采用移动瓦斯抽放技术治理π放工作面瓦斯.pdf

2 0 1 1 年 第5 期 童 晨 科技 1 9 5 采 用移 动 瓦斯 抽 放 技 术 治理 ，r r 放 工 作 面 瓦斯 杨秀全 鹤矿集团公司生产处， 黑龙江 鹤岗1 5 4 1 o o 摘要鹤岗 矿业集团公司兴安煤矿采取移动武瓦斯抽放泵站治理瓦斯技术， 有效的治理瓦斯， 降低了上隅角瓦斯及排瓦斯巷内瓦斯浓度， 实 现 了地面集 中控制， 保证 了矿 井的安全生产 ， 赢得 了巨大的经济效益。 关键词 排瓦斯顶板巷 移动式瓦斯抽放泵 大管径无缝钢管 额定抽放流量 中图分类号 T D 7 1 2 6 文献标识码B 1采 区基本 概 况 工作面走 向长度 1 2 0 m， 倾斜面长平均 7 0 m， 煤层 厚度平均 1 2 m， 煤层倾 角平均 2 6 。 ， 距上覆 9层间距 5 0 m， 距下部 l 2层间距 1 2 m 。煤层发火期短、 最短 6 2 d 易发火、 瓦斯大。本区采用 叮 『 放工艺采煤方法。 该区上段已采完， 下段尚未开采， 北部为境界断层 ， 南 部中块已采完。该 区在掘送底板层机、 轨道时瓦斯绝 对涌出量达 1 ． 2 3 m ／ m i n。工作面开采之初 ， 配风风 量 2 6 0 ／ mi n。 2瓦斯 治理 工作 2． 1 降 阻增 风 通过在轨道上山加设调节风窗， 使机、 轨道上山同 时入风， 工作面增风风量 由原来 2 6 0 m ／ m i n增加 到 4 6 0 m ／ ra i n。设两台2 8 k W 风机同时向顶板巷供风 ， 用来稀释顶板排瓦斯巷内的瓦斯， 工作面放煤时边界 回风上山回风风量 7 8 0 m ／ m i n ， 回风瓦斯浓度 1 ． 1 ％ ， 底板层轨道顶板巷反上 口以南 回风风流中瓦斯浓度 1 ． 5 ％。虽然通过半个月的区域调风， 使工作面增风但 治理瓦斯效果不明显。 2 ． 2 抽 放 系统 在主要石门大巷设置一台 S K A一 4 9型移动式瓦 斯抽放泵， 排设 1 5 9 m m无缝抽放钢管管路 ， 通过抽放 工作面顶板层排瓦斯巷内的瓦斯来达到治理瓦斯的 目 的。对工作面顶板层排瓦斯巷采取瓦斯抽放。工作面 配风 4 0 0 r f l ／ ra i n ， 底 板层轨道 回风瓦斯浓度 由原来 0 ． 9 ％降至 0 ． 4 ％， 工作面上隅角 0 ． 8 ％， 设在底板层轨 道吹顶板层排瓦斯巷的风机解除了， 顶板层排瓦斯巷 反上下 口回风瓦斯浓度 0 ． 7 ％。 移动式瓦斯抽放泵一旦停运， 2 5 1工作面上隅角 瓦斯浓度 1 ． 5 3 ％， 工作面瓦斯浓度 0 ． 6 ％， 工作面软 帮轨道以下 1 0 m瓦斯浓度 2 ． 5～ 3 ． 5 ％ ， 回风瓦斯浓度 1 ． 3％ 。 据统 计， 一 个月 时间 内， 抽 放瓦 斯浓 度在 6一 十收稿 日期 2 0 1 01 22 1 作者简介 杨秀全 1 9 6 7 一 ， 大专， 毕业于黑龙江科技学院地下开 采技术专业， 现任鹤岗矿业集团生产处工程师。 1 5 ％， 平均抽放瓦斯浓度 8 ％， 抽放瓦斯流量 73 0 r n ／ ra i n ， 抽放纯瓦斯 流 量 1 ． 0 53 ． 0 m ／ m i n。2 5 1工 作面无论开 帮、 放煤 ， 回风瓦斯特别平稳， 在 0 ． 4～ 0 ． 6 ％之间， 治理瓦斯效果特别明显。 2 5 1 工作面采取移动式瓦斯抽放技术治理瓦斯 后 ， 工作面配风4 0 0 m ／ m i n ， 回风瓦斯浓度 0 ． 5 ％， 瓦斯 抽放泵流量 2 9 ． 7 m ／ m i n ， 瓦斯抽放管路 出口瓦斯浓度 1 0 ． 8 ％， 工作面瓦斯绝对涌 出量 5 ． 2 m ／ m i n ， 工作面瓦 斯抽放量占总瓦斯绝对涌出量的6 1 ． 5 ％。累计抽放瓦 斯量 1 0 ． 