瓦斯抽采问题（精选十篇）
瓦斯抽采问题 篇1
关键词：瓦斯抽采,关键性,问题
我国的煤矿地质条件相对比较复杂, 95%以上的煤矿采掘为井下作业, 而我国现有煤矿的70%以上为高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井, 并且大部分为低头气性煤层 (渗透率<1m/d) , 这种情况对我国煤炭行业的安全生产造成了极为严重的制约与束缚。如此, 必然要求煤矿企业与相关参与者重视瓦斯抽采工作, 并积极采取有效措施, 对其进行进一步的优化与改进, 最终提高煤矿企业的经济效益与社会效益。
1 我国矿井瓦斯抽采的现状与方法分类
1.1 我国矿井瓦斯抽采现状
1938年, 我国煤矿领域开始瓦斯抽采, 并于1952年开始在工业领域应用, 至今瓦斯抽采涉及的规模与范围日益扩大, 已经成为煤矿采掘中不可或缺的组成部分。随着煤炭工业的迅猛发展, 抽采矿井的总数与煤炭产量迅速增加, 而在矿井向深部进行延伸的过程中, 一些低瓦斯矿井逐渐转变成高瓦斯矿井与突出矿井, 因此需要抽采瓦斯的矿井逐渐增多, 这必然刺激了煤矿瓦斯抽采技术的迅猛发展, 因此煤矿抽采技术的应用范围与普及程度越来越高。然而, 就目前来看, 我国煤矿作业中的瓦斯抽采过程中依然存在诸多问题与困境, 这些问题影响着我国矿井生产的顺利开展与进行, 甚至对工作人员的生命财产安全造成严重的威胁, 因此需要煤矿企业与监管机构协同合作, 对矿井瓦斯抽采工作进行进一步的优化与改进, 从而提高瓦斯抽采的质量与效率。
1.2 瓦斯抽采方法分类
就目前来看, 我国煤矿瓦斯抽采方法尚且没有统一的分类。俞启香的作品《矿井瓦斯防治》中, 将瓦斯抽采方法分为:开采层抽采、邻近层抽采、采空区抽采与围岩抽采。对于开采层抽采方法来说, 其主要根据每层的自然条件与矿山技术条件等综合因素进行考虑, 其中, 自然条件主要包括瓦斯压力、透气性、含量、倾角、煤层厚度, 矿山技术条件主要涵盖矿井的巷道布置与开采部署, 对这些因素进行考虑之后, 需要结合具体的开采层进行合理的设计与确定, 从而使瓦斯抽采方法与矿井的总体部署相适应, 同时还需要满足经济合理、高质量、高效率的目标;对于邻近瓦斯抽采技术来说, 该方法源于层外开采卸压, 随着每层开采的逐渐深入, 一边采掘煤矿一边对邻近层的大部分卸压瓦斯进行抽取。依照其与开采层的位置关系, 可以分为上邻近层抽采和下邻近抽采两种具体方式, 这两种抽采方式的具体操作流程与注意事项类似, 通常包括钻孔抽采、巷道—钻孔混合抽采、钻孔抽采等方式;采空区瓦斯抽采技术的运用极为重要, 采空区的瓦斯主要来源于开采层丢煤瓦斯、邻近层与围岩向采空区涌出的瓦斯, 然而多种瓦斯像一处聚集就会构成开采空间, 形成二次瓦斯源, 因此需要积极采取独立的瓦斯抽取措施, 通常包括密闭抽采、地面钻孔抽采、巷道抽采等具体方式;围岩瓦斯涌出主要是受开采层采动影响, 开采层顶底板围岩中卸压瓦斯涌出, 再就是围岩裂缝中的瓦斯自然喷出。如此, 第一类需要用邻近层瓦斯抽采方法, 第二类可以采用封闭巷道插管抽采方法进行瓦斯的抽采工作。
2 瓦斯抽采工作的主要问题分析
2.1 封孔的解决措施
对于封孔的解决措施, 首先需要强化封孔操作的监督, 将封孔的施工方式与具体流程进行优化与改建。具体来说, 需要在空门往里5m~6m的位置, 在无孔套管上用废棉布将其裹严密, 并将调好的马丽散向裹布上进行浇筑, 随后需要立即下进套管, 将足够长的塑料管插到封孔内, 然后利用炮泥或者混凝土封住孔门, 注满以后需要迅速将导流管取出。
2.2 增加钻孔孔径
主要是利用高压水枪在已经下好套管的钻孔内进行高压水内注, 将套管四周的套管进行吹散, 使煤粉与水一起向外流出, 并在没有塌孔的情况下增加钻孔半径。如果钻孔四周的媒体有破碎或者塌孔的情况发生, 在负压允许的情况下, 使得瓦斯的抽采量必然会有所提高, 抽采的效果会相比以前较好。
2.3 高位钻场时的注意事项
在一定程度上, 过高位钻场相当于对瓦斯进行限量的排放, 因此, 对过高位钻场的困境局面进行解决与处理极为重要。因此, 对过高位钻场时的尴尬场面需要进行有效的解决。基于此, 首先需要增加高位钻场之间的间距, 通常高位钻孔可以利用300钻机打高位钻孔, 并且增加布孔的数量与频率。在此之外, 还需要在一切正常的基础之上对几个钻孔进行关闭, 如果有个别的钻孔塌孔时打开之前关闭的钻孔, 瓦斯抽放的效果就会比短孔的质量高很多。
2.4 协调超前支护与钻孔寿命
对此问题的解决措施需要在风道提前进行仰斜钻孔的设置, 在媒体完整的情况下进行打钻, 如此可以对钻孔的深度进行延长, 从而将钻孔的成孔率提高, 从而在工作面推进到抽放半径时达到抽采的目的。而支护的设置需要对操作位置的地质结构进行考虑, 基于操作当地的地质条件与结构对支护的材料与支护位置的调节进行规划, 从而提高支护的安全性与稳定性。
2.5 完善瓦斯抽采系统
在实际操作过程中, 受地质条件的影响, 矿井采掘规划与工艺方面通常存在不规范的问题, 因此造成实际生产中瓦斯涌出来源及涌出量与抽采系统设计时的预测参数有较大变化, 这就需要采用一次设计, 分步实施的措施, 对抽采泵站及管路系统进行完善。抽采干管管径过小是造成管路阻力损失的主要因素, 因此需要增大采干管的直径, 并且对其进行精确的计算, 然后针对具体的矿井操作流程进行采干管的设计与制作, 同时需要更换采空区的抽采泵, 如此可以提高抽采系统的抽采能力。除此之外还需要提高抽采系统的稳定性, 对其中各项机械设备的参数进行合理制定, 并根据电压与施工当地的电流限制对操作时间进行合理的确定, 从而可以降低瓦斯抽采发生安全事故的频率, 同时提高瓦斯抽采的效率与质量。
3 结论
作为瓦斯的治本措施, 瓦斯抽采的重要性不言而喻。自二十世纪70年代以来, 我国煤矿瓦斯抽采经历了“局部防突措施为主、先抽后采、抽采达标与区域防突措施先行”四个阶段。就目前来看, 我国瓦斯抽采技术在理论与实际两方面均取得了一定的进展与成绩, 然而与发达国家相比依然存在差距, 这就要求我国各地的煤矿企业与相关参与方协同合作, 积极制定并落实有效措施, 以提高煤矿采掘的经济效益与社会效益。
参考文献
[1]邱德才, 等.复合水力化增透技术在低渗突出煤层瓦斯抽采中的应用[J].煤田地质与勘探, 2015, 01:13-16.
[2]徐平, 等.瓦斯抽采过程中孔壁的动态响应分析[J].岩土力学, 2015, 01:123-130.
