山西冀中能源萬峰煤礦工作面瓦斯抽放系統(tǒng)的改進(jìn)

1、山西冀中能源萬峰煤礦工作面瓦斯抽放系統(tǒng)的改進(jìn)山西冀中能源萬峰煤礦 XX公司位于山西省孝義市下柵鄉(xiāng)王 馬村，地處霍西煤田汾孝礦區(qū)東部，距孝義市區(qū)約 10 公里，井 田面積16.1463km2,批準(zhǔn)開采1、3、5、9、10+11號(hào)煤層，礦 井生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。依據(jù)山西金暉萬峰煤礦 XX公司兼并 重組整合礦井 1 號(hào)煤層瓦斯涌出量預(yù)測(cè)報(bào)告： 1 號(hào)煤層瓦斯含 量為3.3m3/t13.5m3/t ,平均瓦斯含量為 8.75m3/t ,按最大瓦 斯含量數(shù)據(jù) 13.5m3/t 。經(jīng)預(yù)測(cè)，當(dāng)?shù)V井采 1號(hào)煤層且達(dá)到 1.2Mt/a 生產(chǎn)能力時(shí)，礦井最大相對(duì)瓦斯涌出量為 44.91m3/t ，礦井最大

2、絕對(duì)瓦斯涌出量 113.40m3/min ，礦井屬高瓦斯礦井。1 礦井瓦斯抽放方法1.1 礦井瓦斯抽放系統(tǒng)在地面建立固定瓦斯抽放雙系統(tǒng)。即 : 建立低負(fù)壓抽放系統(tǒng)安裝二臺(tái)2BEC 67型水環(huán)式真空泵，電機(jī)功率為450Kw 臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。采用10KV電壓，雙回路供電。用于回采工作面采空區(qū)、礦井采空區(qū)低負(fù)壓瓦斯抽放。抽放主管及干管管徑為/ 630X 10mm螺旋鋼管，分管為少560X 33.2mm聚乙烯管，支管為少450X 26.7mm聚乙烯管。 建立高負(fù)壓抽放系統(tǒng)安裝二臺(tái)2BEC 67型水環(huán)式真空泵，電機(jī)功率為450Kw 一臺(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用。采用 10KV電壓，雙回路供電。用于回采工作面預(yù)抽

3、，掘進(jìn)工作面邊掘邊抽高負(fù)壓瓦斯抽放。抽放主管及干管管徑為/ 630X 10mm螺旋鋼管，分管為少560x 33.2mm聚乙烯管，支管為少315X 18.7mm聚乙烯管。1.2 鉆孔施工、供水及瓦斯抽防監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 瓦斯抽放泵循環(huán)冷卻水由礦井鍋爐房給水提供， 鍋爐房給水經(jīng)GSR型組合式全自動(dòng)鈉離子交換器進(jìn)行軟化。配備2臺(tái)ZDY1900S占機(jī)、4臺(tái)ZY2300鉆機(jī)施工抽放鉆孔， 采用聚氨酯封孔，封孔管采用抗靜電抗阻燃的工程塑料 (UPVC) 管。巖孔圭寸孔長(zhǎng)度不小于 5m,煤孔圭寸孔長(zhǎng)度不小于 7m監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用KJ76N型瓦斯抽放監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。23103 工作面概況2.1 井下位置3103 工作面為三采區(qū)

4、第一個(gè)工作面，東臨三采軌道巷，北為未開采的3105工作面，傾向長(zhǎng)度160m走向長(zhǎng)度1080m2.2 煤層賦存情況開采煤層為1號(hào)煤，煤層厚1.031.95m，平均1.7m，為中 灰，特低硫，特低磷的焦煤。頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖，底板為砂 質(zhì)泥巖、泥巖。上距 1上煤2.829.42m，平均5.26m,下距2 號(hào)煤平均 8.77m。2.3 地質(zhì)構(gòu)造 3103工作面基本由一個(gè)背斜構(gòu)成,工作面整體成南西高,北東低，煤層深度為205255m2.4 煤塵、瓦斯情況瓦斯預(yù)測(cè)情況： 1 號(hào)煤平均瓦斯含量按 10.84ml/g 計(jì)算，根 據(jù)我國(guó)大部分礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)， 計(jì)算瓦斯涌出量時(shí)采用 1.4 倍系數(shù)加以 修正，則 3

