鹤煤八矿瓦斯抽放现场会汇报材料定稿.docx

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鹤煤八矿瓦斯抽放现场会汇报材料定稿

科技创新多措并举

努力提升矿井瓦斯抽采水平

--鹤煤八矿瓦斯治理技术交流材料

一、矿井概况

八矿位于鹤壁矿区南部，井田南北走向5.25km，东西倾向1.7-1.9km，面积约7.9km2。

1958年建井，1960年投产，矿井设计生产能力为0.1Mt/a，1970-1974年扩建为0.6Mt/a，2006年矿井核定生产能力为0.81Mt/a。

矿井开拓方式为立井、斜井混合式开拓。

通风方式为混合式，通风方法为抽出式通风，共有四个进风井和两个回风井，总进风量11000m3/min，总回风量11684m3/min。

布置有30、31和32三个生产采区，均实现了分区通风，并设有专用回风巷，能够满足安全生产需求。

2002年8月鉴定为突出矿井，2010年矿井瓦斯鉴定结果为：

绝对瓦斯涌出量25.54m3／min，相对瓦斯涌出量16.01m3／t，矿井瓦斯等级为煤与瓦斯突出矿井。

煤层瓦斯含量12.1-18.6m3/t，瓦斯压力1.3-1.7Mpa，煤层透气性系数2.62-4.78m2/MPa.d,属于勉强可抽放煤层。

矿井抽采系统健全，共建有瓦斯抽采系统5套，分别为地面广场和新风井瓦斯抽放泵房及井下南翼、北翼和中央移动抽放泵站，安装瓦斯泵10台，额定抽放能力400m3/min，实际抽放能力150～200m3/min，抽放浓度5.9～22％，月抽放量65万m3左右，矿井瓦斯抽放率40～45％。

矿井实现了瓦斯分源抽放，分源治理。

二、瓦斯治理理念的转变及区域瓦斯治理的必要性

我矿在这几年生产过程中逐步体会到，瓦斯已成为制约矿井安全生产的瓶颈，瓦斯问题得不到有效解决，高产高效将成为空谈，矿井长远发展也无从谈起。

为此，痛下决心，更新理念，在瓦斯抽放上抱定了“只有打不到位的钻孔，没有抽不出的瓦斯”的理念，真正树立了“治理瓦斯就是解放生产力，治好瓦斯就是发展生产力”的瓦斯治理理念，将瓦斯治理作为安全一号工程，依靠技术创新，实现抽放技术突破。

鹤煤八矿依据自身条件，在不具备开采保护层条件的情况下，通过不断实践总结，摸索出了一条适合矿井实际的底板抽放巷穿层钻孔抽放治理瓦斯技术，解决了煤巷掘进消突和工作面采前预抽技术难题。

通过施工穿层抽放钻孔，既可预抽煤巷条带煤层瓦斯，消除煤巷掘进期间的突出危险性，又可通过底板抽放巷顶板扇形钻孔抽放，充分预抽工作面回采区域中下部瓦斯，以达到减小或初步消除回采工作面突出危险性的目的，还能预先探清采煤工作面地质构造和煤层厚度，为决定开采方式提供科学依据。

