5m；鉆孔終孔間距以實測有效抽放半徑為基礎(chǔ)進行設(shè)計；孔徑94mm，以提高抽采瓦斯?jié)舛取ＴO(shè)計施工方案：底抽巷內(nèi)穿層鉆孔設(shè)計與施工分前期和后期兩步進行。第一步前期預(yù)抽，主要是為煤巷掘進防突服務(wù)。在底板抽放巷抽放鉆場內(nèi)打鉆，對下順槽周圍煤層瓦斯進行條帶區(qū)域預(yù)抽。每個鉆場布置8排7列56個孔，鉆孔直徑94 mm，沿煤層傾斜方向呈扇形布孔，鉆孔控制到下順槽輪廓線外上幫26 m、下幫16 m范圍，鉆場、鉆孔布置如圖2和圖3所示。圖2 底板抽放巷鉆場內(nèi)穿層鉆孔平面布置示意圖圖3 底板抽放巷鉆場內(nèi)穿層鉆孔剖面布

6、置示意圖第二步后期預(yù)抽，主要是為采煤工作面回采防突服務(wù)。為避免打鉆與底板抽放巷掘進相互影響，待底抽巷掘進貫通形成系統(tǒng)或煤巷進入施工后，在底板抽放巷內(nèi)，每隔10m布置一個頂板扇形抽放鉆場，每個鉆場布置12個孔，鉆孔沿煤層傾斜方向呈扇形布置，鉆孔直徑94 mm，對整個工作面瓦斯進行區(qū)域預(yù)抽，可有效解決工作面中下部瓦斯較難抽放的問題，鉆孔布置如圖4和圖5所示。圖4 底板抽放巷頂板扇形穿層鉆孔平面布置示意圖圖5 底板抽放巷頂板扇形穿層鉆孔剖面布置示意圖（二）改進打鉆技術(shù)1實施大直徑鉆孔從源頭上提高瓦斯抽放量遵循“五大一深”抽放模式中“大鉆孔”原則，開孔孔徑不得低于94mm，孔間距、排間距均按0.4m布

7、置鉆孔，做到橫成排縱成列，以便封孔后規(guī)范連接。通過實踐證明：增大鉆孔直徑可以有效提高瓦斯抽放量，過去施工的穿層孔直徑只有75mm，孔徑較小，瓦斯抽放效果不好，通過加大鉆孔直徑，單孔濃度達到了80%以上，取得了很好的抽放效果。2松軟煤層復(fù)雜地質(zhì)條件下本煤層深孔打鉆技術(shù)打鉆工作是瓦斯抽放最基礎(chǔ)工作，鉆孔深度、鉆孔控制范圍直接影響著瓦斯抽放和消突效果，為此，我礦在施工鉆孔方面重點做了以下兩項工作：在控制鉆孔定位和定向方面，由區(qū)隊技術(shù)員負責(zé)，將抽放設(shè)計中鉆孔方位角逐一轉(zhuǎn)換成與巷道中線的夾角，并在井下現(xiàn)場施工圖版上，與鉆孔其它設(shè)計參數(shù)一并標出，在鉆場內(nèi)，按照橫成排縱成列要求確定出鉆孔開孔位置后，將巷道中

8、線平移到鉆孔開孔處，利用半圓儀標定出鉆孔方位，然后按照鉆孔設(shè)計傾角進行施工。在保證鉆孔深度方面，由于八礦煤層松軟，透氣性差，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，并伴隨有應(yīng)力集中，瓦斯含量高，瓦斯壓力大等不利因素，在鉆進過程中容易造成噴孔、卡鉆、塌孔、斷鉆桿、丟鉆桿、掉鉆頭等事故，導(dǎo)致抽放鉆孔深度相對較淺，達不到設(shè)計要求，影響鉆孔深度和消突效果。為解決這一技術(shù)難題，八礦從更新設(shè)備，改進軟煤打鉆工藝入手，采取了以下措施后，使打鉆深度突破了110m。一是引進大功率、大扭矩鉆機，淘汰落后的小功率鉆機，實施深孔打鉆技術(shù)，提高鉆進深度。二是消滅4寸管徑以下的壓風(fēng)管路，滿足打鉆所需風(fēng)量、風(fēng)壓的要求，打鉆地點風(fēng)壓必須達到0.4Mp

