矿井瓦斯抽放方案.doc

矿井瓦斯抽放方案 一、瓦斯来源分析 工作面瓦斯一部分来源于开采层的煤壁和落煤解吸的瓦斯，另一部分来源于采空区丢煤解吸的瓦斯和围岩涌出的瓦斯。而掘进工作面的瓦斯涌出量也比较大。所以大量瓦斯来自开采层本身和采空区（含采空区丢煤、邻近层和围岩）及煤层中的掘进面涌出的瓦斯。 二、抽放瓦斯方案选择煤矿抽放瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径，也是防止煤与瓦斯突出的主要措施之一。抽放瓦斯不仅为井下安全生产和更好地发挥采掘机械效能提供了条件，同时对抽出的瓦斯加以利用，也会取得较好的经济效益和社会效益。抽放瓦斯方法的选择，主要是根据矿井（或采区、工作面）瓦斯来源、煤层赋存状况、采掘布置、开采程序以及开采地质条件等因素进行综合考虑。目前抽放瓦斯方法主要有：开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放，选择具体抽放瓦斯方法时应遵循如下原则：1、选择的抽放瓦斯方法应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件；2、应根据瓦斯来源及涌出构成进行，尽量采取综合抽放瓦斯方法，以提高抽放瓦斯效果； 3、有利于减少井巷工程量，实现抽放巷道与开采巷道相结合；4、选择的抽放瓦斯方法应有利于抽放巷道布置与维修、提高瓦斯抽放效果和降低抽放成本； 5、所选择的抽放方法应有利于抽放工程施工、抽放管路敷设以及抽放时间增加。 （1）瓦斯抽放方法概述 1、开采层瓦斯抽放开采层抽放包括预抽、边采边抽和强化抽放等方式，预抽主要采用钻孔预抽，是在工作面开采前预先抽放煤体中的瓦斯，属于未卸压煤层的瓦斯抽放，对于透气性及其它预抽条件较好的煤层，预抽会取得较好效果。边采边抽利用工作面开采时的卸压效应抽放本层瓦斯，当工作面推进时，工作面前方煤体由于卸压，透气性大大增加，抽放效率大幅度提高，采用斜向孔或交叉钻孔，抽放工作面前方煤体的卸压瓦斯。“九五” 期间，抚顺分院进行交叉钻孔方法试验，取得很好的抽放效果。交叉钻孔除具有斜交钻孔的优点以外，还可以增加煤层裂隙与钻孔的气体动力学联系，有利于煤层瓦斯向钻孔流动，故其抽放效果将会更好些。1.煤矿适合本煤层瓦斯抽放的条件，采用斜向或交叉钻孔抽放本煤层瓦斯会取得较好的效果。2、采空区瓦斯抽放采空区瓦斯抽放具有抽放量大、来源稳定等特点，由于采煤工作面采用U型通风方式，上隅角积聚大量的瓦斯，再加上邻近层、围岩瓦斯的涌出，使采空区瓦斯涌出量较大，具备进行采空区瓦斯抽放的条件。 （2）瓦斯抽放方法根据抽放方法的选择原则，结合1.煤矿煤层的赋存、瓦斯来源等特点，考虑到工作面所需的抽放量，提出1.煤矿较合理的抽放方法。抽放方法见表4-2-1：表4-2-1 抽 放 方 案 选 择煤层抽放方式理 由备注本煤层抽放采煤工作面顺层打钻采煤工作面瓦斯涌出量大影响正常生产边采边抽或先抽后采掘进面打钻掘进工作面瓦斯涌出量大影响正常生产边掘边抽或先抽后掘采空区抽放埋管或插管采空区瓦斯涌出量大。采空区内埋管或插管 三、抽放瓦斯参数设计 1、预抽开采层瓦斯 （一）、回采工作面预抽抽放方式 结合回采工作面的巷道布置特点，推荐采用沿煤层倾斜方向平行钻孔方式进行本煤层瓦斯抽放。具体布孔方法：利用工作面进风巷，向回采工作面切眼方向打沿煤层倾斜方向的平行钻孔，如图1所示。回采工作面预抽钻孔布置参数如下：钻孔长度：7075m；钻头直径：开孔89mm，终孔75mm；钻孔与回风顺槽夹角：8486；钻孔倾角：与煤层倾角相同；钻孔间距：由于矿井没有透气性系数等资料，因此暂定5m，生产过程中加强收集瓦斯相关参数，以确定最佳抽放半径；封孔深度：58m；封孔方式：聚胺酯封孔或水泥砂浆封孔。 2、采空区瓦斯抽放 上隅角插管抽放瓦斯上隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。为操作方便，靠近采面上隅角段管路可采用6m长的铠装软管与主抽放管路连接，将铠装软管插入上隅角，为保证软管吸入口处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高），抽放软管与木棒绑在一起，用铁丝吊挂在支架上，为提高抽放浓度，上隅角处应采用挡风帘或其他挡风设施，提高抽放效果。随着工作的推进，拆下前端一段主管路，移动抽放软管，如此反复。抽放工艺如图4-3-2所示。软管可采用14吋管。抽放管伸入上隅角长度及位置应根据实际抽放效果，不断调整，得到合理的参数。