三、提高瓦斯抽采效果的措施

（一）底板抽放巷穿层钻孔布置

1.底板抽放巷及抽放钻场布置

3203底板抽放巷布置在距煤层底板23m的岩层内，巷道设计断面为3.6m×3.8m，采用锚网喷支护。

底板抽放巷抽放钻场在底板抽放巷下帮开掘，钻场间距20米，深度4米，断面为3.2m×3.0m，采用锚网喷支护。

如图1所示。

图1底板抽放巷及抽放钻场布置关系图

2．穿层抽放钻孔布置

布孔原则：

①钻孔在预抽区域内均匀布置，并穿过煤层全厚进入顶板0.5m；②钻孔终孔间距以实测有效抽放半径为基础进行设计；③孔径94mm，以提高抽采瓦斯浓度。

设计施工方案：

底抽巷内穿层钻孔设计与施工分前期和后期两步进行。

第一步前期预抽，主要是为煤巷掘进防突服务。

在底板抽放巷抽放钻场内打钻，对下顺槽周围煤层瓦斯进行条带区域预抽。

每个钻场布置8排7列56个孔，钻孔直径94mm，沿煤层倾斜方向呈扇形布孔，钻孔控制到下顺槽轮廓线外上帮26m、下帮16m范围，钻场、钻孔布置如图2和图3所示。

图2底板抽放巷钻场内穿层钻孔平面布置示意图

图3底板抽放巷钻场内穿层钻孔剖面布置示意图

第二步后期预抽，主要是为采煤工作面回采防突服务。

为避免打钻与底板抽放巷掘进相互影响，待底抽巷掘进贯通形成系统或煤巷进入施工后，在底板抽放巷内，每隔10m布置一个顶板扇形抽放钻场，每个钻场布置12个孔，钻孔沿煤层倾斜方向呈扇形布置，钻孔直径94mm，对整个工作面瓦斯进行区域预抽，可有效解决工作面中下部瓦斯较难抽放的问题，钻孔布置如图4和图5所示。

图4底板抽放巷顶板扇形穿层钻孔平面布置示意图

图5底板抽放巷顶板扇形穿层钻孔剖面布置示意图

（二）改进打钻技术

1．实施大直径钻孔从源头上提高瓦斯抽放量

遵循“五大一深”抽放模式中“大钻孔”原则，开孔孔径不得低于94mm，孔间距、排间距均按0.4m布置钻孔，做到横成排纵成列，以便封孔后规范连接。

通过实践证明：

增大钻孔直径可以有效提高瓦斯抽放量，过去施工的穿层孔直径只有75mm，孔径较小，瓦斯抽放效果不好，通过加大钻孔直径，单孔浓度达到了80%以上，取得了很好的抽放效果。

2．松软煤层复杂地质条件下本煤层深孔打钻技术

打钻工作是瓦斯抽放最基础工作，钻孔深度、钻孔控制范围直接影响着瓦斯抽放和消突效果，为此，我矿在施工钻孔方面重点做了以下两项工作：

在控制钻孔定位和定向方面，由区队技术员负责，将抽放设计中钻孔方位角逐一转换成与巷道中线的夹角，并在井下现场施工图版上，与钻孔其它设计参数一并标出，在钻场内，按照横成排纵成列要求确定出钻孔开孔位置后，将巷道中线平移到钻孔开孔处，利用半圆仪标定出钻孔方位，然后按照钻孔设计倾角进行施工。

在保证钻孔深度方面，由于八矿煤层松软，透气性差，地质构造复杂，并伴随有应力集中，瓦斯含量高，瓦斯压力大等不利因素，在钻进过程中容易造成喷孔、卡钻、塌孔、断钻杆、丢钻杆、掉钻头等事故，导致抽放钻孔深度相对较浅，达不到设计要求，影响钻孔深度和消突效果。

