关键词：
综合瓦斯抽放（精选十篇）
综合瓦斯抽放 篇1
一、矿井概况
薛湖煤矿位于河南省永城市薛湖镇, 井田东西长16 km, 南北宽2.8～6.5 km, 面积约74 km2, 煤层平均厚度2.23 m, 可采储量0.9亿t。矿井于2009年12月16日竣工通过验收, 生产能力为90万t/a, 开拓方式为立井单水平上、下山开拓, 采煤采用倾斜长壁采煤法, 进行后退式开采, 一次采全高;顶板管理采用全部陷落法。
二、回采工作面概况
薛湖煤矿2106工作面倾向长1 050 m, 走向长180 m, 工作面顶、底板稳定。煤层直接顶为砂质泥岩与粉砂岩互层, 厚8.75 m;伪顶为碳质泥岩, 厚0.32 m。根据中国矿业大学采样鉴定报告, 该煤层不自燃, 煤尘无爆炸危险性。2016工作面范围内煤层赋存稳定, 属简单结构中厚稳定煤层, 以贫煤为主, 煤层平均厚2.69 m, 容重1.44 t/m3, 煤层倾角约为4°。该工作面为南东走向、倾向呈北东的单斜构造, 地质构造较复杂, 工作面内共发育小型正断层13条, 断层相对集中 (在较短范围内密度较大) 。煤层硬度较大, 坚固性系数为0.22～0.41, 煤层瓦斯平均含量为9.56 mL/g, 瓦斯压力约为0.87 MPa, 矿井瓦斯抽放影响半径为5 m, 煤层透气性系数为0.086 1 m2/ (MPa2·d) , 百米钻孔瓦斯流量衰减系数为1.38 d-1。目前, 矿井绝对瓦斯涌出量为36.622 m3/min, 相对瓦斯涌出量为24.659 m3/t。
三、回采工作面抽放方法
1. 边掘进、边抽放。
在2106工作面风、机巷掘进期间, 掘进工作面采用顺层钻孔预抽煤层条带瓦斯区域防突措施, 对掘进巷道两侧15 m范围内的煤体进行抽放。
2. 本煤层预抽。
工作面采取顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施。在2106工作面风、机巷掘进期间, 从停采线以北20 m处施工本煤层钻孔, 孔深不低于90 m, 孔间距4～6 m。在2106工作面风、机巷分别敷设本煤层钻孔抽放专用抽放管, 并与地面瓦斯抽放泵站进行联网抽放。
3. 切眼及采面煤壁临时抽放。
(1) 回采前重放方式。工作面切眼贯通之后, 自切眼上出口向东5 m处起, 至下出口向西5 m处止, 顺煤层钻孔深不低于60 m的抽放孔, 钻孔间距4 m。一直抽放至工作面抽采达标, 再开始回采。
(2) 正常回采抽放方式。工作面正常回采期间, 在其两侧布置两排孔深不低于11 m的钻孔。钻孔由工作面两侧5 m处开始施工, 采用三花式布置, 下排距煤层底板0.8 m, 排间距1.0 m, 孔间距1.5～2.0 m, 钻孔与煤壁夹角为80°～85°, 顺煤层施工。抽放4～6 h后, 保留5 m超前距进行批掘, 正常回采。
(3) 采面割煤期重放方式。采面割煤期间, 对工作面残孔使用快速胶囊封孔器进行抽放, 降低回采期间工作面煤壁的瓦斯涌出量。
4. 高位钻孔抽放。
高位钻孔抽放是指为了治理工作面上隅角瓦斯, 在其风巷施工高位钻孔, 并进行抽放。第1组高位钻孔距切眼80 m, 以后每隔40 m布置1组高位钻孔。每个钻场内通常布置6个抽放钻孔, 在煤层倾斜面上控制上隅角以下6～15 m, 在垂直方向上控制顶板以上15～20 m内的瓦斯抽放;相邻钻场的钻孔叠加40 m, 钻孔平均深80 m。
5. 上隅角插管抽放。
上隅角插管选用移动式插管抽放系统, 用液压装置使其随着墙垛和采面的推进而前移。上隅角埋管选用直径为280 mm的抽放管, 每10 m左右掐管一次对上隅角进行抽放。
四、抽放效果总结
采用瓦斯综合抽放技术后, 在2106工作面准备巷道掘进期间未发生动力现象, 巷道安全掘进。各抽放孔相关参数见表1。
五、结论
瓦斯抽放和瓦斯发电情况介绍 篇2
一、瓦斯抽放和发电概述
瓦斯抽放就是对于一些煤层瓦斯含量较大的矿井，无法用通风办法降低巷道风流中瓦斯浓度，通过管道、瓦斯抽放泵直接将矿井瓦斯排至地面，通过瓦斯抽放可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防措施。
使用瓦斯作为发电燃料，使废气资源就地转换增值，即有利于环境的保护，又能显著降低燃料成本，实现资源利用、节能、环保多重作用。在治理矿井瓦斯灾害的同时，将原煤生产的“废物”变为综合利用的资源“宝”，利用瓦斯发电可以使抽放瓦斯成为盈利工程，抽放的瓦斯越多，产生的经济效益也就越好，可以形成良性循环。
二、斯派尔煤矿的瓦斯抽放和利用
1、瓦斯抽放
目前斯派尔煤矿的瓦斯抽放主要是回采工作面抽放、掘进工作面钻场抽放、密闭采空区抽放。
回采工作面的瓦斯抽放主要是在回风隅角处敷设瓦斯抽放管预埋至采空区内，随着工作面的推移，每节瓦斯抽放管上都设置“集气孔”，当预埋的瓦斯抽放管的“集气孔”进入采空区后，打开集气孔对采空区实施抽放。
掘进工作面钻场的瓦斯抽放主要是掘进巷道内每40m施工一组钻场，在钻场内布置11个孔，向下邻近层布置4个孔、孔深为20-30m，即穿透下邻近煤层的全厚，进入岩石2-3m，本煤层施工7个钻孔；钻孔施工完毕立即进行封孔连网实施抽放。
采空区瓦斯抽放主要是在工作面回采完成后，在永久密闭内提前敷设瓦斯抽放管，在密闭外设置阀门安设监控仪器，从而实施对采空区的瓦斯抽放。
2、瓦斯发电
抽放泵抽出的瓦斯通过水位自控式水封阻火器、丝网过滤器、瓦斯管道专用阻火器、低温湿式放散阀、防爆电动蝶阀等设备，并通过瓦斯与细水雾混合输送系统，将低浓度瓦斯安全输送到发电站。
发动机采用先混合后增压的方式，混合后的气体浓度不随瓦斯进气浓度的变化而变化，当瓦斯浓度变化时，计算机对运行参数进行分析判断，自动调节混合器，使瓦斯与空气混合比例发生变化，瓦斯浓度低时多供瓦斯少供空气；当瓦斯浓度高时，少供瓦斯气多供空气，实现了气源浓度不同但经过混合器后的混合气浓度保持不变，使瓦斯的浓度满足发电机要求。
发电机组出口电压为400V，400V系统采用三相三线制中性点不接地系统，站内照明采用220V电压。机组发出的电力可以直接供电，也可以通过升压装置升压后高压输出供电或采用高压输电线将电力输送高压配电上网。
三、取得的成效和所获得的奖项
1、通过瓦斯抽放系统对矿井的瓦斯进行抽放后，矿井各采掘工作面瓦斯浓度大大降低，采煤工作面上隅角瓦斯基本控制在0.5%以内，矿井总回内瓦斯浓度基本在0.2%左右，为矿井的安全生产奠定了一个好的基础。