矿井瓦斯抽采标准224 篇2
为进一步规范公司瓦斯抽采管理，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，系统具有预抽和采空区抽采功能，且能互通、互换。
1．3瓦斯抽采系统中运行抽采泵能力与备用泵台数能力一致。
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、温度的装臵。
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装设标准要求安装流量、浓度、压力、温度自动检测计量或人工检测计量装臵。计量装臵安装在巷道口50m范围以内。
1．7每个瓦斯抽采钻场和抽采评价单元必须装设流量、浓度、压力、浓度人工检测计量装臵。1．8瓦斯抽采钻孔应装设浓度、压力人工检测装臵。1．9安设检测、计量装臵的地点应设臵观测牌板和管理牌板。
1．10井下瓦斯抽采管路检测计量装臵要求计量可靠，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。
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臵、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。
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。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，必须设臵防止压挤管路的装臵，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臵。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臵接触。
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瓦斯抽采管路应设臵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至少设臵一处明显的警示标志，不足200m时，至少设臵2处。巷道拐弯处及管路分叉处应设臵警示标志。
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及以上的抽采管路或抽采时间超过半年，均不得采用快速接头连接。
2．11瓦斯抽采管路附属装臵设臵
2．11．1瓦斯抽采主、干、支管路每200m～500m设臵一处放水器，管路拐弯、低洼、温度突变处应设臵放水器。
2．11．2钻孔可单个设臵放水器，也可根据钻孔涌水情况分组设臵放水器。
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臵除煤粉(渣)装臵，定期进行除排渣，防止钻孔或管路堵塞。
2．11．5在温差变化较大的地点，应设臵防止抽采管路热胀冷缩的伸缩装臵。
2．12金属瓦斯抽采管路不得作为采空区埋、插管抽采使用。
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采煤工作面顺煤层瓦斯抽采钻孔单向布臵时，终孔位臵距另一侧应在10～15m范围内；双向布臵时，钻孔长度交叉重叠长度不少于20m。
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臵，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。
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，填写钻孔参数等情况。
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臵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8m～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，否则应用砂浆或黄泥填实。
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臵进行联孔，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臵至少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臵在管路的正下方或外侧，不得设臵在管路中心线上方。
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。
演礼煤业瓦斯抽采管理考核办法
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
瓦斯抽采问题 篇4
关键词：瓦斯抽采问题,改进工艺,抽采效果
1 矿井瓦斯抽采现状及抽采问题
经现场多次勘察、观测钻场的抽采情况, 12采区、14采区的穿层钻孔、本煤层钻孔均用聚氨酯封孔, 封孔效果不理想, 抽放7—10天后, 孔口负压:穿层钻孔在18—22MP, a, 本煤层钻孔在7—8MPa, 钻孔内瓦斯浓度由40%直线下降到5%左右。底板穿层钻场在运输大巷内, 每隔25米, 沿石门方向, 掘进到煤层底板法向距离7~10米处, 距开门位置大多超过6米, 钻场日常维护、管理要用局扇送风。同时, 底板穿层钻场断面小, 钻孔间的间距只有0.4米~0.6米, 要密密麻麻布滿整个断面, 施工难度大, 又不能准确保证钻孔设计参数。底板穿层钻场之间相隔25米左右, 在钻孔交叉点出现有钻孔贯通的现象, 也出现抽放孤岛 (盲区) 的现象。这些问题严重影响抽采效果。
2 底板穿层钻场及钻孔工艺
根椐该矿3煤层的瓦斯基本参数、已抽采的数据、经验及同井田相邻矿井的经验, 该矿确定其瓦斯抽放半径为3米。在25采区32工作面, 离煤层底板法向距离7米到10米外, 平行运输大巷, 采用前探措施掘一瓦斯专用抽放巷, 不再掘专用的抽放钻场, 钻场和抽放巷合一, 毎隔60米与运输大巷贯通。钻孔方位一致, 相互平行, 穿过煤层, 进入顶板0.5米左右。主钻孔间距5.8—6米, 在四个主钻孔中心补打一补充钻孔, 以消除抽放孤岛 (盲区) , 钻孔的倾角根据控制范围确定。具体布置如图:
3 穿层钻孔封孔工艺
经多次实验, 钻孔穿透煤层成孔后, 钻杆退到岩石段, 将孔冲洗干净, 迅速把钻杆退完。用准备好的抽放管和注浆管送入钻孔内, 在孔口用聚氨酯封孔1米左右, 等聚氨酯凝固后, 连接注浆管和注浆泵, 用1.5—3.2MPa注浆压力进行注浆, 注浆到抽放管返浆为止。水泥凝固1—2天, 再接上抽采泵抽放。
穿层钻孔封孔:抽放管采用6分PVC管, 长约11米左右, 前端1.5米预先钻有￠8厘米的筛孔, 如果钻孔是平孔或下向孔时, 抽放管前端1.5米处装上挡板。注浆管采用4分铁管。遇到地质裂隙发育处, 用高压注浆封堵裂隙, 二次封孔。
4 本煤层顺层钻孔封孔工艺
将聚氨酯A、B胶液同时倒入混合桶, 火速用木棒搅拌均匀, 直到胶液由黄褐色变成乳白色为止。然后将搅拌好的胶液均匀倒在棉布条或者棉纱上, 并将涂有胶液的棉布条或者棉纱匀称卷緾在抽放管前端后1.5—3.5米处, 抽放管卷好后, 立即插入抽放孔。涂—卷—插的全过程要在10分钟内完成。待胶液发泡膨胀直到硬化固结后, 将膨胀水泥用水和好, 捏成长条, 送入钻孔并捣实。水泥干后就进行抽放。
5 抽采效果
25采区2532工作面的抽采工程的布置比以往的14采区1431工作面、12采区1231工作面抽采工程的布置, 缩短工期60天, 给抽采和接替留有充裕的时间。同时, 施工困难减小了, 钻进量也减小, 保证了钻孔设计参数确保抽采钻孔等工程的利用率和抽采工作如期顺利进行。25采区2532工作面抽放10天后, 现场观测到穿层钻孔抽采负压达32KPa, 瓦斯浓度在28%左右。穿层钻孔预抽12个月的条带区域, 效果检验时, 残余瓦斯含量为4.329M3/T, 反推算其残余瓦斯压力为0.598MPa。在预抽条带区域掘进, 没有发生过煤与瓦斯突出和发现瓦斯超限现象。本煤层顺层钻孔预抽区域瓦斯的钻场, 抽放7天后, 观测孔口负压为20KPa, 瓦斯浓度保持在25%左右。25采区的抽采时间与12采区和14采区对比:底板穿层钻孔预抽时间12个月, 比12、14采区缩短3个月, 石门揭煤预抽时间4个月, 比12、14采区缩短2个月, 本煤层顺层钻孔预抽时间6个月, 比12、14采区缩短2个月。抽采率对比提高了10%, 达到30%。抽采参数的监测能及时跟踪、掌握, 定期和不定期的检测。
5 结语
省瓦斯抽采汇报材料 篇5
汇
报
材
料
尊敬的各位领导、各位专家：
大家好！
首先，我谨代表山西煤业有限公司全体员工对各位领导、各位专家的莅临指导工作表示热烈的欢迎和衷心的感谢！
下面由我就山西煤业有限公司通风瓦斯抽采情况做以下汇报：
