告成礦瓦斯抽放技術實踐

穆春明,劉新現,李衛峰,楊青合,申衛濤(鄭州煤業集團告成煤礦,河南登封452477)

摘　要:通過對告成煤礦井下炮采工作麵瓦斯抽放技術的實踐,討論瓦斯抽放鑽孔負壓、流量、濃度三者間關係,提出布置鑽場、鑽孔的合理化建議,以提高礦井瓦斯抽放效果,對促進礦井安全生產具有重要意義。

關鍵詞:瓦斯抽放;鑽場;鑽孔;負壓;流量;濃度

中圖分類號:TD712+. 62　　文獻標識碼:B　　　文章編號:1003-496X(2006) 07-0016-03

　　瓦斯災害是我國煤礦的主要災害,煤礦瓦斯防治的重點應立足於防止瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出,采用抽放措施(方式)是治理高瓦斯礦井有效手段之一。“先抽後采,以風定產,監測監控”的十二字工作方針是我國建立治理瓦斯長效機製的基石。

告成煤礦於2000年建立了礦井瓦斯抽放係統,抽放至今做了大量工作,總結了不少有益技術經驗,但還不能完全駕馭,抽放量不穩定,抽放效果不理想,抽放係統未能很好發揮作用。結合告成煤礦的實際情況,在礦上現有的設備和技術條件下,結合現場實測數據,討論怎樣提高瓦斯抽放係統的抽放效果。

圖1為13061工作麵瓦斯抽放係統示意圖。

測量裝置及儀器為:U型壓差計:測壓差及壓力;負壓采樣器:抽測瓦斯;光學瓦斯檢定器:測定瓦斯濃度;孔板流量計:測氣體流量。

1　瓦斯抽放效果的影響因素

根據告成煤礦井下實際情況,發現存在以下因果關係:

(1)負壓、流量和瓦斯濃度之間的影響。通過實測孔口負壓(由低到高,再由高到低)、鑽孔流量———隨著抽放負壓增高,抽放流量增加,但負壓增到臨界值後,鑽孔抽放量不再增加,反而下降。

(2)鑽場鑽孔之間的影響。整個抽放係統的抽放鑽場鑽孔之間的3個參數也是相互影響,各個鑽孔由於氣密性不同,在負壓作用下,氣密性差的鑽孔會影響到其它鑽孔抽放參數。

(3)鑽場與鑽場之間的影響。由於告成煤礦井下煤層的透氣性較差,在多個鑽場同時聯網抽放時,當後一個鑽場鑽孔沒有達到工作麵後上方時候,這個鑽場抽出瓦斯濃度低,將影響整個抽放係統。

　　因此,合理化布置鑽場鑽孔,有一定的理論依據和實踐意義。鑒於告成礦的技術設備條件,主要依據瓦斯抽放鑽孔的負壓、流量、濃度3個參數來調整抽放鑽孔,優化瓦斯抽放參數,從而有效的提高抽放係統的抽放效果。

2　測試方案的鑽孔布置

在13061工作麵1#、2#、3#鑽場進行了數據實測,係統抽放和各個鑽孔上均安裝有和管路相對應的孔板流量計,每個鑽場設計6個鑽孔(可以根據煤層瓦斯賦存情況適當添加鑽孔),鑽孔終端控製在切巷隅角以內 20m 範圍,相鄰兩鑽場之間的鑽孔超前交叉長度保持10~ 20 m 之間。鑽場布置及鑽孔參數見圖1、表1—表3。

表1　1#鑽場鑽孔及煤層參數

3　測試抽放時間

1#鑽場施工完6個鑽孔後聯網抽放,抽放時間共計43 d; 2#鑽場抽放共計57 d; 3#鑽場聯網抽放6個鑽孔,由於當時采麵供風量1 250 m3 /min左右,回風流平均瓦斯濃度0. 72%,采麵瓦斯超限現象頻繁,經研究後,在3#鑽場加打2個鑽孔,抽放共計27d。

4　測試方式

通過人工測量各支管孔板流量計和抽放泵站孔板流量計來分加考察各個鑽孔和抽放係統的抽放效果。計算公式如下:R混=Kb△h9.81(1)

式中　R混———抽放混和流量;

　K———孔板流量計係數;

　b———瓦斯濃度校正係數;

　h———孔板流量計壓差。

Q純=R混×q瓦(2)式中　q瓦———管道瓦斯濃度。

5　數據03manbetx

從測試數據和經驗總結觀察:把抽放負壓控製在46~55 kPa抽放效果最佳。由於告成煤礦抽放負壓一度達到80 kPa左右,在鑽孔聯網抽放初期,抽放隨負壓升高而增加,一旦負壓達到某一個值,抽放負壓反而開始減小,抽放量減少(見圖2和表4)。

抽放效果下降,究其原因:一方麵受工作麵采煤影響有關;另一方麵:①抽放負壓升高,鑽孔周圍透氣性不好,瓦斯補給不足;②抽放負壓升高達到臨界值,負壓就開始減小,鑽孔透氣或孔口注漿封孔漏氣。

6　解決方案

(1)在同一個鑽場中,把抽放濃度最小或與其它鑽孔相比較小的鑽孔閉掉不抽,其它鑽孔負壓明顯升高,抽放量增加。

(2)在多個鑽場同時抽放情況下,把有流量無瓦斯鑽孔閉掉,抽放負壓升高,抽放量增加。

(3)在多個鑽場同時抽放的情況下,當後一個鑽場鑽孔沒有達到工作麵後上方時候,這個鑽場抽出瓦斯濃度低,從而影響整個抽放係統,所以閉掉該鑽場後,等到工作麵推到鑽孔影響範圍後上方時再開始抽放這一個鑽場,有利於抽放。

(4)合理化鑽孔布置,在煤層頂板離層區內冒落裂隙內,終孔控製在上隅角以裏 20m 範圍內。因為那裏透氣性好,瓦斯補給充足,抽出瓦斯最多,抽放效果最好。

7　結　語

抽放後,采空區瓦斯向采掘工作麵湧出量大大降低(回風流瓦斯濃度降低0. 2% ~0. 4%,絕對量比預測量降低1. 8~3. 5 m3 /min),在回采期間杜絕了瓦斯超限和積聚現象;回風隅角瓦斯也大大降低(平均濃度下降0. 2% ),從而避免了因采煤工作麵瓦斯超限造成的不安全因素,實現了采掘工作麵的安全生產。

　　作者簡介:穆春明(1978-),男,助理工程師, 1999年7月畢業於河南煤炭工業學校,現從事通風技術管理工作。