2、斯派尔煤矿共安装6台500KVA型机组，正常运行4台机组，根据矿井负荷的变化以及管道瓦斯气体浓度的变化，4台机组总发电量都能保持在1200—1600KW/h。每年可实现瓦斯发电1008万KW/h；每年发出电量以及上网和自用电量计算，自用电量按照目前执行的丰水期电价（0.6元/度，自用率为74.6%）计算节约电费约451.18万余元，上网电量直接为企业创收129.64万元。
四台机组同时开机每小时瓦斯利用率可达70%，按照矿瓦斯日抽放量平均为3.6万m3计算，每天瓦斯利用量为2.52万m3，每年利用瓦斯756万m3，按照目前1吨瓦斯产生21吨二氧化碳计算（瓦斯密度0.7kg/m3），每年累计减少碳排量11.11万t，取得了较好的社会效益，做到了保护环境、利国利民。
根据目前做为推广应用的“清洁能源以及节能减排”项目，斯派尔煤矿瓦斯发电项目已经取得了云南省政府奖励资金160万元。
3、斯派尔煤矿瓦斯抽放及发电项目获得枣矿集团科技进步一等奖。
四、经验启示
煤矿瓦斯发电除了可以解决瓦斯安全以外，还给煤矿创造了好的经济效益；并且这是一种减少环境污染，保护矿工生命安全的技术，瓦斯虽然是可怕的矿井杀手，但同时也是一种非常洁净的能源。
综合瓦斯抽放 篇3
关键词：瓦斯抽放率封孔工艺抽放方法
0引言
瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，瓦斯抽放是解决和治理瓦斯的根本所在。瓦斯抽放效果的好坏关乎治理瓦斯的成败。相关科技人员经过长期实践认为矿井瓦斯抽放率主要与以下几个因素有关：即煤层瓦斯含量、透气性，抽放钻孔布置，钻孔封孔工艺，抽放系统及工作面通风方式。在相同抽放系统下，瓦斯抽出量大小与煤层瓦斯含量及涌出量，开采地质条件，瓦斯抽放工艺方法，抽放钻孔长度，通风系统，煤产量大小及工作面长度，工作面推进速度，井下煤层开拓及开采间隔时间等因素有关。
1瓦斯抽放系统对矿井瓦斯抽放效果的影响
1.1瓦斯泵的选型瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的要求。同时，从安装和经济角度考虑，并有适当余量为原则，避免“大马拉小车”或“小马拉大车”的现象。
1.2瓦斯管网的合理布置抽放管网决定着抽放阻力的大小。抽放阻力大，系统性能低；抽放阻力小，系统性能高。管网阻力主要由管路长度、直径和管网布置所决定。管路长度负压端会受钻孔施工地点的不断增加而不断延伸，管路负压段，理论上没有长度的限制，但管路的正压端排气管，在确保安全的情况下，应尽量缩短。实际井下抽放系统中，管网越复杂，易积水，多漏气，管理困难，系统性能也低。因此，在满足生产需要的前提下，应简化网路、及时关闭或拆除无用的管路，应合理安装放水器，及时放水，以降低管网阻力。
1.3抽放方法的合理选择根据瓦斯来源和作用原理，分为单一抽放和综合抽放。选择合理的抽放方法，主要根据矿井(采区)瓦斯来源、煤层赋存情况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等。目前，采用单一的抽放方法往往不能有效的抽出瓦斯，必须根据现场实际情况采用顺层孔、穿层孔、交叉孔、顶板高位钻孔、采空区上隅角埋管的综合性抽放方法，以有效治理采掘面瓦斯，提高瓦斯抽放浓度，增加抽放纯量。
1.4抽放钻孔的布置影响自钻孔的主要因素有：钻孔的角度、长度、钻孔个数、孔径、间距等。对本煤层预抽瓦斯，根据煤层赋存条件、开采方法及开拓布置的不同，可以布置穿层钻孔、顺层孔(上、平、下向)，采用75～100 mm钻孔，煤层透气性差时，可以适当加大孔径。对卸压层瓦斯的钻孔，钻孔的有效部分应处在各个卸压层的充分卸压带，以保证有足够的瓦斯补给源。
1.5钻孔密封工艺钻孔施工完毕，其密封性决定着瓦斯抽放效果，封孔不严，漏气漏水，瓦斯浓度降低；反之，密封严密，瓦斯浓度高。因此，为提高井下瓦斯抽放浓度，，必须采用有效的封孔工艺。使封孔后，一方面使钻7L周围的裂隙得到充填，消除开孔时形成的漏气裂隙(即消除初期漏气通道)：另一方面使钻孔得到可靠的支护，保证钻孔的稳定，使钻孔周围不再产生新的漏气裂隙(即避免后期漏气通道的产生和发展)。因此，封孔材料需达到如下要求①封孔材料应具有渗透性：为了消灭钻孔周围的成孔裂隙，即消灭初期漏气通道，封孔材料应具有进入钻孔周围裂隙的特性，一般普通水泥没有这种特性，超细水泥的使用效果要好于普通水泥。②封孔材料应具有膨胀陛：封孔材料的膨胀性对封孔效果十分重要，如果材料没有膨胀性而有收缩性，那么就不能取得应有封孔效果。封孔材料的膨胀可以对钻孔形成主动支护力，不仅可以防止钻孔的收敛变形，而且使钻孔周围形成高应力区，使封孔段周围煤体的透气性降低，减少煤体的漏气，提高瓦斯抽放浓度。③封孔材料的强度和硬度不能过高：封孔材料在煤体里留下一个长度数米的圆柱体，回采工作面采煤机割煤时要切割这些圆柱体，如果封孔材料的强度和硬度过高，采煤机割煤时可能产生切割火花，给回采工作面带来安全隐患。④封孔材料必须有一定的早强性：钻孔是個微型的全煤巷道，钻孔在地应力作用下将发生蠕变，封孔之后，要求封孔材料在较短的时间内凝固，并有一定的强度，及时对钻孔实现主动支护，防止钻孔的变形。
1.6抽放时间不同的抽放方法，钻孔有不同的最佳和有效抽放时间，在这段实践内，抽放的瓦斯量大、浓度高，之后逐渐衰减到无抽放价值而停抽。但在我国一些矿井中，因抽放巷道层位布置不当，受采动影响大，巷道维护困难而缩短了钻场、钻孔和抽放管路系统的服务时间，有的矿井掘、抽、采的关系失调，不等到应有的抽放时间就回采，使钻孔失去了最佳抽放和有效抽放时间，导致抽放率不高。因此，合理的抽放时间是保证矿井瓦斯抽放率的必要因素。
1.7抽放负压与钻孔密度抽放系统压力参数及钻孔密度直接影响钻孔瓦斯抽放效率，经有关专家研究得出规律：钻孔瓦斯抽放率分别与抽放负压和钻孔密度呈线形关系，即抽放率随负压值、钻孔密度的增大而增加。但最大抽放率并不出现在最大的负压值和最大钻孔密度的交汇部位，三者的函数关系在空间上是一个曲面。抽放负压对未卸压煤层抽放效果的影响还没有统一的认识，有关资料也表明，提高抽放负压可以显著提高瓦斯抽放量，但大部分测量数据是在调压后短时间内测量的，属于暂态现象，不能真正的表示抽放负压与抽放量的关系。对于采空区瓦斯抽放实践表明，当抽放负压在一定的范围内增加时，可以增加抽放量，而负压过高，不但抽放量增加不多，而且容易吸入空气引起采空区残留煤的自然发火，为此，在抽放采空区瓦斯时，控制一定的抽放负压是必要的。