一、矿井基本情况：山西煤业有限公司现开采*号煤层，设计规模为120万t/a，井田面积为*.7851 km2。根据《山西煤业有限公司*号煤层瓦斯涌出量预测报告》，跃进煤业有限公司120万t/a达产时，矿井相对瓦斯涌出量最大为*.40m3/t，绝对瓦斯涌出量最大为*.31m3/min，属高瓦斯矿井。需建立抽采系统。为确保矿井安全、高效生产，委托煤炭科学研究总院对我公司*号煤层瓦斯抽采工程进行初步设计，并经山西煤炭工业厅晋煤瓦发【2011】*号文件《关于山西煤业有限公司瓦斯抽采工程初步设计的批复》进行了批复。我公司根据瓦斯抽采工程初步设计要求，进行了抽采工程的建设，于201*年11月20号建成并投入试运行。瓦斯抽采工程投资共计900余万元。其中土建、采暖、给排水投入130万元，机电及相关设备投入420万元，管路及附属设施投入 350万元。
二、矿井通风系统
矿井通风方式为中央并列式，通风方法为机械抽出式。共布置主斜井、副斜井和回风斜井三支井筒。回风斜井安装FBCDZ-№20/B型轴流式通风机两台（一用一备），功率2×220KW，采用双回路供电。矿井总进风量4522m3/min，总回风量4620m3/min，负压1000pa。回采工作面采用U+I型通风系统。掘进工作面采用对旋局扇风机，型号为：FBDNo6.0-2x15 KW（一用一备），对掘进巷道进行压入式供风。井下各用风地点配风情况为：*502综放工作面风量为1379 m3/min，*503备用综放工作面风量为812 m3/min，西采区运输巷风量为591 m3/min，西采区轨道巷风量为595 m3/min，其他硐室用风量总计690 m3/min。矿井通风系统可靠、设施完好、风量充足，满足设计要求，通风能力核定为145万吨/a。矿井通风系统能够满足安全生产需要。
三、瓦斯储量情况：根据山西煤业有限公司《*号煤层瓦斯涌出量预测报告》及《*号煤层瓦斯抽采工程初步设计》：矿井瓦斯储量22734万m3、可抽量为7957万m3，年抽采量为635万m3，理论抽采服务时间12.53年，能满足10年的抽采时间的要求。煤层瓦斯压力0.14Mpa,煤层最大瓦斯含量4.50m3/t，回采工作面瓦斯可涌出量预测3.04m3/t.,邻近层瓦斯可涌出量预测3.68m3/t，掘进巷道煤壁与落煤瓦斯可涌出量合计1.97m3/t。故主要针对本煤层与上邻近层瓦斯进行抽采，掘进工作面无需进行抽采。最终确定的抽采方法为：邻近层抽采、本煤层抽采、半封闭采空区抽采、全封闭采空区抽采。
四、抽采系统概况：我公司建立高、低负压两套抽采系统。高负压系统对本煤层进行抽采，抽采泵型号为2BEA—303，一用一备，瓦斯泵流量60 m3/min,功率为90KW。高负压系统管路：从地面瓦斯泵站开始，经回风斜井、回风大巷、到采区回风巷，为直径273mm的主管路，管路长度为2350米，到*502、*503回风顺槽为直径219mm的支管路，管路长度1000米。
低负压系统对邻近层、半封闭、全封闭采空区进行抽采，抽采泵型号为2BEC 42，一用一备，瓦斯泵流量128 m3/min,功率为132KW。低负压抽采系统管路从地面瓦斯泵站开始，经回风斜井、回风大巷、到采区回风巷，为直径406mm的主管路，管路长度为2150米，到*502回风顺槽、*503运输顺槽为直径273mm的支管路，管路长度1000米。所有瓦斯管路及相关附属设施均已全部安装到位。
五、抽采工艺参数：
抽采钻孔设备使用ZDY-4000LP(A)型钻机2台，钻杆直径Φ75mm；ZYJ-1200/320型钻机4台，钻杆直径Φ63mm钻机，使用金钢钻头进行钻孔施工。邻近层钻孔是在*503运输顺槽内向*502综采工作面上邻近层，布置顶板穿层高位钻孔，每15米一个钻孔，钻孔直径193mm，钻孔深度90米，覆盖*502综采工作面上邻近层。为增加邻近层瓦斯抽采效果，另在*502综采工作面的回风顺槽内向工作面上邻近层布置一套扇形抽采钻孔，从工作面切眼开始每隔20m设置一个钻场，每个钻场4个钻孔，钻孔直径75mm。覆盖*502综采工作面上邻近层。*号煤层属较难抽采煤层，所以本煤层钻孔使用顺层斜交的方式，从工作面切眼处开始，每5m布置一钻孔，每隔三个顺层孔,布置一个斜交孔，钻孔直径75mm。半封闭式采空区钻孔采用从*503运输顺槽向*502工作面回风顺槽冒落拱打钻孔的方式抽采冒落拱内瓦斯。钻孔长度30m,钻孔直径113mm。全封闭式采空区抽采在采区回风巷向*501采空区内插管，与上邻近层高位钻孔连接，抽采采空区上方裂隙带内瓦斯。
六、监测监控系统:
1、矿井安装一套KJN矿用安全监控系统，在地面瓦斯抽采泵站设置2个KJF型分站，接入监控系统，实时上传、统一管理。所设置的传感器有：管道甲烷传感器、管道流量传感器、管道温度传感器、管道负压传感器、水位传感器、设备开停传感器等。
2、抽采管道及钻孔监测：井下各管路及钻孔均装设参数测量装置，配用CJZ70型管道综合参数测定仪，能对管道及钻孔的温度、流量、瓦斯浓度、负压等参数进行测量，及时掌握各处瓦斯抽采情况。
3、抽采泵房管理：瓦斯抽放泵站司机6人持证上岗，对瓦斯抽采泵的运行、及泵站数据进行每半小时一次记录。
七、矿井通风瓦斯抽采系统运行情况
（一）、公司建立了以总工程师为首，通风副总工程师、技术员组成的“一通三防”技术管理体系；成立了以安全副总经理、总工程师为首，技术、安全、通风、调度、机电、地测部门组成的抽采达标自评价体系。根据实际生产需要配齐、配足了通风瓦斯管理人员和特殊工种操作人员，保证了通风瓦斯管理工作的正常运行；加强“一通三防”培训工作，每年开展一次“人人都是通风员”的专题活动，提高认识，增强能力。
（二）、建立和完善各种管理制度，加大考核力度
公司制定和完善矿井各级领导和职工“一通三防”和瓦斯治理岗位责任制、矿井“一通三防”管理制度，质量标准化管理考核制度、瓦斯超限责任追究制度等；制定瓦斯治理达标规划；联合调度、安全、企管、财务等部门加大对瓦斯治理方面的综合考核，并与工资奖金挂钩，提高瓦斯管理能力。
（三）、加强通风瓦斯管理，实现抽采达标
我公司加强通风瓦斯管理，严格按照有关规定构筑通风设施、配足通风人员、合理高效供风，保证通风系统的正常运行；制定抽采达标管理制度和实施细则。严格按照抽采达标规定全面实现矿井抽采达标、回采工作面抽采达标。做到不达标不生产。抽采系统投入运行以来，稳定可靠，邻近层抽采效果良好。工作面瓦斯抽采率达到50%以上，有效解决了工作面的瓦斯问题。由于本煤层瓦斯可解析量低，所以本煤层瓦斯抽采浓度及流量较低。
（四）、引进先进技术
我公司积极引进瓦斯治理先进技术、装备，提高通风、瓦斯治理能力，使公司瓦斯治理水平逐步提高。目前引进的邻近层穿层扇形钻孔抽采技术，取得了良好的抽采效果。
以上是我公司通风瓦斯抽采系统运行情况简述，恳请各位领导各位专家批评指正。
谢谢大家
煤矿瓦斯抽采必要性及抽采方法探讨 篇6
煤矿企业在原有瓦斯抽采技术上存在一定弊端,导致抽采过程中出现大量瓦斯的泄漏,造成人员伤亡事故。现如今通过改进抽采工艺,不但保证抽采施工的安全性,并且显著提高设备运行效率[1]。
1煤矿瓦斯抽采必要性分析
1.1确保煤矿作业施工安全
瓦斯主要成分是CH4和CO,该混合气体与明火反应发生爆炸。CO与人体血液中的血红蛋白结合,导致人体窒息,最终因脑部缺氧而死亡,所以在抽采过程中应控制CH4和CO含量,当采煤工作面瓦斯涌出量大于5 m3/min或掘进工作面瓦斯涌出量大于5 m3/min,该煤层便会涌出大量的CH4和CO气体,使其排放至周围空气中,所以采用通风方法解决瓦斯问题不合理。当矿井绝对瓦斯涌出量达到一定条件时,必须建立地面永久抽放系统或井下临时抽放系统,能够有效抑制CH4和CO气体大量涌出,使其在保证有效时间内排出瓦斯,减少对施工人员的危害[2]。
1.2有利于减少环境污染
瓦斯含有大量温室气体,其温室效应是CO2的20倍。根据现有煤矿行业分析,每年中国大约开采煤矿数量约10 000多个,产出煤量约4×108t,每吨排放出的瓦斯气体含量为30 m3,会产生120×108m3的瓦斯气体,产生的热量便会高达几兆焦耳,这些热量散失在空气中,会产生大量热量,导致温室效应。通过煤矿瓦斯抽采系统,会吸收大部分瓦斯气体,有利于减少空气污染。
1.3有利于瓦斯能源综合利用
瓦斯含有的杂质气体成分较少,燃烧后不会产生过多的污染物,瓦斯燃烧后的气体可充作肥料,有利于植物生长和光合作用。在中国西北地区藏有丰富的瓦斯资源,在地表2 000 m的深度,瓦斯的含量超过了30×108m3,其燃烧后的热值大约是2×108t煤炭放出的热量,根据现有资源来看,瓦斯能源综合利用能够全面促进国内经济发展。
2中国瓦斯抽采技术发展阶段
中国瓦斯抽采技术共经历三个发展阶段:邻近层卸压瓦斯抽采、低透气性瓦斯抽采及综合瓦斯抽采。
2.1邻近层卸压瓦斯抽采阶段
邻近层卸压瓦斯抽采在山西阳泉首次使用,在切割煤层过程中,单一煤层切割厚度达2.3 cm~3.2 cm,有效保证了切割煤层的单一厚度。煤层面工作长度为160 cm~240 cm,采用低透性U+L开采方式,在通风系统中建立一进两出的通风巷道,系统包括:进风巷、回风巷、尾巷、抽采钻孔及倾斜抽采巷,这种设计构造能够有效保证施工现场实际通风需求,具体规划设计如图1,外部空气流通过进风巷进入,将质量低密度较低的杂质气体通过回风巷和尾巷有序排除[3]。
