告成礦瓦斯抽放技術實踐

穆春明,劉新現,李衛峰,楊青合,申衛濤(鄭州煤業集團告成煤礦,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的實踐,討論瓦斯抽放鉆孔負壓、流量、濃度三者間關系,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,對促進礦井安全生產具有重要意義。

關鍵詞:瓦斯抽放;鉆場;鉆孔;負壓;流量;濃度

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

　　瓦斯災害是我國煤礦的主要災害,煤礦瓦斯防治的重點應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,以風定產,監測監控”的十二字工作方針是我國建立治理瓦斯長效機制的基石。

告成煤礦于2000年建立了礦井瓦斯抽放系統,抽放至今做了大量工作,總結了不少有益技術經驗,但還不能完全駕馭,抽放量不穩定,抽放效果不理想,抽放系統未能很好發揮作用。結合告成煤礦的實際情況,在礦上現有的設備和技術條件下,結合現場實測數據,討論怎樣提高瓦斯抽放系統的抽放效果。

圖1為13061工作面瓦斯抽放系統示意圖。

測量裝置及儀器為:U型壓差計:測壓差及壓力;負壓采樣器:抽測瓦斯;光學瓦斯檢定器:測定瓦斯濃度;孔板流量計:測氣體流量。

1　瓦斯抽放效果的影響因素

根據告成煤礦井下實際情況,發現存在以下因果關系:

(1)負壓、流量和瓦斯濃度之間的影響。通過實測孔口負壓(由低到高,再由高到低)、鉆孔流量———隨著抽放負壓增高,抽放流量增加,但負壓增到臨界值后,鉆孔抽放量不再增加,反而下降。

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

(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,在多個鉆場同時聯網抽放時,當后一個鉆場鉆孔沒有達到工作面后上方時候,這個鉆場抽出瓦斯濃度低,將影響整個抽放系統。

　　因此,合理化布置鉆場鉆孔,有一定的理論依據和實踐意義。鑒于告成礦的技術設備條件,主要依據瓦斯抽放鉆孔的負壓、流量、濃度3個參數來調整抽放鉆孔,優化瓦斯抽放參數,從而有效的提高抽放系統的抽放效果。

2　測試方案的鉆孔布置

在13061工作面1#、2#、3#鉆場進行了數據實測,系統抽放和各個鉆孔上均安裝有和管路相對應的孔板流量計,每個鉆場設計6個鉆孔(可以根據煤層瓦斯賦存情況適當添加鉆孔),鉆孔終端控制在切巷隅角以內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見圖1、表1—表3。

表1　1#鉆場鉆孔及煤層參數

3　測試抽放時間

1#鉆場施工完6個鉆孔后聯網抽放,抽放時間共計43 d; 2#鉆場抽放共計57 d; 3#鉆場聯網抽放6個鉆孔,由于當時采面供風量1 250 m3/min左右,回風流平均瓦斯濃度0. 72%,采面瓦斯超限現象頻繁,經研究后,在3#鉆場加打2個鉆孔,抽放共計27d。

4　測試方式

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

式中　R混———抽放混和流量;

　K———孔板流量計系數;

　b———瓦斯濃度校正系數;

　h———孔板流量計壓差。

Q純=R混×q瓦(2)式中　q瓦———管道瓦斯濃度。

5　數據分析

從測試數據和經驗總結觀察:把抽放負壓控制在46~55 kPa抽放效果最佳。由于告成煤礦抽放負壓一度達到80 kPa左右,在鉆孔聯網抽放初期,抽放隨負壓升高而增加,一旦負壓達到某一個值,抽放負壓反而開始減小,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;另一方面:①抽放負壓升高,鉆孔周圍透氣性不好,瓦斯補給不足;②抽放負壓升高達到臨界值,負壓就開始減小,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,抽放負壓升高,抽放量增加。

(3)在多個鉆場同時抽放的情況下,當后一個鉆場鉆孔沒有達到工作面后上方時候,這個鉆場抽出瓦斯濃度低,從而影響整個抽放系統,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,在煤層頂板離層區內冒落裂隙內,終孔控制在上隅角以里20m范圍內。因為那里透氣性好,瓦斯補給充足,抽出瓦斯最多,抽放效果最好。

7　結　語

抽放后,采空區瓦斯向采掘工作面涌出量大大降低(回風流瓦斯濃度降低0. 2% ~0. 4%,絕對量比預測量降低1. 8~3. 5 m3/min),在回采期間杜絕了瓦斯超限和積聚現象;回風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,實現了采掘工作面的安全生產。

　　作者簡介:穆春明(1978-),男,助理工程師, 1999年7月畢業于河南煤炭工業學校,現從事通風技術管理工作。