2提高矿井瓦斯抽放率的途径
针对我国矿井抽放率低的原因，采取适当的措施提高矿井的瓦斯抽放率，不仅是矿井安全生产的要求，而且也是降低抽放成本，提高抽放效益的需要。为了提高我国矿井瓦斯抽放效果，国内的科研、高校、设计、生产单位等，从不同的方面开展了很多项研究，取得了可喜的成果。
2.1合理选择抽放方法合理选择抽放方法是提高抽放效果的关键，选择抽放方法应深入分析煤层赋存条件、瓦斯来源及涌出规律、开采布置及开采程度、瓦斯利用前景等。按照瓦斯来源可以分为本煤层抽放瓦斯和临近层抽放瓦斯：按抽放与采掘的时间配合可以分为预先抽放煤层瓦斯、边采边抽放瓦斯、采空区抽放瓦斯三类：按照抽放工艺可以分为钻孔抽放瓦斯、巷道抽放瓦斯、钻孔巷道混合抽放瓦斯、老空区密闭抽放瓦斯和地面钻孔抽放瓦斯。不同煤矿的现场条件，采用抽放方式也会有很大的不同。一般来说，选择抽放方法和形式的时候，要考虑瓦斯来源、煤质状况、采掘因素、时间配合和抽放工艺等因素。其总的原则是：①如果瓦斯存在于开采层本身，即可以采用钻孔或巷道预抽形式直接把瓦斯从回采层中抽出。②如果瓦斯主要存在于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，可以采用顶底板煤岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔将临近层瓦斯抽出。③如果在采空区或废弃巷道内有大量的瓦斯涌出，即可以用采空区抽放形式加
以消除。④如果在煤巷掘进时就已遇到严重的瓦斯涌出，而且难以用通风方法克服的时候，则需要采用在掘进工作开始前的钻孔预抽或巷道边掘边抽的方法加以解决。⑤如果煤层的透气性差，利用钻孔或巷道又不易直接抽出瓦斯，掘进时瓦斯也不大，而在回采的时候却有大量的瓦斯涌出时，则需采用边采边抽，深孔爆破、大直径密集钻孔以及认为的可以改变煤层透气性等方法加以解决。
2.2选择合理的抽放参数①钻孔直径。钻孔直径的大小对抽放瓦斯有一定的影响。大直径孔的瓦斯抽出量远远大于小直径孔，而且有较长的稳定时间。因此，在保证施工进度的前提下，尽量选择大直径的钻具。②钻孔长度。对于开采层瓦斯抽放钻孔的长度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好；对于邻近层瓦斯抽放，钻孔一般要穿过所要预抽的煤层，在考虑打钻效率和打钻质量的前提下，利用大功率钻机施工长度较深的钻孔。③钻孔角度。抽放本煤层瓦斯的时候，布置钻孔的角度应注意以下几个方面：a由于深部煤层的瓦斯含量比较大，瓦斯向上流动，所以下向式钻孔瓦斯量较大，可以加速瓦斯排放。但下向孔中易积水，对瓦斯涌出有一定的阻力，且打钻施工比较困难。b上向式钻孔内不会积水，瓦斯涌出量也比较均衡，但在相同条件下比下向孔略小。c水平钻孔处于上述两种方式之间，可以克服上向孔和下向孔的缺点，各矿井可以根据实际情况制定相应钻孔角度。④抽放负压。瓦斯抽放泵能力、运转特性与负压對抽放效果有很多影响，抽放负压越大，抽放量越大，但当负压到一定程度后，抽放效果就不会明显增加，有时反而会影响抽放效果，要根据具体情况确定
2.3其它途径①扩大抽放范围：扩大抽放范围：一是要合理增加钻孔数目来扩大抽放面积：二是要增加抽放煤层及抽放区域。②提高煤层透气性：煤层透气性是煤层对于瓦斯流动的阻力，通常用透气性系数来表示。透气性系数越大，瓦斯在煤层中流动越容易，瓦斯含量就少；反之，瓦斯易于保存，煤层瓦斯含量大。③采用综合抽放方法：随着煤矿机械化水平的提高，开采强度的大幅度提高，开采后邻近层、采空区等的瓦斯涌出量也急剧增加，为了实现高产高效矿井的安全生产，要求抽放瓦斯技术有一个新的突破，所以综合抽放方法已经是矿井进行瓦斯抽放的一个趋势。
3结语
综合瓦斯抽放 篇4
一般情况下,瓦斯的涌出量与煤层开采情况的变化密切相关[1]。目前,煤矿治理瓦斯的主要方法是进行钻孔抽放,但是在解决高瓦斯突出煤层首采面的瓦斯问题上,传统的打钻抽放治理瓦斯模式面临着前所未有的考验[2,3]。如何充分利用和发挥钻孔抽放在治理瓦斯上的优势,在既方便施工又节省工程量、经济合理的条件下,提高高瓦斯煤层首采面瓦斯治理效果,确保安全生产,是瓦斯治理工作探索、分析、研究的关键。为此,选择土城矿14采区的141713采面作为试点,对立体式瓦斯治理技术进行探索和实践。
1回采时瓦斯涌出量预计及抽放方法
参照已回采的17#煤层瓦斯涌出量,预计141713采面在回采期间的绝对瓦斯涌出量在57 m3/min以上,相对瓦斯涌出量在37 m3/t以上。工作面回采过程中,来自本煤层涌出的瓦斯及上、下邻近层涌出的瓦斯均易造成瓦斯超限现象。
根据已回采17#煤层中涌出瓦斯的统计分析,141713工作面本煤层涌出的瓦斯占30%,上覆的15#、16#煤层,下伏的18#煤层等邻近层以及采空区涌出的瓦斯占70%。据预计涌出量情况和回采时期14采区瓦斯泵房的抽放能力,对141713综采工作面试采用顶板抽放巷抽放、穿层钻孔抽放、本层钻孔抽放、采面留管抽放、顶板抽放相结合的立体式瓦斯治理技术,对提高工作面瓦斯抽放率的效果进行检测。
2立体式抽放钻孔布置及抽放效果
2.1瓦斯涌出规律
一般情况下,采场周围的应力分布形式会随着采空区的形成和工作面的不断推进发生改变,从而在周围煤体中形成支承压力区,造成煤体顶、底板岩层不同程度上的位移。一旦支承压力区的应力处于持续增压状态,底板煤岩就会被压缩;相反,处于采空区下方的顶、底板处于卸压状态,从而顶、底板煤便不断膨胀,直至应力处于平衡状态[4]。
根据计算得出,17#煤层底板受采动破坏最大深度为26.5 m,破坏最大深度距煤壁32 m。17#煤层采动影响引起底板应力的变化,破坏了16#、18#煤层内瓦斯吸附与解吸的动态平衡,3个煤层内的瓦斯从16#煤层底板、18#煤层裂隙大量涌入17#煤层采空区,其中大部分进入工作面风流中,从而导致回风流及排瓦斯巷内瓦斯超限。
2.2瓦斯治理方案及相关参数选择
根据该工作面在回采期间预计瓦斯涌出量,采用顶板抽放巷、回风巷顶板穿层钻孔、本层钻孔、采空区留管抽放、风排的方法来解决其回采期间的瓦斯问题[5,6,7,8]。钻孔布置如图1、图2所示。
