瓦斯抽采系统在水埠煤矿的应用(1).pdf

论坛I LUNTAN丨 瓦斯抽采系统在水埠煤r的应用 水埠煤矿井田范围位于百色煤田中偏西部，属于高瓦斯矿井，矿井绝对瓦斯涌出量为12.81mVmin，绝 对二氧化碳涌出量为3.27mVmiti, 矿井相对瓦斯涌出量为15.26m3/t。水埠煤矿目前生产布局为一个综采面 和4个掘进工作面，生产活动中煤巷掘进时，掘进工作面在正常通风情况下瓦斯未有超限现象，但回采工作 面在回采过程中，采面上隅角经常出现瓦斯超限现象。回风巷瓦斯有时也出现超限现象，现运行矿井总进 风量3399rrrVmin，为主扇最大能力，采煤工作面2017年配风1237m3/min, 根据主扇的通风能力，采面已经 无法再进一步加大风量，为了彻底解决矿井瓦斯浓度超高难题，有必要建立地面瓦斯抽采站和井下瓦斯抽 采系统，对井下瓦斯异常区域特别是采煤工作面上隅角进行瓦斯抽采。 一、m斯抽罙的目的秈意义 一 ） 抽采的必要性。瓦斯抽采旨在保障矿井安全生产，同时也是解决瓦斯问题的基本手段。众所周 知 ，加强通风是处理瓦斯问题的最有效方法。根 据 煤矿安全规程第一百八十一条，有下列情况之一的 矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或者井下临时抽采瓦斯系统 1. 任一米煤工作面的瓦斯涌出量大于5 m3 /min或者任一掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3 /min, 用通风方 法解决瓦斯问题不合理的； 2. 矿井年产量小于或等于40万吨绝对瓦斯涌出量大于15m3 /min。 目前水埠煤矿存在个别区域瓦斯涌出异常现象，特别是14403采面每次周期来压时瓦斯涌出量已达 382020.5 | LUNTAN丨论坛 7.51mVmin，矿井目前通风能力，以通风方式较难解决14403回风巷瓦斯超限问题，在此情况下，在水埠煤 矿安装使用瓦斯抽采系统进行采空区瓦斯抽采是必要的。为了彻底解决矿进口局部区域瓦斯异常难题，采 取局部瓦斯治理的抽采办法，强化瓦斯管理，符合安全生产要求。 二 ） 二 ）抽采的可行性。水埠煤矿在煤巷掘进时，掘进工作面在正常通风情况下瓦斯未有超限。考虑回 采工作面上隅角和回风巷瓦斯时有超限，为防患于未然，有效、可靠地防止瓦斯事故，水埠煤矿安装抽采 系统解决采煤工作面上隅角瓦斯积聚，避免超限，减少回风流瓦斯浓度，特别在今后矿井深部煤层的开采 时更为重要。矿井地面具备建立永久抽采泵房的地理条件，井下副井、总回风巷及各回采工作面进、回风 巷断面足够，也具备铺设瓦斯抽采管的基础条件。根据国内现有生产矿井的经验，通过对回采工作面上隅 角进行低负压瓦斯抽采，是上隅角瓦斯超限较好的解决办法。因而水埠煤矿采用抽采的办法解决异常区域 瓦斯超限问题，是可行的。 二、抽m方法与i s 一 ） 抽采方法选择 矿井抽采瓦斯目的是为了降低和消除瓦斯超限，为矿井的开采提供安全生产环境。因此，结合水埠煤 矿煤层间距小，瓦斯主要来源于开采层和邻近层，邻近层的瓦斯主要通过采空区涌出到采面空间，因此矿 井抽采瓦斯的方法适宜进行采空区插（ 埋 ） 管抽采，解决上隅角瓦斯超限问题，不考虑进行开采层瓦斯抽 采和巷道掘进时先抽后掘、回采工作面预抽和边抽边采等其他抽采方法。 二 ） 二 ） 抽采瓦斯工艺设计 抽采工艺主要是为采面采空区插管抽采，采空区瓦斯抽采的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压 区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，由抽采管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部 位置因风流不畅引起的瓦斯超限，还可解决采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。为操作方便，靠 近采面上隅角段管路采用7m长的软管与主抽采管路相连接，将软管的一端插人上隅角，为保证软管吸入口 能处于上隅角的上部（ 上部瓦斯浓度较高），可将抽采软管与木棒绑在一起（ 避免软管口下耷），用绑带 吊挂在支架上。为提高抽采浓度，上隅角处采用挡风帘。随着工作面的推进，逐节回收主抽采管路，移动 软管的连接，直至回采结束。抽采软管伸人上隅角的长度及位置应根据实际抽采效果不断调整，得到合理 的参数。为确保抽采点的位置合适，在主抽采管路末端可以设置一个分流器，分支出多个支管，插人上隅 角的不同位置进行抽采。上隅角插管抽采分为浅部插管抽采和深部插管抽采。 2020.5 30 I LUNTAN | 三 ） 抽采浓度。根据目前矿井的具体情况，设计矿井低负压瓦斯抽采混合浓度为10。 三、抽采系给S S塞造型 一 ） 抽采管路系统布置。瓦斯抽采管路选择铺设在巷道曲线段少和距离短的线路中，首先从副井开 始，回风巷内铺设。