《硅谷》杂志：高瓦斯矿井抽采技术浅论 |
| 2013-07-26 16:38 作者：梁鹏程、徐栋梁 来源：硅谷网-《硅谷》杂志 HV： 编辑： 【搜索试试】
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矿井瓦斯作为煤矿五大灾害之一，一直是重大安全事故危险源，特别作为基建矿井，瓦斯治理成效的好坏直接影响着矿井的建设进度。在对现有条件的分析解的基础上，提出瓦斯治理措施、瓦斯抽采工艺改进、抽采系统及抽采管理等一系列措施，并加以实施，取得一定的效果。
保利能源控股有限公司平山煤矿作为双突矿井，煤层巷道瓦斯含量高，治理难度大，掘进工作面瓦斯治理效里的好坏成为矿井建设过程中的关键所在。
1矿井概况
保利能源控股有限公司平山煤矿位于山西省沁水县，属于双突矿井，矿井设计生产能力为90万吨/年，2010年10月开始建设。矿井开采3号、9号、15号煤层，其中主采煤层3号煤层，瓦斯含量10.54～15.75ml/g，瓦斯压力1.15MPa，透气性系数为1.269m2/Mpa2•d，钻孔衰减系数为α=0.0195d-1，煤层坚固性系数f=1.21～1.43，瓦斯放散初速度△P＝22～26，属煤与瓦斯突出矿井，煤层无爆炸性，煤层自燃倾向性为不易自燃，水文地质类型划分为中等。
2瓦斯治理措施
2.1严格执行两个“四位一体”确保巷道掘进安全
2.1.1区域防突措施
煤巷掘进工作面采用顺层钻孔预抽条带煤层瓦斯（有条件时采用穿层钻孔）。钻孔长度为200m，孔径113mm，钻孔孔底间距2m-3m，钻孔控制在巷道轮廓线外15m。区域效果检验评价由保利能源平山煤矿委托沈阳院采用直接测定残余瓦斯含量值为主要指标，并观察、记录在煤层中进行钻孔情况有无突出预兆。
2.1.2局部综合防突措施
煤巷掘进工作面预测，布置3个直径为42mm、深度10m的钻孔，中间孔位于掘进巷道断面中部，平行于掘进工作面，两侧孔距巷帮0.5m，终孔应控制巷帮轮廓线外2—4m。
钻孔每钻进1m测定该1m段的全部钻屑量Smax值，每钻进2m至少测定一次钻屑瓦斯解吸指标K1值。
2.1.3煤巷掘进工作面局部防突措施
当预测掘进工作面指标有突出危险时，采取局部防突措施。在掘进工作面均匀布置14个超前排放钻孔，孔径75mm，双排布孔，每排7个孔，孔深15-20m，排间距0.5m，距巷帮0.5m，孔底间距2m-2.5m，钻孔控制巷道两侧轮廓线外5m。
2.2坚持超前预抽为煤巷施工赢得时间
为确保煤层回风巷连续掘进，我矿在轨道大巷实施穿层钻孔，提前预抽煤层回风巷工作面前方瓦斯，施工穿层钻孔13608m，抽放瓦斯265858m3，保证了煤层回风巷的正常施工。
3矿井3号煤层区域瓦斯抽采工艺改进
2012年初，我矿通过调研，采中短钻孔（120m～１60m左右）钻进方法，目前在煤层回风巷采用全液压ZDY-3200S钻机，配备螺旋钻杆进行试钻，试钻5个孔其中3个孔深均超过200m，效果良好。
１）孔径：根据现有钻机的能力，结合煤层特征，钻孔直径由原来94mm增加到113mm，为消突奠定了坚实的基础。
2）洗孔：由于我矿采用的是螺旋钻杆压风排渣工艺，钻孔竣工后孔内尚存有一定的煤渣，如果不清除，势必影响抽采效果。为此，钻孔施工完成后采用压风清洗钻孔20min到30min，再退钻杆。
3）封孔：由于我矿3号煤层裂隙极其发育，为防止抽放钻孔漏气，钻孔封孔长度由原来8m增加到10m，由人工缠绕棉布加聚氨酯封孔，改进为人工手动双液注浆泵注入聚氨酯封孔。
4）连管：为减少管路连接处漏气，所有胶管连接接头处，由原来铁丝绑扎，改为胶管强力卡箍。
5）检测和管路除渣放水：①为确保抽采计量的准确性，每个钻场均设置孔板流量计，个别单孔设置孔板流量计，正常抽放钻场每5天检测一次抽放浓度、抽放负压、抽放流量等参数，重点抽采地点及时测定抽采参数。②有专人负责抽放主管路、抽放支管、钻场管路除渣、放水。
6）钻场除尘：由于我矿采用的是螺旋钻杆压风排渣工艺，钻场煤尘浓度较高，工作环境较差，为解决这一问题，我们先后自制孔口喷雾除尘装置、钻场帷幕降尘，效果都不是很理想。最后与河南一家生产钻孔孔口除尘装置的生产厂家，开展技术攻关合作，研制出了较为先进的孔口瓦斯、煤尘分离装置，并在现场推广使用。
4抽采管理
4.1抽采工程管理
1）瓦斯抽采工程必须按设计要求组织施工，并编制安全技术措施，建立工程质量监督机制和责任追究制度，明确责任，确保工程质量和进度。
2）瓦斯抽采工程项目竣工后，由通风部门提出申请，报分管矿领导组织验收，并填写竣工验收报告。
3）瓦斯抽采工程所需资金，必须列入矿财务年度计划，要按工程进度及时拨款，做到专款专用。
4）瓦斯抽采工程计划资金不得随意调整，必须按期完成。
4.2现场管理
1）在管路铺设和施工钻孔过程中，安全和施工质量有专人负责。
2）钻孔施工现场必须有施工设计图、打钻原始记录，每个钻场实行挂牌管理，内容包括：钻场号、孔数、抽放参数、测试人员等。
3）施工过程中如发现卡钻、顶钻、喷孔等异常情况时，立即停止作业、撤出人员、切断电源、设置栅栏，向矿调度汇报，由总工程师负责组织处理。
5瓦斯综合治理取得的成效
百米钻孔抽放量由0.07m3/min～0.10m3/min，提高到0.11m3/min～0.18m3/min；钻场管道瓦斯浓度由5%～20%提高到15%～40%；每钻场抽放瓦斯纯量由0.94m3/min提高到1.5m3/min。自8月初采用人工手动双液注浆泵注入聚氨酯封孔后，8月、9月、10月平均抽放浓度分别为2.9%、4.9%、6.7%；平均抽放量分别为2.1m3/min、4.6m3/min、6.52m3/min。每一循环减少抽放时间10天左右。通过采用孔口瓦斯、煤尘分离装置，降尘率达到95%以上，大大改善了作业环境，提高了工作的安全性和工作效率，有效保障了作业人员的身体健康。 |
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