为解决这一技术难题，八矿从更新设备，改进软煤打钻工艺入手，采取了以下措施后，使打钻深度突破了110m。

一是引进大功率、大扭矩钻机，淘汰落后的小功率钻机，实施深孔打钻技术，提高钻进深度。

二是消灭4寸管径以下的压风管路，满足打钻所需风量、风压的要求，打钻地点风压必须达到0.4Mpa以上，风量达到2-3m3/min。

三是改进软煤打钻工艺，严格遵循“低压慢速、边进边退、掏空前进”的原则，重点掌握好压力、速度和排渣三个环节，防止喷孔、卡钻等动力现象发生。

在32011南工作面下顺槽利用300型大功率钻机实施深孔抽放钻孔后，孔深突破了110m，上下顺槽钻孔相互搭接，消除了抽放空白带。

（三）创新封孔工艺

众所周知，钻孔封孔是瓦斯抽放工作中最为关键的环节，封孔质量的好坏直接影响抽放效果。

八矿最初采用的是布缠钢管倒马丽散封孔方法，封孔长度6m。

由于封孔长度短，封孔材料密封性差，造成封孔效果不佳，新带抽的钻孔浓度大部分在45%以下，而且衰减时间快，衰减幅度大。

为了解决这一问题，八矿自购了多种新型封孔材料，在封孔工艺改进方面进行了三次创新，都取得了显著效果。

1．应用浓度衰减钻孔封孔堵漏工艺

对浓度已衰减的低浓度钻孔，重新进行封孔堵漏，提高钻孔抽放浓度。

具体做法是：

对井下带抽的浓度低于20%的所有钻孔进行掏孔，然后在原来封的6m长直径1寸封孔钢管内重新续接一根10m长直径为6分的铝塑管，并预先对外口进行临时封堵，封堵后，采用专用封孔泵向两封孔管之间的间隙内注马丽散封孔材料，重新封孔带抽，封孔深度由6m加深到10m。

经过对原低瓦斯浓度的抽放钻孔进行重新封孔堵漏，使原抽放钻场的抽放浓度由不足20%提高到了30%以上。

2．改进落后的封孔方法和封孔材料

淘汰过去落后的封孔方法和封孔材料，采用铝塑管配安尔封孔材料这一新型封孔技术，将封孔深度由过去的6m全部提高到10m以上，封孔管管径由过去的25mm加大到50mm以上，提高了瓦斯抽放效果。

具体做法是：

在一根10m长的铝塑管上捆绑5个长度为1.7m的特制水泡皮，水泡皮在铝塑管上呈兜状捆绑，然后将封孔材料（安尔）按照1:

1的比例调配好，倒入已绑好的水泡皮内，随即插入钻孔内，几秒内就可膨胀完成封孔工作。

由于铝塑管是一根整体管路，中间没有接口，保证了钻孔严密不漏气。

采用该方法封孔后，单孔浓度均达到了80%以上，多数钻孔甚至达到100%，提高了瓦斯抽放量。

3．推广应用新型封孔材料进行定向定位封孔

由于铝塑管配安尔封孔技术无法应用于角度较大的钻孔，而且封孔位置、封孔方向无法人为控制。

我矿自2010年后半年，又推广应用了更为先进的定向定位封孔技术，该方法采用可以定向定位膨胀的封孔剂作为封孔材料进行封孔，通过人为控制封孔剂膨胀方向和膨胀位置，消除下向孔容易堵孔、上向孔封孔深度不够的现象。

同时可人为控制封孔位置，确保了封孔效果更加严密。

具体方法是：

封孔前首先将钻孔内的煤（岩）粉用高压水冲洗干净，然后将2袋定向封孔材料按照由里向外膨胀的方向固定在钻孔最里侧一根直径为2寸、长度为3米的聚氯乙烯管的中间部位，然后将第二段封孔管用对接的方法与第一段连接，第三段封孔管与第二段连接。

封孔长度10m，除最里侧一段封孔管固定一处2袋封孔材料外，其余2段封孔管上全部固定两处封孔材料，封孔材料全部固定到封孔管上后，用手挤压袋装封孔材料，使2种胶体材料均匀混合，然后迅速将聚氯乙烯管送入钻孔内，孔口留有300mm长的聚氯乙烯管以便与抽放管路连接、带抽，孔口处用封孔布缠绕填实，大约一分钟后，胶体即可反应膨胀完成封孔工序。

通过对3203底抽巷穿层孔封孔工艺的改进，应用新型封孔材料进行定向定位封孔后，大幅度提高了瓦斯抽放浓度，新抽钻孔单孔浓度均在80%以上，甚至高达100%，带抽12个月后钻场瓦斯浓度仍然保持在50%以上，抽放效果较好。

通过实践表明：

“大管径”、“深封孔”是提高瓦斯抽放效果最直接、最有效的措施，也是今后瓦斯抽放工作发展的必然趋势。

（四）研制应用“集气箱”消除抽放钻场与管路积水

八矿原来钻孔与支管连接方式是：

在两根平行焊接的4寸短节上焊接多个三通接头，用软胶管与钻孔连接。

由于4寸短节容积小，若钻孔略有积水就会堵塞管路，影响瓦斯抽放效果。

针对这一问题，矿成立了技术攻关小组，经过不断探讨、比拟、分析，成功研制出抽放钻场“集气箱”，该装置能够使钻孔内瓦斯、水、煤岩粉三者进行气、水、物自然分离，瓦斯被抽走，积水和沉淀后的杂物通过排水孔排出，彻底解决了抽放钻场、管路积水问题，保证了抽放效果。