2.2低透气性瓦斯抽采阶段
低透气性瓦斯抽采阶段在中国早期有所应用,主要用于通气性较差环境的开采。抽采过程中需要规划设计钻孔尺寸及布设方式,钻孔裂缝及裂缝也需有效处理,使其保证抽采工艺完整。钻孔尺寸大小直接关系瓦斯抽采率,若钻孔直径超过原有比例的20%,便增大了钻孔与煤层的接触面积,破坏煤层结构,增大钻孔直径还会使煤层抽采周围卸压圈增大,导致回风口通风量增加,对瓦斯的抽采有一定影响。通过调节钻孔比例大小对瓦斯抽采纯度对比,见表1,可知要保证调整钻孔大小要在一定调节比例范围内。
2.3综合瓦斯抽采阶段
采空区抽采试点检查保证后期抽采利用率在一定允许范围内。按照时间流程可将综合瓦斯的抽采分为:采前瓦斯抽采阶段、采中瓦斯抽采阶段及采后瓦斯抽采阶段;按照空间分布结构,可将综合瓦斯抽采范围分为:井下瓦斯抽采阶段和地面瓦斯抽采阶段;按照抽采对象可将煤矿综合瓦斯抽采分为:邻近层、本煤层及采空区瓦斯抽采阶段。每个阶段抽采过程,能够使综合瓦斯抽采效率达到最佳状态[4]。
3中国瓦斯抽采的主要方式
现阶段中国瓦斯抽采方式包括:顺层密集长钻孔抽采、网格式穿层钻孔抽采及顶板走向长钻孔抽采。
3.1顺层密集长钻孔抽采
顺层密集长钻孔适用于局域性瓦斯的抽采,一般在抽采过程中要求钻孔深度根据施工条件和施工能力确定,保证钻孔间隔在3 m~4 m,顺层钻孔应与煤层走向角度一致。钻孔在85 m以下煤层深度内转子速率控制在3 000 r/min。布孔需采用斜向孔或交叉口,斜向孔能防止杂质进入,煤层中含有细砂杂质较多,且颗粒直径较大,选用斜向孔能够有效防止杂质进入;交叉式能够显著提高抽采瓦斯效率,交叉式钻孔随抽采瓦斯深度及煤层倾角增加,能够自动调节抽采方式,避免瓦斯抽采设备出现设备故障[5]。
3.2网格式穿层钻孔抽采
网格式穿层钻孔抽采可解决突出煤层打顺层孔时钻喷孔、塌孔问题,网格布局结构能支撑煤层地面结构,避免抽采过程中由于采空区大量抽采导致部分区域出现空洞,造成抽采区域出现坍塌现象。喷孔现象是抽采过程中较为常见的,主要是因为设备运行过程中,由于离心力不断增大,钻孔喷孔会发生大幅度偏离,导致瓦斯钻孔不能有效吻合相接。
3.3顶板走向长钻孔抽采
顶板走向长钻孔抽采要求在抽采工作区域设立钻场,钻场间隔保持在80 m范围内,每个钻场内部空隙部分要放置抽放孔,抽放孔位置要根据钻场钻孔大小而定,一般放置在4个~6个。钻孔安装完毕后,要调整瓦斯排放连接泵,抽采负压保证在200 k Pa~36 k Pa,抽采泵吸气量保证在3 000 m3/h~4 500 m3/h范围内,使顶板走向长钻孔抽采效率达到最高。一般顶板走向长钻孔设置在煤层顶板内,可以减少采空区瓦斯流向问题,采用移动泵对钻孔抽放,可以减少入口压力,防止出现钻孔内外层压力过大的现象。
4结语
通过探究分析煤矿瓦斯抽采必要性及抽采方法,希望相关工作者对抽采方法有更深刻认知。通过针对不同工作面的位置环境,采用不同抽采技术,运用不同类型抽采方式不但能够有效抑制瓦斯涌出量,并且能有效保障瓦斯抽采纯度,可以减少不必要的设备维护管理流程,提高设备运行效率,带动煤矿企业经济全面发展。
参考文献
[1]史华荣,张吉林.矿井瓦斯涌出特征预警技术及应用[J].煤炭科学技术,2013,41(3):70-71.
[2]王浩,张建军.煤层瓦斯压力测定中的钻孔注浆新技术研究[J].中国安全科学学报,2011,23(16):78-79.
[3]王勇,付平.高瓦斯应力区递进式施工抽放钻孔实践[J].山东煤炭科技,2013,17(45):47-48.
[4]赵军.湖南省煤矿瓦斯抽采现状与整治对策[J].江西煤炭科技,2009,31(14):22-23.
瓦斯抽采问题 篇7
在采用钻孔抽采瓦斯时, 钻孔有效抽采半径的选取直接关系着抽采方法的选择、钻孔参数的确定以及瓦斯抽采效果的评价。如果布孔间距过大, 在抽采范围内容易形成盲区;如果布孔间距太小, 必然造成人力、物力、财力的浪费[2]。故准确确定该煤层瓦斯抽采半径, 对于矿井瓦斯抽采具有重要意义。
1 瓦斯流量法测试原理
目前常用的钻孔抽采半径测定方法有瓦斯流量法、压降法、计算机模拟法和气体示踪法等[3,4,5]。此次选用瓦斯流量法进行测定。
瓦斯流量法测试原理是:预抽煤层瓦斯时, 在瓦斯压力和孔底负压的共同作用下, 钻孔周围煤体的瓦斯不断进入钻孔并被抽走, 形成以钻孔中线为轴心的类似圆形的抽采影响圈, 抽采影响圈的半径称之为抽采影响半径。随着抽采时间的延长, 抽采影响半径会逐渐加大, 直到煤层瓦斯压力与孔底负压之差不足以克服深部煤体瓦斯运移到钻孔的阻力时为止, 在钻孔的抽采影响圈内, 煤体中瓦斯流量会逐渐衰减。在抽采钻孔周围不同地点布置测试钻孔, 通过测定测试孔瓦斯流量的变化, 即可确定钻孔的有效抽采半径。
2 现场实践
2.1 测试地点选择
此次试验地点选在郑煤集团白坪矿, 该矿由东、西两大瓦斯地质单元组成, 主采的二1煤全层构造软煤, 煤厚大, 煤厚变化大, 煤层透气性低, 属于极难抽采煤层。具体试验地点选在矿井东部瓦斯地质单元的13051胶带运输巷, 施工顺层钻孔测定本煤层瓦斯有效抽采半径。
2.2 测试步骤
(1) 打孔。选择井下13051胶带运输巷掘进巷道未受采动影响的新鲜煤壁处, 间隔一定距离依次施工各测试钻孔, 钻孔采用交叉布置的方式 (图1) , 孔深20 m, 孔径89 mm, 倾角-10°。
(2) 封孔。用水泥砂浆和聚氨酯“两堵一注”方法封孔, 封孔深度18 m, 待封孔材料凝固后, 测试并记录各测试孔的瓦斯流量变化, 每天测1次, 连续观测7~10 d。
(3) 由于测试孔是双向交叉布置的, 当记录测试钻孔的瓦斯流量若干天后, 在测试孔的中部打抽采孔, 孔深50 mm, 孔径89 mm, 并将抽采孔连到抽采管上进行联网抽采, 继续测定各测试孔的流量变化情况, 每天1次, 连续观测40 d。
(4) 绘制各测试孔抽采前后瓦斯流量变化曲线, 根据各测试孔的流量变化情况, 分析并确定抽采孔的有效抽采半径。
2.3 测试结果分析
根据测试记录的数据 (表1) 绘制了各测试孔的瓦斯流量变化曲线 (图2) 。
注:绝对瓦斯流量变化是抽采后瓦斯流量减去抽采前瓦斯流量相对瓦斯流量是绝对瓦斯流量变化除以抽采前瓦斯流量。
对表1和图2进行分析, 可以得出以下结论。
(1) 各个测试孔在抽采孔抽采前后其瓦斯流量虽然有跳跃变化, 但总体上呈衰减趋势。
(2) 在试验所考察的时间段内, 1、2、3号测试孔在不同的时间里都处在有效抽采半径内, 4、5、6号测试孔均不在有效抽采半径内。
(3) 抽采孔联网抽采后, 抽采28 d时, 抽采半径为0.5 m;抽采60, 90 d时, 抽采半径分别为1.0, 1.5 m。
3 影响煤层瓦斯抽采半径因素分析
影响煤层瓦斯抽采半径的因素是多方面的, 包括煤层透气性系数、抽采负压、钻孔孔径、煤层瓦斯压力以及抽采时间等[6,7,8]。
(1) 煤层透气性系数。煤层的透气性对有效抽采半径影响较大, 煤层透气性系数越大, 煤层中的瓦斯越容易流动, 在相同的抽采时间内, 有效抽采半径越大。
(2) 抽采负压。抽采负压相对于原始煤层瓦斯压力几乎可以忽略不计, 故抽采负压的变化对抽采半径的影响不明显。
(3) 钻孔孔径。孔径对有效抽采半径影响较大, 但钻孔孔径增加受目前钻进设备的限制, 所以, 在钻进设备满足的条件下, 可尽量增大孔径。
(4) 煤层瓦斯压力。在相同的抽采时间内, 原始瓦斯压力大的煤层由于煤层瓦斯压力和抽采负压的压力梯度较大, 有效抽采半径也较大。
(5) 抽采时间。抽采时间直接影响到钻孔抽采半径的大小。通常情况下, 抽采时间越长, 钻孔周围受影响的煤层范围越大, 那么钻孔的有效抽采半径也越大。然而对于透气性差的煤层, 一般抽采一段时间 (3~6个月) 后瓦斯就基本枯竭了, 再延长抽采时间意义不大, 并且在生产实践中也不允许太长的抽采时间。
基于以上分析, 结合白坪矿具体实际, 建议矿方在今后的瓦斯抽采实践中, 可通过增加卸压增透措施, 如开采保护层或采取水力化增透措施 (水力压裂、水利冲孔等) 来提高煤层的透气性, 进而达到增大煤层瓦斯有效抽采半径的目的。
4 结论
(1) 白坪矿采用孔径89 mm钻孔预抽煤层瓦斯, 抽采90 d时, 其有效抽采半径为1.5 m。
(2) 顺层钻孔有效抽采半径的确定, 避免了钻孔设计和施工过程中的盲目性, 对矿井的防突、消突工作有较大意义。
(3) 影响瓦斯抽采半径因素较多, 采取卸压增透措施提高煤层的透气性是提高煤层瓦斯抽采效果的较好途径。
摘要：为了提高瓦斯抽采中钻孔布孔间距的合理性, 将瓦斯流量作为考察指标, 对豫西白坪矿二1煤层开展了顺层钻孔有效抽采半径的测试研究。结果表明:瓦斯流量法测定顺层钻孔的有效抽采半径是一种有效的方法, 并确定了白坪矿采用89 mm的钻孔进行煤层瓦斯预抽, 抽采3个月时, 其有效抽采半径为1.5 m。
关键词：瓦斯流量法,顺层钻孔,有效抽采半径
参考文献
[1]徐三民.确定瓦斯有效抽放半径的方法探讨[J].煤炭工程师, 1996 (3) :43-45.
