礦煤瓦斯抽采技術 www.dukashe.com 中國礦業大學
瓦斯是煤礦安全生產的“第一殺手”。建國以來煤礦發生22起一次死亡百人以上事故,其中20起為瓦斯事故,占90%以上。2005年煤礦發生的一次死亡10人以上的特大事故中,瓦斯事故占了70%以上。黨中央、國務院高度重視煤礦瓦斯防治工作。國務院總理溫家寶於2005年2月23日主持召開國務院第81次常務會議,專題研究煤礦瓦斯防治工作,遏製煤礦重特大瓦斯事故發生。
2002年8月28--30日,國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局、煤炭工業協會在遼寧省鐵法礦務局召開了全國煤礦瓦斯治理現場會,提出了“先抽後采、監測監控、以風定產”的瓦斯治理十二字方針。特別是“先抽後采”,對防範瓦斯事故具有釜底抽薪、源頭治本作用,是煤礦安全生產的基礎性、關鍵性措施,必須堅決實行。
2005年4月25--26日,國家發展改革委、安全生產監管總局、煤礦安全監察局、科技部在安徽省淮南市聯合召開全國煤礦瓦斯防治工作現場會。中共中央政治局常委、國務院副總理黃菊同誌親自出席會議並作了重要講話。會上推出《煤礦瓦斯治理經驗五十條》。附件1。 2005年9月3日國務院總理溫家寶發布第104次常務會議通過的第446號中華人民共和國國務院令《國務院關於預防煤礦生產安全事故的特別規定》(簡稱特別規定)
2006年4月21---22日,國家發展改革委員會、安全生產監督管理局、國家科技部、煤礦安全監察局在山西省晉城市召開全國煤礦瓦斯治理和利用現場會,推廣晉城等礦區先抽後采、煤氣共采、瓦斯利用的經驗,國務委員兼國務院秘書長華建敏出席會議並講話。會上下發《國務院辦公廳關於加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采利用的若幹意見國辦發【2006】47號》。附件2
2007年4月23---24日,國務院應急辦和國家發展改革委、科技部、財政部、國土資源部等部門在重慶市召開全國煤礦瓦斯先抽後采經驗交流會。會上總結推廣瓦斯治理先進經驗,進一步落實瓦斯抽采利用的政策措施,促進煤礦瓦斯先抽後采工作。2007年9月3日國家安全生產監管總局、煤礦安全監察局聯合下發《關於加強煤礦瓦斯先抽後采工作的指導性意見》。附件3
2008年7月8---9日,國務院安全生產委員會在遼寧省沈陽市召開了全國煤礦瓦斯治理現場會。會上提出了構建“通風可靠、抽采達標、監控有效、管理到位”的瓦斯綜合治理十六字工作體係。國務院副總理張德江出席會議並作重要講話。
目前義煤集團公司本部有新安、義安、新義、孟津、李溝、千秋、耿村、鐵生溝、義絡、常村、躍進、觀音堂等12對礦井實施瓦斯抽放,其中建有17套井下移動瓦斯抽放係統和7座地麵固定瓦斯抽放係統,總裝機流量5500m3/min以上。 義煤集團公司2008年瓦斯抽放量達到5000萬m3,耿村礦於2006年10月,千秋礦於2007年6月,分別安裝4台500GF—RW型燃氣發電機組,實現順利發電,經濟效益良好。新安礦2008年底建成地麵瓦斯發電站,裝機容量為2*500KW機組。
第一章 瓦斯抽放基本知識
第一節 瓦斯抽放係統
第二節 瓦斯抽放基本參數
第三節 瓦斯抽采基本指標
第一章 瓦斯抽放基礎知識
第一節 瓦斯抽放係統
瓦斯抽放的意義
1、減少瓦斯湧出,避免瓦斯燃燒或爆炸,保證礦井安全生產;
2、防治煤與瓦斯突出,減少人員傷亡;
3、瓦斯為工業生產和人民生活服務,變害為利,創造良好的社會效益和經濟效益;
4、減少瓦斯對大氣的汙染,有利於生態環境的保護
(二)、瓦斯抽放的條件
《煤礦安全規程》145條、國家安全生產行業標準AQ1026~2006《煤礦瓦斯抽采基本指標》和AQ1027~2006《煤礦瓦斯抽放規範》都規定:凡符合下列情況之一的礦井,必須建立地麵永久抽放瓦斯係統或井下臨時抽放瓦斯係統:
1、一個采煤工作麵的瓦斯湧出量大於5m3/min或一個掘進工作麵的瓦斯湧出量大於3m3/min,用通風方法解決瓦斯問題不合理的。
2、 礦井的絕對瓦斯湧出量達到以下條件的:
1)大於或等於40m3/min;
2)年產量1.0--1.5Mt的礦井,大於30 m3/min;
3)年產量0.6--1.0Mt的礦井,大於25 m3/min;
4)年產量0.4--0.6Mt的礦井,大於20 m3/min;
5)年產量小於或等於0.4Mt的礦井,大於15 m3/min;
3 、開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。
(三)、建立地麵永久瓦斯抽放係統的礦井,應同時具備下列兩個條件:
1、瓦斯抽放係統的抽放量可穩定在2 m3/min以上;
2、瓦斯資源可靠、儲量豐富,預計瓦斯抽放服務年限在五年以上。
二、瓦斯抽放係統的構成
瓦斯抽放係統分為地麵固定式瓦斯抽放係統和井下臨時瓦斯抽放係統。
瓦斯抽放係統主要有管道、瓦斯泵、流量計、安全裝置等組成。
(一)、抽放瓦斯的管道
抽放瓦斯的管道由總管、分管、支管及其附屬裝置所組成,管材一般選用鋼管、鑄鐵管、鍍鋅螺旋管、聚乙烯管等材料,但井下禁止采用玻璃鋼管。
管道附屬裝置有閥門、測壓嘴、鑽孔(鑽場)連接裝置、排渣放水器等。
(二)、瓦斯泵
常用的瓦斯泵有水環真空泵、離心式瓦斯泵和回轉式瓦斯泵。水環真空泵的特點是真空度高、負壓大、流量小、安全性好(工作室內充滿介質,不會發生瓦斯爆炸)。
由於水環真空泵安全性好,抽放負壓大,所以煤礦使用較為廣泛。
(三)、孔板流量計
