山西冀中能源万峰煤矿工作面瓦斯抽放系统的改进

1、山西冀中能源万峰煤矿工作面瓦斯抽放系统的改进山西冀中能源万峰煤矿 XX公司位于山西省孝义市下栅乡王 马村，地处霍西煤田汾孝矿区东部，距孝义市区约 10 公里，井 田面积16.1463km2,批准开采1、3、5、9、10+11号煤层，矿 井生产能力为1.2Mt/a。依据山西金晖万峰煤矿 XX公司兼并 重组整合矿井 1 号煤层瓦斯涌出量预测报告： 1 号煤层瓦斯含 量为3.3m3/t13.5m3/t ,平均瓦斯含量为 8.75m3/t ,按最大瓦 斯含量数据 13.5m3/t 。经预测，当矿井采 1号煤层且达到 1.2Mt/a 生产能力时，矿井最大相对瓦斯涌出量为 44.91m3/t ，矿井最大

2、绝对瓦斯涌出量 113.40m3/min ，矿井属高瓦斯矿井。1 矿井瓦斯抽放方法1.1 矿井瓦斯抽放系统在地面建立固定瓦斯抽放双系统。即 : 建立低负压抽放系统安装二台2BEC 67型水环式真空泵，电机功率为450Kw 台运行，一台备用。采用10KV电压，双回路供电。用于回采工作面采空区、矿井采空区低负压瓦斯抽放。抽放主管及干管管径为/ 630X 10mm螺旋钢管，分管为少560X 33.2mm聚乙烯管，支管为少450X 26.7mm聚乙烯管。 建立高负压抽放系统安装二台2BEC 67型水环式真空泵，电机功率为450Kw 一台运行，一台备用。采用 10KV电压，双回路供电。用于回采工作面预抽

3、，掘进工作面边掘边抽高负压瓦斯抽放。抽放主管及干管管径为/ 630X 10mm螺旋钢管，分管为少560x 33.2mm聚乙烯管，支管为少315X 18.7mm聚乙烯管。1.2 钻孔施工、供水及瓦斯抽防监测系统 瓦斯抽放泵循环冷却水由矿井锅炉房给水提供， 锅炉房给水经GSR型组合式全自动钠离子交换器进行软化。配备2台ZDY1900S占机、4台ZY2300钻机施工抽放钻孔， 采用聚氨酯封孔，封孔管采用抗静电抗阻燃的工程塑料 (UPVC) 管。岩孔圭寸孔长度不小于 5m,煤孔圭寸孔长度不小于 7m监测系统采用KJ76N型瓦斯抽放监测系统。23103 工作面概况2.1 井下位置3103 工作面为三采区

4、第一个工作面，东临三采轨道巷，北为未开采的3105工作面，倾向长度160m走向长度1080m2.2 煤层赋存情况开采煤层为1号煤，煤层厚1.031.95m，平均1.7m，为中 灰，特低硫，特低磷的焦煤。顶板为砂质泥岩、泥岩，底板为砂 质泥岩、泥岩。上距 1上煤2.829.42m，平均5.26m,下距2 号煤平均 8.77m。2.3 地质构造 3103工作面基本由一个背斜构成,工作面整体成南西高,北东低，煤层深度为205255m2.4 煤尘、瓦斯情况瓦斯预测情况： 1 号煤平均瓦斯含量按 10.84ml/g 计算，根 据我国大部分矿区经验， 计算瓦斯涌出量时采用 1.4 倍系数加以 修正，则 3

5、103 工作面平均相对瓦斯涌出量为 15.2m3/t, 平均日 产量 1160t ，平均绝对涌出量为 12.3m3/min 。瓦斯预测涌出情况： 3103 工作面生产时回风侧最高瓦斯浓度1.5%,工作面风量1330m3/min,最大瓦斯涌出量为 20 m3/min<2.5 瓦斯来源和通风方式、瓦斯来源：3103工作面瓦斯来源为本煤层和邻近层及 构造裂隙带,区域性瓦斯增高。、通风方式：3103工作面采用“ U'型通风“一进一回”。3 3103 工作面瓦斯抽放方法3.1 首先工作面采用采空区埋管抽放,沿回采面回风巷上帮敷设一路直径DN200m聚乙稀（PVC双抗管，随着工作面推进， 瓦

6、斯管的一端逐渐埋入采空区，埋管长度为1530n。随工作面推进一节管子长度,将管子掐开,回撤一节管子,把埋在采空区 的管子拉出, 重新合茬, 该方法对解决上隅角和回风瓦斯超限效 果较好,埋管抽放瓦斯实际浓度按 15%计算。3.2 最大抽放量"Q 混=Q泵x n / K1Q泵：瓦斯泵的额定流量，m3/min;EQ混：在抽放期间内能抽放的最大混瓦斯量之和，m3/min；n :瓦斯泵的机械效率，取 0.8 ;K1:瓦斯抽放的综合系数，取1.2。EQ 纯=200X 0.8/1.2=133 m3/min3.3 管路抽放负压计算计算公式：H摩=9.8 x LX Q2X y / (K0X D5)H

