卸压瓦斯抽采

2024-08-18

卸压瓦斯抽采(精选十篇)

卸压瓦斯抽采 篇1

关键词:卸压瓦斯抽采,实践应用,社会和经济效益

0 引言

经过近10 a来中国煤炭行业高速发展, 一批老矿区, 如平顶山、淮南、济宁、双鸭山等矿井已经进入了深部开采, 这些矿井的开采不仅要应对高地压、高地温、软岩问题, 还要应对越来越严重的瓦斯灾害。据统计, 近年来在中国煤矿事故中, 瓦斯事故占总事故的50%以上, 死亡人数占事故人数的70%以上。特别是2009年颁布的《防治煤与瓦斯突出规定》明确提出区域防治为主, 局部防治为辅的瓦斯治理方针。同时, 瓦斯作为一种清洁能源, 若直接排放到空气中, 不仅会引起环境污染还会造成能源浪费。近期, 中国为进一步预防瓦斯事故和利用瓦斯, 对瓦斯治理方略已经由“抽放”变为“抽采”, 目的是实现瓦斯与煤的共采, 实现矿井绿色可持续开采[1]。因此, 研究瓦斯的抽采技术具有重要的意义。

1 卸压瓦斯抽采理论基础概述

煤层的开采破坏了原有的应力平衡状态, 在回采期间受采动影响作用, 煤壁上前方的应力集中区会发生相应改变, 致使围岩发生变形、运移和破坏。理论研究将工作面上覆岩层的变化在纵向方向上自下而上人为划分为跨落带、裂隙带和弯曲下沉带。上覆岩层三带的形成为瓦斯的流动和集聚创造了条件, 因为跨落带可贯通工作面采场与裂隙带, 而裂隙带由于横向和纵向裂隙发育在岩层内形成相互贯通的纵向和层向通道, 这样来自开采煤层和上覆岩层的相对密度较低的卸压瓦斯在浮力作用下通过跨落带沿裂隙带通道上浮、移动和集聚。工作面煤层在采动过程中上覆岩层形成的三带示意图见图1。

(1) 冒落带; (2) 裂隙带; (3) 弯曲下沉带

研究发现, 在工作面煤壁前方应力集中区, 煤体渗透系数较低, 瓦斯压力相对较大。据此可认为若对该区域煤层进行卸压处理, 则可大幅度加大瓦斯的涌出速度和涌出量, 同时煤体的渗透率也会大大增加, 瓦斯解吸流量也会随之加大。在工作面推进方向可将应力区划分为卸压区、应力集中区和原岩应力区3个区域, 其中卸压区一般在工作面煤壁前方2 m~6 m范围内, 在该区域范围内, 应力集中现象显著减少, 煤层渗透系数较高, 大量瓦斯在该区域范围内得到扩散和渗流。

2 卸压瓦斯抽采

中国瓦斯煤层存在的基本特点是煤层瓦斯贮存量、吸附瓦斯能力强, 煤层渗透系数、受外力形成的常规裂隙所占比例和瓦斯压力小, 正是中国瓦斯煤层这个特点, 导致直接从地表钻井抽采效果不显著。煤矿开采实践及瓦斯抽放理论研究表明[2], 瓦斯矿井煤层顶板孔裂隙会随着矿压变化发生改变, 因矿压作用引起的孔裂隙为瓦斯的运移提供了通道, 且瓦斯运移速度受采动影响作用响应加大。基于此理论, 可通过合理运用工作面矿压规律来实现瓦斯的抽采, 进而实现了煤炭与瓦斯共采, 不仅提高了矿井工作面开采的安全条件, 同时减少了环境污染实现了瓦斯能源的合理利用。

目前, 常用的卸压瓦斯抽采方法主要有4种, 即采动区井抽取法、顶板水平钻孔抽取法、钻孔抽取本煤层瓦斯法和有保护层的卸压瓦斯抽采法[3,4]:

a) 采动区井抽取法是指从地面向井下工作面上覆岩层直接进行钻孔, 直接抽取因受采面采动影响作用从工作面上覆岩层中解析并游离出的瓦斯气体, 上文介绍到, 由于采动影响的作用, 工作面上方岩层会形成三带, 其中的裂隙带内岩层含有大量裂隙, 渗透性大大加强, 本煤层和临近层瓦斯得以裂隙带中运移, 研究发现, 在工作面上方裂隙带上部聚集大量卸压瓦斯, 在裂隙带通道内有大量瓦斯发生运移, 因此可据此理论将钻孔位置确定在裂隙带内, 以便有利于抽采瓦斯气体;

b) 顶板水平钻孔抽取法是指在工作面顶板进行大直径水平钻孔来进行瓦斯抽采, 目前较常用的高位瓦斯抽放巷, 虽然效果较好, 但其是一种高位独头巷道, 往往具有施工作业繁重, 造价成本较高等特点, 而顶板水平钻孔正好避免了此缺点, 却又能达到瓦斯高抽出率的效果;

c) 本煤层瓦斯钻孔将抽放钻孔沿工作面回风巷布置, 在工作面煤壁前方会出现瓦斯的减弱区和活跃区, 减弱区处在工作面超前支承压力降低区内, 在瓦斯活跃区范围内, 工作面超前支承压力逐渐开始降低, 煤岩层在超前支承压力作用下形成不规则采动裂隙, 在此区域范围内的瓦斯发生解析和扩散, 煤岩体渗透率和瓦斯抽放率增高, 基于此理论即可进行本煤层瓦斯抽采施工设计;

d) 有保护层的卸压瓦斯抽采常用于具有瓦斯突出倾向的煤层工作面, 具体指若所欲开采的煤层具有突出倾向, 而该煤层下方距离较近的煤层无瓦斯突出倾向, 则可先开采下层煤, 利用开采下层煤引起的采动影响采取措施来达到上部具有瓦斯突出倾向煤层卸压的目的, 具体施工工艺为在下部没有突出倾向的煤层顶板沿其走向方向布置穿层钻孔, 在上部煤层巷道底板布置穿层钻孔, 且满足上部煤层底板穿层钻孔具有专门瓦斯抽采巷道, 该卸压瓦斯抽采法具备的优点是施工时间短、可靠性高、瓦斯抽采率高, 有利于排水等, 实践证明采取有保护层的卸压瓦斯抽采法可将瓦斯大量抽采, 使煤层瓦斯压力降低到0.6 MPa以下, 瓦斯含量降低50%以上, 煤的坚固性系数提高50%以上;

e) 沿空留巷穿层钻孔抽采卸压瓦斯是指随着工作面的不断向前推进, 采用合理的巷旁填充法来隔绝老塘, 沿着老塘留下巷道, 采用该法可在工作面老塘侧留一尾巷, 并通过该尾巷排放瓦斯, 同时可在尾巷内设置瓦斯抽放钻孔来达到本煤层开采和抽采临近煤层卸压解吸瓦斯, 这种抽采方式不仅有利于瓦斯的抽采, 同时又有利于提高安全生产条件和改善作业人员的劳动环境。

3 经济和社会效益

卸压瓦斯抽采技术不仅实现了提高工人作业环境、改善矿井安全水平的目的, 同时又实现了清洁能源瓦斯的利用。众多开采实例表明, 该煤与瓦斯共采的矿井开采模式产生量较大的经济和社会效益。以新集一矿为例[5], 新集一矿主采的11-2和13-1煤层煤层瓦斯含量分别为4 m3/t~7.5 m3/t和12 m3/t~22m3/t, 瓦斯含量梯度分别为76 m/ (m3·t-1) 和21.7 m/ (m3·t-1) , 其中试验工作面上临工作面回采期间平均相对瓦斯涌出量为25 m3/t, 平均绝对瓦斯涌出量为27m3/min, 通过实施保护层卸压瓦斯抽采使得上临工作面正常回采时的风排瓦斯平均值为9 m3/min, 总瓦斯涌出量平均值为18 m3/min, 试验工作面相对瓦斯涌出量平均值为5.0 m3/t, 且工作面上隅角试验期间未曾出现瓦斯超限现象, 实现了工作面的安全、高效回采。再以魏家地矿为例[6], 该矿煤层瓦斯含量为8.1 m3/t, 矿井瓦斯涌出量一直在30.4 m3/min~46.7 m3/min之间, 通过在巷道布置穿层钻孔来达到抽采采空区卸压瓦斯的目的, 实现了矿井总抽采量6 m3/min~8 m3/min, 不仅减少了瓦斯对大气的污染, 同时利用抽采的瓦斯气体实现了节支724×104元的经济效益。

参考文献

[1]谷丽朋, 罗新荣.被保护层卸压瓦斯立体抽采技术[J].矿业工程研究, 2011, 26 (1) :21-24.

[2]张凯.卸压瓦斯抽采治理[J].科技信息, 2010 (25) :349.

[3]李树刚, 李生彩, 林海飞, 等.卸压瓦斯抽取及煤与瓦斯共采技术研究[J].西安科技学院学报, 2002, 22 (3) :247-248.

[4]刘彦伟, 李国富.保护层开采及卸压瓦斯抽采技术的可靠性研究[J].采矿与安全工程学报, 2013, 30 (3) :426-431.

[5]张守豪, 高家东.卸压瓦斯抽采方法在新集一矿的应用[J].淮南职业技术学院学报, 2008, 8 (4) :97-98.

瓦斯抽采工程标准 篇2

晋城煤业集团矿井瓦斯抽采标准(试行)

为进一步规范集团公司瓦斯抽采管理,推进瓦斯抽采钻孔封孔、联孔标准化工作的精细化水平,特制定本标准。1.矿井瓦斯抽采系统

1.1根据瓦斯涌出预测情况,对矿井瓦斯抽采系统进行委托设计,并上报审批。

1.2矿井抽采系统原则建立地面固定式抽采泵系统,系统具有本煤层预抽和采空区抽采功能,且能管路系统能通过阀门调节互通。1.3瓦斯抽采系统中运行抽采泵能力与备用泵的单台能力一致。单一预抽系统或采空区抽采系统,备用泵台数不得少于1台,具有本煤层预抽和采空区抽采互通功能的抽采系统,备用泵台数不得少于运行泵台数的60%。

1.4瓦斯抽采泵站必须安设抽采参数监测系统,主要监测数据接入矿井安全监控系统。

1.5瓦斯抽采泵站进气管路必须同时安装人工和自动检测流量、压力、浓度、温度的装置。自燃煤层采空区抽采管路入口10-15m范围内安装CO传感器。

1.5.1每1h对自动检测数据进行一次检测和记录,每7d人工检测一次,对自动检测数据进行校正。1.5.2矿井抽采量报表以泵站人工检测数据校准值为准。

1.6井下瓦斯抽采主要大巷主管、盘区干管、顺槽支(分)管及专用抽采巷道必须按标准要求安装流量、浓度、压力、温度自动检测计量或人工检测计量装置。计量装置安装在巷道口50m范围以内。

1.7每个瓦斯抽采钻场和抽采评价单元及汇流管必须装设流量、浓度、压力人工检测计量装置。1.8瓦斯抽采钻孔应装设浓度、压力人工检测装置。1.9安设检测、计量装置的地点应设置观测、管理牌板。

1.10井下瓦斯抽采管路检测计量装置要求计量可靠,检测及时。

1.11瓦斯抽采管路系统和抽采钻孔参数每7d至少检测一次,检测结果记入现场管理牌板,并汇总汇报。1.12瓦斯抽采管路系统和瓦斯抽采钻孔应安排人员定期进行巡回检查、放水、除渣,发现问题及时处理。

1.13应根据瓦斯抽采管路系统和抽采钻孔参数检测分析结果,及时对瓦斯抽采系统和抽采钻孔进行调整或调节,保证高效抽采。预抽管路系统中瓦斯浓度低于35%时,必须向集团公司说明原因。

2.矿井瓦斯抽采管路

2.1敷设瓦斯抽采管路应根据井下巷道的布置、抽采地点的分布、矿井的发展规划以及瓦斯利用的要求等因素统筹确定,避免或 减少主干管路的频繁变动,确保管道运输、安装和维护方便。瓦斯抽采管路一般应设在回风井(巷)内。

2.2瓦斯抽采管路的材质必须符合煤矿使用要求,严禁使用玻璃钢管路。安装使用5年以上的抽采管路复用至其它地点时,必须重新进行性能检验合格后方可使用。

2.3瓦斯抽采管路要保持通用性,变径连接时要设过渡节。2.4敷设在运输巷道内的瓦斯抽采管路,其高度满足通车需要。

2.5瓦斯抽采管路安装必须吊挂或垫高,每根吊挂(支撑)不少于2处,沿巷道底板支撑敷设时,支撑高度不得小于300mm,吊挂(支撑)材料强度不得小于管路重量的5倍。金属管路使用导电材质吊挂(支撑)时,导电材质与管路接触处应垫非导电材料。

2.6瓦斯抽采管路通过通风设施时,必须设置防止压挤管路的装置,设施两端封堵严密不漏风。

2.7在有瓦斯抽采管路的巷道内,风、水等管路和缆线必须避开抽采钻孔开孔位置。电缆(包括通信、信号电缆)必须与抽采管路分挂在巷道两侧,并不得与瓦斯抽采管路及连接附属装置接触。

2.7.1瓦斯抽采管路与风、水等管路布设在巷道同一侧时,瓦斯抽采管路与风、水等管路的法线间距不得小于300mm;若在相同高度水平敷设时,水平间距不得小于300mm。

2.7.2瓦斯抽采管路与电缆线、其他管路交叉通过时,其间距不小于300mm,或垫非导电材料隔开。2.8瓦斯抽采管路应设置明显的具有反光性能警示标志,采用不同颜色箭头标明进、出气流方向。

2.8.1矿井抽采主管路、盘区管路、采掘工作面(抽采区域)抽采管路(封连孔管路除外)上,应每隔200m至少设置一处明显的警示标志,不足200m时,至少设置2处。巷道拐弯处及管路分叉处应设置警示标志。

2.8.2警示统一使用长箭头标志,箭尾部分明显标识“瓦斯抽采管路严禁碰撞”字样,整个标志采用红底白字,标志高度不小于10cm。

2.9瓦斯抽采管路上的控制阀门必须编号管理,阀门开启角度、方向标识清楚。主要阀门角度调节实行挂牌管理,非操作人员不得随意调整。

2.10瓦斯抽采管路连接必须可靠严密,直径φ400mm及以下的抽采管路或抽采时间不超过半年,方可采用快速接头连接。2.11瓦斯抽采管路附属装置设置

2.11.1瓦斯抽采主、干、支管路每200m~500m设置一处放水器,管路拐弯、低洼、温度突变处应设置放水器。2.11.2钻孔可单个设置放水器,也可根据钻孔涌水情况分组设置放水器。

