告成礦瓦斯抽放技術(shù)實(shí)踐

穆春明,劉新現(xiàn),李衛(wèi)峰,楊青合,申衛(wèi)濤(鄭州煤業(yè)集團(tuán)告成煤礦,河南登封452477)

摘　要:通過對告成煤礦井下炮采工作面瓦斯抽放技術(shù)的實(shí)踐,討論瓦斯抽放鉆孔負(fù)壓、流量、濃度三者間關(guān)系,提出布置鉆場、鉆孔的合理化建議,以提高礦井瓦斯抽放效果,對促進(jìn)礦井安全生產(chǎn)具有重要意義。

關(guān)鍵詞:瓦斯抽放;鉆場;鉆孔;負(fù)壓;流量;濃度

中圖分類號:TD712+. 62　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B　　　文章編號:1003-496X(2006)07-0016-03

　　瓦斯災(zāi)害是我國煤礦的主要災(zāi)害,煤礦瓦斯防治的重點(diǎn)應(yīng)立足于防止瓦斯爆炸和煤與瓦斯突出,采用抽放措施(方式)是治理高瓦斯礦井有效手段之一。“先抽后采,以風(fēng)定產(chǎn),監(jiān)測監(jiān)控”的十二字工作方針是我國建立治理瓦斯長效機(jī)制的基石。

告成煤礦于2000年建立了礦井瓦斯抽放系統(tǒng),抽放至今做了大量工作,總結(jié)了不少有益技術(shù)經(jīng)驗(yàn),但還不能完全駕馭,抽放量不穩(wěn)定,抽放效果不理想,抽放系統(tǒng)未能很好發(fā)揮作用。結(jié)合告成煤礦的實(shí)際情況,在礦上現(xiàn)有的設(shè)備和技術(shù)條件下,結(jié)合現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù),討論怎樣提高瓦斯抽放系統(tǒng)的抽放效果。

圖1為13061工作面瓦斯抽放系統(tǒng)示意圖。

測量裝置及儀器為:U型壓差計(jì):測壓差及壓力;負(fù)壓采樣器:抽測瓦斯;光學(xué)瓦斯檢定器:測定瓦斯?jié)舛?孔板流量計(jì):測氣體流量。

1　瓦斯抽放效果的影響因素

根據(jù)告成煤礦井下實(shí)際情況,發(fā)現(xiàn)存在以下因果關(guān)系:

(1)負(fù)壓、流量和瓦斯?jié)舛戎g的影響。通過實(shí)測孔口負(fù)壓(由低到高,再由高到低)、鉆孔流量———隨著抽放負(fù)壓增高,抽放流量增加,但負(fù)壓增到臨界值后,鉆孔抽放量不再增加,反而下降。

(2)鉆場鉆孔之間的影響。整個抽放系統(tǒng)的抽放鉆場鉆孔之間的3個參數(shù)也是相互影響,各個鉆孔由于氣密性不同,在負(fù)壓作用下,氣密性差的鉆孔會影響到其它鉆孔抽放參數(shù)。

(3)鉆場與鉆場之間的影響。由于告成煤礦井下煤層的透氣性較差,在多個鉆場同時聯(lián)網(wǎng)抽放時,當(dāng)后一個鉆場鉆孔沒有達(dá)到工作面后上方時候,這個鉆場抽出瓦斯?jié)舛鹊?將影響整個抽放系統(tǒng)。

　　因此,合理化布置鉆場鉆孔,有一定的理論依據(jù)和實(shí)踐意義。鑒于告成礦的技術(shù)設(shè)備條件,主要依據(jù)瓦斯抽放鉆孔的負(fù)壓、流量、濃度3個參數(shù)來調(diào)整抽放鉆孔,優(yōu)化瓦斯抽放參數(shù),從而有效的提高抽放系統(tǒng)的抽放效果。

2　測試方案的鉆孔布置

在13061工作面1#、2#、3#鉆場進(jìn)行了數(shù)據(jù)實(shí)測,系統(tǒng)抽放和各個鉆孔上均安裝有和管路相對應(yīng)的孔板流量計(jì),每個鉆場設(shè)計(jì)6個鉆孔(可以根據(jù)煤層瓦斯賦存情況適當(dāng)添加鉆孔),鉆孔終端控制在切巷隅角以內(nèi)20m范圍,相鄰兩鉆場之間的鉆孔超前交叉長度保持10~20 m之間。鉆場布置及鉆孔參數(shù)見圖1、表1—表3。