9、a以上，風(fēng)量達到2-3m3/min。三是改進軟煤打鉆工藝，嚴格遵循“低壓慢速、邊進邊退、掏空前進”的原則，重點掌握好壓力、速度和排渣三個環(huán)節(jié)，防止噴孔、卡鉆等動力現(xiàn)象發(fā)生。在32011南工作面下順槽利用300型大功率鉆機實施深孔抽放鉆孔后，孔深突破了110m，上下順槽鉆孔相互搭接，消除了抽放空白帶。（三）創(chuàng)新封孔工藝眾所周知，鉆孔封孔是瓦斯抽放工作中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，封孔質(zhì)量的好壞直接影響抽放效果。八礦最初采用的是布纏鋼管倒馬麗散封孔方法，封孔長度6m。由于封孔長度短，封孔材料密封性差，造成封孔效果不佳，新帶抽的鉆孔濃度大部分在45%以下，而且衰減時間快，衰減幅度大。為了解決這一問題，八礦自購了

10、多種新型封孔材料，在封孔工藝改進方面進行了三次創(chuàng)新，都取得了顯著效果。1應(yīng)用濃度衰減鉆孔封孔堵漏工藝對濃度已衰減的低濃度鉆孔，重新進行封孔堵漏，提高鉆孔抽放濃度。具體做法是：對井下帶抽的濃度低于20%的所有鉆孔進行掏孔，然后在原來封的6m長直徑1寸封孔鋼管內(nèi)重新續(xù)接一根10m長直徑為6分的鋁塑管，并預(yù)先對外口進行臨時封堵，封堵后，采用專用封孔泵向兩封孔管之間的間隙內(nèi)注馬麗散封孔材料，重新封孔帶抽，封孔深度由6m加深到10m。經(jīng)過對原低瓦斯?jié)舛鹊某榉陪@孔進行重新封孔堵漏，使原抽放鉆場的抽放濃度由不足20%提高到了30%以上。2改進落后的封孔方法和封孔材料淘汰過去落后的封孔方法和封孔材料，采用鋁塑

11、管配安爾封孔材料這一新型封孔技術(shù)，將封孔深度由過去的6m全部提高到10m以上，封孔管管徑由過去的25mm加大到50mm以上，提高了瓦斯抽放效果。具體做法是：在一根10m長的鋁塑管上捆綁5個長度為1.7m的特制水泡皮，水泡皮在鋁塑管上呈兜狀捆綁，然后將封孔材料（安爾）按照1:1的比例調(diào)配好，倒入已綁好的水泡皮內(nèi)，隨即插入鉆孔內(nèi)，幾秒內(nèi)就可膨脹完成封孔工作。由于鋁塑管是一根整體管路，中間沒有接口，保證了鉆孔嚴密不漏氣。采用該方法封孔后，單孔濃度均達到了80%以上，多數(shù)鉆孔甚至達到100%，提高了瓦斯抽放量。3推廣應(yīng)用新型封孔材料進行定向定位封孔由于鋁塑管配安爾封孔技術(shù)無法應(yīng)用于角度較大的鉆孔，而且

12、封孔位置、封孔方向無法人為控制。我礦自2010年后半年，又推廣應(yīng)用了更為先進的定向定位封孔技術(shù)，該方法采用可以定向定位膨脹的封孔劑作為封孔材料進行封孔，通過人為控制封孔劑膨脹方向和膨脹位置，消除下向孔容易堵孔、上向孔封孔深度不夠的現(xiàn)象。同時可人為控制封孔位置，確保了封孔效果更加嚴密。具體方法是：封孔前首先將鉆孔內(nèi)的煤（巖）粉用高壓水沖洗干凈，然后將2袋定向封孔材料按照由里向外膨脹的方向固定在鉆孔最里側(cè)一根直徑為2寸、長度為3米的聚氯乙烯管的中間部位，然后將第二段封孔管用對接的方法與第一段連接，第三段封孔管與第二段連接。封孔長度10m，除最里側(cè)一段封孔管固定一處2袋封孔材料外，其余2段封孔管上全

