瓦斯抽放钻孔优化技术的探讨.pdf

问题探讨 瓦斯抽放钻孔优化技术的探讨 王继仁,丁百川,李海涛 辽宁工程技术大学 资源与环境工程学院,辽宁 阜新123000 摘 要文章在对钻孔参数测试的基础上,讨论瓦斯抽放钻孔的浓度、 负压两个参数的变化规律, 提出实用、 快速、 简便的钻场钻孔优化技术,提高矿井瓦斯抽放系统的抽放效果。 关键词瓦斯;钻孔;抽放效果 中图分类号TD712 622 文献标识码B 文章编号1003 - 496X200408 - 0034 - 03 “先抽后采、 以风定产、 监测监控” 的十二字工作 方针是国家煤矿安全生产局致力于建立防范瓦斯长 期有效机制的基石,瓦斯抽放不仅是安全生产的需 要,也是节省能源、 保护环境的迫切需要,煤层瓦斯 抽放是治理矿井瓦斯和防治煤与瓦斯突出最有效方 法之一。目前,我国有160个左右的矿井建立了瓦 斯抽放系统,2000年抽放瓦斯量达到60 131. 33万 m3。但是我国多数矿井的瓦斯抽放效果不理想,抽 放系统未能很好地发挥作用,瓦斯抽放率还比较低。 本文结合我国矿山的实际情况,在矿井现有的技术 设备手段上,结合现场的实测数据,讨论怎样快速简 便有效地调整钻场钻孔,从而提高矿井瓦斯抽放系 统的抽放效果。 1 试验设想及试验装置 抽放钻孔的负压、 流量及浓度3个参数是相互 联系的,一般来说,有的钻孔可能随着负压的增高, 钻孔瓦斯量也增加,达到某一最大值;有的可能当负 压增加到一定的程度的时候,由于瓦斯供给不足及 钻孔漏气严重,瓦斯量反而下降。而钻孔之间的各 个参数也是相互制约,各个钻孔由于气密性不同,气 密性不好的钻孔会影响其它钻孔的抽放参数,所以 探讨钻场钻孔的调整技术,有一定的理论基础和实 践意义。鉴于我国矿山大多数技术设备手段不高的 实际情况,瓦斯抽放钻孔的流量监测设备精度不够, 所以主要探讨依据瓦斯抽放钻孔的压力、 浓度两个 参数来调整抽放钻孔,优化瓦斯抽放系统的抽放参 数,从而简洁快速的提高抽放系统的抽放效果。 本次负压的测定仪器为U形管压差计测量其 相对负压,用空盒压差计测定钻孔所在巷道处的绝 对压强。瓦斯浓度的测定采用了AQG - 1型瓦斯 检定器和高负压瓦斯取样器。 2 试验过程及试验结果 为了达到研究目的,我们在铁法煤业集团的晓 南、 晓明矿进行数据测试,2个矿井的测试钻场布置 如图1。晓南W3410工作面在10月9号运行的瓦 斯抽放钻场只有1个,共4个钻孔,先对其现有状况 下的每个钻孔的浓度ni和负压hi进行测定,同时 记录瓦斯泵的运行参数,然后关闭了1个浓度较低、 流量较大的钻孔,过一段时间后,当抽放系统运行稳 定的时候,再测其余钻孔的抽放参数,并再记录1次 瓦斯抽放泵参数。 图1 钻场布置示意图 晓明矿N2713采场瓦斯抽放采用本采场回顺 斜交钻孔随采随抽本层采空区裂隙带瓦斯和尾巷钻 孔抽采空区瓦斯及利用移运泵抽上隅角瓦斯的联合 抽放方法。测试的时候,一个钻场在正常抽放,另一 个钻场的钻孔还没有打完,只有3个钻孔在进行抽 放。这次测试的时候,先把所有钻孔的压力和浓度 测试一次,然后关闭第二个钻场,因为钻孔还没有完 43 第35卷 第8期 煤 矿 安 全 2004年8月 全贯通,抽出的瓦斯浓度低,所以把第一钻场的钻孔 分别测试一次,最后再把第一钻场浓度最低的1号 钻孔关闭,测试余下钻孔的参数,每测试1次时,记 录下地面瓦斯泵的运行参数。 2. 1 晓南矿实验结果及分析 设U型压差计为pkPa ,空盒压差计为H kPa ,浓度为n ,温度为 T℃ , 晓南矿的测 试钻孔参数和测试数据如表1、 表2。 