[2]杜泽生.平宝公司首山一矿己16-17煤层瓦斯抽放半径测定[J].煤矿安全, 2010 (2) :40-42.
[3]马宏宇, 王兆丰, 杨宏民, 等.寺家庄矿下向穿层钻孔有效抽放半径研究[J].煤炭工程, 2011 (5) :96-98.
[4]周红星, 程远平, 谢战良.计算机模拟确定瓦斯抽放有效半径的方法研究[J].能源技术与管理, 2005 (4) :81-82.
[5]陈金玉, 马丕梁, 孔一凡, 等.SF6气体示踪法测定钻孔瓦斯抽放有效半径[J].煤矿安全, 2008 (9) :23-25.
[6]徐明智, 李希建.煤层瓦斯抽放半径及其影响因素的数值模拟[J].工业安全与环保, 2012, 38 (12) :28-30.
[7]张学博, 姬忠超, 高建良.顺层钻孔有效抽放半径影响因素的数值分析[J].安全与环境学报, 2013, 13 (2) :157-160.
大力推进煤矿瓦斯抽采利用 篇8
煤矿瓦斯抽采利用意义重大
煤矿瓦斯又称煤层气, 是赋存在煤层中的烃类气体, 和天然气一样, 主要成分是甲烷。瓦斯对煤矿安全生产是重大威胁, 但加以利用又是优质清洁能源。搞好煤矿瓦斯抽采利用, 就可以化害为利、变废为宝, 意义十分重大。
第一, 搞好煤矿瓦斯抽采利用是煤矿安全生产的治本之策。
瓦斯易燃易爆, 当空气中瓦斯浓度在5%—16%时, 遇到火源就会爆炸, 瞬间形成高温高压冲击波, 并产生大量一氧化碳。煤矿一旦发生瓦斯爆炸或煤与瓦斯突出事故, 就会造成人员大量伤亡。我国煤层赋存条件复杂, 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井约占1/3, 防治煤矿瓦斯事故始终是安全生产的重中之重。新中国成立以来, 全国共发生23起一次死亡百人以上的煤矿事故, 其中21起是瓦斯事故。近四年来, 煤矿重特大事故死亡人数近70%都是瓦斯事故造成的。搞好煤矿瓦斯抽采利用, 可以实现煤炭在低瓦斯状态下开采, 有效杜绝瓦斯事故发生, 是保障煤矿安全生产的根本措施和关键环节。
第二, 搞好煤矿瓦斯抽采利用是增加能源供给的有效措施。
煤矿瓦斯中甲烷含量大于90%, 1立方米瓦斯发热量大于8 000千卡, 是与天然气相当的优质清洁能源, 可广泛用于发电、工业窑炉、民用、汽车等方面燃料或生产化工产品。煤炭是我国的主体能源, 多年来在一次能源生产量和消费量中一直占70%左右, 而石油天然气资源十分短缺, 需要大量进口。搞好煤矿瓦斯抽采利用, 可以增加优质清洁能源供给, 改善能源供给结构。同时, 可以逐步减少对进口天然气的依赖, 有利于保障国家能源安全。
第三, 搞好煤矿瓦斯抽采利用是减少环境污染的重要举措。
煤矿瓦斯的温室效应是二氧化碳的21倍。据计算, 每利用1亿立方米甲烷, 相当于减排150万吨二氧化碳。2008年, 我国利用煤矿瓦斯16亿立方米, 共减少排放二氧化碳2 400万吨, 但煤层中绝大部分瓦斯还是直接排空了, 既浪费资源, 又污染环境。搞好瓦斯综合利用, 最大限度地控制瓦斯直接向大气中排放, 有利于减少空气污染, 保护生态环境。
第四, 煤矿瓦斯抽采利用是一个新的经济增长点。
中央提出, 应对当前国际金融危机、促进经济长期持续发展的一个重要措施, 是加快培育新的经济增长点。实现煤矿瓦斯抽采规模化利用、产业化发展, 需要大量投资建设抽采利用工程和配套管网、生产抽采利用设备, 可以有效带动钢铁、建筑施工、装备制造、运输及相关服务业发展, 促进投资需求扩大和就业增加。比如, 2009年全国瓦斯抽采利用直接投资超过66亿元, 带动国内生产总值增加约120亿元, 提供就业岗位约12万个。我国埋深2 000米以浅的煤层气地质资源量有36.8万亿立方米, 各产煤省逐步增加煤矿瓦斯抽采利用量, 将会形成一个从生产到服务的大产业, 成为新的经济增长点。各地和煤矿企业要看到煤矿瓦斯利用的巨大潜力, 把煤矿瓦斯这一丰富的资源尽快充分利用起来。
煤矿瓦斯抽采利用大有可为
国家十分重视煤矿瓦斯抽采利用, 近年来研究采取了一系列促进煤矿瓦斯抽采利用的重大政策措施, 各地区、各部门和煤矿企业按照国家的要求, 加大了煤矿瓦斯抽采利用工作力度, 煤矿瓦斯抽采利用取得了重要进展。2008年, 我国瓦斯抽采量达到58亿立方米, 比2005年增加150%;瓦斯利用量比2005年增长160%。2009年1—10月, 累计抽采量达50.2亿立方米, 利用量15.1亿立方米, 同比分别增长9.8%、10.2%。目前, 我国民用瓦斯用户约90万户, 瓦斯发电装机容量达92万千瓦。随着煤矿瓦斯抽采利用量的大幅增加, 瓦斯事故和死亡人数将会大幅下降, 瓦斯排放污染也将会大幅减少。2008年, 全国煤矿发生瓦斯事故起数和死亡人数分别比2005年下降56%和64%。2009年1—10月, 全国煤矿发生瓦斯事故127起, 死亡551人, 同比分别下降21.1%和22.0%, 共减少排放二氧化碳2 100万吨。
但是也要看到, 当前我国煤矿瓦斯抽采利用还处在起步阶段, 存在较大差距。主要表现在煤矿瓦斯抽采总量还不大, 利用水平还比较低, 发展很不平衡。我国矿井瓦斯平均抽采率仅有23%, 而美国、澳大利亚等主要产煤国家的抽采率均在50%以上;目前我国抽采瓦斯总体利用率平均只有30%, 特别是地面抽采只有5亿立方米, 仅占“十一五”规划地面抽采目标的25%, 大量的井下抽采瓦斯没有得到有效利用。全国煤矿瓦斯抽采和利用量的85%集中在山西、辽宁、黑龙江、安徽、河南、贵州、重庆等7省 (市) , 其中山西就占到50%, 地区差异突出。瓦斯灾害仍然是我国煤矿安全生产的最大危害, 是威胁矿工生命的“第一杀手”。2009年1—10月, 全国煤矿发生重大以上瓦斯事故起数和死亡人数, 分别占煤矿重大以上事故的42.9%和64.7%。山西屯兰煤矿“2·22”、重庆同华煤矿“5·30”、河南平顶山新华四矿“9·8”特别重大事故都是瓦斯事故, 给人民群众生命财产造成巨大损失, 教训十分惨痛。
我国煤矿瓦斯抽采利用发展相对滞后, 一方面说明我们的工作还有差距, 另一方面也说明我国煤矿瓦斯抽采利用有着巨大的潜力。目前, 煤矿瓦斯抽采利用的技术已经成熟, 一些地方特别是煤矿瓦斯抽采利用示范煤矿已经探索了一些成功的经验, 国家支持煤矿瓦斯抽采利用的政策体系已经形成, 并且支持力度不断加大, 各地和企业的积极性空前高涨, 煤矿瓦斯抽采利用的政策环境、社会环境十分有利。只要我们高度重视, 把国家的政策落实好, 把工作做扎实, 煤矿瓦斯抽采利用前景十分广阔。
切实加大煤矿瓦斯抽采利用工作力度
做好煤矿瓦斯抽采利用工作, 必须深入贯彻落实科学发展观, 进一步贯彻落实中央关于煤矿瓦斯防治的决策部署, 提高认识, 加强领导, 科学规划, 抓紧理顺体制机制, 加大投入和技术研发推广力度, 落实完善支持煤矿瓦斯抽采利用的各项政策, 尽快把煤矿瓦斯抽采利用提高到新的水平。
(一) 认真编制和落实煤矿瓦斯抽采利用规划。
