黄金坞煤矿瓦斯抽采工程技术方案

1、上饶县田墩镇黄金坞煤矿瓦斯抽采工程施工技术方案黄金坞煤矿 二一四年六月 上饶县田墩镇黄金坞煤矿瓦斯抽采工程施工技术方案为了严格执行“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针，认真落实“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理工作体系，提高矿井的防灾治灾能力，为以后的矿井开工生产建设打下一个坚实的安全生产基础。努力把我矿建设成一个标准瓦斯治理示范矿井进行不懈的探索和实践，现制定瓦斯抽采工程施工技术方案如下：一、矿井现状上饶县田墩镇黄金坞煤矿2011年9月2日至今，井下只安排安全检查和排水。期间完成了地面瓦斯抽放泵站系统的设计、安装、调试、整改工作；2014年 4月29日通过赣东北监

2、察分局、县煤炭局、设计单位三方联合验收并通过。矿井现在仍未启动。二、矿井开拓、开采和抽采系统现状1、矿井开拓、开采矿井采用斜井开拓，有主井、风井2个斜井井筒。矿井分东西两翼开采。西翼开采至-280m，现已经封闭；东翼原划分四个水平（一水平-91m、二水平-137m、三水平-198m、四水平-248m），由于矿井水平太多，提升收到限制影响矿井生产能力的实现。为此，将矿井原有四个水平，改造成两个水平，施工新二井至东翼-248标高，与原-248m主石门贯通。现在准备施工一个掘进工作面，即一水平-91m新二井掘进工作面；新二井与-248m石门贯通形成通风系统后立即施工避难硐室，接着分别施工矿井首采工作

3、面（B12101工作面）的运输顺槽、回风顺槽形成首采工作面。矿井首采工作面：B12101工作面布置为倾斜短壁工作面开采，采用柔性金属支架支护。通风采用“U”型负压方式 ，工作面长度设计为60m，推进度2m，回采率为90%。2、抽采系统建设现状 煤矿在地面工业广场设置永久瓦斯抽放站，在井下一水平车场设置移动抽放泵站。抽采系统分高低负压抽放，高负压抽放系统抽放泵选用2BEA-303-0型水环式真空泵2套（其中1套备用）电机功率90KW，最大轴功率80KW,其抽气量为3600m3/h(60 m3/min)，满足高负压系统抽放要求。低负压系统选用ZWY-10/18.5G型移动式抽放泵2套，功率18.5

4、KW（其中1套备用），抽气量600m3/h(10m3/min)，满足低负压系统抽放要求。矿井抽放管路主管采用200mm无缝钢管焊接，支管路采用150mm无缝钢管焊接。低负压瓦斯抽放系统主要承担抽采面采空区缷压瓦斯，采用埋管位抽放；高负压瓦斯抽放系统主要承担采煤工作面顺层区域钻孔及掘进工作面瓦斯抽放钻孔的抽放。地面瓦斯抽采泵房防爆防回火装置、吸空管、排气管、防爆开关、供排水系统、避雷系统、监测系统、供配电系统均按照要求完成并通过验收。三、矿井煤层地质条件和矿井通风、瓦斯参数1、矿井煤层地质条件 黄金坞煤矿目前开采的是B14、B12煤层，现对其简述如下：（1）B14煤层：位于Ss3砂岩标志层之上2

5、3.1059m，平均40m。主要可采区分布于矿区黄金坞背斜的南东翼，北西翼受断层破坏和岩浆岩吞噬，两个见煤点均不可采。南东翼煤层走向控制长度900m，倾向控制宽度380m，倾角2746°，平均43°。煤层厚度0.611.14m，平均厚度0.69m，不含夹矸或偶含夹矸12层，结构简单。其直接顶板为泥岩，间接顶板为粉砂岩；直接底板为炭质泥岩，间接底板为粉砂岩、石英砂岩。属不稳定的大部可采煤层。（2）B12煤层：位于Ss3砂岩标志层之上20m左右，上距B14煤层约32m。煤层的西北翼被断层和岩浆岩破坏。南东翼煤层走向控制长度约860m。倾向控制宽度360m，倾角2645°