(1)顶板抽放巷。
在141712运煤斜巷施工141613顶板抽放巷,在抽放巷内每隔30 m掘一钻场施工扇形钻孔抽放上邻近层卸压瓦斯,共需施工钻孔72 000 m;沿141712运煤斜巷铺设一趟Ø350 mm管路至141613抽放巷内钻孔设计位置,抽放管路长760 m;待采面回采时,将抽放巷进行密闭抽放,预计抽放瓦斯6.4 m3/min。
(2)本层抽放。
从采面两巷分别施工本煤层钻孔,孔间距3 m,上行孔孔深100 m,下行孔孔深60 m,施工钻孔总长46 560 m;切眼分别向回采方向及里段实施顺层钻孔,孔间距3 m,里段孔深30 m,回采方向孔深60 m,共需施工钻孔4 200 m。预计本层钻孔抽放量9 m3/min。
(3)穿层抽放。
在141713运输巷每隔3 m施工1组底板穿层钻孔,控制其下伏18#煤层瓦斯,共需施工钻孔总长25 608 m;每隔12.5 m施工1组穿层钻孔控制上覆16#、15#煤层瓦斯,共需施工钻孔长35 420 m;预计抽放瓦斯量为6 m3/min。
在141713回风巷每隔3 m施工1组穿层钻孔,控制下伏18#煤层瓦斯,共需施工钻孔25 608 m;在点D25至点D29段(114 m)每隔6 m施工1组顶板穿层钻孔,控制上覆16#、15#煤层瓦斯,每隔30 m施工1组底板穿层钻孔,控制下伏煤层瓦斯,共需施工钻孔27 176 m;预计抽放瓦斯量为6 m3/min。
图1、图2中的钻孔参数设计如下:①钻孔直径。该工作面内采用150钻机施工钻孔,钻孔直径为65 mm。②布孔间距。根据抽放钻孔施工经验及效果分析,该工作面钻孔间距采用3 m为宜。③钻孔长度。141713运输巷施工的抽放钻孔主要控制采面以上55 m范围,回风巷施工的本煤层钻孔主要控制回风巷以下58 m范围,在141713运输巷施工的穿层钻孔控制采面以上60 m范围,回风巷穿层钻孔设计为64 m。④钻孔控制范围。整个工作面的回采区域。⑤抽放负压。在该工作面的预抽钻孔已有3#瓦斯管路,3#瓦斯泵(型号2BEC52,功率为250 kW);采用高负压抽放,抽放负压可达到10 kPa。
(4)留管抽放。
为解决采面上隅角瓦斯,设计铺设一趟Ø500 mm瓦斯管进行留管抽放,并设计一趟Ø350 mm瓦斯管对141613抽放巷封闭后进行高位巷抽放,留管预计抽放量12 m3/min,高位巷抽放预计抽放量5.5 m3/min。
回采期间使用抽放泵为2#泵(CBF410,160 kW)、3#泵(2BEC52,250 kW)和4#泵(2BEC670,560 kW)。流量调整后,141613抽放巷钻孔抽放及高位巷抽放流量分别为80,55 m3/min,其中钻孔抽放瓦斯量为6.4 m3/min;141613高位巷抽放瓦斯量为5.5 m3/min;141713两巷本层、穿层抽放瓦斯量为7.0 m3/min;141713回风巷留管抽放瓦斯量为12.0 m3/min;剩余6.1 m3/min瓦斯涌出量采用风排方法予以解决。
采面配风量Q配=100 q采K采。其中,q采为瓦斯涌出量;K采为采面瓦斯涌出量不均匀备用系数,取1.7。
经计算,Q配=1 037 m3/min,预计回风瓦斯浓度为0.59%。
3组织措施
(1)所有人员入井必须佩带隔离式自救器。
(2)该采面相关巷道内必须按照要求安设水幕、喷雾和隔爆水槽。
(3)必须派专职瓦斯检查员巡回检查采面瓦斯。
(4)通风区每班必须安排有专人对采面进行洗尘,严禁煤尘超限作业。
(5)工作面上隅角附近必须安设有直通矿调度的电话,在距工作面25～40 m的地方设置压风自救系统,压风自救系统数量要求大于工作面作业人员数总和。在该工作面的回风系统中有人作业的地点,也必须设置压风自救系统,并随时检查保证压风的正常供给。
(6)加强采面回风巷抽放管路的管理工作,严禁抽放管路积水或其他原因造成的抽放管路堵塞,以免引起瓦斯超限。
(7)加强采面初采期间的瓦斯治理工作,第一次基本顶来压和周期性来压必须做好瓦斯治理工作。
(8)加强对运输巷和回风巷内预抽管路的维护工作,严禁抽放管路进水或其他原因造成的抽放管路不起作用导致瓦斯超限。
4抽放效果
结合该矿的生产实际情况,采用测定煤层残余瓦斯压力的方法进行防突措施效果检验,选用仪器为MWYZ-HⅡ型主动式煤层瓦斯压力测定仪。按照《防治煤与瓦斯突出规定》的相关规定,共布置了26个压力钻孔,测得的26个瓦斯压力中,最小值为0.23 MPa,最大值为0.56 MPa,符合相关要求。根据评价指标小于0.74 MPa,检验为无突出危险区。
立体式瓦斯治理技术实施后,在141713工作面回采过程中,各钻孔中的瓦斯浓度不断上升,单孔浓度长时间维持在40%～96%,主管路瓦斯抽放浓度达50%～70%。工作面配风量由1 750 m3/min减少为1 037 m3/min;直至回采结束,采面仅出现过1次瓦斯超限现象,在大大提高回采速度和回采效益的同时,一定程度上缓解了14采区的通风系统面临的风量吃紧状况。
5结语
(1)钻孔抽放是高瓦斯突出煤层开采治理瓦斯最根本有效的方法,采用综合抽放技术,提高了瓦斯抽放率和抽放效果的稳定性,有效控制了141713采面瓦斯超限现象的发生,保证了采面的顺利快速回采,取得了较好的社会效益和经济效益。
(2)综合抽放技术的成功应用,为土城矿高瓦斯突出煤层尤其是首采层的瓦斯治理工作积累了宝贵的经验。
(3)对瓦斯的有效治理,在一定程度上减少了采面的配风量,增大了通风系统的应变空间。
(4)对于综合抽放技术的使用,要根据实际情况制订出具体有效的措施,即抽放方式及参数的选择必须有实效性,才能真正发挥该技术的作用,从而取得良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]舒生.高瓦斯矿井综采工作面立体式抽放卸压瓦斯技术探讨[J].矿业安全与环保,2008(12):77-79.
[2]于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社,2000.
[3]于会军,郭银武,李振军.高强度立体式瓦斯综合抽放技术实践[J].煤炭科学技术,2006(12):41-43.
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[7]温百根.沙曲矿瓦斯综合治理技术[J].煤矿安全,2010(5):40-42.
