海下采煤瓦斯抽放技术的研究与实践.pdf

应 用 技 术 I ■ C h i n a s c ie n c e a n d T e c h no lo g y R e v ie w 海下采煤瓦斯抽放技术的研究与实践 孟晓王 龙矿集团北皂煤矿 鹏苑友春 山东龙口2 6 5 7 0 0 [ 摘 要] 针对海域扩大区的瓦斯异常涌出， 对低瓦斯矿井瓦斯异常区治理方案进行了积极探索， 采取抽排结合的方式， 优化瓦新治理措施， 有效防止瓦斯事 故 发生 。 [ 关键词] 超前抽放 瓦斯治理 中图分类号 T D7 1 3 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 - 9 1 4 X 2 0 l 1 3 1 - 0 5 9 8 一 o 1 北皂煤矿属于低瓦斯、I 类自然发火矿井 ， 2 0 0 5 年 6 月海域首采工作面投 产后， 海域扩大区鉴定为瓦斯异常区， 北皂煤矿被列为全省一通三防重点监察 矿井。 1海域扩大区瓦斯治理存在的问题 海域扩大区受上覆水和赋存条件的影响 ， 瓦斯涌出量要明显高于陆地。 2 0 0 5 年6 月海域投产后， 工作面瓦斯涌出量较大， 虽然瓦斯涌出量没有达到必 须抽采的指标， 但海域扩大区的地理位置决定了该区域风量不可能象其它区域 一 样有很大的提升空间， 单纯采用风排方式难以解决海域瓦斯问题， 如不采取 有效措施降低工作面瓦斯涌出量 ， 势必严重影响矿井的安全生产。 为此我们积 极探索低瓦斯矿井瓦斯异常区治理的有效途径， 优化海域扩大区的瓦斯治理措 施， 通过多次外出调研学习， 最终确定采用瓦斯抽放与风排相结合的方式治理 海域瓦斯。 2瓦斯抽放实施的可行性分析 根据山东科技大学对北皂煤矿海域煤层瓦斯赋存的基本形态及影响因素 的分析， 结合北皂煤矿海域煤 2的实际情 况， 可以确定海域煤 2瓦斯主要处于 吸附状态， 地质构造及构造形态对其影响较大。 海域煤2 顶底板层理不发育， 透气性差 ， 造成瓦斯容易积存， 因H2 1 0 6 工作 面为新开区域 ， 造成煤层瓦斯含量高。掘进期间发现， 海域扩大区煤层存在较 发育的裂隙， 而且煤体瓦斯含量越高的地段涌水量越大， 煤体破碎程度越高， 煤 层中游离瓦斯通过断层和裂隙不断向巷道中释放， 造成迎头回风侧巷道中瓦斯 涌 出量较大。迎头超前 5米探 眼内瓦斯浓度一般为 4 5 ％～9 5 ％ 最高达到 1 0 0 ％ ， 巷道淋水大时， 有时会听到瓦斯穿过含水裂缝时的 “ 吱吱 声。H2 1 0 6 运输巷顺煤层施工 1 号钻孔成 L 后 L 口压力为o ． 2 7 Mp a ， 钻 L 内瓦斯浓度为 9 5 ％， 自然释放瓦斯5 个月后孔口压力为 0 ． 1 2 Mp a 。 说明海域瓦斯赋存和煤层 结构特征有利于瓦斯抽放 根据一 9 0 回风巷井下打钻抽放瓦斯的情况以及 H2 1 0 6 面运输巷 l 号钻孔 瓦斯释放情况分析比较， 海域扩大区煤层瓦斯含量大， 煤层裂隙更发育， 更适宜 于瓦斯钻 L 抽放。 掘进期间瓦斯异常段瓦斯 自然释放， 瓦斯涌出量 尚可缓慢下 降， 通过瓦斯抽放泵的负压作用， 完全可以抽排部分采煤工作面瓦斯， 有效降低 工作面煤体中瓦斯含量 ， 从而降低工作面回采期间瓦斯涌出量。 3抽放方案的实施 我们投资2 3 8 万元， 与抚顺煤科分院合作设计了移动式瓦斯抽放系统， 对 海域 H2 1 0 6面瓦斯进行超前抽放。 H2 1 0 6 工作面瓦斯抽放系统安装z wY2 0 ／ 3 7 型移动抽放泵站 2台， 负压侧安设 4 寸瓦斯抽放管 4 2 2 0 米，正压侧安设6 寸瓦斯抽放管 1 5 8 0 米。瓦斯抽放硐室布置在H2 1 0 6 材联巷与- 3 5 0 总回风巷 之间的联络巷内， 两巷抽放的瓦斯经移动抽放泵站、 海域回风井瓦斯抽放管路 排放到海域回风井上头。 抽放方式主要采用面前抽放， 抽放钻场布置在工作面 两巷 ， 共布置钻孔 2 3 个， 其中， 材料巷布置钻 L l 7 个， 孔深 1 2 0 米， 终 L 点平均 间距 8 0 米， 重点对工作面回采范围内的煤体抽放 ， 运输巷布置钻 L 6 个， 重点 对工作面外围的煤体抽放。 瓦斯抽放系统于2 0 0 8 年 4 月6日 投入试运行 ， 截止目前， 抽 出瓦斯 6 万多 立方米 折合纯瓦斯 。当前 H2 1 0 6 工作面回风流瓦斯浓度基本稳定在 0 ． 2 3 0 ． 2 5 ％之间， 工作面瓦斯绝对涌出量保持在2 ． 4 l 一 2 ． 6 2 m3 ／ mi n 之间， 工作面 瓦斯相对涌出量为 1 ． 