6、;，平均43°。煤层厚度0.611.02m，平均厚度0.70m。煤层呈层状产出，厚度变化较大。煤层结构较简单。一般为单层煤，无夹矸。其直接顶板为泥岩，间接顶板为粉砂岩；直接底板为炭质泥岩，间接底板为粉砂岩、石英砂岩。属不稳定的大部可采煤层。根据江西正源矿用设备安全检测站2010年2月份提供的煤尘爆炸性鉴定报告，B12、B14煤层煤尘无爆炸性危险、自然等级为级，属不易自然煤层。2、矿井通风、瓦斯参数矿井通风方法为机械抽出中央并列式通风。矿井总进风量为813m3/min，总回风量为889m3/min。根据2010年度瓦斯等级鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为0.89m3/min，相对瓦斯涌出

7、量为12.85m3/t，属高瓦斯矿井。矿井根据江西省煤炭工业科学研究所2010年3月份为我矿编制的的上饶县田墩镇黄金坞煤矿煤层压力、瓦斯含量测定报告，矿井在-280m水平B12煤层瓦斯压力为0.64MPa，煤层瓦斯含量为6.47cm3/g，瓦斯放散初速度为27.2mmHg。四、瓦斯抽采方案、基本架构根据江西省煤矿设计院为我矿编制的地面永久瓦斯抽采系统方案设计，确定我矿瓦斯抽采方式为：综合瓦斯抽采方式。表现为地面永久泵站抽采、井下移动泵站抽采方式相互补充；确保煤层瓦斯抽采不留盲区，不留盲点。以区域抽采为主、局部抽采为辅的基本思路，采、掘作业地点煤层瓦斯含量降到8m/t以下，煤层瓦斯压力降到0.7

8、4MPa以下，瓦斯解析量符合煤矿瓦斯抽采基本指标要求。进行区域抽采和井下局部预抽，抽采时间根据残存瓦斯量和预抽钻孔深度合理确定。并不断积累抽采施工数据综合分析总结确定适合我矿的预抽抽采时间。、抽采目标区域预抽后煤层瓦斯含量降到8m/t以下，煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下，瓦斯抽采率符合煤矿瓦斯抽采指标；采空区抽采达到工作面上隅角瓦斯不超限的目标。、抽采措施根据江西省煤矿设计院为我矿编制的地面永久瓦斯抽采系统方案设计制定我矿抽采方案如下：1、采空区（上隅角）埋管抽采采空区埋管抽采有两种方法，一种是管路直接埋在底板上，作为抽采采空区瓦斯的吸气口，为了防止预埋抽采瓦斯管、吸气口被砸坏和减少采空区

9、漏风，以提高抽采效果，宜在采空区回风巷进行充填，将抽采管路保护起来。另一种方法是将抽放管埋在充填物或木垛的中间，距底板有一定高度，每隔一定距离设置一个吸气口，插管位置及插管深度可根据具体情况确定。插管伸入采空区较浅可称为上隅角瓦斯抽采，插管深度较大的（20m以上）称为采空区瓦斯抽采，随工作面推进，不断向外拖采空区内插管，埋管长度应根据安全实际情况确定。由于黄金坞煤矿上隅角处瓦斯相对偏高，故采用上隅角浅插管瓦斯抽采方法，插管深度为5m。如图1示。图1-a 上隅角插管抽采示意图图1-b 上隅角插管抽采示意图 图1-c 上隅角插管抽采示意图2、区域预抽区域预抽就是在采、掘活动前对未受采动影响区域煤层

10、瓦斯进行井下抽采，区域大小根据实际情况而定，井下区域抽采主要包括回采区域预抽和掘进区域预抽，回采预抽区域范围一般为12个工作面、回采巷道及巷道外侧20米范围。掘进预抽区域一般为回采区域预抽覆盖不到的掘进工作面（如盘区巷道掘进），预抽区域范围为工作面前方不30-60米、巷道外侧10米范围。（1）掘进区域预抽我矿为高瓦斯矿井，掘进工作面在局部地区瓦斯偏高，瓦斯涌出量较偏大，结合小煤矿特点，在瓦斯涌出量偏高地区掘进工作面选择超前钻孔预抽煤层瓦斯的方法。由于该矿缺乏煤层透气性系数及钻孔抽采半径等基础参数，同时周边矿井并无瓦斯抽采实例，设计暂按掘进面三个钻孔三花眼布置，孔深30m，中间钻孔垂直煤壁，两边