抽放瓦斯泵司机操作规程 篇5
一、正常操作：
1、接到启动命令后，抽放瓦斯泵司机应1人监护、1人准备操作。
2、启动抽放泵时，应首先启动供水系统，并适当调整流量、并开、关有关阀门。
3、我矿抽放泵的启动顺序如下：
（1）关闭进气阀门，打开出气阀门、放空阀门和循环阀门。
（2）操作电气系统，使抽放泵抽入运行。
（3）缓缓开启进气阀门。
（4）调节各阀门，使抽放泵正负压达到合理要求，向泵体、气水分离器等供给适量的水。
4、抽放泵启动后，应及时观测抽放正、负压及流量、瓦斯浓度、轴承温度、电气参数等，并监听抽放泵的运转声。
5、按规定按时记录各种检查数据。
6、停抽放泵，必须通知通风科和调度室。
7、停抽放泵前，必须先将抽放泵泵体及与井下总进气阀门间的管路内瓦斯排除干净。
8、接到停止抽放泵运行的命令后，应1人监护，1人准备进行停机操作。
9、抽放泵的停机操作顺序是：
（1）开启放空阀门、循环阀门，关闭井下总进气阀门，同时开启配风阀门，使抽放泵运转3—5分钟，将泵体内和井下总进气阀门间的管路内的瓦斯排出。
（2）操作电气系统，停止抽放泵运转。
（3）停止供水、供油。
10、抽放泵停止运转后，要按规定将管路和设备中的水放完。
11、抽放瓦斯的矿井，在抽放工作未准备好前，不得将井下总进气阀门打开，以免管路内的瓦斯出现倒流。
三、特殊操作：
1、如遇停电或其他紧急情况需停机时，必须首先迅速将所有的放空阀门和配风门打开，并关闭井下总进气阀门。
2、抽放泵每次有计划的停机，必须提前通知通风科和调度室，紧急情况下，停机后应及时通知通风科和调度室。
3、抽放泵需要互换运行时，必须报告调度室和通风科同意后方可按计划进行。
4、互换抽放泵的操作顺序如下：
（1）备用泵空载运转正常后，调小运转泵的流量，并相应调整抽气量。
（2）开启备用泵和运转泵系统间的联络阀门，并关闭备用泵的配风阀门，使备用泵低负荷与运转泵并联运行。
（3）当备用泵带负荷运转正常后，关闭其放空阀门。
高位钻孔瓦斯抽放影响参数研究 篇6
关键词：高位钻孔 抽放率 钻孔间距 钻孔直径
中图分类号：TD7文献标识码：A文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0071-01
瓦斯是煤矿井下发生爆炸的根源。据统计，仅1983-1994年间，我国就发生瓦斯事故675起，死亡4571人，直接经济损失150亿元。近年来，因瓦斯事故造成生命与财产安全损失更为严重[1]。瓦斯事故死亡事故中的死亡人数占总死亡人数的比重基本在80%以上[2]。 瓦斯的主要成分是甲烷，其温室效应是二氧化碳的20多倍，因此大量瓦斯气体释放到大气中，会带来严重的环境灾害。随着开采规模的扩大，以及新技术的应用，煤矿事故中煤与瓦斯突出事故日趋严重[3]。瓦斯抽放是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，有效地提高瓦斯抽放浓度和抽放量，能够减少煤矿安全事故，将其变害为宝，具有重大的经济意义和环境意义。
1 高位钻孔抽放参数分析
高位钻孔抽放是采空区瓦斯抽放常用的方法之一，其抽放效果与抽放参数的选取直接相关，因此要提高瓦斯抽放率和瓦斯抽放浓度，必须选取合理的参数。1211工作面可采储量181万 t，设计日产量7325 t，综采工作面相对瓦斯涌出量预计为：6 m3/t，绝对瓦斯涌出量：30 m3/min，为低透气性煤层。本文以张集矿1211 工作面为背景，利用FLUENT软件进行数值模拟，确定采空区上覆岩层的三带位置，将钻孔布置在顶板裂隙带。根据高位钻孔抽放瓦斯模型，利用MATLAB软件，模拟瓦斯流场的二维等值线图，从而确定钻孔抽放参数。
1.1 钻孔间距
为了确定合理的钻孔间距，分别对0.5 m和1 m的钻孔间距进行了瓦斯流场与抽放率的模拟分析，如图1、2和3所示。从图中可以看出，钻孔直径为75 mm、抽放时间为1天时，钻孔间距为0.5 m比1 m的瓦斯流场变化幅度明显增大；抽放率的变化更为明显，钻孔间距为0.5 m比1 m的抽放率大了两倍以上，并且有随时间增加的趋势。因此，钻孔间距取0.5 m较合适。
1.2 抽放负压
在分别为不同抽放负压下的瓦斯流场图。从中可以看出抽放负压为0 MPa时比抽放负压为0.05 MPa时的瓦斯流场的变化幅度反而小，抽放率也较抽放负压为0.05 MPa时小，其原因可能是瓦斯供给源贫乏及钻孔漏气严重，这时就需要调整抽放负压。
提高抽放负压，对煤（岩）层中瓦斯压力差的增大是有限的，因为其极限值只能达到0.1 MPa，且由于受管路及钻孔密封性的影响，提高抽放负压会增加巷道空气量的漏入，影响抽放效果；同时提高负压对抽放设备的要求也有所提高，因而受到一定的限制。在不同负压下抽放率比较，可以看出，一定范围内，不同抽放负压对瓦斯抽放率影响不大。因此，抽放时要保证有一定的负压，同时不能太大，在0～0.05 MPa之间较合适，在高位钻孔抽放中，可取20～30 kPa。
1.3 抽放钻孔直径
在出了抽放负压为0.05 MPa，抽放时间为120 d时，不同钻孔直径下瓦斯抽放率随时间变化曲线。由图可知，在时间相同时，直径越大抽放率越高，但其增长的幅度远比直径增长的幅度小。钻孔直径的大小对抽放效果的影响主要表现在瓦斯沿钻孔流动的阻力有所不同，且相差不大，但是增大钻孔直径则施工难度将增大，且费用提高。在钻孔抽放中，现场一般取75 mm，在条件许可情况下尽可能采用大直径孔，以提高瓦斯抽放率。
2 结语
通过数值分析得到了高位钻孔时钻孔间距、抽放负压以及钻孔直径对瓦斯抽放率的影响规律。结果表明钻孔间距从1 m减小到0.5 m，可以明显提高瓦斯抽放率；抽放负压对瓦斯抽放率影响与负压范围有关，当抽放负压到达一定范围时，对抽放率的影响不明显；增大钻孔直径对提高抽放率有一定影响，但抽放率的增大幅度远小于钻孔直径增大幅度。该分析结果为高位钻孔抽放瓦斯参数的选取提供了理论指导。
参考文献
[1]梁冰，孙可明.低渗透煤层气开采理论及其应用[M].科学出版社，2006.
[2]马丕梁，范启炜.我国抽放瓦斯现状与展望[J].中国煤炭，2004，30（2）：5-8.
综合瓦斯抽放 篇7
关键词：瓦斯,抽放技术,瓦斯涌出量,综采放顶煤,瓦斯排放量
新疆大黄山豫新煤业公司为义煤集团公司与新疆建设兵团农六师合资组建的有限责任公司, 下设2个分矿。其中一号井井田东西走向长3.9 km, 倾斜宽1.16～1.90 km, 面积6.58 km2。经技术改造, 目前生产能力为60万t/a。所采煤层为侏罗系下统八道湾组, 可采煤层6层。自下而上为:三尺槽、八尺槽、中大槽、米尺槽、五尺槽, 其中米尺槽、五尺槽因厚度不够均不可采。现主要回采中大煤层, 其煤层走向近EW, 倾向SW, 煤层倾角25～28°, 煤层可采厚度23 m。煤层结构简单, 距顶板2.7 m有一层0.15 m炭质泥岩夹矸, 距底板3.2 m有一层0.20 m炭质泥岩夹矸。煤硬度f=1.35～1.4, 节理发育。
