瓦斯抽放治理方案.docx
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瓦斯抽放治理方案
瓦斯抽放治理方案
坚信只有打不到位的钻孔、没有抽不出来的瓦斯，所以瓦斯抽采达标是治理瓦斯的根本措施，也是我们治理瓦斯的关键，特别是能真正做到先抽后采才是矿井瓦斯综合治理、保证安全生产的根本措施。
一、瓦斯抽放系统实况
地面瓦斯抽放泵站共有二台2BEC-52型水环式真空泵，电机功率为220KW，最大抽速160m³／min极限真空为1.0×10-²MPa,供电电压为6KV。
一台工作，一台备用，担负矿井的瓦斯抽放工作。
抽放管路安装情况：
主管路直径Φ600mm（从地面到总回风井底计600米），支管路直径Φ500mm（从总回井底到东翼回风巷计1450米），南翼第一回风巷Φ400mm镀锌管1100米，工作面顺槽为直径Φ315mm聚氯乙烯管。
现地面瓦斯抽放泵站的瓦斯浓度最高为18.6%，最低为13.4%；负压最大为490mmHg，最小为370mmHg；流量最大为41.13m3/min，最小为16.81m3/min；
从2010年6月正式投入运行至今，工作面回风瓦斯浓度从0.5%降到0.16%，矿井回风瓦斯浓度从0.3%降到0.17%。
累计抽采瓦斯m3.
二、坚持边掘边抽、先抽后采，确保达到抽采指标
为从根本上解决矿井的瓦斯危害，我们始终坚持“边掘边抽、先抽后采、边采边抽”的原则，在本煤层钻孔抽采、采空区上隅角埋管抽采的基础上，积极探索掘进巷道钻场走向钻孔掘前预抽和边掘边抽技术。
即在掘进巷道两帮的钻场内沿工作面走向（掘进迎头方向）施工顺层走向钻孔，对掘进工作面前方煤体进行掘前预抽，始终保持掘进头前方有40m的抽采超前距，降低煤体瓦斯含量，防止瓦斯超限。
通过掘前预抽和顺层钻孔抽采，工作面回采前有不少于6个月的抽采时间，煤层瓦斯含量降到7m3/t以下，瓦斯抽采各项指标达到规定要求，为安全回采提供可靠保证。
预计抽放量能达到30m³／min以上。
三、探索高位钻孔抽采，确保隅角瓦斯不超限
随着矿井技术改造和采煤工艺改革，采煤工作面的瓦斯涌出量不断增大。
我们积极探索研究高位钻孔抽采技术、大直径钻孔抽采技术和开放式采空区抽采技术，探索出了采空区高顶插管抽采，上隅角埋管抽采，顶板走向钻孔开放式采空区冒落带、裂隙带抽采等综合抽采技术和方法。
顶板走向高位钻孔瓦斯抽采主要针对工作面正常回采过程中抽采采空区冒落带、裂隙带瓦斯，以解决工作面上隅角瓦斯超限，通过探索研究采空区冒落带、裂隙带发育最大高度与采高的关系，得出综采工作面采空区冒落带、裂隙带高度为采高（煤厚）的8～10倍，高位钻孔的终孔位置就布置在该区域范围内。
我们以高位钻孔抽采瓦斯为重点，将高位孔抽采纳入工作面设计，在回采过程中，每隔60m施工一组（3～5个）高位钻孔，采用高位钻孔抽采采空区冒落带、裂隙带瓦斯。
通过高位钻孔和采空区埋管抽采，降低了开采过程中的瓦斯涌出量。
四、实施分源抽采，提高瓦斯抽采量和抽采率
为了加强瓦斯的有效抽采，现有一套高负压瓦斯抽放系统，首采面正常回采期间上低负压抽放系统，有效解决工作面回采期间上隅角瓦斯超限现象，切实保障矿井安全生产。
1.开采层瓦斯抽放的可能性
开采层抽放瓦斯的可能性，是指煤层在天然透气性条件下进行预抽的可能性。
衡量其可抽性的指标，一个为煤层的透气性系数（λ）、一个为钻孔瓦斯流量衰减系数（α）、另一个为百米钻孔瓦斯极限抽放量（Qj），据此指标将煤层预抽瓦斯的难易程度进行分类。
太原华润煤业有限公司原相煤矿现正进行瓦斯基本参数的测定工作。
由于工作面本煤层瓦斯涌出量占工作面总涌出量的35%,必须加以重视，进行本煤层瓦斯抽放。
2.邻近层瓦斯抽放的可能性
邻近层抽放瓦斯技术是一项成熟的治理瓦斯灾害的技术，我国的阳泉、松藻、铁法、淮南、淮北和北票等许多抽放瓦斯矿区通过几十年的抽放瓦斯实践得出：