為了全麵掌握與管理井下瓦斯抽放情況,需要在總管、支管和各個鑽場、鑽孔安設測定瓦斯流量的流量計。孔板流量計是根據氣體流經節流裝置時,會產生壓力降(壓差)的原理,來測定管道內氣體流量的一種裝置。孔板流量計是煤礦瓦斯抽放廣泛使用的計量裝置,它的製作加工、安裝和使用都有嚴格的要求。
(四)、安全裝置
地麵瓦斯抽放係統安全防護裝置有防爆、防回火裝置,放空和避雷裝置等。
井下臨時瓦斯抽放係統瓦斯排入回風巷時,在抽放瓦斯管路出口處必須設置柵欄、懸掛警戒牌等。
第二節 瓦斯抽放基本參數
5、抽放率
1)礦井(或采區)抽放率:礦井(或采區)抽放率是指礦井(或采區)的抽出瓦斯量占其風排瓦斯量與抽放瓦斯量之和的百分比。 %
2)工作麵本開采層的抽放率:開采層的抽放率是指從開采層抽出的瓦斯量占開采層湧出及其抽出瓦斯量的百分比。 %
3)工作麵鄰近層的抽放率:鄰近層的抽放率是指從鄰近層抽出的瓦斯量占鄰近層湧出及其抽出量之百分比。%
6、鑽孔瓦斯流量衰減係數:煤層內鑽孔的瓦斯流量隨時間呈衰減變化的特性係數
7、煤層透氣係數:表征煤層對瓦斯流動的阻力,衡量瓦斯在煤層內流動難易程度的參數。未卸壓煤層的抽放瓦斯效果主要取決於其透氣性係數,是煤層瓦斯抽放的最重要係數。
為了增加煤層的透氣係數,國內外許多研究者進行了不少人工增透方法探索。這些探索可以歸納為三類:
一類是設法從煤層取出一部分物質,形成空洞,造成裂隙與孔隙的再分布、張開並形成新的裂隙,例如水力割縫、水力掏槽都是從煤層取出一部分煤體,或注入酸液以溶蝕煤內的碳酸鹽,注入煤的溶劑或使煤局部液化的物質,在煤層內形成空洞;
第二類,注入高壓水或壓氣,將煤壓裂,然後注入支撐劑(砂等)將裂隙支撐起來以改變其透氣性;
第三類,對煤體進行爆破或水力破裂,當存在自由麵時,因煤體內裂隙容積擴展較大,增透效果顯著。如鬆動爆破、深孔控製預裂爆破等。水力破裂是用高壓水把煤體壓裂,但不注入支撐劑,一般不用水力破裂孔進行抽放(因孔內充水抽放效果不好),而是在破裂區內另打孔進行抽放,這時抽放量可增大50~60%。
第三節瓦斯抽采基本指標
AQ1026—2006瓦斯抽采應達到的基本指標
一、瓦斯抽采應達到的基本指標
我國煤礦分布較為廣泛,煤層賦存條件和開采條件差異較大。因此,對礦井采前抽采瓦斯應達到的指標,采用噸煤儲量 鑽孔工程量、煤層瓦斯含量、煤層瓦斯壓力、采煤工作麵瓦斯抽采率、煤層可解吸瓦斯量、礦井瓦斯抽采率等多項指標加以控製。考慮到必須促進瓦斯抽采、鼓勵瓦斯利用,結合現有生產礦井通過努力能夠達到的水平,以此為原則確定相關指標的規定值。
(1)根據《防治煤與瓦斯突出細則》第26條的規定,當煤層瓦斯壓力小於0.74MPa時,煤層無突出危險性。
(2)根據原蘇聯和我國突出礦井的統計資料分析,在煤層可燃基瓦斯含量小於10m3/t時,基本上沒有發生過突出,可燃基瓦斯含量指標換算成原煤瓦斯含量,近似為8m3/t。原西德和澳大利亞開采煤層煤質較堅硬,統計資料表明,煤層可解吸瓦斯含量小於9m3/t時,基本上沒有發生過突出。但這些國家實際執行過程中普遍都將可解吸瓦斯含量降低到6m3/t左右。
(3)根據我國突出礦井的統計資料分析,按最小突出壓力0.74MPa計算,煤層的平均瓦斯含量為8m3/t左右。
三、鑽孔控製範圍
a) 石門(井筒)揭煤工作麵控製範圍應根據煤層的實際突出危險程度確定,但必須控製到巷道輪廓線外8m以上(煤層傾角>8°時,底部或下幫5m)。鑽孔必須穿透煤層的頂(底)板0.5m以上。若不能穿透煤層全厚,必須控製到工作麵前方15米以上。
b) 煤巷掘進工作麵控製範圍為:巷道輪廓線外8m以上(煤層傾角>8°時,底部或下幫5m)及工作麵前方10m以上。
c) 采煤工作麵控製範圍為:工作麵前方20m以上。
四、采煤工作麵抽采指標采用抽采率或回采前煤的可解吸瓦斯量指標,是根據煤層群開采、單一煤層開采瓦斯湧出特征提出的。煤層群開采必須符合表1要求,單一煤層開采必須符合表1或表2要求。具體指標如表1、表2所示。指標大小兼顧了瓦斯抽采技術能夠達到的可能性和工作麵能夠承受的風排瓦斯量。
瓦斯抽放必須做到“多措並舉、可保盡保、應抽盡抽、抽采平衡”,根據礦井煤層賦存地質、瓦斯條件,采取區域和局部多種抽采措施,並優先考慮開采保護層,最大限度抽采井下煤岩層瓦斯,達到抽采達標,實現先抽後掘、先抽後采、抽掘平衡、抽采平衡。
第二章 瓦斯抽放基本方法
第一節 開采層瓦斯抽放
第二節 鄰近層瓦斯抽放
第三節 采空區瓦斯抽放
第二章 煤礦瓦斯抽放的基本方法
煤礦瓦斯抽放的基本方法有開采層瓦斯抽放(本煤層瓦斯抽放)、鄰近層瓦斯抽放、采空區瓦斯抽放和圍岩瓦斯抽放. 本煤層瓦斯抽放按抽放的機理分為未卸壓抽放和卸壓抽放,鄰近層抽放分為上鄰近層(或頂板鄰近層)抽放和下鄰近層(或底板鄰近層)抽放,采空區抽放分為半封閉采空區抽放和全封閉采空區抽放。
1、用鑽孔抽放(預抽)本煤層瓦斯有如下特點:
1) 通過抽放降低采掘前煤體中瓦斯的含量,從而減少工作麵生產中的瓦斯湧出量;
2) 降低采煤機工作麵瓦斯湧出量的峰值,通過解決瓦斯湧出不均衡問題來減少瓦斯超限;
3) 通過預抽卸壓消突,防止生產過程中瓦斯動力現象的發生,消除突出危險性;
4) 在鑽孔抽放流量衰減到一定程度後,利用這些抽放孔進行煤體注水,可以起到降塵作用;
5) 必須提前打鑽,需要較長的預抽時間,采掘部署及早考慮鑽孔抽放
2、影響鑽孔瓦斯抽放的主要因素
1) 煤層地質因素:煤層透氣性
2) 技術因素:鑽孔長度、鑽孔直徑、抽放負壓、封孔長度
對難抽放煤層采用常規的預抽放式難以奏效,必須進行強化抽放,利用專門的措施人為提高煤層的透性.提高本煤層鑽孔瓦斯抽放(預抽)效果的技術途徑從以下幾個方麵考慮:
