集賢煤礦中一采區左四片瓦斯抽放措施
第一部分 礦井概況
集賢煤礦是全國煤炭工業現代化礦井之一,是雙鴨山礦業集團主力生產礦井。集賢煤礦位於雙鴨山市東部,合江煤田西部,東西走向9km,南北傾向4.5km。麵積40.5km。1974年10月1日簡易生產,後經過兩次改造年設計能力為120萬噸。現核定年生產能力為180萬噸。
礦井開拓方式為立井分水平開拓,立井貫穿各煤層底板,岩石運輸大巷,采區集中石門開拓,上下山同時開采。礦井分兩個水平開采,一水平標高-150米,二水平標高為 -450米。目前,集賢煤礦開采處於一水平向二水平過渡時期,一水平(-150水平)有生產采區4個,準備采區4個,主要是一水平下山遺留的開采比較困難的塊段;二水平於2003年開始延伸開拓,2005年4月完成-370中一采區九層煤的開采。 二水平有一個生產采區、一個準備采區。集賢煤礦現有采煤工作麵4個,掘進工作麵22個,硐室17個,其他供風點4個。
礦井的通風方式為兩翼對角抽出式通風,由東風井和北風井回風,從斜井和付井入風。目前,礦井總入風量為10841m3/min,總排風量為11692m3/min。現有主備風扇4台,兩台運行,兩台備用。
北風井主備扇型號為BDK-6-№22,配備YBF450-SI-6型電動機,電動機功率為250×2KW,主扇葉片角度一級320、270,等級孔2.2m2,工作風量為6327m3/min,負壓230mmH2O 轉速990r/min. 服務於二段下延采區和西二采區。
東風井主備扇型號BDK-6-№21,配備YBF450-M2-6型電動機,電動機功率220×2KW,等級孔1.7m 2,工作風量5365m3/min,負壓240mmH2O。轉速990r/min.服務於南三采區和東翼采區。井田內可采煤層有3、5、16、17層,共四組煤。煤種屬於氣煤,煤層不易自燃,屬於低瓦斯礦井。
第二部分 抽放的可行性和必要性
2008年礦井瓦斯鑒定結果,瓦斯絕對湧出量為15.7m3/min,相對湧出量為5.23m3/T,礦井為低瓦斯礦井。由於集賢礦中一下采區開采深度延深,瓦斯含量逐步升高,2006-2008年開采以來,通過對中一采區上山區一片和下山區零片、一片、二片、三片工作麵進行回采的實踐,根據中一采區回采工作麵初采、采麵延伸瓦斯湧出的統計,回采工作麵瓦斯絕對湧出量達到5.8~9.12m3/min,其相對湧出量達到4.4~6.9m3/T,接近於高沼氣工作麵。按照《煤礦安全01manbetx
》必須進行采煤工作麵瓦斯抽放。
第三部分 中一采區左四片工作麵概況
中一采區左四片工作麵即3604工作麵,位於中一采區下山區,左部為采空區,右部為未開采區,工作麵為九層煤。采麵走向長度1020米,傾斜長200米,埋藏深度為680米~580米,煤層傾角5度,煤層平均厚度為1.6米,其上接偽頂為0.7米厚的粉沙岩,自由頂為3.1米厚的細紗岩,老頂為10.5米厚的粉沙岩。回采工作麵掘進時揭露1.2米以下斷層5條,煤層不易自然,該工作麵瓦斯絕對湧出量達到5.8~9.12m3/min,瓦斯相對湧出量(4.4~6.9)m3/T,回采工作麵為重點瓦斯工作麵。
3604采煤工作麵采用U型上行風通風方法。供風量600~700 m3/min。根據中一下山區幾個工作麵回采規律,隨著工作麵的回采,瓦斯湧出量呈逐步增長趨勢,特別是工作麵推進到近1/2走向長度時,瓦斯湧出強度增加較明顯,有時回風瓦斯濃度達到(0.8-1)%左右,工作麵上偶角瓦斯時有超限。嚴重影響工作麵正常回采。
由於集賢煤礦開采煤層的透氣性很低,煤層中的瓦斯主要以吸附狀態存在,遊離瓦斯較少,采用本煤層瓦斯抽放方法抽取煤層中的瓦斯較困難,該方法隻能做為回采工作麵抽放瓦斯的輔助方法。