1 工程概况
1.1 工作面位置及其特征
本工作面总长为1 623 m, 倾斜长69～86 m, 可采煤量为175万t。西界为河床煤柱终采线, 东以井田边界为界, 由于上邻已采过的仓储式回采工作面和本工作面底板地质等原因, 在掘进过程中把工作面分为3段:第1段采区长790 m, 平均倾角14.5°, 倾斜长为69 m;第2段采区长632 m, 平均倾角13.5°, 倾斜长69 m;第3段采区长150 m, 平均倾角19.0°, 倾斜长86 m。上部为+780 m水平综采采空区, 下部尚未布置工作面。
1.2 地质构造
本工作面属向斜构造北翼, 地质构造简单, 有3处小断层, 分别位于九采区石门口下山 (磁方位21°) 、十一采区石门以西20 m (磁方位30°) 、十一采区石门以东66 m (磁方位41°) , 3处断层对回采无大的影响, 形成工作面方位有小的变化, 推进中工作面有轻微起伏和调向。煤层顶板岩石抗压强度平均63 MPa, 中等坚硬偏上顶板。
1.3 瓦斯、煤尘与防火
矿井相对瓦斯涌出量29.66 m3/t, 绝对瓦斯涌出量37.08 m3/min, 属高瓦斯矿井。瓦斯成分以氮气为主, 沼气次之, 瓦斯属CO2—N2带。矿井煤层瓦斯现水平最大压力1.06 MPa, 瓦斯梯度每下降100 m瓦斯含量增加2.36～3.3 m3, 瓦斯压力增加0.41～0.67 MPa。煤层的透气性系数在0.319～2.823 m2/ (MPa2·d) 之间, 属可以抽放煤层。本工作面煤尘具有爆炸危险性, 爆炸指数为39%。煤层易自燃, 自然发火期一般为3～6个月, 同时采区上部前期为火区。
1.4 采煤方法
本工作面采用走向长壁斜切分层综采放顶煤采煤法, 采放比1 ∶3, 两巷超前预裂爆破弱化顶板, 全部垮落法控制顶板, 注氮和黄泥注浆处理采空区。本工作面于2007年9月下旬动刀试产, 由于三机调试、运输线调试, 10月上旬工作面开始正常推进, 在10月中旬工作面推进16 m时, 上隅角和回风巷瓦斯开始超标, 到11月中旬工作面在推进中一直按照综合抽放技术方案进行瓦斯治理。
2 瓦斯超限原因分析
(1) 103工作面瓦斯涌出量较高, 绝对瓦斯涌出量在28～35 m3/min之间。
(2) 工作面形成后开始安装, 靠近切眼段瓦斯抽放时间短。
(3) 瓦斯抽放设计布孔密度不够、不及时。从开始设计只有2层下行孔, 到后来才对每仓增补倾向孔, 施工较晚。瓦斯抽放质量、套管封堵质量差, 管内积水排放不及时, 造成管路不畅通。高位瓦斯排放巷设计较为合理, 但由于上端头支架不足, 造成上端头堵漏面积大, 且在后期注浆中由于考虑不周致使注浆进一步封堵高位瓦斯排放巷, 造成抽放效果不佳。
(4) 初期瓦斯抽放泵安设位置较远, 管道管径小、敷设的管道阻力大, 抽放量小, 也是影响瓦斯前期抽放的一个重要因素。
3 瓦斯治理抽放措施
综采工作面瓦斯来源主要有3部分:①回采工作面运输巷涌出的瓦斯释放浓度为0.5%, 占工作面瓦斯总涌出量的20%～25%;②工作面煤壁及采落煤块的瓦斯涌出, 这部分瓦斯涌出量与采煤工作面推进度以及落煤堆放时间有关, 占工作面瓦斯总涌出量的10%～15%;③采空区瓦斯涌出量, 占回采工作面瓦斯总涌出量的60%～70%。针对采面瓦斯涌出规律, 主要采取了以下措施:
(1) 加强对工作面回采巷道瓦斯抽放孔的瓦斯抽放力度。根据本工作面瓦斯涌出量大的特点, 在延长工作面走向长度的同时, 配套设计和施工了第3区段瓦斯抽放孔及抽放系统。具体实施为:①对本煤层瓦斯抽放。在工作面运输巷实体煤, 每隔30 m布置一组瓦斯抽放孔, 瓦斯抽放孔分为浅孔和深孔, 其中浅孔孔深为10 m, 每组12个孔, 分上下2层;深孔孔深为60 m, 每组6个孔, 分上下2层。②和运输巷一样, 在回风巷实体煤也按浅孔、深孔进行抽放孔布置。并采用顺层钻孔前期预抽瓦斯, 瓦斯衰减后采用高压煤体注水, 进行工作面防火。③为加快瓦斯抽放力度, 于2007年11月上旬, 在距原切眼外50 m处, 掘一高位瓦斯排放巷并与工作面上部采空区侧贯通。④由于工作面上隅角处易出现瓦斯积聚现象, 在对上隅角埋管抽放及采空区瓦斯抽放工作中:沿埋管走向布置高低位钻孔进行抽放。在原来瓦斯抽放管道的基础上, 又在12采区石门安装2台矿用隔爆抽出式塑料叶轮轴流局部通风机, 通过弹性风筒直接将工作面上拐头采空区的瓦斯排到采区总回风巷中。
(2) 加强工作面上、下拐头堵漏风。工作面在推进过程中, 采空区面积逐渐加大, 工作面进风量一大部分漏入工作面采空区, 造成工作面上拐头瓦斯超限。针对这种情况, 每拉一次转载机, 用编织袋装煤在上、下拐头采空区侧建一道闭墙。以减少采空区漏风和采空区瓦斯大量从上拐头涌出, 造成上拐头瓦斯超限的现象。
(3) 稳定工作面风量, 加强通风管理。在工作面回采初期, 利用提高工作面配风量来解决瓦斯超限问题, 但效果不是太好。随着工作面风量的增加, 瓦斯绝对涌出量增大, 工作面风量曾配到2 000 m3/min以上, 但瓦斯超限问题还依然相当严重。通过加强对工作面上、下拐头堵漏, 加大对工作面回采巷道瓦斯抽放力度, 增强高位瓦斯排放巷的作用, 最后把风量稳定在1 460 m3/min。这样在工作面回风流中, 瓦斯浓度控制在0.5%～0.7%之间。通过通风排放的瓦斯为7.30～10.22 m3/min, 占总排放量的40%, 工作面瓦斯浓度得到有效控制, 达到安全生产的要求。
4 结语
(1) 通过对工作面瓦斯超限原因分析及治理, 说明采用瓦斯综合抽放技术, 能有效地控制易发火特厚煤层综采放顶煤工作面瓦斯涌出量的问题, 对今后工作面的布置具有一定的借鉴意义。
(2) 认真做好工作面瓦斯抽放和总体设计工作。
(3) 认真组织, 周密安排, 科学施工, 确保工作面在回采前有足够的抽放时间。
综合瓦斯抽放 篇8
鹤煤公司五矿3302工作面位于北翼33采区最上部, 属该采区首采工作面, 所采煤层为二1煤层, 为一单斜构造, 煤层产状较为稳定, 节理发育, 地质条件复杂。工作面煤层原始瓦斯含量12.35 m3/t, 工作面地质储量29.5万t, 瓦斯储量364.3万m3。该工作面的采掘活动严格按防突头面进行管理。
工作面采用长壁炮采全层顶煤工艺, 采高2.0 m, 设计放煤高度6.0 m。工作面运输巷、回风巷和开切眼均沿二1煤底板布置, 回风巷与3208采空区留设20 m隔离煤柱。煤巷掘进期间边掘边抽, 在运输巷、回风巷两帮边抽边掘, 钻场内布置有倾向顺层孔和走向孔, 因客观条件影响, 切眼向外100 m范围内未施工倾向顺层孔。在运输巷、回风巷均布置有Ø100 mm抽放支管, 带抽运输巷、回风巷本煤层顺层孔及回风巷高位裂隙孔。