促进煤矿瓦斯抽采利用, 必须坚持科学规划, 有序开发, 防止乱采乱抽、浪费资源。现在到2010年还有一年多时间, 完成“十一五”规划煤矿瓦斯抽采利用目标, 任务十分艰巨, 时间十分紧迫。从今年起, 要通过两年左右的努力, 争取全国瓦斯抽采量翻一番, 利用量翻两番, 减排指标同步达到规定标准要求, 重特大瓦斯事故切实得到有效遏制。有关部门要研究采取措施, 加强工作协调, 严格督促考核, 促进有关地区和企业完成既定目标。各地区和企业要加强瓦斯抽采利用生产组织协调, 确保完成本地区、本企业目标任务。要抓紧启动“十二五”期间煤矿瓦斯抽采利用规划编制工作, 明确目标、任务、标准、重点项目、资金投入、保障措施, 推进煤矿瓦斯有序有效开发。
(二) 抓紧理顺瓦斯抽采利用的体制机制。
要坚持深化改革, 消除制约煤矿瓦斯抽采利用的体制机制性障碍。一是积极解决矿业权重叠问题。国家有关部门和地方主管部门要按照采煤采气一体化原则, 加强沟通和政策协调, 实行煤、气开发主体的统一。二是创新企业组织经营形式。鼓励成立瓦斯抽采利用专业公司, 瓦斯抽采利用企业一定要实行独立核算, 实行规模化利用, 产业化开发。鼓励组建股份制公司, 促进煤炭企业和瓦斯抽采企业的合作。三是加强对煤层气探矿权的监管。对不能完成年最低勘查投入和抽采量的, 要依法核减煤层气探矿权面积, 直至注销探矿权。决不能允许一面有气不让别的企业采, 一面向大气排放或导致瓦斯事故不断发生。四是完善瓦斯防治和抽采利用考核激励机制。要把瓦斯抽采利用作为考核地方和企业安全生产、节能减排、工作绩效的重要指标, 定期通报抽采利用情况并形成制度。要通过对项目核准、技术改造、装备投入、建设用地等实行差别性政策, 完善瓦斯抽采利用激励机制, 充分调动地方和企业的积极性, 加快煤层气抽采利用产业化、规模化发展。五是积极引入煤层气抽采合作竞争机制。支持大型煤炭企业参与煤层气勘探开采, 鼓励外商和民营企业利用先进技术和资金投资煤层气开发, 提高瓦斯抽采技术和管理水平。
(三) 进一步落实完善瓦斯抽采利用政策。
目前, 影响煤矿瓦斯抽采利用的重要原因之一, 是国家鼓励支持抽采利用的政策没有得到很好落实, 有些政策还需要进一步完善。促进煤矿瓦斯抽采利用, 关键是要落实政策、完善政策。一是落实瓦斯抽采利用税费优惠政策。要严格落实瓦斯抽采企业增值税先征后返、进口设备税收优惠、设备加速折旧、免征企业所得税、抵扣纳税额, 以及提取生产安全费用用于瓦斯抽采等政策规定, 确保政策到位, 不打折扣, 提高瓦斯抽采企业的积极性。认真落实瓦斯开采企业探矿权和采矿权使用费减免政策, 促进扩大煤层气资源勘探量, 加快煤矿瓦斯前期开发利用。二是落实瓦斯抽采利用财政补贴政策。按照瓦斯发电自发自用、多余上网的原则, 认真落实瓦斯上网电价比照可再生能源电价政策。目前, 瓦斯上网电价标准偏低, 瓦斯发电企业没有积极性。国家将适度提高财政补贴标准, 鼓励瓦斯发电并网。电网企业要千方百计克服困难, 积极创造条件, 保证瓦斯发电优先上网。三是落实城乡居民使用煤层气的政策。有关地区和部门要积极推进煤层气输送管网建设, 或与天然气并网输送, 扩大民用地域范围。要落实国家有关价格政策, 实行煤层气与天然气同质同价或适度低价销售, 扩大民用和汽车燃料市场, 扩大瓦斯利用规模。四是完善瓦斯抽采利用标准。要借鉴国际标准, 加强研究, 加强沟通, 努力使瓦斯防治的安全生产标准、抽采利用标准、减少排放标准协调起来, 既确保煤矿安全生产, 又促进煤矿瓦斯资源的有效利用。五是研究制定参与“利用清洁发展机制”国际合作的相关政策。有关部门要进一步修订符合国际合作交易的标准和办法, 消除交易政策性壁垒, 扩大项目合作, 加快瓦斯利用。
(四) 增强瓦斯抽采利用科技保障能力。
矿井瓦斯抽采系统优化研究 篇9
霍尔辛赫煤矿最大绝对瓦斯涌出量为211.81m3/min, 矿井供风能力为9 780 m3/min (163 m3/s) 。根据《煤矿安全规程》, 总回风允许瓦斯浓度不得超过0.75%[4], 通风备用系数及瓦斯涌出不均衡系数取1.2计算, 所允许的瓦斯涌出量为61.13 m3/min, 则需要抽出的瓦斯量为150.68 m3/min。现有的地面抽采系统抽采量仅72.73 m3/min, 远不能满足需求;而且煤层的透气性很低, 该系统的瓦斯抽采浓度5%~25%, 现有低浓度瓦斯排空端的安全设施均没有煤安标志, 不符合《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》[4]。
鉴于此, 在前人研究基础上, 对霍尔辛赫煤矿原有回风井地面瓦斯抽采系统的服务范围进行优化, 由全矿井缩小到只负责二、三盘区 (该盘区投产达产时矿井瓦斯涌出量为120.91 m3/min) 的瓦斯抽采, 改造低浓度瓦斯排空系统, 增设安全保障设施, 另外在四、五、六、七、一盘区新扩建抽采系统, 均采用2套管路分别建立高、低负压抽采瓦斯系统, 实现全矿井分区瓦斯治理。
1 工程背景
1.1 矿井概况及抽采现状
山西霍尔辛赫煤矿井田面积为71.394 7 km2, 批准开采3号煤层, 煤层平均厚5.65 m, 透气性很低 (0.006 25 m2/ (MPa2·d) ) , 矿井于2008年6月10日开工建设, 2011年12月正式投产, 生产规模3.0 Mt/a。
该矿于2009年开始建立瓦斯抽采系统, 地面高负压端采用DN800排空系统, 低负压端采用DN600排空系统。安装4台2BEP72型水环式真空泵, 其中, 预抽瓦斯泵2台, 1台运转, 1台备用;采空区抽采泵2台, 1台运转, 1台备用。预抽和采空区抽采的备用泵可实现互为备用。现有管路系统 (表1) 前期主要服务于矿井3201、3203、3207、3301工作面巷道掘进预抽、边掘边抽、回采面预抽、边采边抽及采空区瓦斯抽采, 随着矿井采掘部署, 后期服务于整个矿井。
1.2 分盘区矿井瓦斯涌出量预测
霍尔辛赫煤矿3号煤层前期生产二、三盘区达产时矿井最大瓦斯涌出预测结果见表2。前期二、三盘区达产时, 矿井最大相对瓦斯涌出量为19.15m3/t, 生产能力按照3.0 Mt/a计算, 则最大绝对瓦斯涌出量为120.91 m3/min。
霍尔辛赫煤矿3号煤层后期生产四、五、六、七、一盘区达产时矿井最大瓦斯涌出预测结果见表3。后期生产四、五、六、七、一盘区达产时矿井最大相对瓦斯涌出量为33.55 m3/t, 生产能力按照3.0 Mt/a计算, 则最大绝对瓦斯涌出量为211.81 m3/min。
2 瓦斯抽采系统改造的必要性研究
霍尔辛赫煤矿为低透气性、厚煤层的高瓦斯矿井, 现有的地面瓦斯抽采系统采用高、低负压分源抽采, 针对矿井目前瓦斯涌出量逐渐增大、抽采瓦斯浓度较低及现行抽采设计规范有新要求等情况, 有必要把现阶段运行的回风井瓦斯抽采系统升级优化。