在中、近距离邻近层赋存条件下，只要抽放方法，工艺参数设计、施工合理，抽放参数选择适宜，都能取得良好的抽放瓦斯效果，工作面邻近层的瓦斯抽放率一般可以达到40～90%。
太原华润煤业有限公司原相煤矿开采02#煤层，其上部的01#煤层属于中近距离邻近层，所以只要抽放方式、抽放参数设计合理，施工工艺达到设计要求，无疑可获得良好的抽放瓦斯效果。
3.采空区瓦斯抽放的可能性
太原华润煤业有限公司原相煤矿开采02#煤层，其上部存在近距离的01#煤层；其下部有1#、2#、3#、4#煤赋存。
上、下邻近煤层瓦斯受采动影响而卸压，瓦斯将向02#煤层工作面采空区涌出瓦斯，而采空区存在大量的瓦斯又涌向回采工作面，因此,抽放采空区瓦斯可能性是存在的。
4、可抽瓦斯量及抽采率
矿井可抽放瓦斯量与瓦斯储量及矿井瓦斯抽放率有关。
按照目前的抽放技术水平，结合太原华润煤业有限公司原相煤矿的地质条件、瓦斯涌出及赋存条件，并参考国内瓦斯抽放技术经验，太原华润煤业有限公司原相煤矿开采煤层及邻近煤层瓦斯储量为4000Mm3，可抽瓦斯量为1200Mm3。
预计抽采率达30%。
5、瓦斯抽放方法的选择
目前国内比较成熟的抽放瓦斯方法主要有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放。
针对太原华润煤业有限公司原相煤矿回采工作面瓦斯涌出量占矿井瓦斯涌出量的70%；其中回采工作面邻近层瓦斯涌出量占回采工作面总瓦斯涌出量的65%的情况，我们设计太原华润煤业有限公司原相煤矿在实施瓦斯抽放时应进行综合瓦斯抽放，即以回采工作面邻近煤层抽放为主，本煤层、采空区瓦斯抽放并行的原则。
五、2012年瓦斯抽采达标施工计划
1、瓦斯抽放钻场布置
（1）巷道掘进期间
①、巷道掘进期间采用边掘边抽的方法进行超前瓦斯抽采，在进风顺槽右邦、皮带顺槽左邦煤壁每隔120米施工一个钻场（规格5m×4m×3m）；在轨道顺槽右邦、回风顺槽煤左邦壁掘每隔120米施工一个钻场。
②、双巷掘进期间，两巷及时通过横贯贯通形成全风压通风（60米一个横贯），贯眼贯通时在轨道顺槽右邦补钻场一个（即在轨道顺槽右邦形成60米一个钻场），以备工作面回采时仰角抽采上隅角瓦斯（见图1）。
图1掘进工作面瓦斯抽放钻场及钻孔布置示意图
钻场间距60m；
钻场内钻孔数3~5个；
钻孔长度（单孔）100m；（超前工作面40m）
钻孔开孔位置距巷道底板1~1.5m；
钻孔直径∮75~89mm；
封孔深度8m；
封孔方式聚胺脂封孔
（2）工作面回采期间
①、工作面形成以后，在皮带顺槽、轨道顺槽布置本煤层瓦斯抽放钻场，具体布置工艺如下：
本煤层钻孔垂直巷道方向布置，倾角根据工作面煤层底板标高计算确定，钻孔孔深100m，钻孔孔径为89mm，孔高1.5m，在皮带顺槽、轨道顺槽靠近切眼外至停采线范围内施工。
图2回采工作面本煤层瓦斯抽放钻场布置示意
推荐的本煤层抽放钻孔布置参数如下：
钻孔长度100m；
钻孔直径Φ75～89mm；
钻孔与工作面夹角4°～6°；
钻孔间距3m；
封孔长度3～8m；
封孔方式聚胺脂封孔
②工作面高位仰角钻场
钻孔布置在轨道顺槽前进方向的右帮，钻孔从停采线依次往工作面布置，每隔60米布置一个钻场（见图3）。
图3高位仰角钻场布置示意图
钻孔长度60-90m；
钻孔直径Φ75～89mm；
钻孔仰角11°～17°；
钻孔夹角0°～6°；
钻孔间距0.8m；
封孔长度8m；
封孔方式聚胺脂封孔。
③、采空区抽放
抽放采空区瓦斯具体方法是，在工作面回风巷内敷设大直径钢管，在每个横贯串接一个具有组合阀门的三通管件作为抽放采空区瓦斯的吸气口，随着工作面的推进，横贯进入采空区内最佳抽放位置，吸气口的组合阀门打开，通过此口抽放采空区瓦斯。
当该横贯进入采空在最佳抽放区更深处时，打开下一个横贯的组合阀门，依次类推，使吸气口保持位置，从而防止了采空区瓦斯向工作面涌出，并可消除工作面上隅角瓦斯超限和积聚，在回风尾巷布置一趟低负压抽放管路抽放采空区。
（见图4）