1)增加鑽孔暴露煤麵積:①加大鑽孔直徑;②增加鑽孔的穿煤長度;③增加鑽孔密度,縮小鑽孔距;
2)人為改變瓦斯流動場的邊界條件:①提高煤層瓦斯壓力,向煤體內注高壓氣體;②提高抽瓦斯鑽孔負壓;
3)延長抽放時間。
4)改進布孔方式,如交叉布孔。
5)保證鑽孔密封性。
6)改變煤層透氣性係數,主要措施有:①水力割縫;②水力壓裂;③鬆動爆破;④控製爆破;⑤煤層的物理化學方法處理。
(二)、本煤層卸壓抽放
在受回采或掘進的采動影響下,引起煤層和圍岩的應力重新分布,形成卸壓區和應力集中區。在卸壓區內煤層膨脹變行,透氣性係數增加,在這個區域內打鑽抽放瓦斯,可以提高抽放量,並阻截瓦斯流向工作空間。本煤層卸壓抽放分為:
1、由煤巷兩側或岩巷向煤層周圍施工鑽孔進行邊掘邊抽。
2、由開采層機巷、風巷等向工作麵前方卸壓區施工鑽孔進行邊采邊抽。
3、由岩巷、煤門等向開采分層的上部或下部未采分層施工穿層或順層鑽孔進行邊采邊抽。
三、本煤層瓦斯抽放的布置形式及特點
(一)、本煤層未卸壓鑽孔抽放
本煤層預抽瓦斯是鑽孔打入未卸壓的原始煤體進行抽放瓦斯。其抽放效果與原始煤體透氣性和瓦斯壓力有關。煤層透氣性越小,瓦斯壓力越低越難抽出瓦斯。對於透氣性係數大或沒有鄰近卸壓條件的煤層,可以預抽原始煤體瓦斯。該法按鑽孔與煤層的關係分為穿層鑽孔和沿煤層鑽孔;按鑽孔角度分為上向孔、下向孔和水平孔。
1、穿層鑽孔抽放
穿層鑽孔抽放是在開采煤層的頂板或底板岩巷(或煤巷)內,每隔一段距離開一長約10m 的鑽場,從鑽場向煤層施工5 --10個穿透煤層全厚的鑽孔,封孔或將整個鑽場封閉起來,安裝上抽放管路並與抽放係統連接進行抽放, 穿層鑽孔的控製範圍一般要求為被掩護的突出煤層的掘進巷道及其輪廓線外20m,最小不低於8m。鑽孔應穿透煤層,終孔間距一般不大於5m。瓦斯預抽率應大於30%以上。底板穿層鑽孔掩護突出煤層掘進鑽孔布置形式見圖1。
此種抽放方法的特點是施工方便,可以預抽的時間長。如果是厚煤層分層開采,第一分層回采後,還可在卸壓的條件下,抽放未采分層的瓦斯。
李溝礦編製的瓦斯綜合治理示範化礦井建設標準中就設計有底板預抽巷,該預抽巷位於采麵下部,與機巷平距12~20m,高度在主采二1煤層底板以下10m處沿薄層煤一8煤走向施工(見下圖)。
2、順層鑽孔抽放
順層鑽孔抽放是在開采煤層的機巷和風巷沿煤層傾斜方向施工順層傾向鑽孔,布孔方式有平行孔、扇形孔、交叉孔等,有的在采區上、下山沿煤層走向施工水平鑽孔抽放。
為了實現快速掘進和治理回采過程中瓦斯超限,義安礦12051工作麵設計施工了高位順層預抽排放巷。高位順層預抽排放巷位於工作麵軌道(膠帶)順槽內側平距20m(中-中),與順槽平行。高位順層預抽排放巷布置在煤層頂板岩石中,距煤層頂板5m。自
自軌道(膠帶)順槽開口向裏60m開始,每隔130m垂直巷道開口,向下以30°坡度掘進巷道揭煤二1煤層。揭開煤層後,與軌道(膠帶)順槽垂直施工10m煤巷(軌道(膠帶)順槽寬度及兩側各3m),作為抽放鑽場, 在鑽場內兩則,沿軌道順槽(膠帶)方向各打22個控製前方66m、巷幫8米的抽放鑽孔,控製底板1m,抽放鑽孔孔徑89mm。相向鑽孔交叉5m。設計如圖所示。
高位順層預抽排放巷在掘進軌道(膠帶)順槽時可以實現提前對需要掘進煤巷附近煤體預抽卸壓消突,並可作為掘進時的回風巷,縮短通風距離。當工作麵形成後,高位順層預抽排放巷與軌道順槽一起作為回風巷,形成工作麵的“一進二回”通風係統。
(二)、卸壓鑽孔抽放
1、掘進工作麵邊掘邊抽
未經預抽或雖經預抽未達抽放效果,包括由於煤層透氣性差、抽放鑽孔數量不足、孔深不夠、預抽時間短等原因致使掘進過程中瓦斯湧出量仍然較大,在掘進工作進行過程中同時進行抽放瓦斯工作的抽放方式。具體做法是在掘進巷道的兩幫,隨掘進巷道的推進,每隔40~50m施工一個鑽場,每個鑽場內沿巷道掘進方向施工6-9個50~60m深的抽放鑽孔;
在掘進迎頭每次施工一定數量和深度的抽放鑽孔或排放鑽孔。掘進迎頭及兩幫鑽場的鑽孔在終孔時上排施工至煤層頂板,下排施工至煤層底板,鑽孔控製範圍為巷道周界外8m,孔底間距為2~3m,鑽孔直徑為75---110mm,封孔深度為5m,封孔後連接於抽放係統進行抽放。巷道周圍的卸壓區一般為5~15m,經封孔抽放後,降低了煤幫及掘進迎頭的瓦斯湧出量。
新義礦、義安礦在巷道掘進過程中采用主巷超前排放鑽孔+巷幫鑽場抽放作為掘進防突措施(見圖5-2-9)。巷幫鑽場深孔抽放的鑽孔布置為①鑽場間距:在巷道左右兩幫每隔20m(中-中)交替邁步施工鑽場,同側鑽場中-中40m; ②鑽孔布置:巷幫鑽場內前方上中下設計三排鑽孔,每排三個共9個孔,鑽孔直徑φ89mm,孔深控製前方50m以上,控製巷幫8m,抽放孔壓茬在巷道軸線上不得小於10m
主巷排放鑽孔根據斷麵設計25個,孔徑Φ 89mm,孔深11 m,鑽孔沿巷道中線對稱布置,排放孔全部打成後排放時間不少於2小時。
它的特點是能控製掘進巷道迎頭的煤層賦存狀況,既保證了掘進巷道迎頭的瓦斯抽放,又能降低巷道兩幫的瓦斯湧出量,並對周圍瓦斯向巷道湧出起到隔斷作用. 在巷道掘進期間還能繼續抽放巷道兩幫的卸壓瓦斯,保證了高突煤巷的安全掘進。
2、 回采工作麵隨采隨抽
在開采層未經預抽或預抽時間不夠造成預抽效果達不到要求的情況下,為解決開采時瓦斯湧出量大的問題而在回采同時進行抽放瓦斯的抽放方式。
回采工作麵隨采隨抽可分為回采工作麵淺孔卸壓抽放和回采工作麵深孔卸壓抽放。