图4-3-24上隅角插管抽放瓦斯示意图上隅角插管瓦斯抽放是制造一个负压区，让周围瓦斯向负压区流动，然后通过排放管路，抽出工作面，负压区在什么地方最合适，顶板岩性不同，顶板的冒落程度不同，对负压区的选择都将有较大影响，为确保抽放点的合适位置（使吸入口瓦斯浓度较高），在抽放管路负压始端接一个带48个分支的一段管路，分出几个支管，支管出口接4吋或6吋胶皮软管，软管插入上隅角后呈发散排列，可提高抽放效果，如图4-3-3所示。图4-3-3上隅角分支插管抽放瓦斯示意图对于采空区瓦斯涌出量较大的工作面，也可以采取采空区埋管抽放的方式，随着工作面不断向前推进，沿回风巷将管路埋入采空区。采空区埋管抽放，见图4-3-4。图4-3-4 采空区埋管抽放瓦斯示意图 3、已采的老采空区瓦斯抽放图3-5 对于刚采完的工作面，为防止采空区向外涌出瓦斯，打密闭墙时，向采空区密闭墙内插管，进行瓦斯抽放，见图4-3-5。图4-3-5 全封闭插管抽放采空区瓦斯示意图4、掘进工作面瓦斯抽放 （1）掘进工作面先抽后掘抽放方法：在掘进工作面向迎头打顺层钻孔，在工作面掘进前进行预抽，降低或消除掘进工作面瓦斯突出的危险。抽放钻孔布置：抽放钻孔布置，见图4-3-6，钻孔技术参数，见表4-3-2。图4-3-6 掘进面先抽后掘钻孔布置示意图注：上图仅供参考，钻孔开孔位置应避开破碎处，钻孔的个数可以根据瓦斯及断面情况布置，可根据抽放情况增减。掘进面钻孔封孔工艺与回采面封孔类似，封孔深度及封孔长度适当减小。 掘进面先抽后掘钻孔技术参数表 表4-3-2钻孔类别钻孔与巷道中心线夹角（）钻孔与水平面夹角（）孔深（m）钻孔直径（mm）开孔间距（m）先抽后掘515同煤层倾角15-30750.20.5注：钻孔深度可根据煤层情况确定，条件允许情况下，深度越大效果越好。 （2）掘进工作面边掘边抽1.煤矿掘进工作面瓦斯涌出量较大，若采取迎头打钻孔抽放不合适时可采用掘进工作面边掘边抽的瓦斯抽放方法。详见图4-3-7，参数见表4-3-3。钻场规格尺寸为：宽3.5m，长4m，高2.5m，钻场掘成后，在开口处架设一架抬棚进行支护。封孔工艺与前面的钻孔封孔方法相同。 图4-3-7 掘进工作面边掘边抽示意图边掘边抽钻孔技术参数表 表4-3-3钻孔类别钻孔与巷道中心线夹角（）钻孔仰角（）孔深（m）钻孔直径（mm）边掘边抽1025310415大致同煤层倾角10075注：两条巷道之间的钻孔长45m左右。 四、抽放方法确定根据上面提出的抽放方法结合1.煤矿的实际情况来确定合理的抽放方法。根据矿井瓦斯涌出量预测采面瓦斯主要来自于本煤层的采掘工作面及采空区，而邻近层瓦斯涌出对工作面影响不大。所以合理的抽放方法为本煤层预抽瓦斯结合采空区和掘进面瓦斯抽放。 1、抽放瓦斯量预计 （1）瓦斯抽放量预计掘进工作面采用每隔50m掘一个钻场，每个钻场中布置5个钻孔。共,16个钻场，80个钻孔。采煤工作面每隔5米打一个钻孔，合计80个，钻孔煤层中的长度大约50-100m，根据百米钻孔瓦斯初始涌出量0.175 m3/min100m可得每个钻孔的最大抽放量为0.0875m3/min。所以160个钻孔的抽放总量约为14m3/min。所以预计抽放纯瓦斯量为14m3/min。计算中钻孔瓦斯流量按初始流量，在考虑钻孔瓦斯流量衰减的情况下，抽放钻孔在衰减到一定程度时应在下水平布置钻孔补充瓦斯流量争取达到设计抽放量。 （2） 矿井瓦斯抽放率矿井瓦斯抽放率可根据矿井在某一开采时期，将井下采、掘工作面及其它地点的总瓦斯涌出量被矿井抽放总瓦斯量的比值即为矿井瓦斯抽放率。式中 矿井瓦斯抽放率，%； qc矿井瓦斯抽放量，m3/min，取14； qf矿井风排出瓦斯量，m3/min，取7.9。按上式计算煤层的瓦斯抽放率为64%。 五、抽放施工设备、检测仪表及施工量抽放初期1.煤矿采用本煤层预抽，抽放瓦斯主要工程是钻场和钻孔布置，打钻工程所需的设备为：1、钻机煤矿抽放瓦斯钻机应符合下列要求：（1）电动机及附属电器设备必须是防爆的；（2）钻机要体积小，轻便或解体方便，以利于搬迁；（3）钻机应能打水平、上向、下向任意角度的钻孔。在综合分析我国煤矿常用钻机性能和现场实际使用情况的基础上，考虑1.煤矿的煤、岩硬度以及设计抽放钻孔的长度，设计选择150型全液压钻机。根据钻孔数量和钻孔长度，配备三台150型钻机，其中二台工作，一台检修备用。配套钻杆选用75mm，每节长度1.5m的钻探钻杆，钻头选用三翼钻头。打钻施工供水采用由地面供水池向采区直接敷设管路，利用静压水直接供水，供水管路采用高压胶管供水。2、主要检测仪器、仪表配置井下抽放瓦斯主要检测仪器、仪表包括孔板流量计、U型水柱计（汞柱计）、瓦斯浓度检定器和高负压取样器等。 六、 矿井抽放瓦斯服务年限至于矿井瓦斯抽放服务年限，就抽放开采层瓦斯而论，其服务年限与煤层开采年限是一致。