11、钻孔以72°方向向巷帮施工钻孔，可以控制巷帮8.7m，1、3号孔距离煤层底板700mm，2号钻孔距离煤层底板1100mm，钻孔布置详见图2： 图2-a 掘进工作面钻孔布置图2-b 掘进工作面钻孔布置掘进工作面瓦斯预抽钻孔布置参数钻孔数量：3个；钻孔间夹角：与巷道中线夹角18°、0°、18°等；开孔直径：89mm；终孔直径：73mm；钻孔倾角：平行于煤层；钻孔位置：布置在煤层中部；钻孔长度：30m；封孔长度：5m封孔方式：聚胺脂封孔； 抽放时间：根据实际情况确定。如实际效果不明显，可按掘进工作面5个钻孔三花眼布置，孔深30m，中间3号钻孔垂直煤壁，两边2、

12、4钻孔以80°方向向巷帮施工钻孔，1、5钻孔以70°方向向巷帮施工钻孔，可以控制巷帮9.8m，钻孔间距700mm，3、4、5钻孔距煤层底板700m，2、4号钻孔距煤层底板1100m，钻孔布置详见图3。图3-a 掘进工作面钻孔布置 图3-b 掘进工作面钻孔布置掘进工作面瓦斯预抽钻孔布置参数钻孔数量：5个；钻孔间夹角：与巷道中线夹角0°、10°、20°等；开孔直径：89mm；终孔直径：73mm；钻孔倾角：平行于煤层；钻孔位置：布置在煤层中部；钻孔长度：30m；封孔长度：5m封孔方式：聚胺脂封孔； 抽放时间：根据实际情况确定。（2）回采区域预抽我矿为

13、高瓦斯矿井，采煤工作面在局部地区瓦斯含量偏高，瓦斯涌出量偏大，依据江西省煤矿设计院为我矿编制的地面永久瓦斯抽采系统方案设计确定抽采半径按5米布置钻孔。工作面掘进两巷时，先掘进工作面运输巷然后在运输巷内布置钻场，根据工作面长度每隔200米布置一个钻场，设计工作面长度60米，设计钻孔超出未掘进工作面回风巷及工作面切眼10m，确定钻孔孔深为70-120m，每个钻场施工抽放钻孔27个，钻场个数根据工作面走向长度来确定。钻孔布置详见图4及钻孔参数表：图4-a 采煤工作面钻孔布置钻孔参数表钻孔编号方位角孔深钻孔编号方位角孔深10692870153527031672163447242375173377553

14、080183308063787193238774496203169685010721310107955120223051201059115233011151164109242961091270105252901051376101262841011482992727899若采取4-a图角辐射布置钻孔预抽效果不理想，则采取4-b图线辐射进行钻孔布置。根据设计，按照抽放半径5米，在运输巷布置多个钻场，每个钻场每次施工钻孔一个，方位0°（平行于工作面）间距10米，长度73米，超出即将掘进的工作面回风巷巷帮10米进行预抽。图4-b 采煤工作面钻孔布置3.局部抽采局部就是在区域预抽的基础上，对于

15、局部地点施工钻孔抽采瓦斯。分为采煤工作面局部抽采、掘进工作面局部抽采和其它地点局部抽采。采煤工作面局部抽采是在采煤工作面推进过程中由采煤工作面运输巷、回风巷向工作面煤体打钻抽放瓦斯。掘进工作面局部抽采是由掘进工作面向前方打钻孔抽放前方煤体瓦斯，其它地点局部抽采瓦斯包括在范围较小的高瓦斯地点或区域抽采空白地点利用钻机补打钻孔抽采瓦斯。掘进工作面预抽完成后，按照煤矿瓦斯抽采基本指标进行评价煤层瓦斯含量超过8m3/t或煤层瓦斯压力达到0.74MPa以上时，必须进行局部抽采。钻孔深度保证超前工作面保护距离不小于10米。当区域预抽后出现两次煤层瓦斯含量超过8m3/t或煤层瓦斯压力达到0.74MPa以上，

16、必须重新进行区域预抽。钻孔密度根据煤层瓦斯含量而定。五、施工方法（一）打钻采用ZLJ-360液压钻机施工钻孔，抽采钻孔施工均应选择煤壁完整、无裂隙处开孔，并按设计参数进行施工，作好钻孔竣工参数记录。根据各钻场条件制定专项打钻施工安全技术措施。（二）封孔工艺1、钻孔采用聚氨酯封孔材料，岩巷围岩较好钻孔封孔长度5.0m，钻孔密封段长度1m。可保证在抽放瓦斯负压1340KPa、正压2MPa下，钻孔密封严实不漏气。2、具体操作:聚氨酯封孔采用卷缠药液法，缠药方法及钻孔内封孔管结构如下图5所示（聚氨酯缠药方法及封孔管结构示意图）。抽放管为内径50mm的焊缝钢管，长为5m，在管前端焊上铁档板，套上木塞和橡