2.11.3优选功能完善可靠的自动式放水器,放水器容量根据水量大小和放水间隔设定。

2.11.4瓦斯抽采钻孔和抽采管路应设置除煤粉(渣)装置,定期进行除排渣,防止钻孔或管路堵塞。

2.11.5瓦斯抽采管路必须采取防冻、防撞、防静电等措施。在温差变化较大的地点,应设置防止抽采管路热胀冷缩的伸缩装置。2.12金属瓦斯抽采管路不得作为采空区及封闭区得埋、插管抽采管路使用。3.瓦斯抽采钻孔工程

3.1矿井、区域、采掘工作面等抽采地点的瓦斯抽采钻孔或专用瓦斯抽采巷道工程必须根据煤层原始含量、可抽采时间、抽采系统能力、衰减系数、煤层透气性、抽采半径、地质等参数情况,进行专门抽采设计,瓦斯抽采设计经矿有关部门审查,报矿总工程师审批后实施。

3.2瓦斯抽采工程设计图应悬挂在施工现场。

3.3采煤工作面布置顺层钻孔时,终孔到对面巷道的垂距不大于20m,否则,应从对面巷道采取打钻孔措施。3.4巷帮、联络巷及掘进工作面正前顺煤层密集瓦斯抽采钻孔应分层布置,覆盖全断面。3.5区域瓦斯抽采钻孔施工推广采用定向钻机,补充钻孔可采用普通钻机。

3.6所有瓦斯抽采工程都必须严格按设计施工。瓦斯抽采钻孔施工过程中,必须记录钻孔情况。达不到设计要求时,及时报告相关部门,采取补充措施。

3.7瓦斯抽采工程施工过程中的出现异常情况(如喷孔、卡钻、掉钻杆等)等时,应及时汇报,并在现场标明。3.8瓦斯抽采钻孔完工后,可在孔口或钻场分别或集中悬挂管理牌板,填绘钻孔竣工参数等情况。

3.9矿井建立抽采工程竣工验收制度,由专门部门对抽采工程进行验收并绘制抽采工程竣工图。竣工验收资料应有相关责任人签字。

3.10瓦斯抽采钻孔全部施工结束后,编制瓦斯抽采钻孔工程竣工报告,报送相关部门。4.瓦斯抽采钻孔封孔

4.1瓦斯抽采钻孔施工完毕后应及时封孔抽采,并在钻孔管理牌内准确记录开始抽采时间。

4.2瓦斯抽采钻孔封孔必须封堵严密,一般采取充填式封孔。定向长钻孔应采用水泥砂浆封孔,普通钻孔可采用聚胺脂或其它工艺封孔。

4.3瓦斯抽采钻孔封孔管及内置筛孔管一般不得采用金属材质,并具有一定抗压强度。不影响采掘作业的顶板岩石抽采钻孔封孔时,孔口段可采用金属管路。

4.4瓦斯抽采钻孔的封孔深度和封孔段长度应根据煤岩强度、卸压带宽度、裂隙发育程度、负压等确定。各矿应根据自身条件,按《煤矿瓦斯抽放规范》AQ-1027-2006标准制定本单位封孔标准。定向钻机长钻孔的封孔长度为5m~25 m。

4.5煤层瓦斯抽采钻孔封孔管外露长度在100mm~300mm之间;岩石钻孔封孔管外露长度不得大于500mm。4.6瓦斯抽采钻孔封孔封孔后外部不得留有空洞,否则应用水泥砂浆或黄泥等材料填实。

4.7普通瓦斯抽采钻孔封孔管直径不小于φ50 mm,定向长钻孔封孔管直径不小于φ108 mm。特殊钻孔封孔管直径由本单位自行制定标准。5.瓦斯抽采钻孔联孔

5.1瓦斯抽采钻孔封联孔应采用符合煤矿使用的合格材料。

5.2瓦斯抽采钻孔应采用联孔装置进行联孔,特殊情况下可采用符合煤矿井下使用的其它管路进行联接。

5.3抽采钻孔可以单个或多个并入汇流管后接入主、干、分支管路,接入前必须向下通过放水器,再向上连入主、干管路或分支管路,连接处必须接阀门。

5.4抽采钻孔连接管应保持水平并略低于孔口位置至少100 mm,接入放水器及抽采系统管路的连接管保持竖直或水平,不得出现存水的弯曲段。

5.5主管路或分支管路连接抽采钻孔的三通应设置在管路的正下方或外侧,不得设置在管路中心线上方。

5.6采用多个钻孔并入汇流管联接方式时,应根据百米钻孔流量计算确定汇流管直径,但不得小于封孔管直径。6.本标准规定内容检查代入通风质量标准化检查进行扣分。7.其他未尽事宜执行《煤矿瓦斯抽放设计规范》、《煤矿瓦斯抽采基本指标》和《煤矿瓦斯抽放规范》等规定。

晋城煤业集团通风处 2011年3月9日

第二部分

寺河矿瓦斯抽采质量标准化标准

一、寺河矿瓦斯抽采管路安装标准 职责分工:

⑴、400mm以上管径(不含Φ400)瓦斯管路由矿指定队伍安装,安装标准图见瓦斯管路吊挂标准图(三)——

(十四); ⑵、掘进工作面DN100铠装管及160mm-400mm管径瓦斯管路由掘进队组安装,安装标准图见瓦斯管路吊挂标准图

(一)、(二); ⑶、无掘进队组施工区域Φ400以下管路安装改造由钻探工区负责,安装标准图见瓦斯管路吊挂标准图

(一)、(二); ⑷、运安工区负责管路运输工作;

⑸、井下各区域堆放的管路管件标准化原则按照生产技术室划分标准化责任区进行划分(Φ400以下直径管路)。

1.瓦斯抽采管路安装标准: 1.1基本要求:

⑴、瓦斯抽采管路安装应平直,转弯时角度不应大于50°; ⑵、瓦斯抽采管路的外缘距巷道壁不宜小于0.1米;

⑶、瓦斯抽采管路不得和动力电缆、照明电缆及通讯电缆敷设在同一巷帮内; ⑷、瓦斯抽采管路主管、分管、支管及其与钻场连接处应装设瓦斯计量装置;

⑸、瓦斯抽采管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路适当距离(一般为200—300米,最大不超过500米)均应设置放水器; ⑹、处于工作面巷口的瓦斯抽采管路的应设置除渣装置和测压装置; ⑺、瓦斯抽采管路分岔处应设置控制阀门,阀门规格应与管径相匹配;

⑻、在急倾斜巷道中,瓦斯抽采管路应设防滑卡,其间距可根据巷道坡度确定;

⑼、PE瓦斯管路安装要求每100米安装一铁质管件并施工接地极,每300米安装一消防沙包。1.2寺河矿工作面预抽管路安装标准:

寺河矿工作面预抽管路有:Φ400、Φ280、Φ160 ⑴、Φ400管路安装标准:

①管路应安装在巷道的帮角上,管路上缘距巷道顶板距离不大于300mm,管路距巷帮距离不小于100mm(以200mm为宜); ②管路采用专用起吊锚杆(若顶锚杆强度够,可以采用顶锚杆)进行吊挂,吊挂采用专用起吊环配合钢丝绳及胶管等材料,每2米一个起吊点,对于三通、阀门需增加一个起吊点;

③主管路每300米安装1个主控阀门,每100米安装1个Φ400/160三通及阀门(DN150),用于连接支管路;每50米安装1个Φ 400/110三通及阀门(DN100),用于超前钻孔及割断钻孔抽放(特殊地点瓦斯异常处需增加三通数量由通风科另行通知);如遇普通钻场则在钻场方向安装1个Φ400/110三通及阀门(DN100),如遇千米钻机钻场则在钻场方向安装1个Φ400/280三通及阀门(DN250);

④管路低洼处必须安装放水三通,无明显低洼处的巷道每300米安装一放水器三通; ⑤顺槽巷道口在管路平直段安装涡街流量计及人工参数测点。⑵、Φ160管路安装标准:

①管路沿巷道采面侧进行安装(每100米为一组),要求距巷帮距离不大于100mm,瓦斯管路底缘距底板安装高度不超过0.6米,每根Φ160管配合安装一个Φ160/50三通,并必须配套使用新型封联装置调控阀。

②管路采用专用起吊锚杆(若顶锚杆强度够,可以采用顶锚杆)进行吊挂,吊挂采用专用起吊环配合钢丝绳及胶管等材料,每2米一个起吊点,对于阀门处需增加一个起吊点;

③管路低洼处必须安装放水器三通;管路必须安装平直过渡,不得出现波浪形状,避免管路积水无法放出。④与主管连接处必须安装人工参数测点。

⑤Φ160管路延伸方向为采煤工作面切眼方向。⑶、Φ280管路安装标准:

①管路沿巷帮进行安装(根据需要在横川内或不影响主管路敷设的巷帮),管路上缘距巷道顶板距离不大于300mm,管路距巷帮距离不小于100mm(以200mm为宜);

②管路采用专用起吊锚杆(若顶锚杆强度够,可以采用顶锚杆)进行吊挂,吊挂采用专用起吊环配合钢丝绳及胶管等材料,每2米一个起吊点,对于三通、阀门需增加一个起吊点;

③管路低洼处必须安装放水器三通,需要安装其它三通等管件时依照通风科设计执行; ④与主管连接处必须安装人工参数测点。1.3工作面采空区管路安装标准: 寺河矿工作面采空区管路为Φ400管 ⑴Φ400管路安装标准:

①管路应安装在巷道的帮角上,管路上缘距巷道顶板距离不大于300mm,管路距巷帮距离不小于100mm(以200mm为宜); ②管路采用专用起吊锚杆(若顶锚杆强度够,可以采用顶锚杆)进行吊挂,吊挂采用专用起吊环配合钢丝绳及胶管等材料,每2米一个起吊点,对于三通、阀门需增加一个起吊点;

③主管路每300米安装1个主控阀门,管路在每个横川口安装两个三通,一个400/250三通(加装DN250碟阀),用于将来工作面回采采空区闭墙抽放;一个400/110三通(加装DN100碟阀),如遇钻场则在钻场方向安装一个400/100三通(加装DN100碟阀),用于巷道掘进时超前钻孔抽放(特殊地点瓦斯异常处需增加三通数量由通风科另行通知);

④管路低洼处必须安装放水三通,无明显低洼处的巷道每300米安装一放水器三通; ⑤顺槽巷道口在管路平直段安装涡街流量计及人工参数测点,同时在巷道口要安装除渣装置。2.瓦斯抽采管路拆除标准:

2.1对于紧邻综采工作面两侧巷道的管路,Φ400/280管路每次拆除100米,Φ160管路每次拆除20米,对于拆除的20米范围内的抽放钻孔要采用50铠装管进行联接抽放;如果工作面未安装Φ160管路,管路拆除距离为50-100米(至临时支护前)。(在需要煤体注浆的工作面,则管路拆除至距注浆地点15米位置);

2.2对于综采工作面其它巷道(采用正巷封闭)的管路,如在进风侧时,如工作面推进至N横川时,管路必须拆除至N-2横川;如在回风侧时,每次必须在密闭队施工框架前必须将巷道闭墙以里的管路全部回收(包括起吊环及吊挂材料)。

2.3管路拆除的三通、管件、阀门、接头、螺栓必须全部跟随管路进行回收、运输,严禁丢弃。3.瓦斯抽采管路质量标准要求:

3.1吊挂锚杆在施工时要呈直线垂直底板,严禁出现吊点左右拉扯管路现象,保证管路吊点受力均匀。

3.2管路吊挂时,必须采用钢丝绳(8mm)和绳卡及软胶管吊挂(Φ15),吊挂间距2米,吊挂点必须起到牢固可靠,每个吊点要求使用双股钢丝绳、3个绳卡,不准出现虚挂点;在有三通、放水三通等特殊位置时应增加吊点数量,阀门要单独吊挂,保证管路吊挂安全,软胶管则必须包裹瓦斯管体,保证做到管路绝缘和防治钢丝绳伤害瓦斯管。

3.3续接管路距掘进巷道迎头不得大于20米,带负压管路距掘进巷道迎头距离不得大于50米。续接管路迎头必须使用堵板等材料进行封堵,以免煤粉等杂物进入管路内。

3.4抽放管路不准与电缆同帮吊挂。若不得不同帮吊挂或交叉时,必须使用绝缘皮带将抽放管路或电缆包住,抽放管路与电缆间距不小于300mm。抽采管路与风、水等管路布设在巷道同一侧时,抽采管路与风、水等管路的法线间距不得小于300mm;若在相同高度水平敷设时,水平间距不得小于300mm。

3.5抽采管路应设置明显的具有反光性能警示标志,标明气体流向。矿井抽采主管路、盘区管路、采掘工作面(抽采区域)抽采管路(封连孔管路除外)上,应每隔200m至少设置一处明显的警示标志,不足200m时,至少设置2处。巷道拐弯处及管路分叉处应设置警示标志。

3.6管路安装到位,进行打压试验,检验气密性。打压压力在0.15Mpa状态下保持24小时压力损失不超过5%方为合格。4.瓦斯抽采管路作业注意事项:

4.1管路和管件在安装前,首先应去除管内杂物,用高压风(或高压水)对管道内灰尘,残渣进行吹洗处理。4.2拆除管路法兰托外罩,观察法兰托是否平整有破口,有破口及不平整的,不允许安装。4.3蝶阀在安装前,必须经人工试验是否能顺利开启或关闭。

4.4管路连接时,要检查橡胶密封圈(垫)是否完好无损,若有损坏及时更换,法兰盘、螺栓松紧度要适中,保证严密不漏气,且 不损坏密封圈(垫)。

5.掘进巷道临时抽放管路安装标准

5.1 DN100铠装管安装标准,安装标准图见抽采钻孔联接标准示意图(一)、(二)、(三)。

⑴、一趟4寸铠装管路安装长度不得超过100米。用于超前钻孔抽采的4寸管路必须分别安装,横川、迎头、钻场不得共用同一趟4寸管。

⑵、4寸铠装管路必须吊挂平直,管路吊挂高度不得小于1.8米,不得使用金属材料吊挂,如需用金属材料吊挂,必须使用胶管隔离。

⑶、在连接割断钻孔时,根据割断钻孔数量提前在4寸管路上预留4寸变2寸三通。

⑷、在连接含水钻孔时,4寸铠装管必须在低洼处加装放水器,保证钻孔接抽后管路无积水。⑸、管路连接处必须用双股铁丝绞紧,不得出现漏气。

⑹、4寸管路管头必须使用4寸堵头封死,以避免其它封堵方式出现漏气现象。5.2 2寸蛇形管安装标准,安装标准图见抽采钻孔联接标准示意图(一)、(二)。

⑴、2寸蛇形管路吊挂必须平直,不得拐死弯,原则上吊挂高度不小于1.8米(封联钻孔高度不做要求),连接钻孔时单根管路长度不得超过10米。

⑵、一趟2寸蛇形管可以连接钻孔数量(含割断钻孔):

