【2017年整理】瓦斯抽放泵站的应用

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1、YD-2型移动式瓦斯抽放泵站在处理局部瓦斯异常涌出中的应用摘 要：本项目 对北皂矿-90 总回风巷过F3-1断层区域瓦斯大量异常涌出的原因进行了分析，通过建立由YD-2型移动式瓦斯抽放泵站组成的抽放系统，解决了瓦斯对矿井安全生产的威胁，取得了较好的社会和经济效益。关键词：瓦斯涌出 移动式瓦斯抽放泵站北 皂 煤 矿 设 计 年 生 产 能 力 为 90万 吨 ,以 一 对 中 央 立 井 和 一 个 边 界 风 井 开 拓 ，有 两 个 生 产 水 平 (上 组 煤 -175水 平 和 下 组 煤 -250水 平 )。 通 风 方 法 为 抽 出 式 ，通 风 方 式 为 中 央 边 界 式 。

2、 历 年 瓦 斯 鉴 定 均 为 低 瓦 斯 矿 井 ， 煤 层 均 有 自 然 发 火 的危 险 ， 属 于 一 类 自 然 发 火 煤 层 ， 煤 尘 具 有 爆 炸 危 险 性 。下 组 煤 主 要 煤 层 为 煤 4， 煤 4为 褐 煤 ,厚 度 为 7.25 8.87m平 均 为 7.85m，倾 角 4 8度 ， 夹 矸 多 ， 结 构 较 复 杂 ， 节 理 发 育 ， 具 有 贮 气 空 间 ， 煤 4顶 底 板均 为 泥 质 岩 性 ， 易 于 保 存 瓦 斯 ， 煤 4局 部 瓦 斯 含 量 较 高 。一 九 九 七 年 三 月 十 八 日 下 组 煤 -90总 回 风 巷

3、掘 进 工 作 面 在 过 F3-1断 层 时 ，出 现 大 量 瓦 斯 异 常 涌 出 的 情 况 ， 通 过 利 用 YD-2型 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站 ， 对F3-1断 层 区 进 行 瓦 斯 抽 放 ， 保 证 了 工 作 面 正 常 生 产 ， 取 得 了 较 好 的 经 济 和 社 会效 益 。1、 瓦 斯 异 常 涌 出 区 的 概 况-90总 回 风 巷 位 于 下 组 煤 三 采 区 上 部 ， 三 采 区 总 体 为 单 斜 构 造 ， 地 层 走 向近 南 北 ， 倾 向 东 。 局 部 有 宽 缓 的 小 褶 曲 ， 断 层 较 为 发 育 ， 采 区 上

4、部 有F3、 F3-1、 F3-2A三 个 较 大 的 断 层 ， 全 为 正 断 层 ， 落 差 分 别 为25m、 32m、 22m。 在 其 周 围 和 尖 灭 地 段 ， 小 断 层 较 发 育 ， 煤 岩 层 产 状 变 化 也 较大 。 -90总 回 风 巷 掘 进 工 作 面 由 岩 巷 进 入 煤 巷 ， 揭 露 F3-1断 层 发 生 了 大 量 瓦斯 异 常 涌 出 情 况 ， 工 作 面 瓦 斯 急 剧 升 高 ， 绝 对 瓦 斯 量 高 达 5.32m3/min， 超 过了 矿 井 正 常 掘 进 工 作 面 瓦 斯 绝 对 涌 出 量 的 100多 倍 ， 这 是 龙

5、 口 矿 区 首 次 出 现 的瓦 斯 异 常 涌 出 的 情 况 。2、 瓦 斯 异 常 涌 出 的 原 因 分 析2.1 局 部 地 质 构 造 对 瓦 斯 赋 存 状 况 的 影 响 。在 工 作 面 前 方 遇 到 断 层 时 ， 欲 判 断 其 瓦 斯 状 况 ， 首 先 判 断 其 成 因 。 一 般 来说 因 为 地 壳 运 动 产 生 的 拉 应 力 形 成 的 断 层 ， 煤 层 及 围 岩 产 生 张 性 的 裂 隙 及 断 裂 ，有 利 于 瓦 斯 的 释 放 ;而 对 于 由 挤 压 应 力 形 成 的 断 层 ， 由 于 挤 压 应 力 产 生 的 压 扭性 断 裂