本煤層隨采隨抽是抽放開采煤層工作麵前方和兩側卸壓帶的卸壓瓦斯。在回采工作麵的前方一定距離存在卸壓帶和集中應力帶,卸壓帶可鬆動煤體增加透氣性,隨著工作麵的推進卸壓帶和集中應力帶向前移動,形成新的卸壓帶和集中應力帶,應力集中帶與回采工作麵之間始終保持有一個約15m左右的卸壓帶,在此卸壓帶內可以抽放瓦斯。若將抽放鑽孔提前布置在煤層內,當卸壓帶移至鑽孔時,便可抽出流量較大的瓦斯。
1)回采工作麵淺孔卸壓抽放
低透氣性煤層的預抽效果很差,本煤層瓦斯抽放率往往在10%左右,為了解決開采層預抽效果差、瓦斯湧出量大等問題,應用淺孔抽放技術即利用回采工作麵前方塑性極限應力區內煤層透氣性顯著提高的特征,在工作麵施工淺孔抽放鑽孔,對塑性極限應力區內煤層瓦斯進行抽放和隔斷控製,有效地解決低透氣性煤層預抽效果差的問題。
由於采掘作用的結果,采煤工作麵前方支撐壓力可分為三個區,即原始應力區、集中應力區和卸壓區。原始應力區未受采動影響,處於三向應力平衡狀態;應力集中區位於煤壁前方6~20m範圍,其峰值在煤壁前方10m左右。在應力集中帶內,最大應力比原始應力高1~2倍,造成煤體發生塑性破壞,應力集中區不但地應力大,也潛伏著高能瓦斯,是發生煤與瓦斯突出的策源地,也是防突的關鍵。由最大應力點至煤壁的距離稱為塑性極限應力帶,如圖所示。
卸壓區位於煤壁前方2~6m範圍。在卸壓帶和塑性極限應力帶,受超前動壓作用後,該區煤體結構受到破壞,煤層卸壓充分,應力明顯降低,煤層透氣性大增,大量吸附瓦斯轉變為遊離瓦斯。瓦斯由工作麵深部向煤壁暴露麵湧出,進入采掘空間中。
在采麵煤壁布置鑽孔,孔深8~10m,孔徑89mm。最後一個鑽孔聯網抽放時間不少於2小時。在采煤工作麵沿支架架箱敷設一趟Ф150mm脈吸管,每10m設一個多通接頭,每個接口用Ф25mm軟膠管連接一個封孔器,每架一個,對應插入煤壁前方超前鑽孔內,形成工作麵抽放係統。新安礦14151、14181工作麵都采取了這種方式。
2)回采工作麵深孔卸壓抽放
由開采層順槽向工作麵前方卸壓區施工鑽孔進行邊采邊抽,對塑性極限應力區內煤層瓦斯進行抽放和隔斷控製,解決低透氣性煤層預抽效果差的問題。
新安礦14151工作麵經礦山壓力測定回采位置向外15米以內為卸壓區,15米以外為原始應力區,隨著工作麵回采,卸壓區逐步外移,基本保持15米左右範圍。14151工作麵煤層急軟f=0.2左右,透氣性差,屬難抽放煤層,預抽鑽孔施工時卡鑽、頂鑽、噴孔、壓死鑽孔造成鑽杆丟失現象嚴重,鑽孔成孔困難,踏孔現象嚴重,上下巷施工的本煤層預抽鑽孔深度均在30-40米,上下巷本煤層鑽孔不能實現對接,采麵中間留有40m抽放空白帶。
該礦采取卸壓帶進行深孔抽放的補救措施,取得了較好效果。使用3200型液壓鑽機,鑽孔直徑94mm,在卸壓帶沿煤層傾向布置鑽孔,下巷一般孔深70米左右,最高接近100米,上巷一般在60米左右,單孔施工時間在一班左右(包括移鑽、穩鑽),孔深大大提高。上下巷本煤層鑽孔實現對接,壓茬距離超過10米,鑽孔施工時卡鑽、頂鑽、噴孔現象明顯減少、減輕,鑽進壓力小,鑽進速度快,鑽孔成孔率高。鑽孔最好布置與采麵成迎麵斜交,孔底可以提前抽到卸壓瓦斯。同時與工作麵淺孔(12.5米)抽放實現垂直交叉,在工作麵前方實現“網格”式抽放,由於鑽孔交叉,應力重新分布並卸壓充分,同時增加了煤層透氣性和煤體內瓦斯運移通道,提高了瓦斯抽放效果。
此種抽放方法的特點是利用回采工作麵前方卸壓帶透氣性增大的有利條件,提高抽放率。
第二節 鄰近煤層瓦斯抽放
一、鄰近層瓦斯抽放的含義
鄰近層瓦斯抽放,即為通常所稱的卸壓層瓦斯抽放。在煤層群條件下,受開采層的采動影響,其上部或下部的鄰近煤層得到卸壓後會發生膨脹變形,其透氣性會大幅度提高,鄰近煤層的卸壓瓦斯會通過層間裂隙大量湧向開采層,為防止和減少鄰近層瓦斯湧向開采層可采用抽放的辦法來處理這部分瓦斯。
開采煤層群時,回采煤層的頂、底板圍岩將發生冒落、移動和卸壓,透氣性係數增加。回采煤層附近的煤層中的瓦斯,就能向回采煤層的采空區轉移。能向開采煤層采空區湧出瓦斯的煤層,就叫做鄰近層。鄰近層瓦斯抽放即是在有瓦斯賦存的鄰近層內預先開鑿抽放瓦斯的巷道,或預先從開采煤層或圍岩大巷內向鄰近層打鑽,將鄰近層內湧出的瓦斯抽出。
二、鄰近層瓦斯抽放的分類
鄰近層瓦斯抽放按鄰近層的位置分為上鄰近層(或頂板鄰近層)抽放和下鄰近層(或底板鄰近層)抽放;
按彙集瓦斯的方法分為鑽孔抽放、巷道抽放和巷道與鑽孔綜合法三類。
(一)、上鄰近層瓦斯抽放
上鄰近層瓦斯抽放即是鄰近層位於開采層的頂板,通過巷道或鑽孔來抽放上鄰近層的瓦斯。根據岩層的破壞程度與位移狀態可把頂板劃分為冒落帶、裂隙帶和彎曲下沉帶,底板劃分為裂隙帶和變形帶。冒落帶高度一般為采厚的5倍,在距開采層近、處於冒落帶內的煤層,隨冒落帶的冒落而冒落,瓦斯完全釋放到采空區內,很難進行上鄰近層抽放。裂隙帶的高度為采厚的8~30倍,此帶因充分卸壓,瓦斯大量解吸,是抽放瓦斯的最好區帶,抽放量大,濃度高。因此上鄰近層抽放層位取冒落帶高度為下限距離,裂隙帶的高度為上限距離。
(二)、下鄰近層瓦斯抽放
下鄰近層瓦斯抽放即是鄰近層位於開采層的底板,通過巷道或鑽孔來抽放下鄰近層的瓦斯。根據上述三帶原理和底板兩帶原理,由於下鄰近層不存在冒落帶,所以不考慮上部邊界,至於下部邊界,一般不超過60~80m。
第三節 采空區瓦斯抽放方法
一、采空區瓦斯抽放的含義
開采厚煤層或鄰近層處於冒落帶時,其中大量的瓦斯會直接進入采空區。當回采工作麵的采空區或老空區積存大量瓦斯時,往往被漏風帶入生產巷道或工作麵,造成瓦斯超限而影響生產,因而應對采空區的瓦斯進行抽放。對采空區的瓦斯進行抽放的方法,叫做采空區抽放。
二、采空區瓦斯抽放的分類
按采空區瓦斯抽放方式分為鑽孔抽放法和巷道抽放法。