0 8万 m 。 3 瓦斯 抽放原理 目前矿井 开采 方式 多数采 取走 向长 壁后退 式 ， 采 煤工作面通风网络形式均为“ U” 型通风系统， 工作面 炮采或机采落煤， 工作面空间和硬帮瓦斯被流入新鲜 风流稀释并随风流经回风巷 ， 再通过回风井排至地面 大气中； 工作面软帮的瓦斯一部分被风流带走， 一部分 随工作面软帮采空区中放射状扇形漏风风流进入采空 区， 并汇集到工作面上隅角， 飘浮在工作面上隅角、 上 隅角上帮及上帮与软帮交汇处， 并随着采空区漏风风 流， 在上隅角聚集的瓦斯浓度在不断增大形成高浓度 瓦斯区域。这也正是采煤工作面上隅角瓦斯经常超限 的原因 。 ， 对于放顶煤工作面来说 ， 工作面上隅角、 采空区高 顶、 顶板巷内将汇集大量高浓度瓦斯， 形成一个大瓦斯 库， 并随工作面软帮漏风不断向外释放高浓度瓦斯。 三水平北 1 1 层四区二段北块工作面布置内错顶 板排瓦斯巷 与底板层 轨道铅 垂 间距 5～ 8 m， 由于北 1 1 层煤质具有低硬度、 煤体易破碎、 顶板易冒落、 瓦斯易 释放的特点， 排放瓦斯效果最佳。已经被一段、 二段七 个块段采煤工作面所验证。 2 5 1 现回采工作面在顶板层排斯巷反上北口施工 永久密闭引 q b 1 5 9 m m无缝钢管抽放瓦斯， 这样在顶板 巷密闭至工作面采空区段形成一个负压区， 这个负压 区与软帮漏风风流压力叠加后 ， 加强欺帮空区漏风风 量， 将工作面上隅角、 软帮采空区及顶板巷内的瓦斯连 续不断抽放出来， 通过瓦斯抽放泵排放至总回风巷中， 解决工作面上隅角及顶板巷瓦斯超限难题 ， 达到治理 瓦斯的目的。 下转第 1 9 7页 2 0 1 1 年 第5 期 东 撼晨 科技 1 9 7 掘进方向， 巷帮孔分别向帮部倾斜， 终孔点位于巷道轮 廓线外 2～ 4 m处。孔径4 2 m m， 设计孔深 1 0 m 水平 投影距离 ， 钻孔布置如图 1 所示 。 2 钻孔每打进 1 m， 收集该段全部钻屑， 测定钻 屑重量， 每隔 2 m用 WT C突出预报仪测定一次钻屑瓦 斯解吸指标△h 。根据最大钻屑量 S ⋯和最大钻屑瓦 斯解吸指标△h ⋯值检验工作面突出危险性。 表 3 检验钻孔参数及检验结果 钻孔 钻孔参数 检验结果 时间 方位 倾角 钻径 孔深 △h 1 S m a x 与临界 编号 。 。 m m m P a bm 值对比 1 左 1 5 5 4 2 1 O ． 5 1 9 0 2 ． 3 小于 2 O O 7 0 7 2 O 5 4 2 1 0 1 4 0 2 ． 1 小于 一O 2 3 右 1 5 5 4 2 1 0 ． 5 1 6 0 2 ． 2 小于 1 左 1 5 5 4 2 1 O ． 5 1 1 O 2 ． 6 小于 2 O O 7 0 7 2 O 5 4 2 1 0 1 o o 2 ． 5 小于 1 5 3 右 1 5 5 4 2 1 0 ． 5 8 0 2 ． 4 小于 注 排渣方式采用压风 ， 煤样为干燥 3 钻屑量临界指标选定为 6 k g ／ m， △h 值的临 界指标选定为 2 0 0 P a 。 效果检验钻孔共布置 3个， 分别测定瓦斯突出指 标△h 一、 s ， 钻孔参数及检验结果见表 3 。由检验结 果可以看出， △h 最大为 1 9 0 P a ， 小于 防治煤与瓦 斯突出细则 规定的突出临界值 2 0 0 P a ； S m a x 最大值为 2 ． 6 k g ／ m， 小于 防治煤与瓦斯突出细则 规定的突出 临界值 6 ． 0 k g ／ m。 2 ． 2防突 补充 措 施 当工作面预测为有突出危险时必须停止作业 ， 采 用在工作面补打超前卸压排放钻孔的方式作为防治突 出措施。补打排放钻孔在原来钻孔之间的煤层中， 共 设计 7个钻孔， 孔深 1 3～1 4 m 水平投影距离 ， 孔径 7 5 m m， 孔底间距 1 ． 