(1) 目前已建成的回风井地面固定抽采系统高负压预抽瓦斯抽采率在10%~25%, 而采空区低负压瓦斯抽采浓度在5%~15%, 与文献[5]要求相差较远, 矿井需要对目前的抽采工艺系统进行完善和改造, 提高工作面、采空区[6]和矿井瓦斯抽采效果。同时, 低浓度瓦斯排空系统存在安全隐患, 必须改造。
(2) 由于矿井设计供风能力为所允许的瓦斯涌出量 (61.13 m3/min) , 则需要抽出的瓦斯量为150.68 m3/min, 远大于现有抽采系统的实际抽采量 (72.73 m3/min) 。因此, 必须缩小现有地面瓦斯抽采系统, 建立新的地面瓦斯抽采泵站。
综合分析, 无论是从矿井瓦斯涌出超限的安全生产角度, 还是从低浓度瓦斯排空的安全角度, 都必须新建立瓦斯双抽采系统[7,8,9], 实现瓦斯分源、分区域抽采, 改造现有地面低浓度瓦斯排空系统, 增设相应安全设施。
3 瓦斯双抽采系统的可行性研究
霍尔辛赫煤矿自2009年以来开始进行瓦斯抽采工作, 已积累了丰富的瓦斯抽采经验;此次低浓度地面瓦斯抽采系统改造地点位于回风井工业场地内, 面积及安全间距满足要求, 且水、暖、电等辅助条件齐备。另外, 在矿井生产后期, 大京村南新风井新建高、低负压瓦斯双抽采系统。回风井高、低负压瓦斯抽采拟用现有的抽采系统, 在现有管道走廊东侧新建一个同规模的管道走廊, 安设低浓度瓦斯排空安全保障设施。施工建设期间, 对现有抽采系统正常运行基本无影响;新瓦斯双抽采系统建成后, 将原系统的高、低负压排空管路引接至新的管道走廊。
原有地面抽采泵房有4台2BEP72水环真空泵, 预留3台机位, 对现有地面瓦斯抽采系统改造后, 将其服务范围进行优化缩小至仅服务二、三盘区 (二、三盘区投产时, 矿井最大瓦斯涌出量120.91m3/min) , 新增设2台2BEP72水环真空泵, 预抽瓦斯泵4台, 2台运转, 2台备用;采空区抽采泵2台, 1台运转, 1台备用。
4 矿井瓦斯系统改造分析
霍尔辛赫煤矿回风井地面瓦斯抽采系统改造措施:西回风井抽采系统服务区域由原来的负责全矿井抽采调整为负责二、三盘区的瓦斯抽采, 二、三盘区投产达产时矿井最大绝对瓦斯涌出量为120.91m3/min。现有回风井供风能力为9 780 m3/min, 按照总回风允许的瓦斯浓度0.75%、通风备用系数及瓦斯涌出不均衡系数取1.2计算, 允许瓦斯涌出量为61.13 m3/min, 则需要抽出的瓦斯量为59.78m3/min。
从3号煤层回采工作面的瓦斯涌出量构成来看, 3号煤层的瓦斯涌出量占56%, 其瓦斯来源主要为3号煤层本煤层的瓦斯涌出。因此, 根据矿井的瓦斯赋存状况、矿井开拓及抽采瓦斯目的, 结合抽采瓦斯方法的选择原则, 确定霍尔辛赫煤矿抽采瓦斯方法为以本煤层瓦斯抽采为主、采空区抽采 (裂隙带抽采) 为辅, 预抽与边采边抽、边掘边抽相结合的综合抽采瓦斯方法。高负压瓦斯抽采系统的抽采规模为51.08 m3/min, 设计抽采浓度为20%, 新购置2台2BEP72水环真空泵, 实现高负压2运2备;低负压瓦斯抽采系统的抽采量为21.65 m3/min, 设计抽采浓度为15%, 采用原有设备, 2运2备。高负压抽采系统抽采的瓦斯如果浓度较高则进行加压脱水处理后并网输送, 如果浓度较低则并入低负压端进入低浓度瓦斯发电站。
原有瓦斯抽采系统服务整个矿井, 高负压管路系统总阻力为20 060 Pa;低负压管路系统总阻力为21 398 Pa。对现有瓦斯抽采系统服务范围缩小后, 管路敷设长度大大减小。通过管路阻力计算公式对管路阻力进行计算。
其中, H为阻力损失;L为直管长度;Q0为标准状态下的瓦斯流量;d为管道内径;ν0为标准状态下的瓦斯运动黏度;ρ为管道内混合瓦斯密度;Δ为管道内壁的当量绝对粗糙度, 取0.017 cm;P0为标准状况下的大气压力, 取101 325 Pa;P为管道内气体的绝对压力;T为管道中的气体温度为t时的绝对温度 (T=273+t) ;T0为标准状态下的绝对温度 (T0= (273+20) K) ;t为管道内气体的温度。
直管阻力损失计算结果见表4、表5。
管路局部阻力损失按直管阻力损失的10%计算, 可得高负压瓦斯管路系统总阻力损失为5 630Pa, 采空区抽采管路的直管总阻力损失为5 367 Pa。结果表明, 优化后瓦斯抽采系统总管路阻力减小。
根据《霍尔辛赫煤矿3号煤层瓦斯抽采工程初步设计说明书》:高负压系统排放管道规格为DN800;低负压系统排放管道规格为DN600。根据《煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统设计规范》 (AQ1076—2009) :“安全保障设施安设段管道公称内径不大于500 mm”, 高、低负压系统排放管道管径只能选择DN500的管路, 根据断面积计算:
(1) 高负压。A820=0.502 4 m2;A530=0.204m2。高负压系统排放管道数量确定为3条。
(2) 低负压。A630=0.292 m2;A530=0.204 m2。低负压系统排放管道数量确定为2条。
从管道间引出DN800高负压排放管分为3趟DN500的排放支管;DN600的低负压排放管, 分为2趟DN500的排放支管, 在各个分支处设安全保障设施 (喷粉抑爆装置) , 气流经过喷粉抑爆装置后通过水封式阻火泄爆装置排到竖立的排空管, 最后排到大气中。在距离排空管口小于5 m的位置需安装火焰传感器和压力传感器, 如果瓦斯浓度达到利用范围, 则关闭排空管的阀门, 气流进入利用管路。改造后地面瓦斯抽采系统如图1所示。
5 结语
(1) 结合霍尔辛赫煤矿实际情况, 在现有回风井抽采系统基础上进行了改造, 缩小了回风井抽采系统服务范围, 仅负责抽采二、三盘区, 既节约了瓦斯治理的经济成本, 很好地利用了原有设备, 又解决了回风井瓦斯超限问题, 且大幅提高了瓦斯抽出率。
(2) 低浓度瓦斯排空管路增设安全保障设施, 以消除地面瓦斯抽采系统安全隐患。
(3) 改造后的低浓度瓦斯排空系统, 实现有针对性的利用瓦斯, 高浓度瓦斯进行并网输送, 低浓度瓦斯进行发电, 提高了瓦斯的利用价值。
参考文献
[1]赵旭升, 于不凡.煤与瓦斯突出危险等级划分方法[J].矿业安全与环保, 2000, 27 (2) :4-7.
[2]陈静, 王继仁, 贾宝山.低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用[J].煤炭技术, 2009, 28 (3) :70-73.
[3]姚尚文.高瓦斯低透气性煤层强化增透抽放瓦斯技术研究[D].淮南:安徽理工大学, 2005.
[4]中国煤炭建设协会.GB 50471—2008煤矿瓦斯抽采工程设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2009.
[5]国家安全生产监督管理总局, 国家发展和改革委员会, 国家能源局, 等.煤矿瓦斯抽采达标暂行规定[M].北京:煤炭工业出版社, 2011.