1个150米(含150米)以上钻孔;或2个85米以上(含85米)150米以下钻孔;或3个85米以下钻孔。如钻孔瓦斯涌出量大时,必须用单独一趟2寸管或4寸管连接单个钻孔。

⑶、管路不得使用金属材料吊挂,如需用金属材料吊挂,必须使用胶管隔离。⑷、管路连接处必须用双股铁丝绞紧,不得出现漏气。

⑸、割断钻孔封联用2寸管必须贴30*30mm反光纸与抽采施工钻孔封联用2寸管区分。⑹、2寸管连接各种钻孔时,孔口必须加控制阀门,用于调节浓度。(7)、钻孔孔口联接管路必须吊挂整齐,不得拐死弯。

二、新型封联孔及相关材料标准化 职责分工:

新型封联孔装置主要用于顺层钻孔和指定地点施工钻孔使用,安装标准图见抽采钻孔联接标准示意图(三)。钻孔施工前,掘进队组负责Φ160管路、Φ160变Φ50三通、封孔装置调控阀(含调控阀)及以下部分的安装;

钻孔施工完毕后,钻探工区负责钻孔孔口封孔管至调控阀(不含调控阀)以上部分的安装,负责Φ160管路放水器的安装。安装标准

基本要求:钻孔与管路连接必须设置调控阀,钻孔封联无漏气、煤泥堵塞现象,管路必须设置放水器。

1、Φ160管路及Φ160变Φ50三通必须呈一条直线,不得出现波浪形状,管路(三通)底缘距底板高度不得超过600mm,Φ50三通口必须垂直于底板,并和安装地点煤壁呈直线平行,不得倾斜;Φ160管路(三通)距煤帮不得大于200mm。

2、Φ160管路变Φ50三通安装数量必须符合设计要求。

3、每组Φ160管不得超过100米。Φ160管路和Φ400管路连接时必须在立管段安装主控阀门。

4、每根Φ160管路(三通)连接时,必须安装皮垫,必须上全螺丝。

5、安装时不得使用损坏的、或有漏气的Φ160管路(三通、短管)。

6、Φ160变Φ50三通和Φ50短管、调控阀连接时,所有连接部位都必须使用密封圈,防止漏气。

7、钻孔封孔管与封联材料连接时,必须使用孔口四通,便于观测浓度和放水。

8、钻孔和Φ160变50三通口不是一条直线时必须用弯头、活接、短管连接钻孔,不得强拉硬拽,造成漏气。

9、Φ50封孔管外露长度不得超过100mm。

10、Φ160变50三通最多可连接三个钻孔(顺层钻孔不成孔补孔时用),不得超过三个。

11、每组Φ160管路至少安装一个管路放水器、并有警示标志。

12、未避免车辆撞坏,每个Φ160管路(三通、短管)接头法兰的最顶部螺丝处必须贴一块30mm*30mm的反光纸,反光纸必须呈一条直线。

13、每组Φ160管路必须安装测点,测点安装在Φ160立管段管路控制阀门以下。

14、每个钻孔必须安装独立的四通和调控阀,便于控制、观察浓度。

三、钻机钻具及现场作业标准化 钻机钻具标准化:

1、正在抽采作业的钻机标准:

⑴、钻机机组各设备部件整齐完备,台台完好,有完好牌板和责任牌,钻机不得有性能差,机械、电气有重大缺陷,解体钻机作业必须用立柱固定钻机,履带钻机在坡度大于3度的巷道作业必须用完好支撑腿或采用方木固定钻机。

⑵、钻机无漏油、漏水,钻机油位必须在油箱50%水平以上。钻机各部件润滑良好。系统畅通无堵塞,设备干净无油污。⑶、钻机完好,各部位齐全,在检修期内对易磨损及应该润滑的部位进行加注润滑油,以保证钻机运行时无异常声音。⑷、钻机泥浆泵运行正常,无异响。泥浆泵电机完好。

⑸、不同直径的钻杆必须分类码放,钻杆必须全部上架,并悬挂牌板注明钻杆数量。

⑹、钻杆使用前必须擦净,两端加润滑油,钻杆的弯曲度超过3mm,螺纹磨损超过1/3时,或其它严重缺陷不得使用,报废钻杆要有明显标志并及时上井。

⑺、钻机必须使用反光牌板注明钻机型号、编号。钻机编号方式如下: 5-1-3。反光牌挂在钻机油箱上。(牌板规格)⑻、钻机操作平台不得有浮煤和油污。钻机操作手把必须完好。⑼、使用的钻机必须有完好牌板和责任牌。

⑽、钻机合理使用,性能良好,整机运行效率不低于90%,油温不超过70℃。⑾、电气设备应符合防爆标准要求,防爆率达100%。接地系统完善,(解体钻机),接地电阻符合规定。⑿、钻机电缆应吊挂整齐,不得和瓦斯管路搭接。⒀、钻杆完好率达95%以上,并码放整齐。

⒁、钻进时,泥浆泵吸水龙头不得直接放在淤泥内,必须在龙头放置处设置滤网过滤淤泥,机长每班负责检查龙头吸水是否正常。

2、无人作业钻机管理标准:

无人作业钻机必须使用反光牌板注明该钻机处于检修状态,长时间不使用钻机必须使用帆布或风筒布将钻机遮盖,保证钻机完好。钻机放置顶板完好、无淋水,无积水淤积、无瓦斯积聚、无浮煤地点。

3、现场作业环境标准:

⑴、钻机油脂存放地点要配齐消防器材,沙箱(0.2m3),铁锹、灭火器,且性能良好,距油脂存放地点不超过50米;临时作业地点钻机必须配备2台以上灭火器。消防用具应放置在钻机的上风侧。

⑵、正在施工顺层,钻场和横川钻孔的地点无积水、浮煤,使用水力钻孔施工地点施工单位必须根据现场情况拦坝三道,迎头施工钻孔可根据情况拦坝两道,每道间距不小于2米,拦坝高度不低于300mm,宽度不小于1米,保证水坝严密不漏水。

⑶、施工钻孔若使用循环水,对于矸孔,施工一个钻孔必须更换一次清水;对于煤孔施工,施工每300米钻孔必须更换一次清水;钻孔施工过程中必须及时清理水坝中的煤泥,水坝中煤泥严禁淤积(标准为淤积深度不大于100mm),钻孔施工结束之后,必须将积水 抽干。

⑷、适用螺旋钻杆施工钻孔,钻孔孔口必须使用喷雾等防尘装置,钻机下风侧50米必须吊挂防尘水幕,如50米之内有掘进队组设立的防尘水幕,则无需再加装,以保证巷道粉尘不超标。

⑸、施工地点煤泥必须靠帮(非钻孔施工侧)成型,堆煤高度不得超过2米,对煤宽度不得超过1.5米。⑹、作业地点抽采相关材料必须码放整齐,分类悬挂材料牌板。⑺、钻机附近100米范围内有电话。⑻、施工处顶板煤帮支护完好无隐患。⑼、施工现场无杂物、垃圾。

⑽、每班交班前,必须将钻孔施工煤泥打捞,和循环水分离。

4、钻机打钻工施工钻孔标准:

⑴、钻机打钻工在施工钻孔之前,首先应对施工地点进行安全检查,其中包括顶板情况,钻机周围瓦斯浓度,钻机要配备灭火器,把排水设施与巷道主排水设施接好,要保证通风设施的完好。

⑵、施工钻孔之前必须按规定正确使用罗盘等仪器,调整钻孔方位角、倾角。开孔剪网范围必须按规定进行操作(剪网范围以钻头为中心向外半径150mm),并加装气水分离器,气水分离器进入孔内长度不应小于气水分离器的3分之2,气水分离器与孔壁之间应用聚氨酯进行密封,气水分离器口加装皮垫,以保证钻杆进入气水分离器接口无漏水,无漏气。气水分离器上端接两趟抽放管路,管路必须平直,并保证管内不漏气,无积水。

⑶、开孔高度允许偏差±50MM;方位角允许偏差±2度倾角允许偏差±0.5度(根据现场情况如需要改变开孔倾角,则必须向钻探工区值班室和通风科值班室进行汇报,得到允许后方可操作)。

⑷、钻孔施工过程中,必须执行通风科下发的瓦斯便携仪及一氧化碳便携仪的使用规范。

四、钻孔、钻场、参数测定标准化

1、钻孔管理标准:(1)、新施工的迎头,横川,钻场钻孔(一个月内)孔口必须安装放水器,孔口放水器必须用钢丝绳吊挂,三个相邻的钻孔可共用一个放水器。放水器末端应加装球阀,并保证球阀完好,无损坏。

(2)、钻孔孔口必须同时吊挂钻孔管理牌板和钻孔浓度测定记录,牌板内容要填写完整、规范。数据清晰可见。(3)、钻孔封孔最少保证8米、孔口端必须用水泥或者木塞封堵200mm,连接必须严密,不得漏气,在封孔过程中,操作人员必须严格执行操作规范,严禁违章作业,以防止在封孔过程中,封孔材料与操作人员接触,造成人身伤害。

(4)、连接钻孔管路吊挂要求平整,无明显高度差,无积水、无煤泥杂物堵塞。(5)、管路连接平直在规定高度,打压试验合格,按规定安装阀门、放水器、瓦斯参数测量装置等设施。钻孔控制阀门要求完好,可正常开启或关闭。

(6)、2寸蛇形管用双股铁丝捆扎牢固且吊挂平直,不准打死结。

2、钻场管理标准:(1)、钻场内钻孔施工完毕后,钻场内必须悬挂钻孔管理牌板,并对钻场内杂物进行清理,保证施工完毕钻场清洁。(2)、钻场内测试钻孔所在区域和抽放系统主管、干管、支管及其钻场连接处安设计量装置的位置和安装孔板流量计的钻孔必须悬挂抽放参数测定牌板,标明测点编号、孔口负压、抽放混合量、瓦斯浓度、瓦斯纯量、测定时间和测定人姓名等内容。

3、参数测定标准:(1)、顺层钻孔要求每100米安装一个孔板测量装置,每个钻场要求安装一个孔板测量装置,顺层钻孔如果为Φ160管连接,则每一组Φ160管为一测量单元可作为一处参数测量点(无需安装孔板),(2)、钻孔单孔浓度每10天测定一次,掘进区域单个钻孔浓度每7天测定一次,钻孔浓度测定由抽采钻孔施工单位负责测定。(3)、区域测点每7天测定一次,采空区闭墙每7天测定一次。(4)、参数测定人员应按其岗位责任制和岗位作业标准进行作业,认真做好参数测定记录,无弄虚作假现象。抽放参数上报各项内容与抽放参数测定记录及现场观测记录牌板必须一致,准确、真实。测量牌板填写必须符合要求,数据清晰、内容全面。瓦斯管路吊挂标准图(一)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)管路型号:PE400(外径400mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-PE400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-***0400400吊环绳卡3700供水管供风管排水管吊环绳卡***0钢丝绳(8mm)软质胶管PE400管300钢丝绳(8mm)软质胶管PE400管500024505000巷道左帮吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE400管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下工作面顺槽巷道、盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、钢丝绳为8mm专用吊挂钢丝绳,钢丝绳采用绳卡固定,每一吊点钢丝绳卡最少为3个。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。

300瓦斯管路吊挂标准图(二)比例 1:100拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:PE400(外径400mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-PE400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-24009°4009°040150150吊环R***1250绳卡4650PE400管软质胶管R2500绳卡钢丝绳(8mm)软质胶管PE400管40046503500PE400管***0软质胶管******50005300巷道左帮吊挂图巷道中心吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE400管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进风回风大巷和盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、钢丝绳为8mm专用吊挂钢丝绳,钢丝绳采用绳卡固定,每一吊点钢丝绳卡最少为3个。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、若管路为巷道左右两帮吊挂,则管路吊挂高度以管路外缘距巷道底板不小于3500mm为准,若管路为巷道中心吊挂,则管路高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。

25020004650钢丝绳(8mm)12502500吊环绳卡400300钢丝绳(8mm)吊环150050R2瓦斯管路吊挂标准图(三)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)管路型号:PE450(外径450mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-PE450螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-***0400吊环450供水管供风管排水管吊环绳卡3700绳卡3700300600钢丝绳(8mm)软质胶管PE450管300钢丝绳(8mm)软质胶管PE450管***巷道左帮吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE450管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下工作面顺槽巷道。

1、图中单位为mm。

2、钢丝绳为8mm专用吊挂钢丝绳,钢丝绳采用绳卡固定,每一吊点钢丝绳卡最少为3个。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。

300瓦斯管路吊挂标准图(四)比例 1:100拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:PE450(外径450mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-PE450螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-24009°4009°040150150吊环R***绳卡4650PE450管软质胶管0R250绳卡钢丝绳(8mm)软质胶管PE450管***3400PE450管***0软质胶管******50005300巷道左帮吊挂图巷道中心吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE450管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进风回风大巷和盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、钢丝绳为8mm专用吊挂钢丝绳,钢丝绳采用绳卡固定,每一吊点钢丝绳卡最少为3个。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、若管路为巷道左右两帮吊挂,则管路吊挂高度以管路外缘距巷道底板不小于3400mm为准,若管路为巷道中心吊挂,则管路高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。

25020004650钢丝绳(8mm)2500吊环绳卡300450钢丝绳(8mm)吊环150050R2 瓦斯管路吊挂标准图(五)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)管路型号:PE500(外径500mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-PE500螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-***20300R******600方垫绝缘垫卡箍***300方垫绝缘垫卡箍R6265000巷道左帮吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE500管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下工作面顺槽巷道及盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、卡箍固定,卡箍与管路之间必须设绝缘垫,且绝缘垫高出卡箍100mm以上。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。瓦斯管路吊挂标准图(六)比例 1:100拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:PE500(外径500mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-PE500螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400***4064030064066R***************005300巷道左帮吊挂图巷道中心吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE500管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进风回风大巷和盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、卡箍固定,卡箍与管路之间必须设绝缘垫,且绝缘垫高出卡箍100mm以上。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、若管路为巷道左右两帮吊挂,则管路吊挂高度以管路外缘距巷道底板不小于3400mm为准,若管路为巷道中心吊挂,则管路高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。

25020004650方垫绝缘垫卡箍方垫绝缘垫卡箍R***500730660R2502500500R266方垫绝缘垫卡箍20R2150050R2瓦斯管路吊挂标准图(七)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)管路型号:530螺旋卷焊钢管(外径530mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-D530螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-*********0760R***003700方垫绝缘垫卡箍300方垫绝缘垫卡箍R25000巷道左帮吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(530螺旋卷焊钢管)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进回风大巷及盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、卡箍固定,卡箍与管路之间必须设绝缘垫,且绝缘垫高出卡箍100mm以上。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。瓦斯管路吊挂标准图(八)比例 1:100拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:530螺旋卷焊钢管(外径530mm)制图日期:2011-05-25SK-DGT-D530螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400***06606602020R***************0005300巷道左帮吊挂图巷道中心吊挂图巷道右帮吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE500管路)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进风回风大巷和盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、卡箍固定,卡箍与管路之间必须设绝缘垫,且绝缘垫高出卡箍100mm以上。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、若管路为巷道左右两帮吊挂,则管路吊挂高度以管路外缘距巷道底板不小于3400mm为准,若管路为巷道中心吊挂,则管路高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。