工作面初采期间, 配风量由1 080 m3/min 增加至1 500 m3/min (为建矿以来工作面配风量最大值, 采面配风量已至极限) , 上隅角瓦斯仍在1.5%～2.0%, 回风巷回风流瓦斯在0.9%～1.3%, 工作面处于半停产状态, 瓦斯超限问题已严重制约了生产。
2瓦斯治理技术
3302工作面投产前, 由于采掘接替紧张, 仅在运输巷、回风巷距切眼100 m以外布置有部分本煤层抽放钻孔, 且预抽期很短, 投产后回风巷顶板钻场布置的高位裂隙钻孔也因工作面初采期间顶板垮落, 难以充分发挥作用。在此情况下, 为确保安全生产, 只能基于现有条件在不停产或无需长时间停产的情况下, 慎选抽放方式。
工作面初采期间经现场检查, 采煤时煤壁墙侧、放煤时上隅角及向下10 m范围内采空区侧和上安全口向下3 m范围内顶板处等部位为主要的瓦斯涌出源, 为有效解决瓦斯问题, 分别采取以下针对性抽放措施对工作面瓦斯涌出进行治理。
(1) 浅孔抽放。
采面刚投产期间, 切眼煤墙侧瓦斯涌出量较大, 基本处于临界状态。为减少煤墙瓦斯涌出量, 决定在工作面煤墙实施浅孔抽放, 即采用风动钻机垂直工作面煤墙每隔2.5 m施工1个深5 m、Ø75 mm的钻孔, 用快速封孔器封孔, 并及时用Ø50 mm支管带抽至运输巷、回风巷的抽放管路中。工作面采上半部时, 下半部打孔带抽;采下部时, 上半部打孔带抽, 如此循环。实施浅孔抽放期间, 抽放瓦斯浓度在8%～20%, 煤墙侧瓦斯浓度也降至0.8%左右, 虽一定程度上解决了煤墙瓦斯超限问题, 但此方法拆卸钻孔及管路频繁, 管理及协调难度大, 故工作面初采阶段过后便停止使用。
(2) 埋管抽放。
工作面初采放煤时, 上隅角及向下10 m范围的采空区侧瓦斯浓度在1.2%～1.8%。为解决这一问题, 在上隅角实施了埋管抽放, 即在工作面上隅角采空区内预埋1根Ø100 mm抽放钢管, 每20 m加1个三通, 在三通上竖1根1 m高的花管。通过连续观测, 抽放浓度在6%～8%, 压差在7.98 kPa左右, 负压基本稳定在26.6 kPa, 日抽放瓦斯纯量平均800 m3, 虽抽放浓度不高, 但抽放量可观。据此, 又沿工作面倾斜方向将上隅角的埋管向下延伸了10 m, 每隔3 m竖1根1 m高的花管 (图1) , 以进一步扩大采空区埋管抽放范围。经计量, 埋管抽放量约占工作面初采阶段抽放比例的25%。埋管抽放有效地降低了工作面上隅角及上部采空区侧的瓦斯涌出, 工作面基本恢复正常生产。
(3) 插管抽放。
工作面生产期间处理上隅角时, 顶煤易冒落, 时常造成上安全口附近顶板局部瓦斯积聚, 对此, 在工作面上隅角进行插管抽放, 即在工作面上安全口安设1个Ø60 mm的可移动耙形铁管, 用Ø50 mm软管连接回风巷的Ø100 mm抽放支管, 前端用若干个Ø75 mm的短管接至瓦斯积聚处, 对工作面上安全口附近高顶处及上隅角等处积聚的瓦斯进行处理, 因其移动性强, 对工作面初采期间解决局部瓦斯积聚问题十分有效。
(4) 本煤层卸压带抽放。
工作面投产时, 初采切眼向外100 m区段内未实施顺层孔抽放, 这也是造成工作面刚投产即出现瓦斯处于临界状态的主要原因之一。若从根本上治理瓦斯, 必须对工作面本煤层空白带补打顺层孔进行抽放, 考虑到采面上下安全口向外10 m范围内受采动压力影响, 裂隙比较发育, 决定边采边实施卸压带本煤层抽放。检修班从回采切眼向外3 m处的运输巷、回风巷内, 由里向外每隔1.5 m施工1个本煤层上下山钻孔, 钻孔相互搭接, 不留空白带。钻孔随打随带抽, 因钻孔布置在采面卸压带范围内, 钻孔内瓦斯浓度基本上都在70%～80%, 压差为0.665 kPa左右, 负压在5.32～7.98 kPa, 且随着工作面的推进, 回采切眼向外10 m范围的卸压带内始终有6～7个抽放钻孔保持着高浓度、大流量的抽放状态。卸压带抽放的实施, 有效地降低了工作面煤层瓦斯含量及涌出量, 瓦斯临界状态基本消除, 采面完全恢复正常生产。
3应用效果
初采期间, 通过采取针对性的抽放措施, 有效治理了工作面初采期间的瓦斯涌出, 采面上隅角瓦斯浓度由之前的1.5%左右降至0.8%, 回风瓦斯浓度由之前的0.9%～1.3%降至0.6%～0.7%, 解决了瓦斯严重制约生产的难题, 采面初采阶段的日产量保持在400～500 t。
4结语
综合瓦斯抽放 篇9
1 煤矿井中进行瓦斯抽放的必要性
一般在煤矿井中都设置有通风系统, 但是由于在井下的瓦斯含量比较大, 而且在煤矿开在的过程中由于井下空间狭小而导致瓦斯含量过高而发生危险, 因此在煤矿井中进行瓦斯抽放是十分必要的, 这是直接关系到煤矿开采企业安全生产的重要内容。
通过煤矿井瓦斯抽放技术是目前我国煤炭开采企业降低井下瓦斯含量的重要技术方案, 通过瓦斯抽放技术能够实现降低煤层瓦斯压力的目的, 这对于井下工作人员的人身安全意义重大, 通过瓦斯抽放能够最大限度的避免由于瓦斯含量过高而导致发生瓦斯爆炸的危险。根据瓦斯的化学成分分析可以知道其本身就是一种能源物质, 如果能够合理的开发利用能够为我们带来很大的经济效益, 通过合理的瓦斯采集不但能够有效的降低不可再生能源的利用效率, 而且能够变废为宝, 降低瓦斯对大气环境的影响, 提升煤炭开采企业的环保标准, 实现瓦斯的有效开采。
2 瓦斯抽放的方法探讨
2.1 煤层中的瓦斯抽放
在目前煤炭开采企业的瓦斯抽放技术中最为主要的就是煤层的瓦斯抽放, 由于煤矿井中瓦斯的含量与煤矿井的开采时间之间是存在着一定的联系的, 因此在煤矿井的瓦斯抽放中重点要从煤层瓦斯抽放入手, 首先根据煤层中的瓦斯含量预估值进行瓦斯预抽, 这样便能够有效地降低在瓦斯抽放过程中瓦斯的涌出量。还有一种瓦斯抽放方式就是边抽, 也就是说瓦斯抽放过程与煤炭的开采过程同时进行, 可以通过在煤层开采过程中钻一些孔来抽放煤层中所含有的瓦斯。
边抽是煤炭开采过程中最为主要的瓦斯抽放方式, 而交叉钻孔是边抽工艺中的重要内容, 通过这种钻孔方式能够最大限度的提升瓦斯抽放工艺的效果。根据目前我国煤炭开采企业的发展状况来看, 由于煤层的厚度、硬度、煤质等各不相同, 而且在煤矿的钻井过程中会受到孔间距的影响等是非常大的, 所以要保证钻孔要有上下两排, 这样便能够实现将煤层中瓦斯尽可能的抽放。对于目前我国煤矿开采企业中所广泛使用的深孔预裂爆破方式就是通过钻孔来提升煤层本身透气性能的一种瓦斯气体抽放工艺, 由于深孔预裂爆破方式能够有效地提升矿井本身的通透性, 从而有效地提升了矿井瓦斯的流通量, 有效地提升了煤矿井瓦斯抽放的能力。
2.2 邻近层瓦斯抽放技术