13、部固定兩處封孔材料，封孔材料全部固定到封孔管上后，用手擠壓袋裝封孔材料，使2種膠體材料均勻混合，然后迅速將聚氯乙烯管送入鉆孔內(nèi)，孔口留有300mm長的聚氯乙烯管以便與抽放管路連接、帶抽，孔口處用封孔布纏繞填實，大約一分鐘后，膠體即可反應(yīng)膨脹完成封孔工序。通過對3203底抽巷穿層孔封孔工藝的改進，應(yīng)用新型封孔材料進行定向定位封孔后，大幅度提高了瓦斯抽放濃度，新抽鉆孔單孔濃度均在80%以上，甚至高達100%，帶抽12個月后鉆場瓦斯?jié)舛热匀槐３衷?0%以上，抽放效果較好。通過實踐表明：“大管徑”、“深封孔”是提高瓦斯抽放效果最直接、最有效的措施，也是今后瓦斯抽放工作發(fā)展的必然趨勢。（四）研制應(yīng)用“集

14、氣箱”消除抽放鉆場與管路積水八礦原來鉆孔與支管連接方式是：在兩根平行焊接的4寸短節(jié)上焊接多個三通接頭，用軟膠管與鉆孔連接。由于4寸短節(jié)容積小，若鉆孔略有積水就會堵塞管路，影響瓦斯抽放效果。針對這一問題，礦成立了技術(shù)攻關(guān)小組，經(jīng)過不斷探討、比擬、分析，成功研制出抽放鉆場“集氣箱”，該裝置能夠使鉆孔內(nèi)瓦斯、水、煤巖粉三者進行氣、水、物自然分離，瓦斯被抽走，積水和沉淀后的雜物通過排水孔排出，徹底解決了抽放鉆場、管路積水問題，保證了抽放效果。1.結(jié)構(gòu)特點與操作程序：集氣箱長1200mm、寬680mm、高760mm，由3mm厚的鋼板焊接而成，在集氣箱頂部和一側(cè)共焊接65個連接鉆孔的直通管，在箱體頂部焊接

15、短節(jié)與抽放管路連接抽放，在短面一側(cè)焊接排氣口和放水口，集氣箱結(jié)構(gòu)如圖6所示。連抽后安設(shè)閘閥進行控制，需要進行放水時，關(guān)閉鉆場閥門，打開放水閥門和進氣閥門。放水結(jié)束后，操作順序反之。箱體內(nèi)沉積的煤巖粉通過箱體底部閘閥清理。圖6 集氣箱結(jié)構(gòu)圖2.工作原理：鉆孔在抽放過程中，會產(chǎn)生大量的瓦斯、水和少量的煤巖粉。根據(jù)三者物理性質(zhì)，煤巖粉、水會自動沉積到箱體底部，而瓦斯密度小，漂浮在箱體頂部，在抽放負壓的作用下，隨抽放系統(tǒng)被抽走，積水和沉淀后的雜物通過排水孔排出，形成氣、水、物自然分離現(xiàn)象。3.鉆場、鉆孔連接方式：集氣箱與鉆孔連接采用2寸鋼絲管連接，接口處不再使用傳統(tǒng)的鐵絲捆綁方式，改為鋼絲箍-螺絲固定

16、方式，這種連接方式優(yōu)點是：（1）鋼絲彈性性能較好，可以有效杜絕漏氣現(xiàn)象；（2）可以定期緊固螺絲，保證鉆孔時常處于緊密封閉狀態(tài)。鉆孔連接方式如圖7所示。16圖7 鉆孔連接方式圖4.抽放管路連接管理：通過對抽放鉆孔“鉆-封-聯(lián)”工藝改進創(chuàng)新后，多數(shù)鉆場抽采濃度達到了60%以上。由于抽采管路系統(tǒng)每根管之間法蘭盤連接處容易漏氣，抽到地面泵站后濃度不足20%，嚴重影響了抽采效果。為解決這一問題，八礦投入大量人力、物力，利用檢測濃度、負壓以及正壓試氣等方法，對抽放管路進行逐段排查，查找漏氣源頭并進行整修，確保抽放管路構(gòu)件齊全，通過采取一系列檢漏堵漏措施后，管路漏氣現(xiàn)象大大減少，地面泵站瓦斯抽采濃度由以前不