***12504650方垫绝缘垫卡箍R2576000方垫绝缘垫卡箍R2985307602500R2530R298方垫绝缘垫卡箍20150050R2瓦斯管路吊挂标准图(九)瓦斯管路吊挂标准图(十)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:PE630(外径630mm)SK-DGT-PE630SK-DGT-PE630制图日期:2011-05-25螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400150圆钢管卡M20300R330圆钢管卡M2040040058R***1080槽钢16a***06508601080槽钢16a300垫木R2500方垫300垫木方垫***500050005300巷道中心吊挂图巷道中心吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE630)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进回风大巷及盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、圆钢管卡、槽钢固定,槽钢与管路之间必须设垫木。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。瓦斯管路吊挂标准图(十一)瓦斯管路吊挂标准图(十二)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:720螺旋卷焊钢管SK-DGT-D720SK-DGT-D720制图日期:2011-05-25螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400150圆钢管卡M20300R***207469201080槽钢16a4650250058圆钢管卡M20R***1080槽钢16a300垫木R2500方垫300垫木方垫***500050005300巷道中心吊挂图巷道中心吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(720螺旋卷焊钢管)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进回风大巷及盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、圆钢管卡、槽钢固定,槽钢与管路之间必须设垫木。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。瓦斯管路吊挂标准图(十三)瓦斯管路吊挂标准图(十四)比例 1:100巷道断面:5.0×3.8(米)拱形巷道断面:5.0×4.5(米)管路型号:PE1000(外径1000mm)SK-DGT-PE1000SK-DGT-PE1000制图日期:2011-05-25螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400螺纹钢锚杆(专用)Ф20-M22-2400150圆钢管卡M20300R******221390槽钢16a370070圆钢管卡M20R***221390槽钢16a方垫垫木4650R2500300垫木方垫***50005300巷道中心吊挂图巷道中心吊挂图说明:此图为瓦斯抽采管路(PE1000)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下主要进回风大巷及盘区巷道。

1、图中单位为mm。

2、管路采用锚杆、圆钢管卡、槽钢固定,槽钢与管路之间必须设垫木。

3、专用锚杆为Φ20-M22-2400螺纹钢锚杆,两支锚固剂K2335先放,Z2360后放。

4、要求锚固力不小于100kN,预紧力不小于120N.m。

5、管路吊挂高度以管路外缘距巷道顶板不大于300mm为准。瓦斯管路吊挂标准图(十五)巷道断面:5.0×3.8(米)管路型号:PE400管(闭墙埋管)制图日期:2011-05-25SK-DGT-BQ巷道顶板300参数测点10002000放水三通闭墙外闭墙内 说明: 此图为瓦斯抽采管路(PE400)吊挂标准图,可应用于寺河矿井下闭墙埋管。

1、图中单位为mm。

2、管路距底板高度3m。

3、埋管长度为4.5m,闭墙内埋管2m。

4、按要求加装参数测点及放水装置。

5、标准闭墙厚度1.5m。30001500巷道底板

制图日期:2011-05-25抽采钻孔联接标准示意图(一)适用范围:钻场或巷道迎头SK-ZKT-1二寸铠装管PE400管四寸铠装管测点测点四寸铠装管四寸铠装管球阀集气管或四寸管PE400管二寸铠装管放水器1.81#孔2#孔3#孔4#孔5#孔6#孔7#孔8#孔9#孔10#孔二寸铠装管放水器球阀0.5测点说明:此图为瓦斯抽采钻孔连接标准示意图,可应用于寺河矿井下钻场或巷道迎头钻孔连接。

1、图中单位为m。

2、钻孔用2寸管先联接放水箱,再用2寸管接入集气管,后经4寸管接入400主管路。可应用钻场、巷道迎头。放水箱距底板300mm-500mm。可同时接多个集气管。一个集气管最多可接10个2寸管。

制图日期:2011-05-25抽采钻孔联接标准示意图(二)四寸铠装管适用范围:钻场SK-ZKT-2测点二寸铠装管集气管四寸铠装管钻孔PE400管放水器二寸铠装管二寸铠装管球阀0.8放水器0.3测点说明:此图为瓦斯抽采钻孔连接标准示意图,可应用于寺河矿井下钻场钻孔连接。

1、图中单位为m。

2、钻孔经2寸管连接到集气管上,底部经4寸管连接到放水器上,再接入4寸管。顶部经4寸管连接到主管路,可应用于钻场。

制图日期:2011-05-25抽采钻孔联接标准示意图(三)适用范围:顺槽巷道巷帮300SK-ZKT-3PE400管路DN150蝶阀工作面切眼方向孔口四通钻孔2寸负压平衡管PE63管件调控阀PE160管路孔口四通钻孔PE63管件调控阀参数测点4寸铠装管PE160/50三通600放水器说明:此图为瓦斯抽采钻孔连接标准(新型封联孔装置)示意图,包括顺层钻孔施工用PE160管路安装标准示意图,可应用于寺河矿井下顺槽巷道巷帮钻孔连接。

1、图中单位为mm。

2、PE400/PE160三通要求每100m安装一个。

3、PE160管放水装置安装在管路相对较低的一侧。

4、PE160管吊挂时应根据巷道坡度按相同倾角吊挂,严禁出现波浪型吊挂。

5、PE160管路延伸方向为采煤工作面切眼方向。

晋煤集团寺河矿瓦斯抽采工程施工标准

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

地面钻井抽采卸压瓦斯的试验研究 篇4

1 地面钻井卸压瓦斯抽采原理

地面钻井只适用于对上被保护层的瓦斯抽采,而不适用于下被保护层的瓦斯抽采[5]。保护层开采后,顶底板煤岩层发生移动变形,应力场和裂隙场重新分布。顶底板内裂隙发育,地应力下降,但随着向顶底板深部的延伸,其影响作用逐渐减小。根据裂隙的发育特征,将顶板煤岩层从下至上分为垮落带、断裂带和弯曲带[6]。处于垮落带内的煤层由于开采条件受到破坏无法开采。处于断裂带和弯曲带内的突出煤层能够获得良好的卸压增透效果,在保护层的保护范围内,突出煤层地应力降低、裂隙发育,煤层瓦斯具有良好的卸压流动条件。地面钻井抽采卸压瓦斯原理如图1所示,在煤层瓦斯压力及抽采负压的作用下,被保护层内的卸压瓦斯经煤层裂隙及岩层裂隙向地面钻井流动,通过钻井抽出,其抽采半径可达100~150 m。通过地面钻井的抽采,被保护层煤层瓦斯含量下降,进而彻底消除突出煤层的危险性,实现突出煤层的安全高效回采。

2 地面钻井的布置及施工

2.1 工作面概况

淮北芦岭煤矿为双突矿井,建矿以来共发生多次煤与瓦斯突出事故。保护层试验工作面——Ⅱ1048工作面位于Ⅱ104采区西翼,工作面上限标高-548~-570 m,下限标高-566~-582 m,工作面走向长310 m,开切眼面长220 m,收作线面长100 m,倾角5°~7°,煤层厚度2.3~2.6 m。煤层顶板以中粒砂岩为主,工作面及地面钻井布置如图2所示。对应的中组煤上被保护层8煤、9煤层瓦斯压力为3.2 MPa,瓦斯含量为18.2 m3/t,地面钻井抽采的中组煤总厚度达13 m,煤层瓦斯储量丰富。

2.2 地面钻井的设计及施工

根据保护层工作面的开采位置,设计地面钻井平面坐标为(X=371 278,Y=39 514 959),钻井深度为587 m。地面钻井结构如图3所示,一般分为3段:第1段为表土段,钻井穿过表土进入坚硬基岩,下套管,进行表土段固井;第2段为基岩段,钻井钻进至目标层(卸压瓦斯抽采煤层或煤层群)顶板20~40 m,下套管,进行基岩段固井(套管长度为第1段与第2段之和,固井至地面);第3段为目标段,钻井钻进至保护层顶板5~10 m(取决于保护层开采高度),下筛孔管,不固井。钻井结束后对其进行测斜、测井、洗井等工作,并对钻井口进行处理。

2.2.1 表土段

第四系表土层采用Φ311 mm牙轮钻头钻进至基岩,钻井深度为256.09 m,并取芯验证后,安设Φ273 mm×9 mm护壁套管,套管丝扣连接,并外焊2~3块50 mm×300 mm×6 mm钢板,以防止地层采动后套管于丝扣处断脱。套管与井壁外环间隙用42.5#硅酸盐高强水泥进行全井封闭,直至井口返出纯水泥浆,共用水泥10 t、三乙醇胺50 kg、食盐50 kg。

2.2.2 基岩段

基岩部分原设计Φ273 mm钻头钻进至7煤顶板5.5 m,即462.5 m。施工中通过取芯验证,7煤顶板为29 m厚的泥岩和粉砂岩,托不住Φ177.8 mm套管,最后将Φ216 mm的孔深改为436.28 m,全井安设Φ177.8 mm×9.17 mm石油地质套管,材质为N80,套管外接箍丝扣连接。套管与井壁及Φ273 mm管内壁的环状间隙全部用42.5#硅酸盐高强水泥浆进行封闭,直至井口返出纯水泥浆,共用水泥12.0 t,加入三乙醇胺6 kg、食盐60 kg。

2.2.3 目标段

筛孔管层段用Φ152 mm钻头钻进至10煤层顶板4.5 m,即574.65 m。安设Φ139.7 mm×9.17 mm筛孔管,总长142.16 m。

3 瓦斯抽采效果考察及分析

3.1 地面钻井抽采卸压瓦斯变化规律

地面钻井瓦斯抽采始于1月21日,截至12月8日,历时近10个月,累计抽采纯甲烷量为248.4万m3。地面钻井瓦斯抽采浓度及抽采流量的变化情况见图4。

由图4知,地面钻井瓦斯抽采可分为3个阶段:

第1阶段为瓦斯抽采增长期,共计15 d(前15天),工作面2月6日过钻井。开始抽采时工作面距钻井尚有18 m,当时发现井口已有漏气声响,随即进行负压抽采。第1阶段共产气20.04万m3,该阶段平均日产3 360 m3,抽采负压16~18 kPa,瓦斯浓度由开始时36%逐步上升到84.8%,混合流量17.6~21 m3/min,抽采纯甲烷流量从7.5 m3/min上升到18 m3/min,出现第1次产气高峰,2月5日当天产气25 771.7 m3,初步显现出保护层开采的煤层瓦斯卸压效果。

第2阶段为产气高峰期,自2月6日至5月30日,历时约4个月,共计118 d(第16天—133天),月产甲烷气量40万~55万m3,累计产气量180.15万m3,平均抽采流量为10.6 m3/min,平均日产甲烷量15 267 m3。期间共出现4次产气高峰,其中5月9日—19日为最大一次产气高峰,最大抽采流量为32.2 m3/min,累计产气量33.52万m3,平均日产量达30 474 m3,最高一天(第117天),日产气量曾达到46 656 m3,出现在工作面采过钻井120 m的位置,工作面于5月31日收作。

第3阶段为瓦斯抽采衰减期,自6月1日至11月8日(第134天—246天),为工作面收作后的产气阶段,日产气量随抽采时间的延长而逐步衰减,混合气浓度逐渐降低。衰减期历时5个多月(共计158 d),累计产气量46.95万m3,平均日产气量2 972 m3,又可分为2个小阶段:

① 6月1日—8月14日(共73 d),产气量缓慢下降,至8月14日累计产气37.75万m3,平均日产气量5 171 m3,8月13,14日两天日产气量还达到3 600~4 320 m3,但在15日—18日停止抽采后再恢复时,产气量大幅下降。

② 8月19日—11月8日(共81 d)为产气量大幅下降阶段,该阶段累计产气9.2万m3,平均日产气量仅1 136 m3,关井前的11月8日产气量仅有576 m3,混合气流量减至2 m3/min,甲烷浓度仅20.46%,日产气量已减至1 000 m3以下,抽采浓度达不到利用标准,为此关井停止抽采。

3.2 地面钻井瓦斯抽采的影响因素

3.2.1 工作面推进速度对抽采量的影响

钻井抽采量与工作面推进速度、开采面积成正比例关系,推进速度快,保护层开采面积大,则上覆中组煤卸压范围大,卸压瓦斯量也相应较大,可抽瓦斯量就大。如2月份工作面推进了40.5 m,回采面积7 220 m2,当月抽采量达到52.6万m3;5月份工作面推进了86 m,回采面积7 880 m2,该月钻井抽采量达到55.2万m3。单位面积产气量为69.3~75.6 m3/m2,单位煤炭产量产气量为24.2~26.4 m3/t。

3.2.2 老顶周期断裂垮落对钻井抽采量的影响

工作面周期性来压,老顶周期性断裂,导致上覆岩层周期性产生裂隙,造成钻井抽采出现周期性产气高峰。据统计,共出现5次产气高峰,但高峰产气量大小不一,高峰产气时间间隔约1个月。最大产气量出现在5月15日,瓦斯抽采流量达32.2 m3/min,当天产气量为46 363 m3,出现在工作面推过钻孔120 m处。

3.2.3 工作面断裂构造对瓦斯抽采量的影响

工作面内断裂构造是沟通中组煤卸压瓦斯的通道,当工作面通过断裂构造前后时,卸压瓦斯经构造裂隙沟通采动裂隙,从而使卸压瓦斯流入钻井,抽采量增大。如3月受构造影响,工作面过断裂构造,推进速度减慢,月进度仅为28~33 m,面积5 462 m2,但由于断裂沟通卸压瓦斯,钻井抽采量仍然较大,达到41万m3。

3.2.4 钻井与工作面相对位置对抽采量的影响

当工作面位置在钻井前方时,处于开始抽采阶段,抽采量偏小。钻孔开始抽采时工作面位于钻井前方18 m,开始抽采后到采至钻井位置,10 d抽采瓦斯11.7万m3。当工作面采过钻井以后,连续抽采4个月,月产气量均在40万~55万m3,抽采至工作面收作时,采面已距钻井178 m,但钻井抽采量仍达到55万m3/月。

3.2.5 抽采负压对瓦斯抽采量的影响

地面钻井抽采负压在开始抽采期及正常抽采期大约在12~18 kPa,一直保持到7月10日左右,7月10日以后负压为5~6 kPa,正常抽采期负压值为衰减期负压的2~3倍,这是由于正常抽采期卸压瓦斯量充足,瓦斯抽采浓度高,抽采负压较高。而在衰减期,卸压瓦斯量供应不充足,瓦斯浓度较低,必须降低负压,用低负压进行抽采,以避免高负压使大量空气进入煤层,引起煤炭自然发火。为防意外,还应定期采样,测定CO含量,以便及时采取措施。

3.3 中组煤瓦斯抽采率

Ⅱ1048工作面开采过程中,采取了地面钻井和井下底板岩巷穿层钻孔2种方式抽采中组煤卸压瓦斯,地面钻井共抽采248.4万m3,井下底板岩巷穿层钻孔共抽采278.4万m3,合计抽采卸压瓦斯526.8万m3。根据Ⅱ1048工作面的开采面积和卸压角确定出,保护范围内中组煤瓦斯储量为745.9万m3,则中组煤的瓦斯抽采率为70.6%,残余瓦斯含量降为5.2 m3/t,残余瓦斯压力降为0.53 MPa,彻底消除了中组煤8煤、9煤层突出危险性,突出煤层具备了安全高效开采的条件。

4 结论

1) 在上被保护层为多个煤层、煤层瓦斯储量大的条件下,采用地面钻井抽采被保护层卸压瓦斯,可获得良好的瓦斯抽采效果。

2) 地面钻井抽采过程中,分为瓦斯抽采增长期、产气高峰期和瓦斯抽采衰减期3个阶段。经过近10个月的抽采,彻底消除了中组煤8煤、9煤层突出危险性,使突出煤层具备了安全高效开采的条件。

3) 地面钻井抽采效果受到保护层工作面推进速度、老顶周期性垮落断裂、地质构造、钻井与保护层工作面的相对位置、抽采负压等多个因素的影响。

参考文献

[1]程远平,俞启香,周红星,等.煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践与作用[J].采矿与安全工程学报,2006,23(1):12-18.

