15245S工作面瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化研究與實(shí)踐

代精宇

摘 要：為切實(shí)提升礦井瓦斯抽采能力，九龍礦地面瓦斯抽放泵房引進(jìn)2臺(tái)吸氣量為245m3/min瓦斯抽放真空泵，配合原有4臺(tái)吸氣量為156m3/min瓦斯抽放真空泵一起使用。井下建有移動(dòng)抽放泵站，配有2臺(tái)吸氣量為90m3/min移動(dòng)瓦斯抽放真空泵。建立高、低負(fù)壓瓦斯抽采統(tǒng)，利用地面瓦斯抽放真空泵和井下移動(dòng)瓦斯抽放真空泵抽采工作面高位鉆場(chǎng)、本煤層、上隅角、采空區(qū)瓦斯。逐步優(yōu)化調(diào)整瓦斯抽采系統(tǒng)，提高抽采瓦斯效果，大大增加了瓦斯抽采率，保證抽采達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：瓦斯抽采；系統(tǒng)優(yōu)化；研究實(shí)踐

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.23.038

1 引言

15245S工作面位于我礦北五采區(qū)，位于第3地質(zhì)單元無突出危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)。工作面上順槽長(zhǎng)為905 m，下順槽長(zhǎng)為850 m，傾向長(zhǎng)度為164m。上順槽運(yùn)料和回風(fēng)，下順槽出煤及進(jìn)風(fēng)。根據(jù)相鄰工作面回采情況，預(yù)計(jì)該工作面回采期間絕對(duì)瓦斯涌出量為5～15m3/min。采用高位鉆孔抽采、順層鉆孔抽采、采空區(qū)埋管抽采等方式進(jìn)行瓦斯綜合治理，形成了采前、采中、采后成熟的抽采體系，對(duì)現(xiàn)有瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證煤與瓦斯的高效共采[1]。

2 高位鉆孔抽采優(yōu)化

高位鉆場(chǎng)間距為50m，共設(shè)計(jì)了18個(gè)高位鉆場(chǎng)。鉆場(chǎng)規(guī)格為：長(zhǎng)×寬×高=6m×3.5 m×2.5 m。設(shè)計(jì)兩排鉆孔，鉆孔直徑94mm，孔深70m。每個(gè)鉆場(chǎng)設(shè)計(jì)16個(gè)鉆孔，鉆孔終孔位于2煤頂板以上10～30m，三花眼布置，處于工作面冒落帶與裂隙帶之間，解決工作面正?；夭善陂g采空區(qū)瓦斯。封孔長(zhǎng)度不小于15 m。在抽采過程中，施工鉆孔的位置、孔徑、長(zhǎng)度、封孔技術(shù)等都是影響瓦斯抽采效率的因素。通過測(cè)算，鉆孔長(zhǎng)度可由目前的70m加長(zhǎng)為120 m 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且加長(zhǎng)套管（ 即封孔的長(zhǎng)度到20 m） ，條件允許的情況下實(shí)驗(yàn)3排鉆孔。有效抽放時(shí)間在工作面切眼回采至高位鉆孔控制范圍內(nèi)。抽采后，工作面風(fēng)排瓦斯量將降至2～5m3/min。

3 順層攔截鉆孔抽采優(yōu)化

隨著開采深度遞增，煤層的瓦斯含量及涌出量都呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，瓦斯壓力也有所增加[2]。在距回采工作面30m的下順槽，開始由里向外垂直煤壁施工順層攔截抽采鉆孔。鉆孔在煤層中部開孔，直徑94mm，孔深50m，鉆孔開孔間距8m，鉆孔施工完畢后，必須馬上封孔，并進(jìn)行抽采，鉆孔長(zhǎng)時(shí)間使用后失效。針對(duì)短孔失效情況，通過采用深孔短間距鉆孔布置方法進(jìn)行布局，孔深全部設(shè)計(jì)為90m，孔間距設(shè)計(jì)為5m。順層攔截鉆孔的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)抽放工作面煤體內(nèi)的瓦斯，順層鉆孔抽采是煤礦預(yù)防瓦斯事故的重要措施之一[3]。有效抽放時(shí)在間工作面切眼回采至鉆孔附近結(jié)束抽采。抽采后，工作面煤體瓦斯含量將降至6m3/t以下。