抽采泵的位置选择在回风井附近50m开外的原炸药库旧址建立抽采泵房。 抽采管路铺设14403采面抽采管路泵房副井总回风巷一采区回风巷 14403工作面回风巷 采面回风隅角。需铺设管路长度2400m。 二 ） 抽采管路 瓦斯抽采管道流量计算 决定采面采空区瓦斯抽采后，采面将由现在的Y型通风变为U型通风方式，T 作面拟配风lOOOm Vmin, 可以实现风排瓦斯A. OmVmin。按照米面绝对瓦斯涌出量为7.51 mVmin，剩下的瓦斯涌出量3.5 lm_ Vmin由抽米 系统承担，瓦斯泵低负压所抽混合瓦斯量应为 Ql 7.51-4.0/q 3.51/0.1035. lm3 /min 式中 Ql---抽采管内混合瓦斯流量，mVmin; q抽出浓度，10。 1 管径计算及选型。瓦斯抽采管径选择合理与否，对抽采系统的建设投资及系统抽采效果有很大影 响。管径太大，投资费用增加；管径过小，管路阻力大。一般采用下列公式计算，并参照抽采泵的实际能 力使之留有余量。计算公式 0.1457 5 式 中 d---管路内径（ m ; v 管路内混合瓦斯流量（ mVmin ; 各类管路的流量应按照其使用年限或服务区域内的最大值确 疋，并应有1.2 1.8的g 余系数； V经济流速（ m/s ，可取5 12m/S。 2 设计抽采管径为 d 0.1457 35.1*1.35/11 l/20.30m V----取 nm/s; 管路流量富余系数---取1.35。 管径选型应不低于300mm, 材质选用抗静电阻燃PE管材，最终低负压管径井下选型为HDPE-3 15。 从减小管路阻力的角度考虑，主管路和支管路同等材质、同等型号管子）。地面选型为内径300mm的无 缝钢管。 三 ） 瓦斯泵选择。水埠煤矿抽采系统抽采泵的选择为从2台水环式真空泵，其中一台运转，一台 备用。抽采泵的各参数型号为2BEC5 0 ; 最低吸人绝压为16000pa; 最大气量168m3/min; 电机功率为 200kw; 栗转速为30〇 r/tnin; 电机电压为380/660v; 传动形式为减速机。根据瓦斯泵的经济技术指标参数， 完全满足本矿采空区抽采流量要求。 40 020 5 I LUNTAN | 论坛 四 、抽放系给应用 一 ） 水埠煤矿属于高瓦斯矿井，特别是14403回风巷瓦斯平均在0.8左右幅度摆动，每次采面出现 周期来压，回风巷瓦斯很容易出现超限现象。所以矿井抽采系统主要用于回采采空区插（ 埋 ） 管抽采和采 煤工作面回风巷高位布孔钻孔抽采。 二 ） 高位抽放钻孔钻场设在14403采煤工作面回风巷距工作面35m处设第一组钻孔，钻孔与回风巷顶 板仰角为5 11 , 与回风巷水平角为3 5 。从顶板往工作面上方裂隙带与垮落带之间打钻孔，实现 高位瓦斯抽采。第二组钻孔距第一组钻孔35m，打超前第一组孔位9m, 第三组钻孔依第二组按照同样参数 往外施工。 每个钻场打4个钻孔，第一个钻孔距巷道左侧帮lm, 钻孔间距0.5m, 钻孔施工完成后连接负压抽放瓦 斯管进行抽放。 根据现状确定顶板抽放孔终孔最佳位置垂距位于垂直煤层顶板向上l〇 m 位于冒落带顶部，裂隙带 偏下之间）。 三 ） 观测情况2019年1月水埠煤矿开始在14403回采工作面使用瓦斯抽采系统。经过一年多的使 用，效果显著。下面是14403采煤工作面使用瓦斯抽采系统对瓦斯治理前后对比表。 水埠煤矿瓦斯治理前后对比表 年 工 作 而 名 彝 月 玢 工 作 而 上 癫 浓 廋 1C H4 工 作 西B风 邃 浓 度 K H4 矿 井 总B巷 浓 皮 C1C H4 2 0 1 7 1 4 4 0 1 采 煤 工 作 面 1月 份 平 均 0 . 8 40 . 8 00 . 6 2 2月 份 乎 均 0 . 7 80 . 7 60 . 6 0 3月 份 平 均 0 . 8 20 . 7 80 . 6 2 4月 份 平 均 0 . 8 60 . 8 20 . 6 4 5月 份 平 均 0 . 7 80 . 7 40 . 6 0 6月 份 平 均 0 . 8 40 . 8 00 . 6 2 2 0 1 9 年 1 4 4 0 3 采 煤 工 作 而 1月 份 平 均 0 . 5 00 . 4 60 . 3 2 2月 份 平 均 0 . 5 20 . 4 60 . 3 2 3月 份 平 均 0 . 4 80 . 4 00 . 3 0 4月 份 平 均 0 . 5 40 . 4 80 . 3 2 5月 份 平 均 0 . 4 60 . 4 00 . 2 8 6月 份 乎 均 0 . 4 80 . 4 20 . 3 0 从表中可以看出，使用瓦斯抽采系统后，14403采煤工作面上隅角、工作面回风流和矿井总回风巷瓦 斯浓度都比2017年同期低，降低的瓦斯浓度值在0.28 0.38。通过在水埠煤矿布置使用瓦斯抽采系 统，极大地降低了回采工作面上隅角瓦斯积聚浓度、采面回风流及矿井回流瓦斯浓度，确保矿井的安全生 产。 （ 黄建民） 2020.5 4 1