1.结构特点与操作程序：

集气箱长1200mm、宽680mm、高760mm，由3mm厚的钢板焊接而成，在集气箱顶部和一侧共焊接65个连接钻孔的直通管，在箱体顶部焊接短节与抽放管路连接抽放，在短面一侧焊接排气口和放水口，集气箱结构如图6所示。

连抽后安设闸阀进行控制，需要进行放水时，关闭钻场阀门，打开放水阀门和进气阀门。

放水结束后，操作顺序反之。

箱体内沉积的煤岩粉通过箱体底部闸阀清理。

图6集气箱结构图

2.工作原理：

钻孔在抽放过程中，会产生大量的瓦斯、水和少量的煤岩粉。

根据三者物理性质，煤岩粉、水会自动沉积到箱体底部，而瓦斯密度小，漂浮在箱体顶部，在抽放负压的作用下，随抽放系统被抽走，积水和沉淀后的杂物通过排水孔排出，形成气、水、物自然分离现象。

3.钻场、钻孔连接方式：

集气箱与钻孔连接采用2寸钢丝管连接，接口处不再使用传统的铁丝捆绑方式，改为钢丝箍-螺丝固定方式，这种连接方式优点是：

（1）钢丝弹性性能较好，可以有效杜绝漏气现象；

（2）可以定期紧固螺丝，保证钻孔时常处于紧密封闭状态。

钻孔连接方式如图7所示。

图7钻孔连接方式图

4.抽放管路连接管理：

通过对抽放钻孔“钻-封-联”工艺改进创新后，多数钻场抽采浓度达到了60%以上。

由于抽采管路系统每根管之间法兰盘连接处容易漏气，抽到地面泵站后浓度不足20%，严重影响了抽采效果。

为解决这一问题，八矿投入大量人力、物力，利用检测浓度、负压以及正压试气等方法，对抽放管路进行逐段排查，查找漏气源头并进行整修，确保抽放管路构件齐全，通过采取一系列检漏堵漏措施后，管路漏气现象大大减少，地面泵站瓦斯抽采浓度由以前不足15%，提高到现在的22%以上。

5.效果分析：

在3203底板抽放巷安装集气箱后，效果十分显著，瓦斯抽放浓度、抽放量明显提高，消灭了抽放管路积水、连接管接口漏气现象，保证了抽放系统的稳定。

集气箱容积大，存水量多，每班仅需进行一次放水就可保证抽放系统正常运转。

相对普通自动放水器而言，成本低，操作简单、故障率低，大大节省了人力、物力、财力。

（五）连续式自动放水器的研制使用

为解决瓦斯抽采管路易积水问题，鹤煤八矿工程技术人员通过与鹤煤科研所共同配合，反复研究，现场论证，不断改进，成功研制出可实现抽采钻场和管路自动连续放水的LZF-Ⅱ型连续式自动放水器。

该连续式自动放水器在3203底板抽放巷试用后，效果非常明显。

其优点是：

两个罐体储水、放水期间能够自动切换，实现了交替储水连续放水的功能，弥补了传统的单罐放水器放水期间钻孔水直接抽到管路内的缺陷，解决了抽放管路积水问题，保证了抽放系统稳定运行。

如图8所示。

图8连续式自动放水器

（六）计量管理

为加强钻孔瓦斯监测管理，在每个钻孔、钻场汇合处以及抽放地区汇合处均在抽放管路上安设一个监测测咀，测咀原来用螺丝封堵，后经过改进，改用橡胶塞封堵，测量时拔出橡胶塞进行测量，结束后，重新将橡胶塞插入孔内，取得了良好效果。

如图9所示。

图9橡胶塞观测孔图

观测孔的改进节省了操作时间，避免了以往拧开封堵螺丝再进行测量，费工费时的现象；橡胶塞具有良好的密封性，保证了每个测孔接口处不漏气；避免了以往测孔上螺丝丢失和螺丝长时间在井下潮湿环境中容易生锈而拧不开的现象。