17、胶垫圈，距前端橡胶垫圈1m处，再套上木塞和橡胶垫圈，并用铁线缠紧固定，在1m间距内的抽放管上固定一块毛巾布（1m×0.7m）。封孔操作程序为：先称出封一个孔的甲、乙组成药液，分别装入两个容器，再将药液同时倒入混合桶，立即用棒快速搅拌均匀，当药液由黄褐色变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向抽放管上卷缠毛巾布，并把卷缠好药液的封孔管迅速插入钻孔，大约5分钟后，药液开始发泡膨胀，20分钟后停止发泡，逐渐硬化固结。为了避免封孔管晃动影响封孔质量，孔口处用木塞楔紧。封一个钻孔的聚氨酯用量约为1Kg左右。钻孔与管路的连接：聚氨酯封孔1小时后，便可与抽放管路连接。钻孔与管路

18、连接处应设置阀门检测流量。钻孔封孔器与抽放管路的连接如下图所示（钻场工作面钻孔与抽放瓦斯管路连接示意图）。连接管采用胶管。预抽一定时间后，根据抽放量的大小决定停止抽放的时间。聚氨酯缠药方法及封孔管结构示意图钻场工作面钻孔与抽放瓦斯管路连接示意图六、保障措施（一）技术保障1、将配备瓦斯含量测定装置、煤坚固性系数测定装置、瓦斯放散初速度自动测定仪、分析天平等设备，及时对井下瓦斯参数进行测定和分析，为瓦斯治理提供可靠的基础数据。2、建立专业技术队伍，通过引进、培养等方式提供人才保障，拥有专业化的抽放测试队伍。（二）组织保障1、成立以矿长为组长的瓦斯治理领导组，保证矿井瓦斯治理的人、财、物及时到位。每

19、月召开一次瓦斯治理专题会，研究在矿井瓦斯治理过程中存在的问题，布置下一步的瓦斯治理工作计划，主要解决瓦斯抽采的衔接问题。2、成立以矿总工程师为组长的瓦斯治理技术研究组，主要解决矿井瓦斯治理过程中的技术问题。对于作业过程中出现的异常情况及时进行分析、处理、总结。结合矿井发展和生产实际及时制定和调整瓦斯治理方案和措施，做到瓦斯治理先行、生产安全高效的良性发展。（三）安全技术措施1、在井下打钻地点，安设有瓦斯遥测断电仪，一旦瓦斯超限，自动切断钻机电源，并发出报警。打钻人员应及时撤离施工地点。2、在靠近采空区地区打钻、掘进时，加强探测，防止采空区积水涌出发生透水事故。在打钻过程中，如遇钻孔瓦斯压力和涌

20、出量较大时，应加强通风并采取防止瓦斯喷出的措施，以保证施工人员的安全。3、钻机的操作人员必须经过专门培训后方可上机操作，并须严格遵循钻机的操作规程和安全注意事项。操作人员不能靠近旋转部件和滑动部件站立；不能把手放在夹盘和钻杆夹持器之间；不能穿太松的衣服和使用手动工具；在马达和水泵周围须安设保护装置；操作者应严密注视着钻杆的位置和它的运动，防止钻杆被卡住；助手不要正对着站在钻杆的后面。4、瓦斯抽采钻孔在施工完毕后，应及时封孔并接入抽采，防止巷道瓦斯超限和发生瓦斯事故。5、抽采泵站方圆20m范围内，不得有易燃、易爆物品，并安装四只干粉灭火器和不少于0.5m3的黄砂。6、泵房内的所有设备和仪表均选用矿井井下允用防爆型。7、泵站内配有自动监测装置，监测抽采管内的瓦斯流量、浓度、负压和泵房内的瓦斯浓度、抽采泵供水状态等参数，一旦出现异常，自动切断抽采泵电机电源。8、地面管路埋于地下，采取了防冻和防腐措施，瓦斯管路与建筑物和其他设施之间按规定留有安全距离。9、泵房进、出端管路上设置有防回火、防回气、防爆炸装置，泵房设有防雷接地装置。泵房建筑采用不燃性材料，泵站周围设有消火栓。10、瓦斯抽采系统运行前，必须对瓦斯抽采泵及管路系统进行全面检查维修，检查内容：瓦斯抽采泵电器设备的完好，水电闭锁、瓦斯电闭锁、供水及排水系统等。正负压侧