[2]俞启香.矿井瓦斯防治[M].徐州:中国矿业大学出版社,1992.

[3]国家安全生产监督管理总局,国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[S].北京:煤炭工业出版社,2006.

[4]程远平,俞启香.煤层群煤与瓦斯安全高效共采体系及应用[J].中国矿业大学学报,2003,32(5):471-475.

[5]梁运培.淮南矿区地面钻井抽采瓦斯技术实践[J].采矿与安全工程学报,2007,24(4):409-413.

瓦斯抽采管理制度 篇5

二○○九年十二月

1、瓦斯抽采泵站安全制度

2、瓦斯抽采泵站管理制度

3、抽采泵站设备维修保养制度

4、抽采泵站交班制度

5、瓦斯抽采管理制度

6、抽采钻孔施工管理制度

7、抽采工程质量检查验收制度

8、抽采工程安全检查制度

9、抽采工程安全目标管理制度

10、抽采工程事故隐患排查制度

11、抽采施工交接班制度

瓦斯抽采泵站安全制度

一、瓦斯抽采泵站20米内禁止有明火、不准用火取暖,站内严禁吸烟。

二、瓦斯抽采泵站50米范围内无其它主要建筑物、民房等,站内严禁非工作人员进入。

三、站内电气设备和照明设备都必须使用矿用防爆型,电气设备应严格按防爆规定进行安装,维护及检查,确保防爆设备的性能正常发挥。

四、抽采管路系统必须装设防雷电、防爆炸、防回火等安全装置,并经常检查,保证性能完好。

五、禁止在站内和抽采管道附近进行气割、电焊等作业,若必须进行,需编制专门的安全技术措施,并报有关部门批准后方可进行。

六、站内严禁存放汽油、煤油及其它易燃易爆物品,站内要存放足够的消防器材(灭火器及消防沙),每周应进行一次消防检查。

七、抽采泵司机必须穿戴整齐,长发者必须将头发盘起,并戴帽操作。

瓦斯抽采泵站管理制度

一、瓦斯抽采泵站为重要的安全场所,除抽采泵司机、管理人员及技术员外,其他无关人员未经许可不得擅自入内。

二、来宾检查、参观和其他需进站人员一律经公司领导批准,出据有关证件,方准进入并在站内签字登记。所有进站人员必须自觉将手机、烟、火等放在烟火存放箱内。严禁在站内吸烟、使用手机或明火。

三、值班人员须认真履职,不迟到、早退,严格执行“十不准”的规定。并保持站内清洁卫生。

四、值班人员按规定做好抽采参数的检测记录,出入泵房人员登记等工作,做到不漏记、不缺失。

五、值班人员经常对站内电器设备、照明、机械设备、仪器、仪表进行检查,发现问题应及时汇报。

六、抽采泵房必须进行周检、旬检及月检,并有检查处理记录。

抽采泵站交接班制度

一、接班人员应按规定的交接班时间提前半小时到达作业现场,因故不能上班的要提前办理请假手续。班前4小时内严禁喝酒,做到穿戴整齐。

二、交接班应按规定的时间在泵房值班室或泵房内进行,交班人员要详细交待上班抽采瓦斯情况、抽采设备运转状况及安全状况,接班人员要按规定程序认真检查设备运转及作业现场安全隐患,发现问题应记入交接班记录,经双方签字后,交接班当算完毕。

三、发现下列情况之一时,接班人员可以拒绝接班:

1、按规定对设备检查发现异常时;

2、泵房、设备、配件不清洁、材料存放不整齐时;

3、工具及所有公物数目不清时;

4、各种记录没有认真、准确填写时;

四、交接班人员应提前作好交接班准备,交接班双方在签字前,交班人员不能离开作业现场或托人交班,有下列情况之一时,不能交班:

1、发现接班人员班前喝酒或神志不清时;

2、本班职责范围内的事没有处理完毕时。

抽采泵站设备维修保养制度

一、在进行机电设备维修时应按操作规程进行,不得违章作业。

二、易损坏零配件在维修过程中应轻拿轻放,严禁碰撞。

三、在维修过程中,应按照图纸和有关技术参数进行。

四、所有机电设备都应定期进行保养,对正在运转的机电设备应经常检查,机运队应一周保养一次,及时更换轴承润滑油,轴承温度不超过75℃。

五、机运队每周应对所有抽采设备及机具进行一次巡视,发现问题应立即报告矿调度室,然后进行处理。

六、机电设备必须保持性能完好、外部清洁。对防爆电器设备的防爆性能要随时检查,发现失爆现象必须立即处理,严禁拖延。

七、随时检查各部位标准紧固件是否松动、脱落,如有松动,应立即紧固,严防机电设备事故。

瓦 斯 抽 采 管 理 制 度

一、机运队负责抽放站日常检查、检修和维护管理工作。

二、抽放站设备运行状态严格按规定的时间进行检查和维修凡出现故障的设备必须立即安排检修,直至修好。电气设备和机械设备性能应全部完好,能正常运行。

三、机运队每旬对抽放站内各种电气设备、抽放系统、供水系统的检查不少于一次,并有记录可查,发现隐患及时处理。

四、机运队对所管抽放站内的管道、线路、设备的接地负责,要求接地电阻小于4Ω,并且每6个月测定一次,作好记录。

五、抽放司机每小时测试一次抽放参数(正压端瓦斯浓度每30分钟检查一次)、各种电气设备运行参数(电压、电流和温度)和机电设备运行参数(轴温、水温、转速或声响),发现异常应及时停机,并向调度室和机修厂汇报,调度室应根据情况向有关领导和部门请示、通报,并安排机修厂及时采取措施进行处理。

六、抽放司机应不定时限观察抽放管路中的放水箱,发现水满应及时放水,每班不少于二次放水。

七、抽放司机应不定时限观察真空泵供水情况,要求真空泵供水处于最佳状态。

八、抽放司机除处理异常情况须紧急停机外,每半月必须进行一次停机和开关一次所有抽放管路上的闸阀。由机修厂制定操作程序并报有关领导、部门审批后执行,并有记录可查,否则处罚50元∕次。

九、抽放站的光学瓦斯检测仪,每半个月由公司安监处进行一次专门校检,以保证光学瓦斯检测仪的准确,否则处罚50元∕次。

十、使用中的设备及备件必须保持状态完好,严禁设备失爆,更不得随意拆卸零部件;否则出现一次罚款200元∕次。

十一、上班期间严禁喝酒、严禁串岗、漏岗、脱岗,严禁从事与工作无关的事,出现一次罚款100元∕次。

十二、泵房、设备房、值班室、水池内外的清洁卫生,应经常打扫,保持窗明几净,做到无杂物、无油垢、无锈蚀;防火器材齐全,警示标志醒目。

十三、泵房周围20米范围内严禁烟火。

抽采钻孔施工管理制度

1、钻孔施工人员必须严格按钻机操作规程及钻孔施工参数精心施工,保证施工的钻孔符合设计要求,确保钻孔施工质量。

2、钻孔施工人员当班应携带皮尺,坡度规、线绳等量具。

3、钻孔施工前,钻孔施工人员必须按设计参数要求,在现场标定钻孔施工位置。

4、钻孔必须按标定位置施工,钻孔倾角,方位角、孔深符合设计参数要求,做到定位置、定方向、定深度。钻孔施工时,孔位允许误差±500mm,倾角允许误差±1°、方位角允许误差±5°。

5、钻孔施工人员必须认真填写当班的施工记录,记录内容包括孔号、孔深、倾角、钻杆数量及钻孔施工情况等。

6、加强钻孔施工验收制度,顶板穿层钻孔或底板穿层钻孔终孔时必须有验收人员现场跟班验收。

7、抽放钻孔必须要有施工和验收原始记录可查。

8、钻孔布置应均匀、合理,顶底板穿层钻孔封孔长度不小于2米。

抽采工程质量检查验收制度

1、抽采工程质量检查验收人员必须熟悉瓦斯抽采工程设计有关参数,并熟知测定仪器性能和使用方法,严格按设计要求检查验收。

2、检查验收人员必须携带有关的测量工具和仪器、仪表、记录表等,保证检查测量数据准确,严禁弄虚作假。

3、抽采钻孔实行逐孔检查验收,管路铺设分段检查验收,并将检查结果填入检查验收单,并及时报送有关部门备查。

4、顶板穿层钻孔和底板穿层钻孔终孔时,检查验收人员必须及时到现场跟班验收。

5、对检验不合格的钻孔,应严禁投入使用。对故意造成钻孔报废的施工人员,处罚100元/孔。

瓦斯抽采工程安全检查制度

一、公司遇节假日放假、或因停电等原因停工时,在复工前,应提前派人到井下检查矿井及抽采范围内的安全情况,对查出的隐患应及时安排人员处理,隐患未排除前,严禁人员施工作业。

二、井下每天、每班各作业人员到达作业现场,首先要检查工作地段的安全情况,如:支架是否安好;围岩是否片帮、冒落;是否通风良好;采掘工作面是否有瓦斯集聚等,一旦发现问题,先进行处理后,才能工作。

三、每个月由井长组织一次全井的安全大检查,对矿井的通风、机电、采掘工作面及抽采施工作业区域等场地进行检查,并按时召开会议进行总结,并对查出的问题落实人员、规定时间、规定任务进行处理解决;并对相关内容做好记录。

四、对上级有关部门来矿检查出的安全隐患及问题,不拖不推,公司立即安排人、财、物,用最大的能力予以解决。

五、每天每班有一名专职安监员巡回检查井下各采掘工作面及抽采作业点的安全情况,查出问题立即责成当班人员处理,无法处理的报公司生安中心,经研究进行处理;安全隐患没有解决、排除时,必须停工。

瓦斯抽采工程安全目标管理制度

2008年底按施工组织计划完成抽采系统的施钻及安装调试工作。安全生产目标:做到抽采系统工程不发生轻伤以上的安全事故。具体措施如下:

一、施工人员严格执行“一通三防”的相关制度和有关规定,加强“一通三防”的管理,严防通风、瓦斯事故的发生。

二、加强管理人员及操作人员的安全培训工作,使施工人员统一安全生产认识,坚持不安全不生产的原则。

三、安全生产所需的设备、材料应及时安排资金购回并投入使用,安全资金投入必须到位。

四、要求井下、地面每个作业点严格执行《煤矿安全规程》、《作业规程》及《操作规程》,严禁违章指挥、违章作业。

五、对作业现场出现的安全隐患应及时安排人员处理。

六、严格执行各工种安全生产责任制。

抽采工程事故隐患排查制度

一、每班工人进入作业场地,首先要敲帮问顶,检查围岩稳定状况和钻机性能完好状况,发现问题应及时排除。

二、每班工人进入作业场地要先由瓦检员检查瓦斯情况,符合《煤矿安全规程》规定值,方能安排工人作业,如有瓦斯超限要采取措施处理后,才能进入作业点作业。

三、工人每班进入作业场地,发现有断梁、折柱、冒顶、片帮现象,要及时修复巷道支护,排除隐患后,才能作业。

四、对井下不用的旧巷、盲巷要及时封闭,临时停工的巷道要设栅栏,并设置有毒有害气体检查牌板,按时进行检查和填写。

五、井下旧巷、或因停工、放假的采掘工作面,在开工前必须先分段排放瓦斯,才能进行其它工作。排放瓦斯时严格按有关规定和制度执行。

六、井下各施工作业点要保证有足够的风量,严禁无风、微风作业,严禁瓦斯超限作业。

七、对矿井施工区域内的各种通风设施,应在一个月内全面检查一次,发现问题及时排除,保持矿井通风系统的稳定可靠,确保供给矿井足够的新鲜风量。

八、坚持每旬的旬查和每月的安全大检查制度,对查出的问题及安全隐患,要及时安排人员落实、整改。

抽采施工交接班制度

一、交接班必须由跟班管理人员或班(组长)进行,严禁工人代替。

二、接班人员应按规定的交接班时间提前半小时到达作业现场,因故不能上班的要提前办理请假手续。班前4小时内严禁喝酒,并做到穿戴整齐。

三、交接班应按规定的时间在作业现场进行,交班人员要详细交待作业点工作进展情况及安全状况,接班人员要按规定程序认真检查设备运转及作业现场安全隐患,发现问题应记入交接班记录,经双方签字后,交接班当算完毕。

四、发现下列情况之一时,接班人员可以拒绝接班:

1、按规定对设备检查发现异常时;

2、设备、配件及材料不清洁、整齐时;

3、工具及所有公物数目不清时;

4、各种记录没有认真、准确填写时;

5、作业场所安全隐患未排除,而没进行交班的;

五、交接班人员应提前作好交班准备,交接班双方在签字前,交班人员不能离开作业现场或托人交班,遇未处理完的安全隐患和问题,必须向下班交换意见并经下班认可后方可交班。有下列情况之一时,不能交班:

1、发现接班人员班前喝酒或神志不清时;

卸压瓦斯抽采 篇6

煤与瓦斯突出是煤矿安全生产的灾害之一, 现在大功率的抽采系统已经运用到治理瓦斯工程中, 利用瓦斯抽采泵的抽采压力, 使游离瓦斯抽出、被吸附瓦斯解析, 从而使煤体中的瓦斯含量降到安全值以下, 可以在煤层内进行采掘活动, 达到消突的目的。但向煤层中施工抽排钻孔是必不可少的环节, 如何既能达到有效抽采煤层瓦斯又能少打钻孔, 实现煤与瓦斯共采, 其前提是准确测量煤层有效抽采半径。