图4采空区抽放管路布置示意图
2、抽放钻孔设计及管路设计
（1）、钻孔设计
进风顺槽、皮带顺槽、轨道顺槽、回风顺槽共布置55个钻场，钻场间距60米，掘进期间每个钻场施工3个钻孔，钻孔间距800mm，钻孔开孔位置距巷道底板1—1.5m，钻孔直径Φ89mm，倾角1°-3°，钻孔长度100m，1#孔距巷帮1m与巷道平行开始施工（皮带顺槽从右向左施工，轨道顺槽从左向右施工）。
封孔深度8m，用聚胺脂封孔。
掘进期间超前煤层钻孔为28×3个，钻孔长度100m，计8400m；回采工作面形成后本煤层钻孔为770个，钻孔长度100m，计77000m；回采钻孔55×6个，钻孔长度60-90m，计24750m。
（2）、抽放管路设计
①尾巷内铺设一趟Φ315mm钢管低负压瓦斯抽放管路（抽裂隙带、邻近层、采空区瓦斯）；皮带顺槽、轨道顺槽分别铺设一趟Φ315mm钢管瓦斯管路（抽本煤层瓦斯）。
②轨道顺槽、皮带顺槽内瓦斯抽放管路主管用Φ315变Φ400的便接头连接，巷口安装孔板流量计。
③钻孔通过钻场的混合器、埋线管与Φ315mm聚乙稀管路连接。
六、2012年瓦斯抽采计划
1、完善瓦斯抽放系统
根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》3.3.2规定需建高低压抽放系统。
①、安装4台瓦斯抽放泵（现有2BEC-60水环式真空泵4台）见下表
水环式真空泵参数
型号
最大吸气量
转速
极限压力
电机功率
2BEC60
270m³/min
290r/min
160kpa
315KW
②、铺设一趟抽放管路：
副立井φ630x8mm490米、φ529x6mm2000米、φ426x6mm1260米。
（管路详情见下表）
编号
地点
管道材质
规格（mm）
使用数量（m）
备注
1
管道井
铁
630×6
490
2
第一总回风巷—东翼回风巷口
铁
529×6
2000
3
东翼回风巷—南翼回风巷
铁
426×6
1260
4
东翼集中回风巷
铁
426×6
550
5
第二回风巷
铁
426×6
340
6
10211回风尾巷
铁
426×15
360
③、扩建泵房含采暖、水质软化、供电、双套静压水池等，此项工程预计9月完工。
2、掘进：
超前预抽（迈步式），解决施工时瓦斯治理。
3、回采工作面形成前，进行本煤层瓦斯抽放，解决回采时瓦斯治理。
4、回采：
采用仰角钻场预抽解决上隅角瓦斯治理。
采空区埋管进行低负压抽放。
5、本工作面瓦斯含量预计750万立方米，本煤层预计可抽采量为390万立方米。
6、预购千米钻机:
进行高位千米抽放。
即在开采煤层受采动影响裂隙带中施工高位钻孔抽放瓦斯。
（02#煤层顶板裂隙带在10到15米，故施工高位钻场抽放瓦斯：
与顺槽方位一致，仰角1到3度，施工5到7个ф113钻孔）,同时也能进行探放水、探地质构造，为矿井下一步正常接续提供科学依据。
7、达到高瓦斯矿井低瓦斯开采，高瓦斯矿井按突出矿井开采：
预计其他地质单元开拓前，购买突出指标化验仪器，随时检测数据，随时解决问题，达到合理开采。
原相矿为高瓦斯矿井，为了确保开工前达到高瓦斯低瓦斯开采及抽采达标的目的，现将抽采区所需定员梳理如下：
1、队长：
1人副队长：
2人技术主管：
1人技术员：
2人办事员：
1人库管员：
1人电焊工：
2人（小计：
10人）
2、我矿目前至少按采煤1组掘进3组，为了确保超前抽放，解放煤体瓦斯，保证每班有人作业，进行配备打钻人员：
四个班（每班班长兼司机1人，上下钻杆2人，清煤渣、封孔、检查打钻气体2人），每月22个班，（小计：
4×15÷0.85=71人）
3、运钻、稳钻、排管、回收管路两个班（小计：
12人）
4、排查管路、放水、检测气体（小计：
8人）
5、地面看泵站人员（小计：
8人）
合计：
109人
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