表1 晓南矿钻场钻孔参数表 钻孔 序号 钻孔长度 / m 封孔长度 / m 终孔径 / mm 方位角 / 倾角 / 封孔材料 1605891814聚胺脂 2805892016聚胺脂 3855892218聚胺脂 4905892418聚胺脂 表2 晓南矿钻孔测试数据表 钻孔序号p1p2H1H2n1n2T1T2 123闭11闭24闭25. 0闭 222361111543725. 025. 6 321341111302225. 025. 6 421341111403325. 025. 6 设抽出瓦斯混量为Q ,孔板流量计读数为L, 晓南的瓦斯泵孔板流量计的计算公式为 Q L2.537 m3/ min 从测试数据来看钻孔1关闭后瓦斯总抽出量增 大了,钻孔的负压增加的幅度较大,钻孔的浓度降低 了,并且井下的浓度普遍高出井上的总浓度,这说明 关闭的钻孔1的密封性不好,在抽入瓦斯时进入了 大量的空气,所以浓度较小,对其它钻孔的抽放负压 影响较大。同时其它3个钻孔的密封性能较好,提 高负压的时候,会带来明显的抽放效果,其负压在 21～73 kPa时,单个钻孔投抽出的瓦斯量上升的趋 势较明显。由于井下的浓度普遍高出瓦斯泵的浓 度,所以抽放管路肯定漏气。 2. 2 晓明矿实验结果及分析 设U型压差计为PkPa ,空盒压差计为H kPa ,浓度为n ,温度为 T℃ , 晓明矿的测 试钻孔参数和测试数据如表3。 设抽出瓦斯混量为Q ,孔板流量计读数为L, 晓明的瓦斯泵孔板流量计的计算公式为 Q L1.929 m3/ min 表3 晓明矿钻场钻孔参数表 钻孔 序号 钻孔长度 / m 封孔长度 / m 终孔径 / mm 方位角 / 倾角 / 封孔材料 10. 1132. 058934. 018. 0聚胺脂 10. 2140. 058925. 018. 0聚胺脂 10. 366. 058942. 023. 0聚胺脂 10. 4130. 058928. 021. 0聚胺脂 10. 596. 058925. 022. 0聚胺脂 10. 6110. 058938. 023. 0聚胺脂 11. 194. 058934. 018. 0聚胺脂 11. 2140. 058925. 018. 0聚胺脂 11. 3140. 058928. 021. 0聚胺脂 表4 晓明矿钻孔测试数据表 钻孔 序号 P1P2P3H1H2H3n1n3n3T1T2T3 10. 14036闭1111闭54闭25. 525. 7闭 10. 236364211111162859025. 525. 725. 7 10. 340384411111186908525. 525. 725. 7 10. 438354211111145504025. 525. 725. 7 10. 539384311111150564725. 525. 725. 7 10. 639404411111130273525. 525. 725. 7 1042414511111145626625. 525. 725. 7 11. 142闭闭11闭闭5闭闭25. 5闭闭 11. 241闭闭11闭闭5闭闭25. 5闭闭 11. 342闭闭11闭闭11闭闭25. 5闭闭 1142闭闭11闭闭6闭闭25. 5闭闭 由于11号钻场没有安全打到工作面上方,钻孔 周围的透气性不好,抽出的瓦斯浓度低,抽出效果 差,所以关闭后,抽出瓦斯量反而增加了,但第一个 钻场的前5个钻孔的负压变小了。