6、， 裂 隙 一 般 闭 合 程 度 高 ， 瓦 斯 释 放 比 较 困 难 ， 同 时 ， 由 于 挤 压 作 用 ， 使围 岩 及 煤 层 变 的 更 加 致 密 而 有 利 于 瓦 斯 保 存 ， 因 此 容 易 形 成 高 瓦 斯 区 。 我 矿 所遇 到 的 F3-1断 层 ， 由 于 其 局 部 有 小 褶 曲 ， 故 受 挤 压 构 造 的 影 响 较 大 。 顶 底 板 岩石 由 于 受 挤 压 而 变 得 十 分 致 密 ， 形 成 良 好 的 隔 气 层 ， 致 使 大 量 的 瓦 斯 被 封 闭 于其 中 。 其 次 要 分 析 围 岩 的 状 况 。 一 般 煤 层 中

7、瓦 斯 的 放 散 主 要 通 过 围 岩 的 连 通 孔隙 及 裂 隙 ， 裂 隙 比 孔 隙 更 有 利 于 瓦 斯 移 动 。 岩 石 的 孔 隙 与 岩 石 的 成 份 、 胶 结 程度 有 很 大 关 系 ： 中 粗 粒 以 上 的 砂 岩 由 于 其 颗 粒 硬 度 较 大 ， 胶 结 物 较 少 容 易 形 成裂 隙 ， 故 岩 层 的 透 气 性 较 好 ； 而 泥 质 叶 岩 、 泥 灰 岩 等 由 于 其 胶 结 性 较 好 ， 颗 粒硬 度 小 ， 易 变 形 ， 故 其 塑 性 较 好 ， 透 气 性 较 差 ， 容 易 形 成 致 密 的 保 护 层 ， 使 瓦斯 较

8、 难 释 放 。 对 于 断 层 附 近 区 域 的 煤 层 瓦 斯 治 理 ， 应 首 先 从 判 断 入 手 。 该 区 域煤 层 的 顶 底 板 恰 是 10 20m厚 的 黑 色 泥 岩 和 炭 质 泥 岩 其 胶 结 物 的 含 量 较 高 ， 胶结 性 好 ， 裂 隙 较 少 ， 瓦 斯 释 放 较 困 难 ， 故 形 成 高 瓦 斯 区 域 。2.2 煤 层 赋 存 条 件 及 煤 的 破 坏 类 型 的 影 响 。煤 层 的 瓦 斯 状 况 与 煤 层 的 厚 度 、 煤 的 变 质 程 度 及 煤 的 破 坏 类 型 有 很 大 关 系 。一 般 来 说 煤 层 越 厚 ，

9、其 生 成 和 保 存 的 瓦 斯 越 多 ， 其 发 生 瓦 斯 突 出 的 强 度 和 频 率也 比 薄 煤 层 大 的 多 。 本 矿 F3-1断 层 高 瓦 斯 区 正 是 厚 煤 层 及 煤 厚 变 化 区 域 (煤层 厚 度 达 8.85m)因 构 造 引 起 煤 厚 变 化 的 一 般 是 应 力 集 中 带 ， 对 煤 层 的 瓦 斯 具 有封 闭 作 用 ， 使 该 区 域 的 瓦 斯 压 力 急 剧 升 高 ， 实 测 瓦 斯 压 力 高 达 4.5MPa， 是 正常 瓦 斯 压 力 的 四 倍 。 一 般 来 说 ， 对 于 煤 的 变 质 程 度 而 言 ， 从 褐 煤

10、 到 无 烟 煤 ， 中等 变 质 程 度 的 煤 的 孔 隙 率 较 小 ， 随 煤 质 变 质 程 度 的 增 高 或 下 降 其 孔 隙 率 皆 增 大 。本 区 域 的 煤 层 属 褐 煤 ， 煤 的 变 质 程 度 较 低 ， 其 实 测 煤 的 孔 隙 率 达 22 ， 是 正常 的 3.5倍 ， 故 具 有 较 大 的 瓦 斯 储 藏 空 间 。 从 煤 的 力 学 性 质 看 ， 煤 受 到 构 造 应力 破 坏 以 后 ， 其 硬 度 降 低 ， 易 发 生 瓦 斯 突 出 。 本 区 域 产 生 褶 曲 和 断 层 构 造 ， 说明 本 区 域 的 煤 层 受 到 不 同

11、程 度 的 挤 压 应 力 的 破 坏 ， 从 而 使 煤 的 稳 定 性 降 低 。通 过 分 析 确 定 了 F3-1断 层 附 近 存 在 高 瓦 斯 区 ， 为 了 加 快 瓦 斯 释 放 速 度 ，我 们 采 取 了 加 大 风 量 的 措 施 ， 使 用 了 四 台 局 部 通 风 机 同 时 向 掘 进 工 作 面 供 风 ，迎 头 风 量 达 到 648m3/min， 但 效 果 不 明 显 ， 仍 然 时 常 出 现 局 部 瓦 斯 积 聚 的 情 况 ，难 以 保 证 掘 进 工 作 面 的 安 全 生 产 。 为 了 彻 底 消 除 隐 患 ， 保 证 掘 进 工 作 面