通過前期瓦斯抽放的實踐,以及回采煤層賦存地質條件,可以知道:集賢煤礦3604采煤工作麵(左四片)的瓦斯來源——回采工作麵瓦斯的湧出、回采遺煤瓦斯的解析、圍岩瓦斯的逸出及鄰近采空區瓦斯的湧入。除一小部分被工作麵風流帶出外,其餘大部分瓦斯聚集於采空區內,工作麵回采時,采空區的瓦斯被漏風風流帶出,造成上偶角和回風流瓦斯超限。因此,根據前幾個工作麵回采治理瓦斯經驗,應采取以仰角鑽孔采空區抽放瓦斯方法為主,以本煤層瓦斯抽放和抽放鄰近采空區瓦斯為輔,建立綜合治理瓦斯的抽放措施。
根據3604工作麵的條件,設計在回風巷(下料道)一側開拓鑽場,鑽場間距45-50米,第一個鑽場距切眼40米,設計8個仰角鑽孔,孔深40米;其餘各鑽場設計8個仰角鑽孔,孔深90米,孔徑94毫米。設計施工參數見附圖。同時,每個鑽場設計施工本煤層瓦斯抽放鑽孔5個,孔徑94毫米,設計施工參數見附圖。各鑽場開拓規格為長4.5米、寬3米、高2.2米,鑽場的頂板采用錨杆支護。
封口措施——鑽場的鑽孔施工完成後,應用∮128毫米的鑽頭擴孔,仰角鑽孔擴孔深5米,使用4英寸套管,長度3米,封口有效長度為1.5米,必須封在岩石內。本煤層鑽孔必須擴孔7米,使用4英寸的套管,長度6米,封口的有效長度不小於5米。封口材料使用麻袋、聚氨酯膠。
鑽孔參數的設計
仰角瓦斯抽放鑽孔可用計算參數和施工參數來表述。我們建立仰角鑽孔的數學幾何模型如下圖:
計算參數
X—鑽孔在風巷方向投影的長度;米
H—鑽孔終孔點距煤層頂界的高度:米
Y—鑽孔終孔點距回風巷水平投影長度:米
2) L—鑽孔深度;米
α—鑽孔水平投影線與風巷的夾角;度
β—鑽孔與頂板的夾角;度
L1 —鑽孔封口長度;米
根據集賢煤礦3604工作麵初采時,新麵采取下行通風。而且,3604新麵的皮帶道根據采煤設計要求,采取沿空留巷工藝。為解決留巷及下偶角瓦斯超限,特製定以下瓦斯抽放 安全技術 措施。
為解決下偶角及留巷瓦斯超限,應在留巷發镟柱體內埋管,埋管能夠有效連通采空區和留巷,以便於抽放空區瓦斯。
埋管技術要求:埋管使用直徑275毫米的瓦斯抽放管,所埋管的長度應略長於所發镟牆體寬度,空區一側管口處與牆體平齊,應有防堵塞措施,留巷一側埋管需長出15-20厘米,且帶有法蘭盤。
埋管使用的鐵管,應采用抗靜電材料包裹,防止撞擊產生火花,發生瓦斯爆炸 02manbetx.com 。
根據實際需要,應在左四片皮帶道鋪設一條瓦斯抽放管路,管路直徑275毫米,鋪設的管路應吊掛在下山靠近左幫的頂板上。
吸氣管路與兩台瓦斯抽放泵站連接,泵站型號為ZDW-85/160型。
管路的鋪設必須執行瓦斯抽放管路規定的 安全技術措施。管路的鋪設見瓦斯抽放係統圖。
第五章 瓦斯抽放管路設計
一、抽放管路內直徑的選擇
根據上一工作麵瓦斯絕對湧出量為9.12m³/min,配風量為600~700 m³/min,抽放瓦斯濃度平均為20%,設計管路流量為Q=30 m³/min,理想及 安全流速為V=15 m³/min。
由公式:D=0.1415(Q/V)1/2
=0.1415(28/15) 1/2
=0.1933m
=193.3mm
可選直徑為200mm的瓦斯抽放管。
二、根據井下、井上方便運輸和便於安裝的要求選擇每節長度為5米的抽放管。
三、管路阻力計算
1、管路阻力
△H=Q²ρL/KD5
=(30×60)2×0.716×1204/0.71×205
=1204.8mmH2O
=12KPa
Q——抽放管內瓦斯流量,m³/min;
ρ——管內混合氣體密度,kg/m³;
L——抽放瓦斯管長度,m;
K——係數,取K=0.71;
D——瓦斯抽放管內直徑,cm。
2、管路的局部阻力
△h=△H20%=12×20%=2.4KPa
3、管路的總阻力
△R=△H+△h=12KPa+2.4KPa=14.4KPa
4、抽方泵的負壓為;85KPa-14.4KPa=70.6KPa>13KPa
所以滿足孔口抽放負壓要求。
管路的鋪設