煤矿井的煤层中所蕴含的煤炭资源之间或多或少的都存在着一定的联系, 而且这些矿井中煤层会由于煤炭的开采而发生一定的变化, 也就是说随着煤矿开采工作的开展煤层中会产生一些裂缝, 因此煤层本身的通透性明显提升, 煤层中的瓦斯抽放能力则得到了明显的提升, 因此对于这类的煤层可以采用卸压去抽放的形式来提升矿井瓦斯抽放工艺的瓦斯抽放能力。根据目前我国的矿山压力规律分析我们可以看出, 随着我国煤矿井中所承受的压力应力一般都是集中在一个比较集中的区域, 因此很容易导致煤层由于崩裂而释放出大量的瓦斯, 因此瓦斯抽放工艺中为了有效地实现目标可以采用这一特点来提升瓦斯的抽放能力, 但是对于临层的煤层则要根据开采层距离以及岩性等方面的分析做好相应工作。
2.3 采空区瓦斯抽放技术
在煤矿井的采空区中瓦斯会随着煤炭的开采而出现位移的状况, 而煤矿井中的井下部分大多都是联通的, 因此这样就很容易导致回采区中出现瓦斯涌出的现象, 因此在瓦斯抽放技术中要求我们根据采空区中瓦斯的流动性来对采煤区域的瓦斯进行合理抽放, 最重要的就是要做好采空区的密闭性, 避免由于此区域由于漏风而导致出现无功瓦斯抽放的现象。对于采空区域一般都采用在其上方设置钻孔区的方式, 并且通过钻孔与裂缝之间的连接来实现管路的管理, 最大限度的提升瓦斯抽放能力。由于在采空区瓦斯抽放的过程中会使用到很多钻孔, 为了降低瓦斯工作成本, 提升煤矿井的瓦斯抽放能力, 建议对于旧钻孔可以重复利用, 而且采空区瓦斯抽放对于煤层的瓦斯抽放影响效果也是十分明显的。
2.4 综合瓦斯抽放技术
煤矿井中瓦斯含量与煤炭开采量的多少有着直接关系, 目前我国煤炭开采企业的生产效率都比较高, 开采量大是我国煤炭开采企业的主要特点, 为了能够降低煤炭开采企业的安全事故, 通过综合瓦斯抽放技术来提升煤矿井安全性能也是一种十分重要的措施。综合瓦斯抽放技术是一种通过预抽、邻近层瓦斯抽放以及采空区瓦斯抽放的形式来各种瓦斯抽放工艺综合使用的一种方式。在煤矿开采层中为了有效的降低煤层中瓦斯含量, 一般都是通过钻孔的方式来进行瓦斯抽取的, 通过井下、巷道等多种瓦斯抽放技术相结合的方式是综合瓦斯抽放技术中的核心内容。综合瓦斯抽放技术是一种立体式的瓦斯抽放工艺, 这不同于上文中所阐述的单一的瓦斯抽放工艺, 多种方式综合使用能够保证煤矿生产企业的煤矿井在各种工艺保障的前提下进行生产, 因此其安全性能和安全系数则不言而喻, 能够实现煤矿井空间的充分利用, 而且能够大大的缩短煤矿井瓦斯抽放的时间, 有效地提升了煤矿井瓦斯抽放的工作效率, 这对于促进煤矿生产企业的安全发展的影响是非常大的。
3 结语
煤矿开采企业中对于安全工作的重视程度越来越高, 而由于瓦斯含量过高而导致的安全事故也是最多、最严重的, 在目前我国煤炭开采企业中瓦斯抽放技术是十分重要的一项降低煤矿井中瓦斯含量的生产技术。通过瓦斯抽放技术不但能够有效地提升煤矿企业生产的安全系数, 而且通过合理的开采工艺能够最大限度的提升能源的利用效率, 在本文中笔者根据目前我国煤炭开采企业中所使用的煤层瓦斯抽放技术、邻近层瓦斯抽放技术以及采空区的瓦斯抽放等相关问题进行了详细的研究和探讨, 希望本文能够对提升我国煤炭开采企业生产安全工作能够有所帮助。
参考文献
[1]高成亮.煤矿瓦斯防治中抽采新技术的运用刍议[J].中国科技投资, 2013, 9 (34) :42.
瓦斯抽放钻孔破坏分析 篇10
煤炭是中国的主要能源, 占一次能源的70%以上, 进入21世纪以来, 随着中国经济的快速增长, 煤炭需求量也快速增长, 2001年至2008年中国煤炭产量由11.06亿t猛增到27.2亿t, 平均每年增长了18.24%。中国煤炭工业在保障中国经济快速增长的同时, 也使煤炭的开采条件不断恶化, 突出表现在开采深度增加、瓦斯压力和瓦斯含量增大、地质构造条件复杂, 瓦斯灾害、特别是煤与瓦斯突出灾害日趋严重。瓦斯抽采是防范瓦斯事故的治本之策, 必须努力实现抽采达标。通过瓦斯抽采, 降低煤层中的瓦斯含量, 从根本上治理防范瓦斯灾害。我国目前钻孔抽放瓦斯是实现瓦斯抽采和预防瓦斯突出的重要手段, 而塌孔卡钻现象严重的制约着钻孔抽放瓦斯技术的应用和发展。所以钻孔周边煤岩体破裂规律的研究是发展钻孔抽放瓦斯技术亟待解决的问题。
2 理论分析孔壁破坏规律
卸荷变形破坏现象在自然界中广泛存在。瓦斯抽放钻孔的开挖实际上是煤岩体在某一方面的应力得到释放, 从而破坏了原有的力学平衡状态, 使煤岩体产生新的变形, 甚至破裂、破碎。在开挖过程中, 由于应力重分布导致围岩损伤破坏。目前我国的瓦斯抽放钻孔长度从几十米到近千米不等, 塌孔点一般在钻孔的深部, 因此本文将瓦斯抽放钻孔简化为平面应变问题。
如图1所示, 将瓦斯抽放钻孔简化为平面应变问题。由于平面为边界均受压力作用, 所以p和q为负数。在平面上取一与钻孔同心半径为b的大圆, b>>a。由圣维南原理可知, 大圆上每一点应力分量由受二向均匀压缩的无孔板应力场确定, 即大圆边界上有 。由应力坐标变换公式有:
可得到用极坐标表示的形式
原问题转化为如下新问题:在边界上, 受有径向面力和切向面力分别为 和 , 而内边界无面力作用的圆环。将外载荷分为如下两组:
第一组面力、所对应的问题是圆环外边界受均匀压力的问题, 该问题的解答为
第二组面力、所对应的问题较为复杂, 可从其所受面力分析入手。在外边界上边界条件为
由应力函数与应力分量关系得:
由观察和相容方程并求解得应力函数为:
将 (2) 式和 (3) 式代入边界条件得 (其中
将 (3) 式和 (4) 式代入 (2) 式得
根据叠加原理, 将与两组面力相对应的两组解答 (1) 式和 (5) 式相加, 即得到问题的解答:
其中 为测压系数。由现场观测可知, 一般 , 且采深越大, 此值越大;此值越大, 拉应力区越明显。本文取 , 由公式 (6) 中第二式得钻孔周边环向应力如表1。表格1中由于代表压力, 应是负值, 所以代表拉力。
由公式 (6) 中第二式可得沿钻孔周边的环向应力为:
根据公式 (7) 绘制钻孔周边应力分布曲线如图2所示。
由图2可以看出:在钻孔左右两侧的受压区由于出现应力集中现象使得钻孔周边压力升高明显, 会导致煤岩体较大程度的流变, 使得煤岩孔隙被压实, 瓦斯渗透率降低;而在钻孔的上下两侧出现受拉区, 使得煤岩孔隙扩张贯通, 瓦斯渗透率增大, 所以在钻孔形成初期, 瓦斯主要从上下两侧涌出, 煤岩体在钻孔上下两侧附近首先出现明显的卸压区域。在瓦斯涌出过程中伴随煤岩应力的重新分布和流变, 上下两侧孔壁首先被拉裂。由于上下两侧孔壁的破坏, 钻孔已不完整, 在钻孔内左右两侧孔壁相对突出, 而此时瓦斯的卸压开始影响左右两侧区域, 使左右两侧区域的相对突出的孔壁受剪切作用而破坏。破坏由上下两侧向左右两侧逐渐延伸, 最后形成钻孔孔壁的整体破坏。
3 结论
本文从瓦斯抽放过程中钻孔的塌孔卡钻现象出发, 借助弹性力学的方法对卸荷的瓦斯抽放钻孔周边煤岩体的应力情况进行了理论计算, 推导出了当测压系数λ=1/4时沿钻孔周边方向的环向应力表达式, 并根据此表达式绘制出了环向应力变化曲线, 直观的表达出钻孔周边环向应力沿孔壁的变化规律。