按采空區的狀態分為半封閉采空區抽放和全封閉采空區抽放。
(一)、鑽孔抽放法
1、利用在開采層頂板中掘的巷道向采空區頂部施工鑽孔進行抽放,終孔高度為采高5倍以上;
2、由回風巷或上階段運輸巷每隔一段距離(30~50m)向采空區冒落拱頂部施工鑽孔進行瓦斯抽放;
3、由回風巷向工作麵頂板開鑿專門鑽場,迎著工作麵方向向冒落帶上方施工頂板走向鑽孔進行抽放,鑽孔平行煤層走向或與走向間有一個不大的夾角;
4、如果采空區距地表不深時,也可以從地表向采空區打鑽孔進行抽放。
(二)、巷道抽放法
1、利用上階段回風水平密閉接瓦斯管路進行抽放。
2、專門掘瓦斯尾巷或高抽巷,通過瓦斯尾巷或高抽巷接瓦斯管路進行抽放。
三、采空區瓦斯抽放的布置形式及特點
(一)、半封閉采空區瓦斯抽放
(1) 頂板走向長鑽孔瓦斯抽放
(2)高抽巷瓦斯抽放
(3)低位鑽場高位鑽孔抽放
(4)後退式老塘預埋管路瓦斯抽放
(5) 後退式老塘插管路瓦斯抽放
(6)高位尾抽巷瓦斯抽放
(7)工作麵尾巷抽放
(8)地麵鑽孔抽放
三、采空區瓦斯抽放的布置形式及特點
(一)、半封閉采空區瓦斯抽放
半封閉采空區瓦斯抽放是指:回采工作麵後方的,在工作麵回采過程中始終存在,並且隨著工作麵推進範圍逐漸增加的采空區。半封閉采空區抽放主要抽放方式有:
1) 開采煤層頂板走向長鑽孔瓦斯抽放(高位鑽場高位孔)
通過施工頂板走向鑽孔進行瓦斯抽放,切斷了上鄰近層瓦斯湧向工作麵的通道,同時對采空區下部賦存的瓦斯起到拉動作用,改變了采煤工作麵上隅角一帶瓦斯積聚區的流場分布規律,在采空區流場上部增加彙點,使瓦斯通過彙點流出。
1、鑽場的施工
在開采煤層工作麵上風巷每隔200~500m左右施工一個鑽場,為了使鑽孔開孔能夠布置在岩層相對穩定的層位中,鑽場在上風巷下幫開口按30o向上施工,距開采煤層頂板5--10m後變平,再施工4 m平台。平台淨高2.2 m,淨寬4m,鑽場裏口變平處要刷長至5 m。鑽場巷道的底板為開采煤層的頂板,這樣即可為開孔提供距煤層頂板5 --10m以上的高度。
2、鑽孔的施工
為了使鑽孔能夠布置在岩層相對穩定的層位中,並且能在切頂線前方不出現鑽孔嚴重變形和垮孔現象,根據冒落帶、裂隙帶的發育高度,決定鑽孔的終孔布置在裂隙帶的下部、冒落帶的上部。鑽孔深度為250m~500m,鑽孔終孔高度位於煤層頂板向上15m~25m左右,傾斜方向在工作麵上出口向下10~40m左右。新安礦、千秋礦、耿村采用有這種抽放方式。千秋礦高位鑽場隔距400~500米,鑽孔深度為500~600米。
淮南在高瓦斯采煤工作麵普遍采用了頂板走向鑽孔瓦斯抽放方法。經對抽放效果進行分析,頂板走向鑽孔的有效抽放段為距煤層頂板10~25m的範圍,在此範圍內,單孔瓦斯抽放濃度在20~70%之間,可穩定在40%左右,單孔瓦斯抽放流量在1.0~2.0m3/min,平均為1.5 m3/min,有效地解決了采煤工作麵的瓦斯超限問題,是目前開采煤層采煤工作麵瓦斯治理的一種重要措施和手段。此種抽放方法尚需解決以下問題:一是頂板走向鑽孔過地質破碎帶時的施工問題以及軟岩層段成孔問題;二是采煤工作麵在鑽場接替期間由於瓦斯抽放量降低,從而造成回風流瓦斯超限問題。
(2)、高抽巷瓦斯抽放
在開采煤層采煤工作麵階段上山沿走向方向先施工一段高抽巷平巷,與工作麵回風巷水平距離內錯15~20m,然後起坡施工至距開采煤層頂板15~20m左右變平,再施工至工作麵走向邊界。高抽巷采用錨網支護,斷麵為4m2,通過在高抽巷外口打密閉牆穿管抽放采空區積存的瓦斯。
高抽巷施工時應注意以下問題:1)是高抽巷的層位要處於采空區裂隙帶內,此處透氣性好,又處於瓦斯富集區,能抽到高濃度瓦斯;2)是高抽巷的水平投影距回風巷的平行距離要控製在15~20m範圍內,距離過近,巷道漏氣嚴重,距離過遠,抽放巷道端頭不處在瓦斯富集區,抽放效果均不好;3)是高抽巷要封閉嚴實,保證不漏氣,施工時要做到封閉牆周邊掏槽,見硬幫、應底,並且要施工雙層封閉,雙層封閉之間距離大於0.5m,並注漿充填;4)是抽放口位置距離封閉牆裏牆麵要大於2m,高度應大於巷道高度的2/3,抽放口應設有不能進入雜物的保護設施。高抽巷抽放解決了頂板走向鑽孔抽放方法中鑽場接替期間抽放效果較差的難題,是解決采空區瓦斯湧出的有效途徑。它主要適用於無煤層自燃發火或發火期較長的回采工作麵。
(3)、低位鑽場高位鑽孔抽放(平鑽場高位孔)
低位鑽場:在上巷下幫垂直煤壁開口,鑽場由裏向外流水坡度為千分之三,鑽場規格長4~5米,寬3~4米,高2.5米。鑽場口施工長1米、寬0.6米、深1米的排水泵坑。低位鑽場間距一般不超過30--50米。
高位鑽孔:每個鑽場6~8個鑽孔,雙排布置,鑽孔間排距0.5米左右,開孔直徑89~113mm, 孔深根據鑽場間距而定,臨近鑽場鑽孔壓茬距離不能小於30米,每個鑽場鑽孔終孔位置距煤層頂板垂高一般12~15米,鑽孔終孔控製水平範圍上隅角往下20~25米,鑽孔采用聚胺脂封孔,封孔管直徑40~50mm,封孔管要全部穿過煤層,進入岩石不小於1米。
鑽場設計與鑽場排水係統、抽放管路布置、鑽場通風同時進行。
(4)、後退式老塘預埋管路瓦斯抽放(上隅角遠距離埋管瓦斯抽放)
將抽放瓦斯管路通過上風巷預先埋在緊靠上風側的采空區裏,當抽放管路埋入工作麵老塘20m時,再重新埋入一路抽放管路;當新埋的管路進入工作麵老塘20m時,將新埋的管路與抽放係統合茬,即管路每40m切換一次。通過抽放使得積聚在采空區上隅角的瓦斯在沒有進入回風流前被抽出。埋壓的抽放管路不再回收,抽放高濃度瓦斯,交替邁步埋管。另一種是埋入一趟抽放管路,每20--30m設置一個三通.