[6]方良才.淮南矿区瓦斯卸压抽采理论与应用技术[J].煤炭学报, 2010, 35 (8) :56-62.
[7]栗振刚.高瓦斯综放工作面卸压瓦斯抽采技术研究[D].西安:西安科技大学, 2009.
[8]许家林, 钱鸣高, 金宏伟.基于岩层移动的“煤与煤层气共采”技术研究[J].煤炭学报, 2004, 29 (2) :129-133.
瓦斯抽采钻机液压系统设计 篇10
全液压动力头式坑道钻机具有很多的优点, 例如, 起下钻速度快、无级变速、顺序动作和联动、工作效率高、工艺适应能力强以及便于实现远距离操作等优点。如今, 我国煤矿井下瓦斯抽采钻机多数是在上世纪九十年代前后研制生产的, 这些钻机操控的模式手动直控、所使用的元件是定量泵以及手动变量泵, 主要有以下几个方面的优点:动态响应快、工作可靠性高以及低故障等。但是, 由于设备温度上升快、能量损耗大以及钻进控制的可靠性、稳定性以及实时性方面表现欠佳, 有待提高。其液压系统的动力元件采用变量泵, 主要原因在于该元件具有良好的工况匹配性能以及节能效果表现显著的优点。早在上世纪八十年代, 在澳大利亚型号为VLD-1000的钻机已经应用了变量泵, 而该元件在我国煤矿的全液压坑道钻机在最近几年才得到使用。本文主要对煤矿井下瓦斯抽采钻机液压系统具有代表性的回路形式以及泵控变量技术的应用现状和液压回路技术的特征进行阐述。
1 阀控钻机液压系统
给进、回转以及辅助三个回路是阀控钻机液压系统的主要组成部分。
1.1 给进回路
由于坑道施工空间有限, 油缸直接推进动力的形式是目前坑道钻机最常用的给进装置, 而减压阀控制给进压力以及溢流阀是应用最广泛的阀门。
1.1.1 减压阀调节回路
减压阀调压回路的构造相对比较简单, 进口压力变化对减压阀出口压力的影响无关, 因此, 给进机构的工作压力较为稳定。在此基础上, 当压力发生变化时, 可以通过孔内情况发生的变化而进行及时的调整, 而调整的主要方法是在液压马达的进油管路或者在给进液压缸上串联一个减压阀。采用减压阀调节回路的型号主要有ZDY650 (MK-3) 以及ZDY540。而减压阀加压主要作用是, 利用减压阀进行加压, 使得给进速度进液压缸的工作压力随负载的变化而发生变化。考虑到一机多用以及工艺广泛适应性的原因, 在压力控制给进回路采用的是多种回路的综合型式, 而钻机给进系统的加减压方式与钻进方式有直接的联系, 而ZDY1900 (MKD~S) 是比较典型的钻机。
1.1.2 溢流阀调压回路
立轴式钻机是最早应用这种调压回路, 主要的工作模式是采取垂直向下钻进的过程中, 采取钻机自重加压中由溢流阀打开卸荷, 目的是为了实现钻具自重加压, 在工作阶段中, 当钻压不足时, 为了达到向孔底加压的目的, 可以调节溢流阀进行改善。采用溢流阀调压回路的钻机类型主要有MYZ一150以及HC-150, 该类型的主要的调压性能、原理以及调压方式与立轴钻机相同。而型号为ZDY1200S (MK-4) 钻机的液压系统将两个溢流阀并联在副泵出口, 两个溢流阀的主要作用是, 一个是限制系统最大压力;另外一个是对给进回路工作压力进行调节。
1.2 设计回转回路
钻机回转速度与地层情况有着直接的联系, 通过不同地层状况而调节回转速度, 液压系统工作压力对负载变化是自动适应, 其调速方式主要有容积调速和节流调速两种, 而其中容积调速是最主要的调节方式。
1.2.1 容积调速回路
针对容积调速回路主要有以下三种方式:具有横扭矩输出特性, 具有恒功率输出特性, 由变量马达以及定量泵组成的调速系统;由定量马达以及变量泵组成的调速系统;兼有以上两种方式, 由变量马达以及变量泵组成的调速系统。由于定量泵———变量马达的特点是容积调速回路的调速范围比较小, 而该特性的存在使得在钻机液压系统中没有得到应用;而目前, 全液压坑道钻机中最常见的回转回路动力元件是手动变量马达以及定量马达。而型号为ZDY1900S (MKD—S) 的钻机所采用的是手动变量马达以及手动变量泵组成的调速回路, 该组合的特点是具有大范围的调速功能, 该特点意味着可以满足多种钻进工艺的要求。而变量泵———变量马达调速回路的主要工作方式是跌液压马达排量保持不变, 通过调节泵的排量不断改变液压马达转速。而钻机中辅助调节方式主要是通过不断降低回转器的转速达到增大转矩的目的, 只有不断增大转矩, 才能满足负载的要求, 而该方式的钻进方式主要存在的缺点是工作效率比较低。
为了更好的满足对回转器的转速和负载的要求, 提高工作的可靠性, 通常采用的是容积调速回路的钻机动力头装置基本上都设置机械变速箱。
1.2.2 节流调节回路
像日本的FS—20型钻机, 是早期的坑道钻机, 将节流阀并联在回转回路进油口, 对回转马达的输油量进行调节。而这种钻机存在的缺点是回路能耗比较大, 所以仅仅在一小部分钻机中得到应用。
2 泵控钻机液压系统
型号为ZDY6000L的全液压履带是的坑道钻机所采用的技术是泵控负载敏感技术, 而给进回路采用带远程控制的恒压变量控制技术。
1) 采用恒压变量技术的给进回路, 其动力源主要采用的是恒压变量泵, 使得压力不受泵输出流量变化的影响, 使得压力保持和固定。
2) 应用负载敏感技术的回转回路, 型号为ZDY6000L钻机应用负载敏感技术的回转回路技术, 采用的是多路负载反馈功能的液控比例, 构成了泵控负载敏感液压系统, 通过不断控制液控比例多路换向阀的开口量以及调控先导手动阀的位置, 使得回转马达共有量得到控制, 最终达到对钻机回转速度的控制。
调节泵的流量输出的主要方法是采取控制液控比例以及多路换向阀前后的压差控制负载敏感阀, 不会受到负载压力的变化影响, 负载压力比泵的出口压力低0.7~2.1 MP, 在合理的限压范围内使得能够自动适应负载的变化。而液压泵的主要的作用仅仅提供和执行元件负载相匹配的流量和压力而系统中就不会产生过剩的流量和过剩的压力。所以, 对于回转机构的能量利用量得到和很大程度的提高, 最终达到了降低成本的作用。而液压系统对转速的控制更为可靠灵活, 对于回转运动的机械性得到了很大程度的提高, 减少了负载变化对回转运动造成的不良影响, 在很大程度上延长了钻具的寿命, 提高了钻孔的质量, 分析其主要原因在于其采用了负载敏感控制技术。
3 结语
瓦斯抽采钻机液压系统设计在未来的发展中仍然有很多的问题亟待解决, 而目前, 钻机液压系统设计中, 泵控变量技术由于具有独特的优点得到了广泛应用, 分析其主要原因, 主要表现在以下几个方面: (1) 由于该技术集成化程度较高, 简洁的外接油、不断减少故障环节, 提高了系统工作的可靠性; (2) 系统能耗低、适应负荷的流量、压力变化以及系统的效率高; (3) 系统成本控制比较高; (4) 控制方式多样化, 主要有液压控制、气动控制、电液控制以及手动控制等多种控制方式。
摘要：随着科技与经济的不断发展, 瓦斯抽采钻机液压系统研究也得到了快速发展。煤矿的瓦斯抽采钻机液压系统对于煤矿的安全生产具有十分重要的意义。目前全液压瓦斯抽采钻机采用的阀控变量技术在煤矿中得到了广泛的应用, 对于泵控变量技术作为一种新兴技术尚未得到广泛应用, 仅仅在新型钻机中得到广泛的应用。本文就瓦斯抽采钻机液压系统设计进行了详细的分析和探讨。
关键词：瓦斯抽采钻机,液压钻机系统,泵控技术
参考文献
[1]殷新胜, 田宏亮.负载敏感技术在全液压动力头式坑道钻机上的应用[J].煤炭科学技术, 2008 (1) .
[2]殷新胜, 姚宁平.ZDY6000L型履带式全液压坑道钻机液压系统的设计[J].煤田地质与勘探, 2007 (6) .
[3]姚亚峰, 王贺剑.ZDY1200L型履带式全液压坑道钻机的研制[J].煤田地质与勘探, 2008 (3) .