其原因可能是第 二个钻场还没有达到采空区上方,所以透气性低,抽 出瓦斯少,关闭第二个钻场后第一个钻场的负压降 低,钻场总的浓度增大。在此基础上,关闭10号钻 场的1号钻孔,由于1号钻孔的浓度与其它几个钻 孔的浓度比较很低,所以其气密性不好,抽入了大量 的空气,关闭后其它钻孔的负压上升,使钻场的抽出 范围增大,所以在原先的基础上单个钻孔的浓度一 般下降了,而钻场浓度反而升高了;但是也有个别的 钻孔在负压升高的时候,其浓度反而增大了,这一方 面可能与工作面采煤影响有关,另一方面也有可能 是其封孔气密性很好,负压升高的时候,从封孔处流 入钻孔的空气增加量没有流入钻孔的瓦斯量大。 3 结 论 1一般来说,在同一钻场内,把浓度最小且与 53 第35卷 第8期 煤 矿 安 全 2004年8月 问题探讨 浅析矿井环境和生产监控系统 存在问题及改进建议 臧 梦 矿用产品安全标志办公室,北京100013 摘 要文章讨论了矿井环境和生产监控系统在开发、 使用、 管理中存在的问题,并从监控系统的 标准规范,管理培训及安标监察等方面提出了改进建议。 关键词监控系统;稳定;标准;问题;建议 中图分类号TD76 文献标识码B 文章编号1003 - 496X200408 - 0036 - 02 矿井环境生产监控系统的工作稳定可靠直接关 系到矿井安全生产和煤矿工人安全。我国监测监控 技术应用较晚,从最初引进国外波兰安全监测系 统着手,通过消化、 吸收并结合我国煤矿的实际情 况,先后研制出K J1、K J2、K J4、K J72、K J95等监测 系统,并在我国煤矿大量使用。随着计算机软硬件 技术、 大规模集成电路的发展和煤矿需求的不断增 加,系统也由单一监测功能逐步向煤矿安全生产综 合网络监控系统联网监控系统发展。矿井环境生产 监控系统作为矿井安全生产保障装备之一,为煤矿 安全生产起着至关重要的作用,国家自1990年起对 煤矿矿用产品实行强制性的安全标志管理制度,使 其具有可靠的安全性能、 使用性能,满足煤矿安全生 产要求。通过多年安全标志管理工作与实践,本人 就目前矿井环境和生产工况监控系统丞待解决的一 些问题,提出建议,供大家探讨。 1 基本组成 系统主要由监控中心站、 传输接口、 井下分站、 直流稳压电源、 传感器、 执行机构等组成。 其它钻孔浓度相差较大的钻孔关闭后,其它钻孔的 负压上升很明显。总的抽出瓦斯量增加,如晓南、 晓 明的测试实验。 2在同一钻场内,把浓度与其它钻孔浓度较小 的钻孔关闭后,其它钻孔的负压上升幅度如果很大, 如测试的晓南矿W3410工作面回顺的一个钻场的 测试实验,平均每个钻孔增加了60 左右,浓度就 会大幅下降;但如果负压上升的幅度不是很大,钻孔 的浓度变化就不能确定,这与钻孔的布置和钻孔周 围瓦斯的赋存状况有关,如晓南的钻场的测试实验, 钻孔的浓度随负压的变化没有固定的规律。 3当多个钻场同时进行抽放的时候,当某一钻 场的钻孔没有达到预定长度,即没有打到工作面后 上方的时候,这一新开钻场抽出浓度低,并且周围透 气性不好,会影响抽放效果,所以关掉这样的新开钻 场直到钻孔达到或接近工作面后上方时才开通这一 钻孔或钻场,有利于抽放。 4如果用邻近层抽放,钻孔尽量不要打在开采 工作面上的冒落和急剧移动区,以防钻孔被切断和 漏气而导致降低抽放效果,因此,合理的钻孔抽放位 置应该选择在冒落拱上部和卸压角以里的范围。因 为那里煤的透气性好,抽出瓦斯最多,也有利于工作 面的采煤生产。 收稿日期2004 - 04 - 30 ;责任编辑齐秀昆 63 第35卷 第8期 煤 矿 安 全 2004年8月