淮南潘一礦通過在采煤工作麵采用後退式老塘預埋管路的方法進行瓦斯抽放,瓦斯抽放濃度為10~30%,平均為18%,瓦斯抽放流量為3~8 m3/min,平均為5 m3/min,取得了較好的效果。
(5)後退式老塘插管路瓦斯抽放(上隅角插管瓦斯抽放)
在工作麵上隅角埋壓¢225 mm的管路,管路與工作麵上巷的抽放支管路相連接,埋入深度為3~5米,並在工作麵上、下隅角老塘側建煤袋牆,埋壓的抽放管路隨工作麵支架拉移而移動。分別在工作麵上下隅角處,沿著支架和巷道幫的漏風進出口壘一道煤袋牆,並封閉完好。工作麵每推2m壘一道。壘上隅角煤袋牆時,同時在工作麵上隅角加掛擋風簾,相對增加采空區漏風出口的風壓,使采空區形成一個基本封閉的高瓦斯空間。沿巷道頂部埋入6m長Ø150mm聚乙稀抽放主管,埋入煤袋牆以裏不得低於1.5米。其與上巷Ø150mm聚乙烯抽放主管路相連。待上隅角聚乙烯管埋深達5m後,隨工作麵推進和支架外移逐步外撤。待撤夠6m後,掐掉一根抽放主管再進行抽放,以此循環作業。
(6)高位尾抽巷瓦斯抽放
根據回采工作麵巷道布置狀況,在工作麵回采初期利用尾抽巷來抽放瓦斯。尾抽巷的具體要求為:在工作麵上風巷沿煤層傾向方向爬坡施工至距開采煤層頂板3~5m左右變平,然後再沿工作麵走向方向施工至工作麵走向邊界,與上風巷淨煤柱6~8m,巷道規格為2m ×2m。在尾抽巷預設瓦斯抽放管路,當工作麵開始回采前,在尾抽巷構築封閉牆,牆上要留有管子孔。封閉牆牆垛用料石砌築,牆垛厚度不得小於0.8m,封閉牆前後5m以內的巷道支護要完好,牆四周掏槽,並要使幫、頂接實,牆麵要抹平、不漏風。當工作麵開始回采時,即可利用預設的抽放管路合茬進行抽放。
千秋、耿村采用局部高位瓦斯抽放尾巷,在開切眼上方形成反“E”形尾巷頂板瓦斯道,來解決初采期間的瓦斯問題。
(7) 工作麵尾巷抽放
在回采工作麵與回風巷平行做一條排瓦斯尾巷,在采取風排措施 還不能解
決瓦斯超限問題的條件下,采用逐段密閉瓦斯尾巷接管抽放采空區瓦斯的一種
方式。
(8) 地麵鑽孔抽放
地麵鑽孔抽放采空區瓦斯在國外應用的較多,我國淮南、平頂山等地,都在實驗應用。
(二)全封閉采空區抽放瓦斯
全封閉采空區抽放瓦斯是指工作麵(或采區、礦井)已采完封閉的采空區,也稱老采空區。
全封閉采空區抽放瓦斯分為一下幾種形式:
1) 報廢礦井抽放瓦斯,
2) 開采已久的老采空區抽放瓦斯
3) 采完不久的老采空區抽放瓦斯
4) 鑽孔抽放瓦斯
四、采空區瓦斯抽放注意事項
采空區抽放前應加固密閉牆、減少漏風;抽放時要及時檢查抽放負壓、流量、抽放瓦斯成分與濃度,發現問題及時調整;一旦發現一氧化碳濃度有異常變化時,說明煤層有自燃發火傾向,應立即停止抽放,采取防範措施。
第三章 瓦斯抽放鑽孔和抽放管路
第一節 煤層瓦斯抽放鑽孔施工
一、瓦斯抽放鑽孔施工參數的確定
瓦斯抽放鑽孔施工參數主要有鑽孔直徑、鑽孔深度、鑽孔間距、鑽孔方位角和鑽孔傾角、鑽孔的有效排放半徑等。
(一)鑽孔直徑的確定
鑽孔直徑大,鑽孔暴露煤的麵積亦大,則鑽孔瓦斯湧出量也較大。根據測定結果表明,鑽孔直徑由73mm提高到300mm,鑽孔的暴露麵積增至4倍,而鑽孔抽放量增加到2.7 倍。鑽孔直徑應根據鑽機性能,施工速度與技術水平、抽放瓦斯量、抽放半徑等因素確定,目前一般采用抽放瓦斯鑽孔直徑為75~150mm。
(二)、鑽孔深度的確定
根據實測結果表明,單一鑽孔的瓦斯抽放量與其孔長基本上成正比關係,因此在鑽機性能與施工技術水平允許的條件下,盡可能采用長鑽孔增加抽放量和鑽孔交叉長度。
(三)、鑽孔有效排放半徑的確定
鑽孔的有效抽放半徑是指在規定的抽放時間內抽放鑽孔的影響範圍,需要在現場實際測定。鑽孔有效排放半徑一般為0.5m~1.0m,鑽孔的有效抽放半徑一般為1.0m~2.0m。
(四)、鑽孔間距的確定
鑽孔間距應小於或等於鑽孔有效排放半徑的 2倍, 一般不超過2米。
二、瓦斯抽放鑽孔的施工
(一)、鑽孔要嚴格按照標定的孔位及施工措施中規定的方位、角度、孔深進行施工,嚴禁擅自改動,並使用壓風排粉。
(二)、安裝鑽杆時應注意以下問題:
1、先檢查鑽杆,應不堵塞、不彎曲、絲扣未磨損。
2、連接鑽杆時要對準絲扣,避免歪斜和漏風。
3、裝卸鑽頭時,應嚴防管鉗夾傷硬質合金片、夾扁鑽頭和岩芯管。
(三)、鑽頭送入孔內開始鑽進時,壓力不宜太大,要輕壓慢轉,待鑽頭下到孔底工作平穩後,壓力再逐漸增大。
(四)、鑽進時,開鑽前必須先供風,煤粉返回後才能給壓鑽進。
(六)、鑽進過程中的注意事項如下:
1、發現煤壁鬆動、片幫、來壓必須立即停止鑽進。
2、鑽孔透采空區發現有害氣體噴出時,要停鑽加強通風並及時封孔。
3、鑽孔鑽進時出現瓦斯急劇增大、頂鑽等現象時,要及時采取措施進行處理。
三、瓦斯抽放鑽孔的封孔方法
瓦斯抽放鑽孔的封孔應滿足密封性好、操作方便、速度快、材料便宜等要求。對成孔效果好、服務期不長的鑽孔可用機械式封孔器(施工方便,封孔器可重複使用);對於煤岩強度不高、封孔深度較長的鑽孔可用充填材料封孔。封孔長度,岩石孔一般不少於2~5m,煤孔一般不少於4~10m。封孔前必須清除孔內煤岩粉.