2 运用S F6测量煤层瓦斯抽采半径的可行性分析

示踪气体测量方法的实质是用一定浓度的示踪气体标识某一部分气流, 并假定这一气流中示踪气体浓度均匀一致, 则当这一气流与其它气流搀混时, 示踪气体浓度变化即可代表各气流所占比例。示踪气体测量方法是将示踪气体在预先打好的释放钻孔中释放, 这种气体在煤层内流动和扩散, 与煤层中气体均匀混合, 在混合后用运用地面抽采系统将煤层内气体抽出, 进行取样分析气体成分, 根据不同钻孔中SF6的浓度来判断所测煤层的瓦斯抽采半径[2,3,4]。

SF6是一种惰性气体, 在常温常压下是一种无色、无臭、无毒、不燃、无腐蚀的气体, 500~600℃不分解, 不与酸、碱、盐、氨、水等发生反应, 并且具有极高的灵敏性, 检测方法方便简单, 有先进的仪器检测设备能够快速检测, 同时示踪气体测量方法基于示踪气体质量守恒原理, 并确认该原理有两个要点:一是示踪气体质量没有变化;二是示踪气体释放到钻孔内能够迅速与煤层内的瓦斯均匀混合, 即满足煤层瓦斯流动连续性方程[1], 故此气体适合用来测量煤层瓦斯排放半径[5]。

3 运用S F6测量张集矿北区6煤卸压煤层瓦斯抽采半径

张集矿6煤为突出煤层, 北一采区6煤-520m以上区域为无突出危险区, -520m及其以下为突出危险区, 且为低透气性高瓦斯煤层。现17238工作面已经回采完毕, 17236工作面处于该面的正下方, 即处于卸压区域内, 为测定卸压区域内瓦斯抽采半径, 选择17236底抽巷运用SF6示踪技术测定卸压煤层瓦斯排放半径地点测定钻孔布置见图1所示, 钻孔各参数见表1所示。

在所测定区域施工133mm的钻孔, 1#~5#用以与抽采系统合茬, 进行抽采煤层混合气体, 并分别焊接好测嘴供取气所用;释放孔以释放SF6, 并准备足量的黄泥等封堵材料, 用以当SF6释放后封堵封堵释放孔 (防止SF6气体从孔内溢出) 。当释放一定量的SF6气体之后, 大约20~30分钟就可以通过先期已经与地面抽排系统相连通的抽排孔分别进行取得气样。通过色谱技术对每个取样孔的气体成份分析, 找出测定时间与孔中SF6浓度之间的关系。各取样测定孔的测定结果见图2~6所示。

在赋存条件一定的情况下, 钻孔周围煤层透气性变化与预抽量成正比, 根据对瓦斯流动的相关分析, 结果是钻孔抽采瓦斯有效抽采半径r (m) 与抽采时间t (h) 之间符合幂函数关系。即:r=At B

式中, A、B为系数。

根据上述SF6示踪气体测试结果, 可得到图7所示抽采半径与抽采时间的关系曲线。

5 测定结果

根据释放源量大于20ml气源, 在漏风汇收集到SF6的浓度中最大值<1ppb时, 可认为释放源与漏风汇之间几乎不连通;最大值在1~15ppb时, 可认为释放源与漏风汇之间具有连通;最大值在>15ppb时, 可认为释放源与漏风汇之间具有较好的连通性。而本次释放气源在1L, 所以当SF6浓度小于50ppb时认为不在影响范围内。

通过图2~6可知, 在5个钻孔中分别出现了浓度不同的SF6气体, 说明释放孔释放的SF6气体在抽采负压的条件下分别影响到1#~5#钻孔, 即张集矿北区17236工作面卸压煤层瓦斯抽采半径大于20m。

从拟合曲线 (图7所示) 知, 即该低透气性卸压煤层在抽采钻孔孔径选择133mm的情况下, 连续抽采时间超过3个小时, 抽采半径就可达到20m。

结语

通过测定可以发现, 能够运用SF6进行煤层瓦斯抽采半径测定工作, 但SF6的性质特别是在煤层中的灵敏性还有待于进一步实验, 且各抽采钻孔在同一侧, 可能造成SF6浓度上的叠加, 使得3#、4#和5#所测结果比实际有所增大。运用该方法的准确性有待于进一步研究, 但该方法比起其他测定瓦斯有效半的方法要方便、快速, 且不需要耗费大量的人力去观察记录, 不失为测量煤层瓦斯抽采半径方法上的新尝试, 值得进一步研究和运用。

参考文献

[1]周世宁, 林柏泉.煤层瓦斯赋存与流动理论[M].北京:煤炭工业出版社, 1999.

[2]徐三民.确定瓦斯有效抽放半径的方法讨论[J].煤炭工程师, 1996 (3) .

[3]李振璧.石门揭煤瓦斯抽放钻孔设计方法的改进[J].中国矿山工程, 2005, 34 (4) :31-32.

[4]何学秋.含瓦斯煤岩流变动力学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1995.

卸压瓦斯抽采 篇7

关键词:高瓦斯,煤层群,远程瓦斯抽采,煤矿安全

煤层中的瓦斯气体是一种能够体现出非常强温室效应的气体, 如果这种气体的浓度过高就会使得大气受到比较严重的污染。但是我们也要注意到其是一种非常重要的清洁能源, 它的储量和天然气资源是不相上下的。传统的瓦斯抽取技术无法展现出良好的效果, 所以需要对其进行改进和创新, 在开采的过程中必须要保证不会出现一些不安全因素, 同时还要提高瓦斯的抽取量, 所以也就出现了群煤和瓦斯安全高效共采的思想。

1 试验区概况

某试验区开采水平为-600m。首采煤层为B11煤层, B11煤层瓦斯含量为4~7.5m3/t, 无煤与瓦斯突出危险。工作面煤层赋存稳定, 地质构造简单, 采用综合机械化采煤方法。卸压煤层为C13煤层, 实测该区域C13煤层瓦斯压力为4.4MPa, 瓦斯含量13.0m3/t, 原始透气性系数为0.011m2/ (MPa2.d) 。C13煤层曾多次发生过煤与瓦斯突出事故和特大瓦斯爆炸事故。 (表1)

2 上覆远程卸压岩体移动特性

2.1 上覆远程卸压岩体的应力分布。

在研究的过程中采用专门的研究软件对B11煤层进行开采之后, 处在其上方位置的远程卸压区域之内的C13煤层和附近堵塞岩层垂直应力变化进行了试分析, 在计算模型的选择上应该选择平面应变模型。在对其进行了研究之后发现首采煤层在开采之后C13煤层会出现卸压的迹象, 当首采煤层采过了40米的时候, C13煤层的垂直应力就比原来下降了10%左右, 这也就说明C13煤层卸压的效果比较显著。

2.2 上覆远程卸压岩体的变形特征。

为了能够更好的对远程卸压岩体的变形特征进行研究, 在实际的工作中采用底板瓦斯抽采巷分析了C13煤层顶板我只和底板位置的相对变形以及底板巷道之间的沉降量。测定C13煤层的变形量应该采取深部基点法, 这种方法在应用的过程中主要就是采取深部钻孔的方式, 在煤层的顶部、底部岩石当中设置基点, 通过对两个基点进行仔细的观测确定二者之间的相对位移, 这样也就可以对煤层的变形情况予以充分的了解。在这一过程中一共设置了两个测定煤层变形的钻孔方式, 对其测定的具体结果如图1所示。

在B11煤层开采的过程中, 首采煤层工作面和变形钻孔之间的距离通常在80到100米之间, 因为其在应用的过程中可能会受到很多集中性应力的影响, 所以这也就使得C13煤层会在这一过程中出现非常明显的变形问题, 这种变形问题最主要还是体现在压缩变形上, 在压缩变形的区域当中, 最大的变形已经达到了27毫米, 在进行了收菜煤层工作面开采变形钻孔施工处理之后, C13煤层又出现了膨胀变形的现象, 其中, 膨胀变形的最大值甚至达到了210.44毫米。煤层在开采的过程中相对压缩变形最大的数值达到了3.37‰, 最大瓦斯浓度也在这一过程中产生了非常明显的变化, 从最初的1.15%下降到了0.5%。

3 分析总结

首先是首采煤层在进行了全方位的开采之后, 其自身的上覆远程卸压岩体就会受到多种因素的影响而出现比较明显的弯曲下沉现象, 在卸压煤层中也会产生非常明显的膨胀变形现象, 这样也就会形成明

其次是现场试验证明, 淮南潘一矿底板巷道网格式上向穿层钻孔远程瓦斯抽采方法是成功的, 在瓦斯抽采活跃期内平均单孔瓦斯抽采量在1.0m3/min以上, 连续抽放4个月后, 瓦斯抽采率可达60%以上。

再次是首采煤层开采之后使远程卸压煤层卸压, 煤层透气性系数增加近3000倍, 取得良好的远程瓦斯抽采效果, 消除了卸压煤层的突出危险性, 有效地降低了煤层的瓦斯含量, 实现了瓦斯资源和煤炭资源的安全高效共采。

4 瓦斯抽采技术管理要求

第一条井上、下瓦斯抽采系统应有专项设计, 设计符合《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》 (GB50471-2008) 等要求。抽采系统设计按集团公司规定程序审批。

第二条泵房设备冷却水宜采用闭路循环。水池容量、给水管路、水量及水质 (软化水处理装置) 满足瓦斯抽采泵安全连续运行的需要。软化水药剂至少每六个月添加更换一次。

第三条矿井瓦斯抽采泵站设置自动监控系统, 实时监控抽采瓦斯浓度、负压、流量、泵站设备运行状态参数、环境瓦斯浓度、循环供水、供电、设备开停状态等, 同时对泵站设备运行异常、环境瓦斯浓度超限和供水系统故障报警, 并进行断电控制。抽采瓦斯监控系统并入矿井安全监测监控系统。

第四条抽采泵站有专人值班, 负责每小时巡检一遍设备运行状况和抽采参数, 并做好记录。当泵站抽采负压超过73k Pa或低于20k P时, 立即向矿调度室报告, 进行处理。停泵有汇报、有记录, 严禁私自停泵。

第五条抽采泵站配专用电话、消防器材、抽采泵操作规程、岗位责任制、泵站平面与管网 (包括阀门、安全装备、检测仪表等) 布置图、高低浓光学瓦斯测定器、水银柱计、水柱计、人工观测记录等。

消防器材配置要求:灭火器不少于两台、砂箱不小于0.2m3、消防水桶不少于2个、消防铁锹不少于2把、软管不小于20m等。

第六条井下瓦斯抽泵站抽出的瓦斯可引排至地面、总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷, 保证稀释后风流中的瓦斯浓度不超限。

结束语

当前, 在煤矿开采的过程中, 瓦斯是一种非常重要的可再生资源, 如果能将其合理的利用, 将会在很大程度上缓解我国的能源危机, 所以在这样的情况下, 我们必须要采取有效的措施对其进行处理, 而且上覆远程卸压岩体移动的特性也使得其在实行的过程中必须要对其予以全方位的处理, 只有这样, 才能更好的保证煤矿开采的安全性和可靠性。

参考文献

[1]王魁军, 张兴华.中国煤矿瓦斯抽采技术发展现状与前景[J].中国煤层气, 2006 (1) .

卸压瓦斯抽采 篇8

关键词:地面钻井,卸压抽采,上覆远距离煤层,瓦斯抽采

地面钻井抽采煤层瓦斯比井下抽采更安全、经济,而且不影响生产,近10余年来该技术在国内得到了迅速发展。地面钻井抽采煤层瓦斯分为采前预抽和采后卸压抽采。在煤层赋存稳定、渗透性较好的美国煤田,通常运用地面钻井结合水力压裂等人工增透的方法预抽煤层瓦斯,该方法在圣胡安和黑勇士煤田的应用已取得了较好效果[1]。在国内由于煤层渗透率普遍较低,大多不具备采前地面钻井预抽的条件,而主要采用地面钻井抽采采后的卸压煤层瓦斯。在铁法、平顶山、阳泉等矿区,为了减少回采期间受采动影响的上覆卸压煤层瓦斯向开采工作面和采空区的瓦斯涌出量,解决工作面的瓦斯积聚和超限问题,采用地面钻井抽采卸压瓦斯取得了较好效果[2,3]。但这些上覆卸压煤层,大多处于开采煤层的采动断裂带内,而对处于弯曲下沉带内的上覆远距离煤层卸压瓦斯的地面钻井抽采工艺、抽采参数和效果考察都还缺乏研究。笔者以淮南潘一矿地面钻井抽采试验数据为基础,对地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯技术进行研究,以对同类型矿区中低透气性、高瓦斯上覆远距离突出煤层的瓦斯抽采和突出防治起到一定的借鉴作用。

1 试验矿井概况

淮南潘一矿属于煤与瓦斯突出矿井,矿区主采煤层为13-1和11-2煤层。 11-2煤层位于13-1煤层下方(之间再无其他煤层),平均间距为64.9 m,均为煤与瓦斯突出危险性煤层,但由于13-1煤层比11-2煤层突出危险性高,通常把11-2煤层作为上覆13-1煤层的下保护层。主采13-1煤层地应力大,平均瓦斯含量12 m3/t,煤层平均厚度6 m,煤层透气性系数为0.027 5 m2/(MPa2·d),煤的坚固性系数为0.3~0.5,煤层破坏类型属于Ⅲ—Ⅳ类。13-1煤层属于较为典型的低透气性、高瓦斯、突出松软厚煤层。

试验地面钻井布置在潘一矿11-2煤层2361(1)工作面上方。该工作面走向长1 062 m,倾斜长167 m,煤层平均倾角10°,平均厚度1.83 m,平均瓦斯含量10 m3/t,煤层结构简单。2361(1)工作面采用走向长壁后退式综合机械化采煤方法,后退式U型通风,全部垮落法控制顶板。在2361(1)工作面上方62.2 m 的层位为未采实体块段的13-1煤层。

2 地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的原理

随着煤层开采,其后方将形成卸压空间,上覆煤岩层在竖向由下向上依次形成垮落带、断裂带和弯曲下沉带。顶板岩层垮落后堆积在采空区内,岩块具有一定的碎胀性,之间存在较大空隙,为瓦斯的流动提供了良好的通道,垮落带高度通常为采出煤层厚度的3~5倍。顶板岩层垮落以后,垮落带上方岩层缺少顶板岩层的支撑作用,将产生较大的弯曲变形,甚至破坏,在岩层中出现顺着层理面的离层裂隙和贯穿局部岩层的竖向破断裂隙,形成断裂带;断裂带中竖向破断裂隙的存在,为处于该层位的邻近层卸压瓦斯涌入到采空区提供了流动通道;断裂带高度一般为采高的10~30倍。位于断裂带上方的岩层,由于距开采层较远受采动影响相对较小,岩层只产生弯曲,形成离层裂隙,而不产生竖向破断裂隙;处于此层位的上覆远距离煤层卸压瓦斯,由于缺少了进入断裂带的通道,而不能流入下部开采层的采空区。