下料道吸氣管路的鋪設:鑽場(左四片下料道)——中一下山采區回風道——泵站,管路長度1240米;
皮帶道吸氣管路鋪設:左四片皮帶道——中一下山區回風道——泵站
排氣管路的鋪設:泵站——中一下山采區回風道,管路長度50米;見瓦斯抽放係統圖。
第六部分 瓦斯抽方泵站
泵站地點:設在中一下山采區軌道下山
泵站供電:電源引自中一采區變電所,由兩台不同變壓器分別為兩組四台真空泵提供660伏低壓電源供電,見供電係統圖。
泵站內配置四台真空泵,型號為SKA303真空泵1台,吸氣量為60 m³/min,電機功率為110KW;型號為SKA353真空泵3台,吸氣量為85 m³/min,電機功率為160KW;負壓範圍-0.1~MPa,孔板係數為3.1789.四台真空泵分兩組,兩台運行,兩台備用。
泵站供水:建一個50立方米的蓄水池,用水泵為真空泵供水,真空泵排水流回蓄水池,實現水的循環利用。井底供水係統可提供蓄水池水的補給和備用水源。見供水係統圖。
泵站內在下風處設置瓦斯監測儀並實現瓦斯電閉鎖。
泵站應建立聯網電話,保證抽方泵站與礦調度、區調度及時、有效進行聯係。
瓦斯抽放泵站 安全技術措施
泵站司機要經過學習和培訓合格後,持證上崗,並按《 01manbetx 01manbetx 》作業。
抽放泵要做到三知四會,嚴格執行現場交接班。
抽方泵工作時,嚴禁擅自離開,如有異常情況,應立即停泵檢查,停泵後,應及時上報區調度。
抽方泵站瓦斯抽放參數要按要求每小時記錄一次,寫好台帳,寫清參數。
要維護和保養好機器設備、測量儀器、儀表,並按規定定期校驗。
建立健全抽方泵站司機工作責任製、現場交接班製、認真填寫巡管記錄、泵站運行與維修記錄。泵站要配備防火防爆設施和工具。
二、抽放管路鋪設 安全技術措施
瓦斯抽放管路沿著巷道左上方頂板鋪設,使用φ6的圓鋼把管路吊掛在錨杆上,吊掛的高度不小於1.8米。每隔4-5米設一個吊掛點,吊掛要平直;吸排氣管路低處要設置放水和排渣裝置。
泵站內吸氣管路上要有流量計、溫度計、負壓表、過濾器;排氣管路上要有正壓表、瓦斯濃度取樣孔。抽放管路應進行編號、噴塗警告語言、並標明吸氣或排氣管路。
鑽場應設置編號牌、鑽孔應設置編號牌、抽放鑽場懸掛參數牌板。鑽場分支集氣管應安裝多參數檢定管和自動放水氣。
4、抽放管路不能和電纜同側;
5、抽放管路要墊起或者吊掛,距離地麵不得小於30厘米;
6、抽放管路應無損壞、漏氣、積水;
7、抽放管路低處應設放水裝置並排專人定期巡查管路;
8、移動泵站抽出的瓦斯排至總回風道時,抽房管出口處應設置柵欄,懸掛警告牌,安設瓦斯傳感器。要求柵欄設置的位置:上風側為管路出口處外推5米,上下柵欄間距不小於30米,兩柵欄間禁止人員通行和任何作業。
鑽場鑽孔作業安全 技術措施
抽放段所有參加鑽孔施工人員必須經過培合格持證上崗。所有上崗人員必須嚴格執行《 煤礦安全 01manbetx 》、《 煤礦安全技術 01manbetx 01manbetx 》,杜絕“三違”現象的發生。
2、所有上崗人員必須嚴格執行崗位責任製,現場交接班製。
3、所有上崗人員作業前必須學習本措施,學習後,作業人員簽字後方可上崗作業。
4、運輸鑽機及其附件時,必須由代班段長跟班指揮運輸作業。使用平板車運輸機器設備等物件,必須固定牢靠,做到不超寬不超高。
5、絞車必須由經過專門培訓,考試合格,持證上崗的絞車司機操作。其他人員不得操作絞車。
6、使用絞車運輸鑽機等設備、物件時,嚴禁晃燈敲管子、 喊話、敲礦車等方式傳遞信號。
7、嚴格執行上山絞車道“行車不行人,行人不行車” 製度。
8、在上山絞車道進行運輸時,嚴禁蹬車、放飛車、超規定拉放車。
9、拉放車時,必須使用防脫鉤 保險鴨嘴,鉤頭及大繩必須安全牢靠,鉤頭要有雞心環,三環鏈。
10、打鑽作業前,代班段長必須認真檢查作業現場的安全情況,嚴格執行敲幫問頂製,排除隱患,方可作業。