表1　1#鉆場鉆孔及煤層參數(shù)

3　測試抽放時間

1#鉆場施工完6個鉆孔后聯(lián)網(wǎng)抽放,抽放時間共計(jì)43 d; 2#鉆場抽放共計(jì)57 d; 3#鉆場聯(lián)網(wǎng)抽放6個鉆孔,由于當(dāng)時采面供風(fēng)量1 250 m3/min左右,回風(fēng)流平均瓦斯?jié)舛?. 72%,采面瓦斯超限現(xiàn)象頻繁,經(jīng)研究后,在3#鉆場加打2個鉆孔,抽放共計(jì)27d。

4　測試方式

通過人工測量各支管孔板流量計(jì)和抽放泵站孔板流量計(jì)來分加考察各個鉆孔和抽放系統(tǒng)的抽放效果。計(jì)算公式如下:R混=Kb△h9.81(1)

式中　R混———抽放混和流量;

　K———孔板流量計(jì)系數(shù);

　b———瓦斯?jié)舛刃Ｕ禂?shù);

　h———孔板流量計(jì)壓差。

Q純=R混×q瓦(2)式中　q瓦———管道瓦斯?jié)舛取?o:p>

5　數(shù)據(jù)分析

從測試數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)觀察:把抽放負(fù)壓控制在46~55 kPa抽放效果最佳。由于告成煤礦抽放負(fù)壓一度達(dá)到80 kPa左右,在鉆孔聯(lián)網(wǎng)抽放初期,抽放隨負(fù)壓升高而增加,一旦負(fù)壓達(dá)到某一個值,抽放負(fù)壓反而開始減小,抽放量減少(見圖2和表4)。

抽放效果下降,究其原因:一方面受工作面采煤影響有關(guān);另一方面:①抽放負(fù)壓升高,鉆孔周圍透氣性不好,瓦斯補(bǔ)給不足;②抽放負(fù)壓升高達(dá)到臨界值,負(fù)壓就開始減小,鉆孔透氣或孔口注漿封孔漏氣。

6　解決方案

(1)在同一個鉆場中,把抽放濃度最小或與其它鉆孔相比較小的鉆孔閉掉不抽,其它鉆孔負(fù)壓明顯升高,抽放量增加。

(2)在多個鉆場同時抽放情況下,把有流量無瓦斯鉆孔閉掉,抽放負(fù)壓升高,抽放量增加。

(3)在多個鉆場同時抽放的情況下,當(dāng)后一個鉆場鉆孔沒有達(dá)到工作面后上方時候,這個鉆場抽出瓦斯?jié)舛鹊?從而影響整個抽放系統(tǒng),所以閉掉該鉆場后,等到工作面推到鉆孔影響范圍后上方時再開始抽放這一個鉆場,有利于抽放。

(4)合理化鉆孔布置,在煤層頂板離層區(qū)內(nèi)冒落裂隙內(nèi),終孔控制在上隅角以里20m范圍內(nèi)。因?yàn)槟抢锿笟庑院?瓦斯補(bǔ)給充足,抽出瓦斯最多,抽放效果最好。

7　結(jié)　語

抽放后,采空區(qū)瓦斯向采掘工作面涌出量大大降低(回風(fēng)流瓦斯?jié)舛冉档?. 2% ~0. 4%,絕對量比預(yù)測量降低1. 8~3. 5 m3/min),在回采期間杜絕了瓦斯超限和積聚現(xiàn)象;回風(fēng)隅角瓦斯也大大降低(平均濃度下降0. 2% ),從而避免了因采煤工作面瓦斯超限造成的不安全因素,實(shí)現(xiàn)了采掘工作面的安全生產(chǎn)。

　　作者簡介:穆春明(1978-),男,助理工程師, 1999年7月畢業(yè)于河南煤炭工業(yè)學(xué)校,現(xiàn)從事通風(fēng)技術(shù)管理工作。