5、103 工作面平均相對(duì)瓦斯涌出量為 15.2m3/t, 平均日 產(chǎn)量 1160t ，平均絕對(duì)涌出量為 12.3m3/min 。瓦斯預(yù)測(cè)涌出情況： 3103 工作面生產(chǎn)時(shí)回風(fēng)側(cè)最高瓦斯?jié)舛?.5%,工作面風(fēng)量1330m3/min,最大瓦斯涌出量為 20 m3/min<2.5 瓦斯來源和通風(fēng)方式、瓦斯來源：3103工作面瓦斯來源為本煤層和鄰近層及 構(gòu)造裂隙帶,區(qū)域性瓦斯增高。、通風(fēng)方式：3103工作面采用“ U'型通風(fēng)“一進(jìn)一回”。3 3103 工作面瓦斯抽放方法3.1 首先工作面采用采空區(qū)埋管抽放,沿回采面回風(fēng)巷上幫敷設(shè)一路直徑DN200m聚乙?。≒VC雙抗管，隨著工作面推進(jìn)， 瓦

6、斯管的一端逐漸埋入采空區(qū)，埋管長(zhǎng)度為1530n。隨工作面推進(jìn)一節(jié)管子長(zhǎng)度,將管子掐開,回撤一節(jié)管子,把埋在采空區(qū) 的管子拉出, 重新合茬, 該方法對(duì)解決上隅角和回風(fēng)瓦斯超限效 果較好,埋管抽放瓦斯實(shí)際濃度按 15%計(jì)算。3.2 最大抽放量"Q 混=Q泵x n / K1Q泵：瓦斯泵的額定流量，m3/min;EQ混：在抽放期間內(nèi)能抽放的最大混瓦斯量之和，m3/min；n :瓦斯泵的機(jī)械效率，取 0.8 ;K1:瓦斯抽放的綜合系數(shù)，取1.2。EQ 純=200X 0.8/1.2=133 m3/min3.3 管路抽放負(fù)壓計(jì)算計(jì)算公式：H摩=9.8 x LX Q2X y / (K0X D5)H

7、摩：阻力損失， Pa；L：管路長(zhǎng)度，mQ瓦斯流量，m3/h;K0:管路摩擦阻力的管徑系數(shù)，0.71 ;D:管道內(nèi)徑，cm；y ：混合瓦斯對(duì)空氣的相對(duì)密度， 0.866 。3.4 管路阻力計(jì)算：根據(jù) 1 計(jì)算公式， 抽放最大混流量按 133m3/min 計(jì)算， 3103 工作面抽放混量按 65m3/min 計(jì)算，管路阻力為 73815pa3.5管路抽放負(fù)壓：H= H摩=73815pa3.6 抽放效果檢驗(yàn)埋管抽放瓦斯實(shí)際濃度按 15%計(jì)算，實(shí)際抽放純瓦斯量為9.7m3/min ，通風(fēng)排放瓦斯?jié)舛菴=(20-9.7 ) /1330=0.77%回風(fēng)流最高瓦斯?jié)舛?0.77%，符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定3.7

8、 增加 3103工作面高位抽放鉆孔如果抽放效果不理想， 及時(shí)調(diào)整抽放工藝， 證明采空區(qū)埋管 抽放達(dá)不到預(yù)期效果時(shí)，必須立即改為高位鉆孔抽放。穿層高位鉆孔布置方式 高位鉆孔在回風(fēng)順槽施工鉆孔對(duì)工作面采空區(qū)裂隙帶瓦斯 進(jìn)行抽采， 來解決采煤過程中采空區(qū)的瓦斯問題。 為使開采層瓦 斯得到有效的抽放，每 40 米施工一組鉆孔，鉆孔參數(shù)如下： 鉆孔傾角計(jì)算 為了能夠有效的抽出采空區(qū)的瓦斯， 確定裂隙帶的垂直高度為58倍采高，即8m- 13.6m，考慮鉆孔重疊10m,鉆孔距離 50m根據(jù)正弦定理，求出鉆孔傾角915°。 鉆孔布置形式 為保證鉆孔足夠流量，每組布置 8 個(gè)鉆孔，分為兩排排距1m,第