11、打鑽時,必須由一名代班段長跟班作業,作業現場應懸掛便攜式瓦斯檢測儀,瓦斯濃度達到1.5%時,立刻停止作業關閉電源,撤出所有人員到安全地點,通報區調度,等待處理。
12、作業時,操作鑽孔機械設備應有帶班段長跟班作業指揮,作業用電設備必須符合煤礦電器防爆要求,執行《 煤礦安全規程》。
13、施工前,由專職電氣人員接電源開關。在接電以前必須檢查開關等電器設備是否完好可靠,有無失爆等情況,如有必須處理好後方可接電,接電時嚴禁帶電作業。
14、打鑽前,首先將鑽機固定平穩,鑽機的四個支柱必須牢靠並用鐵線或安全拉鏈鎖在頂板上,防止支柱滑倒傷人或砸壞機器設備,檢查安全後方可施工。
15、進行鑽機作業時,操作人員應不少於3人,嚴禁單人作業。操作人員衣扣要整齊、係嚴,嚴禁臥躺。開鑽時除操作人員外其他人不準靠近鑽機。鑽機前嚴禁站人。
16、施工鑽孔時必須嚴格按照技術人員給定的鑽孔參數施工作業。
17、進行鑽機作業時,要精力集中,鑽進速度要保持平穩,勻速推進,給進壓力不能過大,避免超負荷運轉。以免損壞鑽進,造成高壓油管破裂,發生傷人 02manbetx.com 。
18、作業時,先使用∮128毫米鑽頭鑽進5米深進行擴孔,然後用∮94毫米鑽頭施工鑽孔至技術要求的深度,並保持大水量衝孔5分鍾,衝淨鑽孔內的岩渣後方可撤出鑽杆。
19、封孔時準備好封孔用的3米長的四寸管、馬力散和麻袋。
20、首先以1:1比例迅速均勻的拌好馬力散,然後快速地澆塗在纏好麻袋的四寸套管上,邊澆塗馬力散邊卷繞麻袋,要求馬力散澆塗均勻,卷繞麻袋後四寸套管的直徑剛好能進入鑽孔為好,封孔有效長度不小於1.5米,封孔有效長度必須在岩石段。
21、封孔過程作業人員要配合協調,動作迅速,從攪拌馬力散到插入孔內,必須在5分鍾內完成。封孔後按要求封閉管口,防止瓦斯泄漏。
22、為盡量防止鑽孔彎曲,應按要求安裝導向套管。
23、鑽機操作人員施工鑽孔時,應按鑽機 01manbetx 作業,液壓係統的安全閥必須由技術人員或維修工進行調整,其它人員不準任意調整。
24、作業時要及時校對鑽孔施工參數是否正確,當出現偏差要及時糾正。
25、鑽機鑽進過程中,如發現鑽杆有跑偏現象(例如鑽頭下垂)應立即停止鑽進,撤出鑽杆重新開孔打鑽,避免由於鑽杆受力不在同一軸線上而損壞鑽機和鑽杆
26、在整個施工過程,必須保證鑽機正常供水,如出現停水時,必須停止施工,查明停水原因並立即處理,待恢複供水後方可繼續施工。
27、在施工鑽孔期間發現異常現象要停止鑽機鑽進,及時彙報。待維修人員維修好後,方可繼續施工。
28、鑽機操作應由熟練鑽工或代班段長操作,鑽機不得在無人看管的情況下運轉。
29、在鑽機正常運行時,不得任意撥動各種連動手柄,如需要變速、變向時,必須停鑽後進行。
30、人工取下鑽杆和裝卸水辮時,鑽機的控製開關必須處在停止位置。
31、鑽進時,發現鑽頭糊鑽、憋泵、 轉速顯著下降時,應立即停鑽,不得隨意加大壓力強行鑽進。
32、嚴禁用鑽頭掃出孔內丟失的鑽具。
33、鑽進過程中,操作人員要精力集中,注意觀察鑽進情況,嚴格控製鑽進速度,隨時注意電動機的負荷情況,不得超載,當發生火花、冒煙或轉速降低和發熱等情況時,立即斷開電路進行檢查調整。
34、鑽機的油管要理順整齊,液壓油要充足,不變質,沒有雜物。鑽杆要擺放整齊,嚴禁碰傷螺紋。軸承要保養注油,變速箱應有足夠的潤滑油。
35、鑽孔的施工進度要求施工負責人當場做好記錄,並按要求及時彙報給區調度。
36、在整個施工期間,所有施工人員必須聽從代班段長統一指揮,嚴禁違規作業。
37、作業時,要保持鑽場文明衛生,鑽杆、工具要擺放合理整齊。
38、鑽孔開孔時,要由代班副段長親自負責,要嚴格按技術人員給定技術參數對鑽,並由代班副段長親自負責,做好記錄並向區調度彙報對鑽參數情況。
39、鑽孔終孔時,要由代班副段長或由區值班人員現場監督鑽杆撤出情況,做好鑽孔進尺記錄後,及時彙報給區調度。