充填材料封孔用於鑽孔形狀規則或不規則的岩孔和煤孔中,充填材料封孔方法主要有水泥、砂漿封孔和聚氨酯封孔等。
聚氨酯封孔具有密封性好、硬化快、質量輕、膨脹性強的優點。它有甲、乙兩組藥液混合而成。封孔時,按比例將甲、乙兩組藥液倒入容器內混合攪拌後,混合液倒在封孔布上並纏在抽放管上送入鑽孔,它在自由空間內約膨脹20倍,在鑽孔內可借此膨脹性能將鑽孔密封。
四、鑽孔施工中常見事故
鑽孔施工過程中常見的事故有:①在鑽孔施工過程中發生瓦斯燃燒、爆炸和熏人事故;②在鑽孔施工過程中發生煤和瓦斯突出事故;③在鑽孔施工過程中電氣設備失爆或電氣傷人事故;④鑽孔施工作業場所由於片幫冒頂而造成傷人事故;⑤鑽孔施工作業人員操作鑽機而造成鑽杆攪人及牙鉗傷人等機械事故;⑥在鑽孔施工過程中由於產生煤塵積聚,從而造成煤塵燃燒、爆炸事故;⑦在鑽孔施工過程中的夾、頂、噴事故及其瓦斯超限等。
本煤層鑽孔施工技巧性比較強,打鑽水平高低主要體現在軟煤鑽孔上,避免和減少打鑽事故是專職打鑽工技術熟練程度的表現。
對於較為常見的軟煤層打鑽過程中噴孔嚴重,甚至造成瓦斯超限問題,決不能強硬加壓鑽進。必須采取二次或多次套打,當鑽進到噴孔位置後停鑽退出鑽杆另外打孔,給鑽孔內噴孔段煤體卸壓釋放時間和逐漸平衡地應力的時間,等到該循環或該異常地段所有鑽孔第一輪深度打夠後,再從第一個鑽孔開始進行套打,或者第一輪深度打夠後使用簡易的機械式封孔器進行封孔抽放,抽放後再套打,采取逐段打鑽,逐段卸壓排放,循序漸進,直至達到設計孔深。
五、鑽孔施工安全措施
①為了防止在鑽孔施工過程中發生瓦斯超限事故,鑽孔施工作業場所必須要有良好的通風,並安設瓦斯自動報警斷電儀。②對於瓦斯湧出量大的作業場所,鑽孔必須裝有防止瓦斯大量泄出的防噴裝置,實行“邊鑽邊抽”。③在鑽孔施工過程中,必須安設專職瓦斯檢查員加強對鑽孔施工處的瓦斯等氣體的檢查④施工作業人員在鑽孔施工過程中還必須佩帶便攜式瓦斯自動報警儀。⑤為了防止在鑽孔內發生瓦斯燃燒、爆炸和熏人事故,采用風力排屑時,必須保證鑽孔排屑暢通,且施工地點必須配備足夠數量的滅火器材。⑥在鑽孔施工過程中,嚴禁用鐵器敲砸鑽具。⑦為了防止在鑽孔施工
過程中發生煤和瓦斯突出事故,在突出煤層中打鑽時,鑽孔施工出必須用厚度不小於50 mm的木板一次性被嚴被實,並在被板外側用直徑不小於180 mm的圓木(不少於2根)緊貼背板打牢⑧在鑽孔施工過程中,若發現有突出預兆及異常現象時,瓦斯檢查員和施工負責人要迅速地將所有人員撤至安全地帶,同時切斷該巷道內所有電氣設備的電源,並及時向礦總工程師、礦調度所及有關單位彙報,待經過處理且瓦斯等有害氣體的濃度恢複正常後,方可繼續施工;⑨為了防止鑽孔施工作業場所發生片幫冒頂事故,必須加強鑽孔施工
作業場所及周圍巷道的支護,嚴禁空幫空頂;⑩為了防止在鑽孔施工過程中發生電氣傷人事故,施工鑽孔的所有電氣設備的防爆質量必須符合《煤礦安全規程》中的有關規定,加強電氣設備的檢查與維護,嚴禁電氣設備失爆,確保設備完好,另外施工鑽孔的電氣設備的電源必須和作業場所的局扇和瓦斯探頭實行風、電和瓦斯、電閉鎖;①為了防止在鑽孔施工過程中發生機械傷人事故,施工鑽孔前,必須將鑽機擺放平穩,打牢壓車柱,吊掛好風水管路及電纜。②鑽孔施工過程中,鑽杆前後不準站人,不準用手托扶鑽杆,③所有施工人員要將工作服穿戴整齊,佩戴好護袖或將袖口紮牢。④鑽孔施工過程中,操作
人員要按照鑽機操作規程和鑽孔施工參數要求精心施工,嚴格控製鑽進速度,鑽機不得在無人看管的情況下運轉⑤人工取下鑽杆及加鑽杆過程中,鑽機的控製開關必須處在停止位置,嚴禁違章作業。⑥為了防止在鑽孔施工過程中發生煤塵事故,在鑽孔施工過程中,采用風力排屑時,必須要采取內噴霧或外噴霧等有效的滅塵措施。⑦所有鑽孔施工人員必須佩帶隔離式自救器並能熟練使用。
六、低透氣性鬆軟煤層鑽孔施工
低透氣性鬆軟煤層成孔工藝是煤礦瓦斯抽采的世界性技術難題,低透氣性鬆軟突出煤層抽采瓦斯成孔工藝技術是瓦斯抽放關鍵。
目前風排粉工藝技術已經在突出煤層得到了較為廣泛的應用,但對f值在0.2以下的煤層,風排粉工藝技術仍然不能解決鑽孔噴孔、夾鑽等成孔工藝技術難題。
多年來一些科研院所進行了①風排粉螺旋鑽杆成孔技術,②三棱鑽杆打孔試驗研究,即鑽杆的斷麵采用三棱形狀,鑽杆的旋轉直徑接近鑽頭的旋轉直徑,優點是具有揚起鑽屑的作用,有助於鑽孔排粉,③保壓鑽進技術,④90年代平煤、淮南從澳大利亞引進井下長鑽孔水平千米鑽機在煤層中鑽進,⑤套管鑽進技術,即鑽進後用套管支撐,防止鑽孔塌孔和堵塞,⑥“扒孔鑽杆”結合風排分技術,鑽孔成孔工藝技術研究等,這些多是在鑽杆、鑽機及排粉問題上做文章,著重從解決鑽孔的排粉和處理鑽孔塌孔問題考慮,都不同程度地提高了軟煤打鑽深度,雖有一定效果但都無根本性突破。
我們準備與科研院所合作從如何消除鑽孔變形,如何防止或減小鑽孔噴孔、塌孔、夾(抱)鑽等問題著手,采用小鑽孔、多級變徑、利用鑽孔破碎圈施鑽作業等技術,在“吃掉”鑽孔塑性變形的同時,消除或減小施鑽作業誘導噴孔、塌孔、夾鑽的可能性,配合強處理夾(抱)鑽杆,試驗研究鬆軟突出煤層的深孔鑽進。