12、 正 常 生产 ， 我 们 决 定 采 用 YD-2型 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站 对 该 区 域 进 行 瓦 斯 抽 放 。3、 YD-2型 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站3.1 泵 站 的 组 成YD-2型 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站 是 煤 科 总 院 抚 顺 分 院 依 据 我 国 煤 矿 瓦 斯 涌 出 特点 研 制 开 发 的 ， 主 要 用 于 井 下 局 部 区 域 的 瓦 斯 抽 放 。 泵 站 主 要 由 纳 西 型 水 环 式真 空 泵 、 气 水 分 离 器 、标 准 孔 板 流 量 计 、 矿 用 防 爆 电 机 、 矿 用 防 爆 磁 力 起 动

13、 器 、 瓦 斯 超 限 断 电 仪 、 平板 矿 车 等 组 成 。3.2 主 要 技 术 参 数 如 下最 大 抽 放 量 (m3/min) 7.5极 限 真 空 度 (kPa) 81耗 水 量 (L/min) 35电 机 功 率 (kw) 15 供 电 电 压 (V) 380/660外 形 尺 寸 (m) 2*1.05*1.33.3 泵 站 特 点(1)泵 站 所 有 设 备 都 安 装 在 一 辆 平 板 车 上 ， 结 构 紧 凑 ， 体 积 小 ， 移 动 方 便 ，有 可 靠 的 机 械 安 全 性 能 ， 能 够 快 速 方 便 地 进 行 局 部 瓦 斯 抽 放 。(2)具

14、有 对 工 作 环 境 瓦 斯 浓 度 监 测 、 超 限 报 警 断 电 的 功 能 ， 安 设 了 对 抽 放量 进 行 测 定 的 装 置 (3)电 气 控 制 系 统 所 有 设 备 都 通 过 了 国 家 煤 矿 防 爆 安 全 产 品 质 量 监 督 检 验中 心 的 防 爆 鉴 定 ， 完 全 符 合 “防 爆 电 气 设 备 制 造 规 程 ”及 “安 全 火 花 型 防 爆设 备 制 造 检 验 规 定 ”， 并 具 有 安 全 照 明 系 统 。3.4 适 用 条 件(1)对 于 局 部 瓦 斯 涌 出 量 大 或 有 煤 与 瓦 斯 突 出 的 矿 井 ， 建 立 地 面

15、 瓦 斯 抽 放泵 站 有 困 难 或 经 济 上 不 合 理 的 ， 使 用 井 下 移 动 抽 放 泵 站 不 失 为 一 个 有 效 的 途 径 。(2)有 的 矿 井 虽 有 地 面 抽 放 瓦 斯 泵 站 ， 但 在 井 下 工 作 区 域 离 泵 房 太 远 时 ，阻 力 大 ， 达 不 到 有 效 抽 放 ， 而 且 管 路 投 入 也 大 ， 进 行 泵 站 改 进 投 资 更 大 ， 这 时可 以 利 用 移 动 泵 站 进 行 接 力 抽 放 。(3)对 于 一 些 需 要 抽 放 瓦 斯 的 地 方 中 小 煤 矿 ， 利 用 移 动 泵 站 抽 放 瓦 斯 用 的投 资

16、 少 ， 见 效 快 ， 可 以 收 到 较 好 的 安 全 与 经 济 效 益 。(4)移 动 瓦 斯 抽 放 泵 站 还 可 以 用 于 瓦 斯 科 研 试 验 及 其 它 需 要 对 局 部 区 域 进行 瓦 斯 抽 放 的 矿 井 ， 如 有 溶 洞 或 有 岩 缝 瓦 斯 喷 出 的 矿 井 。(5)在 建 立 地 面 抽 放 瓦 斯 泵 站 之 前 ， 用 移 动 泵 站 进 行 井 下 试 抽 ， 由 试 验 得出 行 之 有 效 的 抽 放 方 法 和 抽 放 参 数 ， 为 建 立 地 面 抽 放 泵 站 提 供 可 靠 的 数 据 ， 避免 盲 目 投 资 造 成 浪 费 。4、 抽 放 方 案 4.1 局 部 瓦 斯 抽 放 系 统局 部 抽 放 瓦 斯 系 统 由 YD-2型 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站 、 抽 放 管 路 、 扩 散 器 等组 成 。 抽 放 出 的 瓦 斯 直 接