7、摩：阻力损失， Pa；L：管路长度，mQ瓦斯流量，m3/h;K0:管路摩擦阻力的管径系数，0.71 ;D:管道内径，cm；y ：混合瓦斯对空气的相对密度， 0.866 。3.4 管路阻力计算：根据 1 计算公式， 抽放最大混流量按 133m3/min 计算， 3103 工作面抽放混量按 65m3/min 计算，管路阻力为 73815pa3.5管路抽放负压：H= H摩=73815pa3.6 抽放效果检验埋管抽放瓦斯实际浓度按 15%计算，实际抽放纯瓦斯量为9.7m3/min ，通风排放瓦斯浓度C=(20-9.7 ) /1330=0.77%回风流最高瓦斯浓度 0.77%，符合煤矿安全规程规定3.7

8、 增加 3103工作面高位抽放钻孔如果抽放效果不理想， 及时调整抽放工艺， 证明采空区埋管 抽放达不到预期效果时，必须立即改为高位钻孔抽放。穿层高位钻孔布置方式 高位钻孔在回风顺槽施工钻孔对工作面采空区裂隙带瓦斯 进行抽采， 来解决采煤过程中采空区的瓦斯问题。 为使开采层瓦 斯得到有效的抽放，每 40 米施工一组钻孔，钻孔参数如下： 钻孔倾角计算 为了能够有效的抽出采空区的瓦斯， 确定裂隙带的垂直高度为58倍采高，即8m- 13.6m，考虑钻孔重叠10m,钻孔距离 50m根据正弦定理，求出钻孔倾角915°。 钻孔布置形式 为保证钻孔足够流量，每组布置 8 个钻孔，分为两排排距1m,第

9、一排(1#4#)倾角12°,第二排倾角15°( 5#8#), 实际施工时钻孔的倾角依照煤层倾角适当调整。每排钻孔四个， 间距0.5m，走向扇形布孔方式。 钻孔方位角计算终孔间距按8m设计，则钻孔方位角分别为1#( 5#)孔237°、 2#( 6#)孔 244°、 3#( 7#)孔 252°、4#(8#)孔 261°,设 计钻孔深度为 60.3(60.9)m 、 56.5(57.1)m 、 53.6(54.2)m 、 51.7(52.4)m 。 钻孔直径钻孔施工使用MK-200钻机，42mn钻杆，全部钻孔先用56mm钻头施工，完成后用7

10、5mm钻头对开孔段扩孔8m。二号 钻场离一号钻场40%三号钻场离二号钻场 40%依次类推，各 钻场与一号钻场规格相同。 钻孔布置示意如图 钻孔的验收、衔接与拆除 每一钻孔施工结束后，由当班瓦检员、安全员、生产科组织验收并填写钻孔验收记录表， 原则规定：钻孔的深度误差不得超 过土 1m角度误差不得超过±1 度，否则应补孔。钻孔在施工完后必须进行封孔。 穿层高位钻孔投入预抽后必须全部上孔板流量计及压差计 进行抽放参数测定，回采期间随工作面推进严格做好卸压区的有 效抽放。当钻孔单孔瓦斯浓度低于 10%，流量小于 0.1 m3/min 时， 必须停止该钻孔抽放，关闭闸阀拆除移孔抽放。3.8

11、封孔方式、材料及封孔工艺 封孔方法：自制封孔器卷缠固邦特的方法。 圭寸孔材料：固邦特、圭寸孔管及毛巾布或圭寸孔麻布。 强化封孔工艺管理： 每施工完一个钻孔后，立即进行封孔，钻孔封孔管采用50mm的双抗PVC管，每根长度3.5米，采用毛巾布卷缠固邦 特药液法人工进行封孔，封孔段长度不小于 3m且孔口用水泥 砂浆封堵。封孔前应将孔内积水、岩屑清理干净，以保证封孔质 量，封孔管距孔口外露150mm如果在使用中发现所封孔漏气应 重新对该孔进行封孔。封完孔后，所封孔不能及时使用时，必须 立即用2寸法兰盘加挡板皮垫封堵住 PVC管口，保证气体不漏出， 若漏气重新封堵。操作程序为先量出封一钻孔用的甲、 乙两种固邦特药液， 分 别装入两个容器， 再将两药液同时倒入混合桶， 立即用棒快速搅 拌均匀