第二節 瓦斯抽放管路
一、瓦斯抽放管路的鋪設
瓦斯抽放管路係統的鋪設應根據礦井的開拓係統、巷道狀況、鑽場位置、瓦斯流量等因素而定。應盡量做到:
①井下抽放管路出氣係統設於回風巷道內;
②管路鋪設時必須吊掛平直,離地高度大於
300mm,傾斜巷道應設防滑防墜裝置;
③必須保證抽放係統中所有管路的接頭嚴密、不
漏氣,正式抽放前,必須對所有抽放管路進行試通、
試漏;
④管路鋪設在有提絞運輸的巷道內時,管路與礦車最外緣的間隙必須大於700mm;
⑤嚴禁瓦斯管路與電纜同側吊掛及與帶電物體接觸及砸壞瓦斯管路,設有抽放管路的巷道需要進行維修時,必須製定保護抽放管路的措施;
⑥抽放鑽場、管路拐彎、低窪、溫度變化處及沿抽放管路適當距離(一般200~300m,最大不超過500m)安設放水器;
⑦主管、分管、支管及其與鑽場連接處應裝設瓦斯計量裝置;
⑧在抽放管路的適當部位設置除渣裝置和測壓裝置;
⑨抽放管路分叉處應設置控製閥門,閥門規格與安裝地點的管徑相匹配;
⑩地麵主管路閥門應設置在地表下用不燃性材料砌成的不透水觀察井內,其間距500~1000 m。
二、瓦斯抽放管路的選型
選擇瓦斯抽放管路是決定抽放投資和抽放效果的重要因素之一。瓦斯抽放管路直徑D應根據絕對瓦斯湧出量、預計的瓦斯抽出量及預計的瓦斯抽放率,采用下式進行計算:
D=0.1457[Qc/υ]1/2
式中 D——瓦斯管內徑,m;
Qc——管內氣體混合流量,m3/min;
υ——管內氣體經濟合理平均流速,取υ=5~15m/s。
礦井瓦斯管路直徑,在工作麵內一般選用200~300mm,采區上下山一般選用300mm,大巷的幹管選用300~400mm,井筒和地麵選用400~500mm。
抽放管路的附屬裝置有閥門、測壓嘴、鑽孔(鑽場)連接裝置、排渣器、放水器等。放水器有人工放水器和自動放水器,放水器安設要求是①設置在抽放管路相對低窪處,便於充分集水和放水;②設置在管路“過橋”處,有效解決該處“水堵現象”;③放水器集水箱和放水口均低於抽放管路;④經常檢查維護,避免放水器放水口被煤渣或煤泥埋沒。
三、管路安裝注意事項
(一)、管路要托掛或墊起,吊掛要平直,拐彎處設彎頭,不拐急彎。管子的接頭接口要擰緊,用法蘭盤連接的管子必須加墊圈,做到不漏氣、不漏水。
(二)、在傾斜和水平巷道中安設管路時,必須先安管子托,管托間距不大於10m,要接好一節運一節,並把接好的管子用卡子或8~10號鐵絲卡在或綁在預先打好的管子托架上。
(三)、在通風不良處或瓦斯尾巷中安裝管路時,除有措施外,還應配有瓦檢員,在檢查瓦斯符合有關規定後方可工作。
(四)、拆卸管子時,要兩人托住管子,一人擰下螺絲。
(五)、當管路通過風門、風橋等設施時,管路要從牆的一角打孔通過,接好後用灰漿堵嚴。
(六)、在有電纜的巷道內鋪設管路時,應鋪設在電纜的另一側,嚴禁瓦斯管路與電纜同側吊掛。
(七)、用法蘭盤聯接管子時,嚴禁手指插入兩個法蘭盤間隙及螺絲眼,以防錯動擠手。
(八)、管路鋪設時每隔3~4m要有一吊掛點,保持平、直、穩。井下嚴禁使用摩擦能產生靜電的塑料管。
(九)、新安裝或更換的管路要進行漏氣和漏水實驗,不合標準的不能使用。
(十)、聯接瓦斯管路時必須加膠墊、上全法蘭盤螺絲並擰緊,以確保不漏氣。安裝孔板流量計時,必須嚴格按質量標準施工。拆除或更換瓦斯管路時,必須把計劃拆除的管路與在使用的管路用閘閥或閘門隔開,瓦斯管路內的瓦斯排除後方可動工拆除。
四、工作麵拆除管路措施
(一)、回采工作麵在距鑽場30m時,生產單位負責在鑽場內打兩個木垛,木垛必須接頂接實有勁,以保護鑽孔,減少變形量。
(二)、通風部門要加強鑽場瓦斯檢查,並打上柵欄,揭示警標,發現有瓦斯積聚,必須及時采取有效措施處理。
(三)、工作麵在過鑽場時盡可能不破壞頂板,保護好鑽場及木垛、抽放軟管及幹管,不得隨意甩管。
(四)、在工作麵過鑽場20m前,新鑽場要合茬並網抽放。
(六)、在拆管時必須製定專項措施,選定合適班次、時間停泵拆卸,拆卸時要杜絕敲砸,避免產生火花。
一、礦井瓦斯抽放工程設計
新建瓦斯抽放係統的礦井必須經具有相關資質的專業機構進行可行性論證,由企業技術負責人組織瓦斯抽放工程設計。
瓦斯抽放工程設計與礦井開采設計同步進行,合理安排掘進、抽放、回采三者之間的超前與接替關係,保證有足夠的工程施工及抽放時間。
二、合理調整瓦斯抽放係統,實施分源治理,提高抽
放效果 優選瓦斯抽采裝備,實現抽采係統能力最大化,
做到“大流量、多泵抽、大管徑、多回路”。選擇高負壓
大流量水環式真空泵,配齊配全各類抽采鑽機和必要的
移動抽采泵。根據不同的抽采方法和抽采瓦斯的濃度,
實現分係統抽采即分源抽采。
1)、上隅角插管、埋管抽放用低負壓、大流量的
泵;
2)、本煤層預抽和采麵淺空卸壓區抽放用高負壓、
低流量的泵;
3)、高位鑽孔、高位鑽場、高位抽放巷配備合適的
抽放泵型,使匹配合理;
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