9、一排(1#4#)傾角12°,第二排傾角15°( 5#8#), 實(shí)際施工時(shí)鉆孔的傾角依照煤層傾角適當(dāng)調(diào)整。每排鉆孔四個(gè)， 間距0.5m，走向扇形布孔方式。 鉆孔方位角計(jì)算終孔間距按8m設(shè)計(jì)，則鉆孔方位角分別為1#( 5#)孔237°、 2#( 6#)孔 244°、 3#( 7#)孔 252°、4#(8#)孔 261°,設(shè) 計(jì)鉆孔深度為 60.3(60.9)m 、 56.5(57.1)m 、 53.6(54.2)m 、 51.7(52.4)m 。 鉆孔直徑鉆孔施工使用MK-200鉆機(jī)，42mn鉆桿，全部鉆孔先用56mm鉆頭施工，完成后用7

10、5mm鉆頭對(duì)開孔段擴(kuò)孔8m。二號(hào) 鉆場(chǎng)離一號(hào)鉆場(chǎng)40%三號(hào)鉆場(chǎng)離二號(hào)鉆場(chǎng) 40%依次類推，各 鉆場(chǎng)與一號(hào)鉆場(chǎng)規(guī)格相同。 鉆孔布置示意如圖 鉆孔的驗(yàn)收、銜接與拆除 每一鉆孔施工結(jié)束后，由當(dāng)班瓦檢員、安全員、生產(chǎn)科組織驗(yàn)收并填寫鉆孔驗(yàn)收記錄表， 原則規(guī)定：鉆孔的深度誤差不得超 過土 1m角度誤差不得超過±1 度，否則應(yīng)補(bǔ)孔。鉆孔在施工完后必須進(jìn)行封孔。 穿層高位鉆孔投入預(yù)抽后必須全部上孔板流量計(jì)及壓差計(jì) 進(jìn)行抽放參數(shù)測(cè)定，回采期間隨工作面推進(jìn)嚴(yán)格做好卸壓區(qū)的有 效抽放。當(dāng)鉆孔單孔瓦斯?jié)舛鹊陀?10%，流量小于 0.1 m3/min 時(shí)， 必須停止該鉆孔抽放，關(guān)閉閘閥拆除移孔抽放。3.8

11、封孔方式、材料及封孔工藝 封孔方法：自制封孔器卷纏固邦特的方法。 圭寸孔材料：固邦特、圭寸孔管及毛巾布或圭寸孔麻布。 強(qiáng)化封孔工藝管理： 每施工完一個(gè)鉆孔后，立即進(jìn)行封孔，鉆孔封孔管采用50mm的雙抗PVC管，每根長(zhǎng)度3.5米，采用毛巾布卷纏固邦 特藥液法人工進(jìn)行封孔，封孔段長(zhǎng)度不小于 3m且孔口用水泥 砂漿封堵。封孔前應(yīng)將孔內(nèi)積水、巖屑清理干凈，以保證封孔質(zhì) 量，封孔管距孔口外露150mm如果在使用中發(fā)現(xiàn)所封孔漏氣應(yīng) 重新對(duì)該孔進(jìn)行封孔。封完孔后，所封孔不能及時(shí)使用時(shí)，必須 立即用2寸法蘭盤加擋板皮墊封堵住 PVC管口，保證氣體不漏出， 若漏氣重新封堵。操作程序?yàn)橄攘砍龇庖汇@孔用的甲、 乙兩種固邦特藥液， 分 別裝入兩個(gè)容器， 再將兩藥液同時(shí)倒入混合桶， 立即用棒快速攪 拌均勻