4 1T I 。排放钻孔的控制范围包括巷 道断面和巷道断面轮廓线四周外 3 m 巷道断面垂直 方向控制到煤层顶底板 。排放后进行效果检验， 检验 无突出危险后按原来的掘进方案继续掘进。 3应 用 实践及 效果 分析 2 0 0 7年， 任楼煤矿在 7 2 煤层采用边掘边抽局部防 突技术安全进尺 1 2 8 3 m， 煤巷抽排钻孔进尺 7 9 0 8 6 m， 单个煤巷防突掘进平均月进 7 8 m， 取得 了显著的效 果。以Ⅱ7 1 4风巷为例， 煤层原始瓦斯含量 1 0 ． 5 m／ t ， 煤层原始瓦斯压力 3 ． 5 MP a ， 煤体密度 1 ． 3 8 t ／ m ， 7 2煤 层厚度 2 ． 8 n l 。2 0 0 7年月进尺 8 3 m。其瓦斯抽排率、 煤层瓦斯残存含量、 煤层残存瓦斯压力分别为 7 0 ％， 3 ． 1 2 8 n l ／ t ， 0 ． 5 M P a ， 取得了良好的抽放效果。 上接第 1 9 5页 4采取 瓦斯抽 放前 后经 济效益 对 比 1 2 5 1 工作面通过采取瓦斯抽放后， 既解决了因 北 1 1 层顶板压力大、 巷道易鼓帮、 鼓底造成工作面机 道断面小， 工作面增风困难的难题 ， 又消除了顶板巷反 上与底板层轨道汇流处瓦斯超限的不安全因素。工作 面配风由原来最大 5 0 0 m ／ m i n降至现在 4 0 0 m ／ m i n ， 回风流巾瓦斯浓度由原来放煤时 1 ． 5 ％下降至0 ． 5 ％。 2 2 5 1工作面减小配风的同时也减小了软帮采 空区及边界同层位上山、 机道抽漏高顶的漏风风量， 有 利于采区防火。 3 采用顶板巷抽放瓦斯较比于排瓦斯专用尾巷 更有 利于采 区防火， 瓦斯 抽放泵抽放 时流量 1 0 3 0 m ／ ra i n ， 其远小于专用排瓦斯尾巷 6 01 2 0 i n ／ ra i n 的漏风风量及采空区漏风强度。 4 2 5 1工作面采取瓦斯抽放前 回风流瓦斯浓度 1 ． 5 2 ． 0 ％， 被迫限产、 停产， 工作面按每天正常产量 1 l O O t 计算， 吨煤售价按 1 3 0 t ， 则采取瓦斯抽放后， 从2月 1 5日至4月5日至少多产原煤3 ． 0万 t ， 创造产 值 3 9 0 万元 ， 实现利润6 6万元。 5 适宜采用顶板巷抽放条件及其需要解决问题 1 工作面必须布置有 内错式、 贯穿工作面走 向 顶板层排瓦斯巷系统， 并且顶板层尾巷较底板层轨道 铅垂间距一般 5 8 m为宜。 2 采用顶板巷抽放瓦斯工作面宜布置有专用排 瓦斯尾巷系统。如 2 5 ．1工作面无专用排瓦斯尾巷系 统， 采取顶板巷与底板巷通过煤层反上相连接形式 ， 则 煤层厚度应大于4 m， 若小于4 m则顶板巷布置在顶板 岩层 中。 3 顶板巷密闭内抽放管路距密闭距离一般 1 0～ 2 0 m为宜， 且顶板巷密闭应尽量严密 ， 这样既能通过抽 放泵产生的负压抽取工作面顶板巷 内高浓度瓦斯 ， 又 解除因密闭不严漏气影响瓦斯抽放效果， 再者解决密 闭闭前瓦斯超限问题。 4 2 5 1 工作面过顶板层排瓦斯反上期间， 工作面 距顶板巷抽放瓦斯密闭太近， 间距5 6 m， 且 放工作 面均采用炮采开帮落煤 ， 随着工作面的推进， 顶板巷抽 放密闭处在集中压力带时， 抽放密闭将遭破坏， 瓦斯抽 放效果受到影响， 加大现场瓦斯管理难度， 同时给生产 带来不安全隐患。 5 抽放管路应尽量选择大管径无缝钢管作为抽 放管路， 以减小抽放瓦斯阻力， 易于达到瓦斯抽放泵的 额定抽放流量， 达到有效治理瓦斯的 目的。 6 对抽放管路 中的气体应定期进行取样 ， 化验 分析抽放气体中的 C O含量及其变化趋势， 并绘制出 C O变化曲线， 以随时掌握工作面发火隐患， 适时采取 措施， 避免隐患升级， 做到治理瓦斯与防火并举。