17、足15%，提高到現(xiàn)在的22%以上。5.效果分析：在3203底板抽放巷安裝集氣箱后，效果十分顯著，瓦斯抽放濃度、抽放量明顯提高，消滅了抽放管路積水、連接管接口漏氣現(xiàn)象，保證了抽放系統(tǒng)的穩(wěn)定。集氣箱容積大，存水量多，每班僅需進行一次放水就可保證抽放系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)。相對普通自動放水器而言，成本低，操作簡單、故障率低，大大節(jié)省了人力、物力、財力。（五）連續(xù)式自動放水器的研制使用為解決瓦斯抽采管路易積水問題，鶴煤八礦工程技術(shù)人員通過與鶴煤科研所共同配合，反復(fù)研究，現(xiàn)場論證，不斷改進，成功研制出可實現(xiàn)抽采鉆場和管路自動連續(xù)放水的LZF-型連續(xù)式自動放水器。該連續(xù)式自動放水器在3203底板抽放巷試用后，效果非

18、常明顯。其優(yōu)點是：兩個罐體儲水、放水期間能夠自動切換，實現(xiàn)了交替儲水連續(xù)放水的功能，彌補了傳統(tǒng)的單罐放水器放水期間鉆孔水直接抽到管路內(nèi)的缺陷，解決了抽放管路積水問題，保證了抽放系統(tǒng)穩(wěn)定運行。如圖8所示。圖8 連續(xù)式自動放水器（六）計量管理為加強鉆孔瓦斯監(jiān)測管理，在每個鉆孔、鉆場匯合處以及抽放地區(qū)匯合處均在抽放管路上安設(shè)一個監(jiān)測測咀，測咀原來用螺絲封堵，后經(jīng)過改進，改用橡膠塞封堵，測量時拔出橡膠塞進行測量，結(jié)束后，重新將橡膠塞插入孔內(nèi)，取得了良好效果。如圖9所示。圖9 橡膠塞觀測孔圖觀測孔的改進節(jié)省了操作時間，避免了以往擰開封堵螺絲再進行測量，費工費時的現(xiàn)象；橡膠塞具有良好的密封性，保證了每個測

19、孔接口處不漏氣；避免了以往測孔上螺絲丟失和螺絲長時間在井下潮濕環(huán)境中容易生銹而擰不開的現(xiàn)象。以較少的成本消耗，更好地實現(xiàn)了單孔、單鉆場的精確計量，達到了預(yù)期的效果。集氣箱的每個連接管上都焊接有觀測孔，實現(xiàn)了單孔觀測。每個鉆場匯合處均安設(shè)一個4寸孔板流量計進行計量，以便對單孔、鉆場抽放數(shù)據(jù)進行觀測、分析，能及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常變化情況，以便采取有效措施進行處理。鉆場帶抽后，實行掛牌管理。（七）抽放管理為切實增強瓦斯抽放效果，八礦對抽放隊伍加強了管理。一是實現(xiàn)抽放隊伍的專業(yè)化。將與打鉆抽放無關(guān)的工作全部剝離出去，使抽放隊能夠全身心投入到抽放工作中去。二是充實打鉆隊伍，抽放隊配足6個打鉆圓班組人員。三是

20、建立激勵政策，實行抽放隊全員計件浮動工資制度，除年功工資外，包括入井費、夜班補貼在內(nèi)的工資一律按鉆孔進尺浮動，上不封頂下不保底，充分激發(fā)打鉆人員的積極性。此外，為提高瓦斯抽放濃度，執(zhí)行地面瓦斯抽放濃度每增加1%,獎勵抽放隊一萬元政策。為保證能夠按照設(shè)計施工鉆孔，鉆孔深度達到設(shè)計要求，鉆孔質(zhì)量能夠達標，由安檢科安檢員負責(zé)現(xiàn)場監(jiān)督驗孔。抽放隊在打鉆過程中，安檢科安檢員必須在現(xiàn)場，逐根核對拔出的鉆桿數(shù)量，拔出的鉆桿總長度，即為該鉆孔深度，并檢驗鉆孔角度是否符合設(shè)計要求。最后抽放隊當(dāng)班打鉆班長、安檢科安檢員共同在驗收單上簽字，方可作為抽放鉆孔當(dāng)班進尺。驗孔記錄單除記錄鉆孔深度外，鉆孔的煤巖性、孔徑、方位角和傾角也要逐一記錄。若鉆孔不符合設(shè)計要求，全部按廢孔處理，不計進尺，若情節(jié)嚴重的，對責(zé)任人進行責(zé)任追究。通風(fēng)副總負責(zé)組織防突科、安檢科、勞資科等部