4 上隅角、采空區(qū)埋管抽采優(yōu)化

使用井下移動(dòng)瓦斯抽放泵，接通工作面上順槽DN250 瓦斯管路到采空區(qū)，抽放采空區(qū)內(nèi)泄壓瓦斯。DN250瓦斯管路另一端接一根8m長(zhǎng)DN200埋線管，該埋線管插入工作面上隅角煤袋墻內(nèi)1米，吊掛在上隅角頂板處，隨工作面回采，人工向外抽拉埋線管。此方法針對(duì)性強(qiáng)，方便操作，易于管理，抽采上隅角瓦斯混合量達(dá)40m3/min。抽采過程中，管路抽放負(fù)壓偶爾會(huì)出現(xiàn)明顯偏低情況，同時(shí)，伴隨泵站負(fù)壓明顯升高[4]。原因?yàn)槌椴晒苈范氯瑸榉乐构苈范氯?，在管路上安裝三通并加裝鐵絲網(wǎng)，定期清理鐵絲網(wǎng)上的雜物，保證抽采管路通暢。

5 瓦斯抽采系統(tǒng)現(xiàn)狀及優(yōu)化措施

5.1 抽采系統(tǒng)現(xiàn)狀

（1）部分管路局部阻力過大，抽采負(fù)壓大。（2）高位鉆場(chǎng)中個(gè)別鉆孔喝風(fēng)、漏氣，靠巷道側(cè)布置鉆孔出現(xiàn)幾率大，接抽后瓦斯?jié)舛刃?、流量大，抽采純流量幾乎為零，長(zhǎng)期處于關(guān)閉狀態(tài)，起不到應(yīng)有的作用。（3）高位鉆孔和上隅角抽采解決不了工作面煤壁釋放瓦斯，工作面檢修班回風(fēng)瓦斯?jié)舛?.5%，出煤班回風(fēng)瓦斯?jié)舛?.65%，上順槽通風(fēng)量1200m3/min，風(fēng)排瓦斯量大。（4）工作面下順槽施工的順層攔截鉆孔，接抽后鉆孔瓦斯流量小，抽采瓦斯純量小。

5.2 原因分析

（1）主要原因是煤渣堆積、煤泥、有積水。（2）靠巷道側(cè)布置的鉆孔承載壓力大，圍巖破碎、裂隙多，封孔注漿時(shí)沒有反復(fù)加注封堵裂隙，導(dǎo)致鉆孔漏氣。（3）工作面煤壁瓦斯釋放大，隨采煤機(jī)割煤時(shí)涌出，導(dǎo)致回風(fēng)瓦斯?jié)舛壬?。?）順層鉆孔在煤體中施工，煤體松軟，容易破碎，鉆孔容易坍塌，透氣性差，鉆孔內(nèi)的有效抽采距離短。

5.3 優(yōu)化措施

（1）逐點(diǎn)排查局部阻力過大的地點(diǎn)，放水或清理煤渣、積塵，解決管路堵塞或半堵塞現(xiàn)象[5]。（2）設(shè)計(jì)鉆孔時(shí)調(diào)整方位角，適當(dāng)偏向工作面一側(cè)；靠巷道側(cè)一個(gè)孔下通孔鋼管套皮；鉆孔施工結(jié)束后，反復(fù)注漿封孔，封堵鉆孔周圍裂隙，保證鉆孔不漏氣。（3）我礦調(diào)整生產(chǎn)班次，由原來3×8工作制改成4×6工作制，兩班生產(chǎn)兩班檢修。檢修班施工煤壁瓦斯釋放孔，每隔10米打一個(gè)孔，孔深15米，共施工15個(gè)，施工結(jié)束后連接抽采，降低了煤壁瓦斯釋放。（4）順層鉆孔高壓注水增透措施：順層鉆孔施工完畢后，利用井下供水系統(tǒng)，利用一臺(tái)加壓泵，使水壓達(dá)到10MPa，對(duì)工作面順層鉆孔進(jìn)行注水，使煤體內(nèi)裂隙、空隙重新分布，使原有裂隙擴(kuò)大、貫通或形成新的裂縫，以此提高煤體的透氣性系數(shù)，從而加強(qiáng)抽采效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)15245S工作面瓦斯大情況，利用高負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)抽卸壓鉆場(chǎng)瓦斯，低負(fù)壓瓦斯抽采系統(tǒng)、井下移動(dòng)泵抽上隅角、煤壁、本煤層、采空區(qū)瓦斯，做到“應(yīng)抽盡抽，多措并舉”。通過優(yōu)化瓦斯抽采系統(tǒng)，增加瓦斯抽采量，提高了瓦斯抽采率，保證工作面正常生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]邢媛媛，李影.高瓦斯礦井瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].中州煤炭，2015（05）：4-6.

[2]徐振信，左鑫，李光林等.礦井瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化與利用[J]. 礦山天地，2013（01）：121-122.

[3]王凱，趙旭生，戴林超.順層瓦斯抽采鉆孔內(nèi)負(fù)壓分布規(guī)律研究[J].煤礦安全，2014（05）：1-4.

[4]劉亮，郄利敏.井下瓦斯抽放參數(shù)分析及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2016（23）：147.

[5]劉發(fā)義.趙莊煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)優(yōu)化研究[J].山西焦煤科技，2015

（07）：28-32.endprint