根据淮南矿区以往实测资料,垮落带高度为8.5~11.0 m,断裂带高度为30.1~36.1 m。2361(1)工作面开采以后,距其64.9 m的上覆13-1煤层处于弯曲下沉带中。因此,煤层卸压瓦斯将无法沿竖向层间破断裂隙进入开采层的采空区,而必须依靠其他抽采手段。目前,淮南矿区抽采位于弯曲下沉带内的上覆远距离煤层卸压瓦斯的常用方法主要有:顶板远距离穿层钻孔法和低透气性高瓦斯软厚煤层远程卸压瓦斯抽放法[4]。顶板远距离穿层钻孔法,由于钻孔受顶板岩层垮落而失效的影响,钻孔抽采时间非常有限,因此,运用该方法不能有效预抽上覆远距离煤层卸压瓦斯。运用低透气性高瓦斯软厚煤层远程卸压瓦斯抽放法,需要预先在卸压煤层底板掘进专用的瓦斯抽放巷,施工大量的上向网格穿层钻孔,其工程量大、费用高、工期长,采掘抽难以协调。

采用地面钻井抽采上覆远距离卸压煤层瓦斯的方法,将能有效克服井下抽采技术本身固有的缺陷。首先在下部开采层及上覆煤层没有开采之前,预先由地面向开采层施工穿层钻孔,并完成钻井和完井工程;再通过开采下部煤层,使上覆煤岩受下部煤层开采影响在纵向形成“竖三带”;而位于弯曲下沉带内的煤岩层虽然不能产生竖向破断裂隙,但也能形成离层张性裂隙,为瓦斯的横向流动提供通道;随着地面钻井的运行,卸压瓦斯在抽采负压作用下,通过离层张性裂隙运移进入钻井,实现对上覆远距离煤层卸压瓦斯预抽。地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的原理如图1所示。

3 地面钻井布置

为了使地面钻井抽采作用时间长、抽采瓦斯浓度高,实现对作用半径范围内的卸压瓦斯进行有效抽采的目的,地面钻井布孔需要考虑在工作面走向范围内的布孔间距和在工作面倾向方向距运输巷、回风巷的距离要求。以往研究实践表明淮南矿区地面钻井对卸压瓦斯的有效抽采半径在220 m[5]。2361(1)工作面倾斜长167 m,经计算该工作开采以后对上覆远距离13-1煤层在倾向方向的卸压影响范围在145 m左右,故沿倾向方向布置1个地面钻井将能满足抽采要求;布置在2361(1)工作面上方的地面钻井除了抽采工作面采空区瓦斯外,其主要用途将是预抽受采动影响的13-1煤层卸压瓦斯,则地面钻井将以穿过13-1煤层有效卸压范围中部为宜,考虑到2361(1)工作面倾角的影响,最终确定将地面钻井轴线布置在离工作面走向中线下方30 m的位置。综合考虑2361(1)工作面的实际走向长度、地面钻井有效抽采半径以及地面钻井主要用途等条件,沿走向共施工3个地面钻井:1#钻井距工作面切眼260 m,2#钻井距1#钻井260 m,3#钻井距2#钻井314 m。地面钻井在工作面的布置如图2所示。

4 地面钻井抽采效果分析

4.1 地面钻井抽采瓦斯过程分析

2361(1)工作面从2006年11月25日开始回采至2007年9月13日工作面收作期间,依次推过1#,2#,3#钻井,工作面距钻井的距离对地面钻井抽采瓦斯起到了重要的作用。1#地面钻井从工作面距该井4 m(工作面距切眼256 m)时开始采气,在工作面推过该井154 m(工作面距切眼414 m)时,由于钻井断管而中断产气,钻井工作47 d,平均抽采瓦斯浓度95.7%,平均瓦斯纯量10.4 m3/min,抽采瓦斯量70.4万m3。2#地面钻井从工作面推过该井20 m(工作面距切眼540 m)开始至工作面收作时,钻井工作107 d,平均抽采瓦斯浓度90.6%,平均瓦斯纯量13.6 m3/min,抽采瓦斯量210万m3。3#地面钻井从工作面距其43 m(工作面距切眼791 m)处开始抽采瓦斯,至工作面推过该井89.4 m处(此时工作面停止回采,距切眼923.4 m),钻井工作53 d,平均抽采瓦斯浓度60.6%,平均瓦斯纯量8.1 m3/min,抽采瓦斯量61.8万m3。地面钻井抽采瓦斯浓度和瓦斯纯量随工作面推进的变化如图3所示。

地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的典型过程可以描述如下:① 在下部开采层工作面推过地面钻井之前,地面钻井只能预抽钻井穿过的上覆煤层附近的未卸压瓦斯,由于煤层本身的透气性较低,在地面钻井抽采负压作用下进入钻井的瓦斯量将非常有限,表现为抽采瓦斯浓度随着工作面推进逐渐上升直到“峰顶”,瓦斯纯量一直以较小幅度增加;② 随着工作面推过钻井,钻井下部筛管可以通过顶板裂隙抽采工作面的瓦斯,这部分低浓度瓦斯与上覆煤层的高浓度瓦斯混合后,使得钻井抽采瓦斯浓度不断下降,直至“谷底”;③ 当工作面推过钻井一段距离后,上覆煤层受采动影响形成的离层裂隙逐渐到达钻井位置,在抽采负压作用下,卸压瓦斯大量进入钻井,瓦斯浓度迅速上升,同时抽采的瓦斯纯量也迅速上升;④ 随着工作面继续推进,使得钻井有效作用范围内上覆煤层得以最大限度地卸压,则地面钻井抽采瓦斯浓度和纯量都将达到第2个“峰顶”;⑤ 在钻井连续抽采作用下,钻井附近的卸压瓦斯将逐渐减少,则钻井抽采瓦斯浓度和纯量也将随之减少。地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯浓度和瓦斯纯量的典型变化趋势,如图4所示。

通过对地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯的过程分析,可以看出地面钻井抽采瓦斯浓度和瓦斯纯量的变化呈现一定的规律性:

1) 如果工作面在距地面钻井较远处(图4中F点附近),钻井就开始预抽瓦斯(如试验中的3#钻井),将形成“双峰”的瓦斯浓度曲线(FEBCD段)和“单峰”的瓦斯纯量曲线(F′B′C′D′)。

2) 如果当工作面推进到距钻井较近的位置(图4中A点附近),钻井开始预抽瓦斯(如试验中的1#钻井),将形成 “一谷一峰” 的钻井抽采瓦斯浓度曲线(ABCD段),以及“单峰”的瓦斯纯量曲线(A′B′C′D′段)。

3) 如果工作面推过钻井较长距离后(图4中B点之后),地面钻井才开始抽采瓦斯(如试验中的2#钻井),将形成“单峰”的地面钻井抽采瓦斯浓度和瓦斯纯量曲线(BCD段和B′C′D′段)。

4) 地面钻井抽采瓦斯浓度曲线中第1个“峰顶”出现在工作面推进到距钻井10 m左右的位置;钻井抽采瓦斯浓度曲线中 “谷底”出现在工作面推过钻井20 m左右的位置;钻井抽采瓦斯浓度曲线中的第2个“峰顶”出现在工作面推过钻井35~60 m的位置,同时也将形成瓦斯纯量曲线中的“峰顶”。

5) 地面钻井在瓦斯纯量曲线峰值点附近的瓦斯抽采量占该钻井抽采总量的绝大部分。

4.2 地面钻井抽采效果分析

2361(1)工作面收作以后,2#,3#地面钻井继续抽采瓦斯82 d,2#地面钻井抽采瓦斯14.2万m3,3#地面钻井抽采瓦斯56.7万m3。在整个地面钻井试验期间,各地面钻井的抽采参数见表1。

如果将在地面钻井抽采负压作用下,经上部筛管进入钻井的上覆远距离煤层卸压瓦斯看作纯瓦斯,把监测的采空区瓦斯浓度作为下部筛管抽采的瓦斯浓度,其混合后的浓度即为钻井实际监测的浓度。因此,可以通过钻井瓦斯浓度和采空区瓦斯浓度来确定地面钻井从上覆远距离煤层中抽采的卸压瓦斯量。依照上述地面钻井抽采瓦斯来源的方法,计算得到了1#,2#和3#地面钻井抽采上覆远距离13-1煤层的卸压瓦斯量分别为67.1万、200.6万、42万m3,三者之和占钻井抽采瓦斯总量的75%。按照保护层开采理论和地面钻井所在位置,确定地面钻井对13-1煤的有效抽采范围为走向840 m、倾斜145 m,则估算得到的瓦斯储量为1 126.2万m3。 经计算1#,2#,3#地面钻井对有效抽采范围内13-1煤层的瓦斯抽采率达到了27.5%。如果不计算1#钻井(钻井断管,抽采时间较短)和3#钻井(工作面收作,卸压不充分)的瓦斯抽采量,只以2#钻井抽采的瓦斯量和其影响范围计算,2#钻井的瓦斯抽采率将达到35.3%。

开采下保护层时,由于其上覆远距离煤层的卸压瓦斯不能直接流入开采煤层采空区,若卸压瓦斯得不到及时抽采,随着煤岩层的逐渐压实,将起不到对上覆远距离煤层的保护作用。淮南潘一矿2361(1)工作面1#,2#,3#地面钻井的抽采实践表明,运用地面钻井抽采受下保护层采动影响的上覆远距离煤层的卸压瓦斯,将能有效降低被保护煤层的瓦斯含量。

5 结论

1) 潘一矿运用地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯试验,共抽采瓦斯413.1万m3,其中抽采的上覆远距离煤层卸压瓦斯占抽采总量的75%;地面钻井对上覆远距离煤层有效抽采范围内的瓦斯抽采率达到了27.5%,部分范围达到了35.3%。

2) 潘一矿在运用地面钻井抽采上覆远距离煤层卸压瓦斯过程中,地面钻井抽采瓦斯浓度曲线表现出“双峰”特征,抽采瓦斯纯量曲线表现出“单峰”特征;而对具有一定赋存差异的矿井运用地面钻井抽采瓦斯是否具有典型的峰值特征还需进一步的试验验证。

3) 在开采下保护层的同时配合上覆被保护煤层的地面钻井卸压抽采,将能有效降低上覆远距离被保护煤层的瓦斯含量,提高下保护层对上覆煤层的有效保护高度和保护效果。

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卸压瓦斯抽采 篇9

伴随着开采工作面不断向深部推进,地应力、瓦斯压力等明显升高,煤与瓦斯突出[1,2]现已成为了威胁矿井安全生产的主要因素之一。特别是在煤层群卸压开采阶段,单位时间瓦斯涌出量较平时升高30%~60%,极易造成煤与瓦斯突出的危险。通过抽采瓦斯[3],不仅能降低煤层中瓦斯的赋含量,同时还能够显著减少甚至消除瓦斯突出的危险。我国淮南、淮北、平顶山、徐州、唐山等煤炭主产区均已推广了煤层瓦斯抽采工艺,较以往相比,明显的降低了煤与瓦斯突出的次数及规模。然而,与国际抽采工艺相比,瓦斯抽采效果不够理想,集中表现在:瓦斯抽采浓度低(<50%)、服务年限短(<50d)、服务范围小(<100m)、施工时间长。造成这些问题的原因除受煤层瓦斯含量及地质因素影响外,与瓦斯抽采工艺、工人素质、钻井布置情况等具有直接的关系[4]。

近年来,淮南矿业集团通过地面钻井抽采工艺对工作面及采空、采动区瓦斯进行抽采,但随着开采深度的增大,受地应力及瓦斯压力的影响,煤层内裂隙和孔隙明显降低,传统瓦斯抽采钻井瓦斯抽采量明显减少、浓度降低,且经常出现煤与瓦斯喷孔现象。因此,为了提高瓦斯的抽采效果[5,6,7],必须改变煤层内部的裂隙分布情况,提高透气性,且应尽量避免在应力集中区布置瓦斯抽采钻孔。

基于此,笔者根据采动过程中原岩应力的重新分布情况,利用工作面后方煤体受采动影响卸压区透气性升高的特性,结合三维可视化仿真技术[8,9],对卸压区瓦斯穿层抽采工艺进行了仿真研究,并通过现场应用获得了该抽采工艺的详细参数。为高瓦斯突出矿井真正实现消突、增加瓦斯的抽采量,提供了理论依据。

1 模拟矿井工作面概况

淮南矿业集团潘三矿是一座年设计能力为3.0Mt的超大型矿井,现主采煤层为13-1和11-2,17171(1)综采工作面位于11-2煤层,走向长770m,倾斜长220m,煤层倾角为7°,瓦斯赋含量为10.8m3/t,工作面平均厚度为2.0m,工作面采用U型通风,走向长壁后退式综采工艺,全部垮落法管理顶板。

其中,13-1煤层为11-2煤层的主要临近层,在11-2煤层上72m处,平均厚度为3.94m,瓦斯赋含量为10.1m3/t,该煤层内部发育有一层炭质泥岩夹矸,具体地质情况如图1所示。

11-2煤层的17171(1)综采工作面作为13-1煤层的保护工作面,先于13-1煤层开采。在工作面回采过程中,受采动影响,17171(1)综采工作面与13-1煤层为该矿井工作面涌出瓦斯主要来源,约占整个瓦斯涌出量的70%,为22.57m3/min。

2 工作面围岩应力分布与瓦斯穿层抽采三维可视化仿真

为对矿井施工技术人员提供理论指导与学习,结合工作面开采过程中围岩极限平衡与支撑压力重新分布的研究成果,利用美国ITASCA公司生产的力学分析软件FLAC3D、Autodesk公司的3D MAX[10]和北京中天灏景公司的Converse 3D,对11-2煤层的17171 (1)工作面围岩应力分布情况、瓦斯高效抽采带和穿层瓦斯抽采工艺进行了三维虚拟仿真。

2.1 工作面受采动影响围岩应力分布情况

在巷道开挖及煤层回采过程中,受采动影响,围岩内部应力重新分布。根据矿山岩体开挖过程中围岩应力变化的研究成果[11,12],得到如图2所示的支撑压力分布情况。

如图2所示,工作面回采过程中的极限平衡关系满足:

根据原岩应力平衡条件有:

将式(2)带入式(1)得:

积分化简有:

式中,σt,σr为切向应力和径向应力;C为围岩岩体粘聚力;φ为内摩擦角;r为极限应力平衡区半径;A为积分常数。

由图2所示的煤岩体支撑压力分布曲线可知,按照工作面围岩周围的应力大小分布情况,以原岩应力的5%为分界线,可将工作面或巷道围岩分为增压区、减压区和稳压区;同时,钱鸣高等[11]依据围岩应力分布情况,将其分为弹性区和极限应力平衡区。

2.2 瓦斯高效抽采带的定义与范围

在增压范围内[12],工作面及巷道周围煤岩体的应力系数可达2~3,部分大采高工作面或松软煤岩层,应力集中系数高达4~5,甚至更大,煤岩体受高应力作用,内部产生大量缝隙并相互贯通,这为煤岩体赋存瓦斯释放及瓦斯流动创造了良好的通道。受采动影响,工作面后方卸压区煤岩体破坏贯通,形成高效瓦斯抽采带,在此范围内抽采瓦斯,能够实现高浓度、高流量瓦斯的稳定抽采。

为确定17171(1)综采工作面瓦斯高效抽采带的三维空间信息,利用Itasca公司生产的连续介质力学分析软件FLAC3D对17171 (1)工作面进行模拟仿真,得到如图3所示的应力云图。实验结果显示:卸压程度为80%的范围高达105m,从工作面俯视应力云图可得,工作面后方70m处,应力逐渐开始恢复,至工作面后方150m处,恢复到原岩应力状态。由此可确定瓦斯高效抽采带[13]的范围为顶板上30~105m,工作面后方110~150m,根据煤田地质可知,12、13-1和13-2煤层均在此范围内,紧接着,利用三维建模软件3D MAX对瓦斯高效抽采带进行三维建模,得到如图4所示的瓦斯高效抽采带模型。

2.3 瓦斯穿层抽采的参数设计

2.3.1 钻孔位置的布置情况

将瓦斯抽采钻井布置在高效抽采带内,有利于实现高浓度瓦斯的高效稳定抽采,考虑到将瓦斯抽采钻井布置在回风巷内[13],不仅能稳定抽采到较高浓度的瓦斯,还能够降低工作面的瓦斯浓度。如图5所示,在对17171(1)工作面瓦斯抽采治理过程中,结合FLAC3D对工作面对额数值模拟得到的瓦斯高效抽采带位于顶板上30~105m,工作面后方110~150m处。综合考虑,瓦斯抽采钻井位于回风巷内,采用双层交错布置方式抽采瓦斯。

2.3.2 钻井参数

根据钻井设计服务年限(>50d)、服务范围(>100m),考虑钻井管径大小对瓦斯抽采效果的影响,选用工作管径为178.8mm的套管抽采瓦斯,200mm的钻机冲击钻孔。安装过程中,在工作管径为178.8mm的套管内,套装上内径为158.4mm的抽采管。紧接着,对钻孔与套管、套管与抽采管之间的孔隙,进行混凝土浇灌处理。

2.4 穿层瓦斯抽采仿真系统

2.4.1 三维模型的创建

笔者在对17171 (1)工作面瓦斯穿层抽采工艺进行虚拟仿真的过程中,依据实际的矿井生产设计资料,利用3D MAX内置强大的建模工具,依次创建出:矿井地质、矿用机械、抽采管线、矿车等瓦斯抽采场景的三维实体模型,渲染输出得到如图6所示的瓦斯抽采工艺仿真效果。

2.4.2 三维模型的导出与发布

首先,进入虚拟现实合成软件Converse 3D,新建一个工作场景,选中要导出的工作场景模型,利用Rendering菜单下的“Render to Texture”工具,指定Path到工作场景下的“Texture”文件夹内,点击渲染,完成模型贴图的烘焙;其次,选中工具面板下的“Converse 3D”工具栏,设置Lighting Map烘焙通道为“Specular Color”,导出工作场景模型。最后,考虑到17171(1)工作面瓦斯穿层抽采仿真工艺的三维场景模型的数量与大小,笔者采用了动态加载场景的“动态加载”方式,生成瓦斯穿层抽采三维仿真系统。

3 瓦斯穿层抽采应用效果

3.1 瓦斯穿层抽采应用效果

图7和表1中的数据总结对比了瓦斯穿层抽采、地面钻井抽采和保护层抽采三种瓦斯抽采工艺的应用效果。对比可知:瓦斯穿层抽采工艺平均抽采速率为13.4m3/min,比地面钻井抽采提高了10.7%,比保护层抽采提高了8.1%;服务年限达到了61d,较其他两种抽采工艺相比,分别提高了12.9%和29.8%;单井瓦斯抽采量达117.7万m3,与保护抽采相比更是提高达40.3%。这些应用结果充分证明了瓦斯穿层抽采工艺在瓦斯抽采应用效果上具有显著的技术优势和经济效益。

3.2 穿层瓦斯抽采治理瓦斯效果

自2011年1月26日回采以来,17171(1)工作面进风巷中平均瓦斯检测浓度为0.21%,最高为0.58%;回风巷中平均瓦斯检测浓度为0.28%,最高为0.65%,均低于《煤矿安全规程》中瓦斯的规定浓度1.0%和淮南矿业集团的瓦斯规定浓度0.8%,至工作面收作,通过穿层抽采瓦斯工艺,工作面煤与瓦斯突出的次数为0,不仅实现了煤与瓦斯突出的零事故率,还杜绝了工作面的瓦斯超限。

3.3 穿层瓦斯抽采仿真系统工人培训应用效果

基于三维可视化的瓦斯穿层抽采仿真系统,在总结三维仿真技术在矿业系统领域研究的基础上,首次结合3D MAX与Converse 3D三维可视化软件,形象逼真的对17171 (1)工作面进行了模拟仿真,通过在潘三矿综掘2队的应用结果显示:较传统培训方式相比,由以往48h的培训时间,缩短到了现在的16h,平均节省培训时间高达66.7%,为企业创造了良好的经济效益。

4 结论

1)基于矿山岩体开挖过程中围岩应力分布的研究成果,利用FLAC3D和3D MAX,模拟获得了高效抽采瓦斯范围带,确定了穿层抽采瓦斯钻孔的合理布置位置,即:布置在高效抽采瓦斯范围带靠近回风巷一侧。

2)结合潘三矿的煤层地质赋存条件,提出了瓦斯抽采钻孔双层交错布置方式的穿层抽采瓦斯治理方案,在11-2煤层的17171(1)综采工作面试验了工作管径178.8mm的套管和158.4mm抽采管的双层瓦斯抽采钻孔,测试结果显示:回采期间,单钻孔瓦斯抽采量达117.7万m3,较地面钻井抽采和保护层抽采分别提高了25.1%和40.3%。

3)在17171(1)工作面回采期间,单钻孔瓦斯平均抽采速率为13.4m3/min,平均抽采瓦斯浓度为76.5%,服务年限达61d,反应了穿层抽采瓦斯效果良好。

4)工作面瓦斯浓度的检测结果显示:进风巷平均瓦斯检测浓度为0.21%,最高为0.58%;回风巷平均瓦斯检测浓度为0.28%,最高为0.65%。明显低于《煤矿安全规程》和淮南矿业集团的瓦斯控制标准,反应了穿层抽采瓦斯工艺对工作面涌出的瓦斯具有良好的控制效果,杜绝了瓦斯超限。

5)根据3D MAX和Converse 3D软件制作的瓦斯穿层抽采三维可视化系统,在潘三矿综掘2队的应用结果显示:较以往48h的培训时间,缩短到了现在的16h,平均节省培训时间高达66.7%,为企业创造了良好的技术经济效益。同时,由于煤矿类企业培训的普适性特点,本三维可视化虚拟仿真系统,可直接应用于其他煤矿类企业的安全生产培训。具有较高的推广应用价值,市场前景明显。

摘要:钻井瓦斯抽采工艺现已成为强突出矿井治理煤与瓦斯突出的主要技术手段,然而受钻孔布置、抽采工艺等多因素限制,多存在瓦斯抽采量低、钻孔稳定性差等缺点。基于潘三矿17171(1)低透气强突出瓦斯治理的需要,通过开挖煤岩体的应力分布情况和数值模拟分析,确定了瓦斯高效抽采范围,提出了高效瓦斯抽采带概念;同时,利用3D MAX、Converse 3D对穿层瓦斯抽采工艺进行了三维可视化仿真。试验结果显示:穿层瓦斯抽采工艺在瓦斯抽采效果、工作面防突以及钻井稳定性上均优于其他抽采工艺,单钻井瓦斯抽采速率为13.4m3/min,抽采总量达117.7万m3;同时,平均节省工人培训时间达66.7%。

关键词:瓦斯抽采,穿层抽采,卸压区,瓦斯治理,三维可视化

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卸压瓦斯抽采 篇10

本文针对某地区瓦斯煤层群卸压煤层气抽采机理以及相关的共采技术进行分析, 主要研究技术经济效果, 推动煤层气抽采技术更好更快的发展。长时间的实践表明, 只有掌握了采动岩体裂隙的实际演变情况以及演变规律, 才能更好地分析出采空区瓦斯分布特征, 保证煤层气高效抽采。

1 煤层群地质以及开采条件

该矿区主要含煤地层有上含煤段以及下含煤段两个部分, 共计12层可开采煤层。该矿区的煤层是低渗透率的煤层, 渗透率与其余矿区相比比较低。煤层的透气性良好, 储层压力经检验为10158k Pa, 储层的温度在33°, 抗拉强度为46.11k Pa。该矿区的煤层地质储存条件比较好, 并且煤层的整体气储量也比较大, 所以便于后期开采。经过井田分煤层以及井田分级计算, 该煤层气的整体地质储量在78亿m3, 整体的控制地质且已经被探明的储量超过100亿m3。该矿区目前已经有8对可以应用生产中的高瓦斯矿井, 并且矿井的瓦斯绝对涌出量也接近400m3/min, 这种涌出量是十分可观的, 并且单面的峰值最高可以超过120, 目前主要开采的煤层大部分都是进水平或者是缓斜煤层, 这部分煤层的顶部以及板岩性主要集中在粗砂岩、细砂岩等方面。通常情况下煤层的自燃发火时间在5个月左右, 通过综合机械化长臂实现开采。

2 煤层气抽采钻孔布置

为了更好地判断采动裂隙发育区所在具体位置, 利用更加科学合理的方式进行抽采钻孔, 提升抽采钻孔整体利用效率。相关工作人员通过详细材料试验的方式, 对不同开采点的情况进行试验分析, 利用不同的开采顺序明确采动裂隙演变情况[1]。该实验共计使用2台相同模型, 模型类别为正常开采顺序以及上行开采顺序, 对比不同顺序情况下的裂隙演变情况。通过实际工作证明, 当煤工作面完全开挖之后, 会产生复岩移动形态, 但是煤的开采不会影响到底板。开采的垮落带以及断裂带实际发育高度在50m左右, 并且垮落带上部存在裂缝, 裂缝比较小。垮落带以及垮落带上方的20m左右位置, 走向方向切眼前方以及煤壁的后方40m范围内裂缝发育比较好, 属于裂缝正常发育区, 该区域的长度占到工作面总长度的33%左右。采空区的中部位置裂缝已经被压实, 产生了压实区[2]。分析开挖之后煤覆岩移动情况。在对煤层进行开采时, 另外的煤层裂隙带形成了裂隙活化区域, 受到开采高度的影响, 前者的工作面完全开采完毕之后, 裂隙的整体发育区域范围要明显高于后者的垂直高度, 但是在走向方面和后者基本是相同的。

通过对上述的模拟结果进行分析发现, 在使用正常的顺序进行开采时, 垮落带以及垮落带上方20m左右的位置, 以及走向方向切眼前方、煤壁的后边40m左右区域都是裂隙的正常发育范围。在对上行进行开采, 对保护层进行开采时, 覆岩的裂隙发育情况要明显好于正常顺序的开采层。如果在实际工作过程中使用上行的方式进行开采, 还要考虑到周围后者煤井以及施工会对前者产生的影响。

针对采空区瓦斯运移特征进行分析时, 也要通过构建模型的方式来进行。某煤矿的走向长臂综采工作面实际的高度是3m, 测量发现煤层的倾斜角是8°, 通过俯斜的方式进行开采, 两巷的尺寸比较小, 整体呈现U型通风模式, 风量大约在900m3。所以, 根据这一特点可以推算出地质条件的实际情况, 并根据CFD商业软件来构建模型[3]。工作人员可以模拟采空区中的瓦斯涌出量, 将实际涌出量控制在30m3/min, 而采空区的气体组分也是100%CH4, 之后构建相应的模型。通过CFD数值模型来模拟分析采空区瓦斯分布情况, 分析模拟结果发现, 采空区的瓦斯会沿着回风方向汇集, 而且上隅角会逐渐上升, 最终沿着回风侧构成全新的瓦斯富集带, 这种瓦斯富集带的浓度可能会超过80%。采空区的瓦斯可以沿着开采水平至顶板冒落裂隙带逐渐上升, 这是比较显著的一种上升趋势。而且可以沿着工作面采空区的深层次位置, 逐渐形成瓦斯富集带[4]。随着开采工作的不断深入发展, 采空区的面积有所增加, 导致高浓度的瓦斯富集带日益扩大, 所以将工作的主要目标集中在采空区回风侧的后部位置可有效控制瓦斯抽采工作质量。

3 结束语

煤矿资源是我国经济发展过程中必不可少的资源之一, 所以要通过各种方式来提升煤矿开采工作质量以及煤矿开采质量。对低透气性煤层群覆岩移动特性以及相应的采动裂隙演化情况进行分析调查, 并提出回采巷道内测垂直方位35m以及水平方向巷道40m左右范围内的大变形区域, 明确横向以及纵向裂隙的发育程度, 保证工程质量。通过CFD模型的方式来分析U型的通风方式工作面可能会受到的采空区风流以及瓦斯运移分布情况, 结合CFD的可视化工作模式来明确高浓度瓦斯富集区实际分布情况, 提出一定范围内的高浓度煤气层状况, 保证工作正常开展。

总结该矿区煤层气抽采钻孔布置控制的基本原则, 在垂直方向基础上, 钻孔的终孔位置必须要在距离顶板一定高度上, 而且地面钻井也要保证区间的合理性, 使间距始终控制在100m-150m以内, 才能保证工程的正常开展。沿着工作面的倾斜方向, 选择最为靠近回凤港的位置来选择实际钻孔位置。上述的各种工作原则, 都已经在近年来的实际工作中得到了验证, 并且取得了良好的使用效果, 适合推广。

参考文献

[1]袁亮, 等.低透气性煤层群煤与瓦斯共采中的高位环形裂隙体[J].煤炭学报, 2011, 03:357-365.

[2]王旭锋, 等.铁法矿区高瓦斯低透气性煤层群卸压煤层气抽采钻孔布置[J].煤炭学报, 2011, 08:1296-1301.

[3]袁亮, 等.煤层气抽采和煤与瓦斯共采关键技术现状与展望[J].煤炭科学技术, 2013, 09:6-11+17.

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