6 3 m3 ／ t 。通过 H2 1 0 6 工作面瓦斯超前抽放， 有效缓解了 工作面生产期间瓦斯管理的压力。 4因地制宜， 多措并举 。 拓宽瓦斯抽放范围 为使瓦斯抽放系统更好地为现场瓦斯治理服务， 最大效果地发挥作用， 在 坚持面前抽放的基础上 ， 我们尽可能根据现场条件， 拓宽瓦斯抽放范围。 利用 H2 1 0 6 工作面切眼后方探巷， 组织了对探巷密闭内瓦斯的抽放， 自 2 0 0 8 年 4 月2 3日至 7 月 1 0日累计抽放纯瓦斯9 5 0 0 m3 ， 减少了切眼附近煤层 的瓦斯赋存量 ， 为工作面初期的开采创造了条件。 H2 1 0 6 工作面自7 月 1 日开始回采后 ， 于7 B 1 8日我们开始尝试对工作面 隅角进行抽放试验， 隅角抽放重点为隅角瓦斯浓度较高地点 插如漏顶空洞及 运输巷以里 ， 采取了对隅角顶板破碎段插管 ， 采空区埋管进行抽放 ， 从抽放情 况看， 正常情况下隅角抽放流量可达到6 ． 0 m ／ rai n 左右， 抽放瓦斯浓度一般在 5 ％左右 ． 可降低工作面回风流瓦斯浓度 0 ． 0 3 ％， 隅角抽放效果最好时， 抽放瓦 斯浓度可达1 0 ％， 可降低回风流瓦斯浓度0 ． 0 6 ％， 取得了较好的抽放效果， 低了 工作面回风流瓦斯浓度的同时也减少了隅角局部瓦斯积聚的可能性 ， 保证了工 作面的安全开采。 现在我们正在尝试对已采工作面的采空区通过密闭进行抽放， 获取相关数 据和经验， 逐步实现采掘工作面的超前抽放， 进～步拓宽瓦斯抽放系统的适应 范围。 5突出地质构造带抽放． 提高瓦斯抽放效果 针对海域扩大区断层带附近， 裂隙发育， 瓦斯赋存量， 涌出量较大的特点， 我们在进行工作面钻孔设计时， 按照均匀分布重点突出的原则， 对地质构造断 层带附近专门布置钻孔进行抽放 ， 其中H2 1 0 6 运输巷断层带附近布置了3 个钻 孔， 目前抽放效果突出， 3个钻孔累计抽放瓦斯总量 已达到 l 8 0 0 0 m3 ， 其中运 6 孔单孔抽放瓦斯量达到l 2 0 0 0 m3 ， 起到了超前降低煤体瓦斯赋存蠡的作用。 6建立完善的在线监蔫系统． 保证瓦斯抽放系统安全、平静运行 为保证瓦斯抽放系统的安全可靠运行， 自瓦斯抽放系统设计开始， 提出了 实现远程在线监测监控 。系统运行前抽放硐室，排气 口等地点安装了瓦斯传 感器， 瓦斯抽放系统安装了泵站开停传感器、泵站断电仪 ， 实现了硐室、排放 口瓦斯超限泵站 自动断电， 抽放系统配置了瓦斯、一氧化碳、负压、流量、温 度管道传感器， 实时监测现场抽放的各项参数。并通过 K J 9 5 N安全监测系统 实现了各项抽放参数在矿调度室、 通风区远程在线监控， 可随时掌握现场工作 和气体变化情况， 并通过安全生产监测联网系统实现了各信息的资源共享， 保 证瓦斯抽放系统安全、平稳运行。 7瓦斯抽放取得效果 海域第二个回采工作面H2 1 0 3 面是我矿回采工作面中瓦斯治理最困难的 一 个， 从H2 1 0 6 面与H2 1 0 3 面掘进期间瓦斯涌出情况对比分析看， H2 1 0 6 面的 瓦斯涌出量本应高于 H2 1 0 3面， 并且运输巷尾巷的存在更增加了隅角瓦斯治 理的难度 但是从目前情况看 ， H2 1 0 6面瓦斯管理与 H2 1 0 3面相比要轻松得 多， H2 1 0 3 工作面回采期间最高瓦斯绝对涌 出量达到 3 ． 0 1 ／ 1 3 ／ mi n ， 迄今为止， H2 1 0 6 面推进 3 8 0 米， 瓦斯绝对涌出量最高为2 ． 7 m3 ／ mi n， H2 1 0 6回采期间瓦 斯涌出量远低于预测值。 结语 H2 1 0 6 _T _ 作面瓦斯抽放工作， 有效降低了工作面瓦斯涌出量 风排瓦斯量 ， 减轻了瓦斯治理给安全生产带来的压力， 保证了工作面各项工作的安全、 有序 进行。从最终效果看， 对海域工作面采取瓦斯抽放方案是正确 可行，安全可 靠的， 为低瓦斯矿井瓦斯异常区的瓦斯治理提供了可靠的参考依据。 行集中监视，操作、管理和分散控制， 是一种新型的集散控制系统 ， 具有数据 行迈上新的台阶． 为企业的节能减排做出贡献。 采集和信息管理能力。 在不同天气状况下和不同用汽负荷特点情况下， 总结出 了蒸汽遥控系统运行控制规律和系统参数， 蒸汽遥控系统投入运行后， 蒸汽管 网各站点在保障生产和采暖的前提下， 采用减小管网压力、 定时、 定压供汽等 措施， 大大减少蒸汽流量和管网热能损耗， 在节能理念， 系统结构以及精细化管 理等方面处于国内机械装备制造行业领先水平。使蒸汽遥控系统安全经济运 5 9 8 l 科 技 博 览