以较少的成本消耗，更好地实现了单孔、单钻场的精确计量，达到了预期的效果。

集气箱的每个连接管上都焊接有观测孔，实现了单孔观测。

每个钻场汇合处均安设一个4寸孔板流量计进行计量，以便对单孔、钻场抽放数据进行观测、分析，能及时发现数据异常变化情况，以便采取有效措施进行处理。

钻场带抽后，实行挂牌管理。

（七）抽放管理

为切实增强瓦斯抽放效果，八矿对抽放队伍加强了管理。

一是实现抽放队伍的专业化。

将与打钻抽放无关的工作全部剥离出去，使抽放队能够全身心投入到抽放工作中去。

二是充实打钻队伍，抽放队配足6个打钻圆班组人员。

三是建立激励政策，实行抽放队全员计件浮动工资制度，除年功工资外，包括入井费、夜班补贴在内的工资一律按钻孔进尺浮动，上不封顶下不保底，充分激发打钻人员的积极性。

此外，为提高瓦斯抽放浓度，执行地面瓦斯抽放浓度每增加1%,奖励抽放队一万元政策。

为保证能够按照设计施工钻孔，钻孔深度达到设计要求，钻孔质量能够达标，由安检科安检员负责现场监督验孔。

抽放队在打钻过程中，安检科安检员必须在现场，逐根核对拔出的钻杆数量，拔出的钻杆总长度，即为该钻孔深度，并检验钻孔角度是否符合设计要求。

最后抽放队当班打钻班长、安检科安检员共同在验收单上签字，方可作为抽放钻孔当班进尺。

验孔记录单除记录钻孔深度外，钻孔的煤岩性、孔径、方位角和倾角也要逐一记录。

若钻孔不符合设计要求，全部按废孔处理，不计进尺，若情节严重的，对责任人进行责任追究。

通风副总负责组织防突科、安检科、劳资科等部门抽查，每月现场抽查次数不少于3次，凡发现施工钻孔有弄虚作假现象，干部撤职，工人解除劳动合同。

四、区域抽放示范工程效果

八矿通过采取规范钻孔设计与施工、增大钻孔直径、提高封孔深度、改进封孔工艺、创新连接装置、研制应用集气箱等抽放技术，加强瓦斯抽放工作现场管理和岗位责任管理，抽放效果明显提高，新抽钻孔单孔浓度均在80%以上，甚至高达100%，带抽12个月后钻场瓦斯浓度仍然保持在50%以上，抽放效果较好；地面泵站瓦斯抽采浓度由以前不足15%提高到现在的22%以上。

钻孔从封孔到连接的整个抽放过程，封闭性都处于最佳状态。

封孔工艺的改进，从源头上解决了钻孔漏气现象，为提高瓦斯抽放浓度奠定了坚实的基础；连接装置的创新消灭了钻孔与管路接口漏气现象，保证了抽放系统的稳定；集气箱的研制应用杜绝了抽放管路积水问题，每班仅需进行一次放水就可保证抽放系统正常运转，并且具有成本低，易操作、无故障、可重复使用的优点。

五、有待改进和提高之处

（一）矿井底抽巷和煤层底板间有一层泥岩，抽放一定时间后泥岩段容易塌孔，个别钻孔穿煤段也时有塌孔现象，影响钻孔抽放效果，我矿拟采取穿层钻孔全长下套管措施，提高抽放效果。

（二）八矿煤层煤质松软，煤层透气性差，施工本煤层下向孔期间，卡钻、顶钻、喷孔现象较多，造成钻孔施工深度较浅，我矿拟采取更换大功率钻机和使用三棱钻杆措施，以提高打钻深度。

八矿作为一个突出矿井，区域瓦斯治理工程仍然任重而道远。

我们坚信：

在河南煤化集团、鹤煤公司的正确领导下，我们将举全矿之力，一切为瓦斯治理让路，确保区域瓦斯治理工作到位，使矿井逐步走向良性发展循环。