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1、采掘工作面瓦斯抽放系统设计 摘要：为减少矿井和采区瓦斯涌出量杜绝瓦斯事故，对阳煤集团景福煤矿15号煤层进行了瓦斯浓度测定、预抽煤层的瓦斯钻孔量、煤层抽采工艺等进行了严格的设计，把所有煤层瓦斯压力降至0.74MPa，到达了瓦斯抽采效果，满足了瓦斯抽放系统的设计要求。关键词：瓦斯；抽放；设计0引言寿阳景福煤业井田处于沁水煤田东山矿区东南，井田总面积是9.564平方公里，煤炭资源储量4420万吨，年生产能力达90万吨，主采煤层仅6号、15号两个煤层，煤质属于低磷贫煤。景福煤矿通过对矿井15#煤层测定，测定结论为15#煤层瓦斯压力最大值0.46MPa，瓦斯含量7.46m3/t，绝对瓦斯涌出量为63.9
2、6mm3/min，相对瓦斯涌出量为43.92mm3/t，认定为高瓦斯矿井【1】。因此做好综合治理瓦斯工作极其重要。瓦斯抽放作为瓦斯治理的重要手段，对瓦斯治理起到至关重要的作用。为保证煤矿平安生产，景福公司对采掘工作面进行瓦斯抽放系统进行设计。1瓦斯浓度确定景福公司新区矿井共有两套瓦斯抽采系统，分为高、低负压系统。抽采本煤层瓦斯的是高负压系统，抽采回采工作面邻近层瓦斯的属于低负压系统。地面瓦斯泵站共有4台瓦斯泵抽采瓦斯，用于抽采本煤层瓦斯的2台2BEC72型水环真空泵额定流量为610m3/min一抽一备；1台2BEC80型水环真空泵额定流量每分钟705立方米、1台ZR7-750WP型湿式罗茨泵额
3、定流量每分钟577立方米抽采邻近层瓦斯，一抽一备。本煤层抽采系统沿回风立井、回风石门铺设主管直径为ϕ820x7mm螺旋焊管；沿15号煤回风大巷铺设干管直径是ϕ630x6mm的螺旋焊管，沿采掘工作面进、回风顺槽铺设直径ϕ377x3mm的螺旋焊管支管。沿回风立井、回风石门铺设邻近层抽采系统，主管为直径ϕ820x7mm的螺旋焊管；沿高抽回风巷铺设干管直径是ϕ630x6mm螺旋焊管，沿相邻采掘工作面进风顺槽铺设直径ϕ530x6mm的螺旋焊管支管。根据对本矿井对15#煤层抽采数据实测，确定瓦斯管路内的瓦斯浓度为：邻近煤层瓦斯抽放浓度是9%15%
4、；因封孔长度、管路连接质量、钻孔瓦斯抽放管路浓度和抽采孔的封孔质量等多种因素的影响，本煤层瓦斯抽放浓度是8%15%【2】。2预抽煤层的瓦斯钻孔量运行到达矿井设计年生产能力90万吨，移交生产时，工作面准备回采前，进、回风顺槽需要布置预抽瓦斯钻孔共计1810个，总长度达181000m；工作面进、回风顺槽掘进期间需要布置预抽瓦斯共钻孔360个，总长度43200m。回采及掘进工作面预抽瓦斯共布置钻孔2170个，总长度224200m。工作面移交生产时的煤炭采出量是：工作面煤炭采出量A单位为t；根据阳煤集团对吨煤钻孔量标准要求即吨煤钻孔进尺不得小于0.1m/t，计算比拟224200/1811228=0.1
5、2m/t，满足设计要求。3煤层抽采工艺1钻孔直径现实经验得出小直径钻孔效果比大直径钻孔瓦斯抽放效果较差，斟酌本矿井的煤层与瓦斯现状，选用直径为125mm的钻孔作为回采工作面和掘进工作面钻孔直径。2钻孔长度及间距工作面长度为180m，本煤层采用顺层平行对打抽采钻孔进行预抽，每个钻孔设计深度100m，中间对应重叠部位20m，根据抽放半径测定报告，钻孔布置间距为停采线至1072m处，钻孔间距3m，1072m处至切巷，间距为1.5m【4】。邻近层钻孔在相邻工作面的进风顺槽施工穿层钻孔，钻孔布置间距为10m，深度为80m。1钻机钻机的型号及台数是：配备履带ZDY4500LXY型钻机2台、ZDY3200型
6、钻机4台，ZDY1300型钻机2台、ZLJ2350(A)钻机1台，共计9台。2钻杆钻杆在运动中受扭力与压力的综合作用，必须要巩固耐用，钻杆选用材质较好的直径73mmx1m刻槽钻杆。3钻头的选择根据煤岩层的硬度，景福矿施工本煤层顺层钻孔，钻头选用直径118mm，四翼平顶复合片钻头；施工邻近层穿层钻孔，钻头选用直径113mm与150mm四翼平顶复合片钻头。本煤层材料、工艺与封孔方式1封孔方式因封孔质量影响着整个抽放系统的效果，进而影响瓦斯抽放浓度、孔口负压。所以封孔质量必须到达密封性好、操作快、封孔迅速和价格低廉的要求。经过屡次试验，本煤层封孔采用三堵一注;囊袋式封孔；邻近层封孔采用两堵一注;聚氨
7、酯封孔。本煤层封孔深度位于距孔口816m处，封孔段长度为8m，利用BFK-12/2.4型封孔泵，注浆封孔，可以有效提高本煤层封孔质量，到达了较好的效果。邻近层封孔采用两堵一注;聚氨酯封孔，封孔深度位于距孔口210m处，封孔段长度为8m，利用BFK-12/2.4型封孔泵，注浆封孔。2封孔材料为到达较好的封孔质量，封孔材料选择也非常重要，本煤层封孔采用三堵一注;囊袋式封孔；邻近层封孔采用两堵一注;聚氨酯封孔。每个钻孔加设控制球阀，单孔观测嘴，实现单孔控制与观测。每810个钻孔为一组，设置一套集气装置和流量、负压、浓度观测装置，钻孔之间采用直径51mm的高压胶管连接，连接于支管，集气装置具有放水功能
8、。将施工完成的抽采钻孔，连接到抽采管路进行抽采。在抽采过程中对钻孔抽采参数实时监测，根据监测情况对钻孔抽采状态调整。回采工作面孔口的抽采负压暂定为18000Pa，掘进工作面孔口的抽采负压暂定为14000Pa。3.6掘进工作面瓦斯防治，瓦斯抽采采取的方式方法掘进面抽采可采用正前钻孔或双巷采用短臂钻孔预抽未掘区域内瓦斯。掘进工作面执行正前钻孔预抽措施，即正前施工9个钻孔预抽措施见图1。工作面掘进前，在巷道开口处双排施工9个预抽钻孔，孔间距1m，设计深度120m，钻孔直径125mm，排间距0.7m。第一排距底板1.7m，共5个钻孔，两侧角度孔9、6，第二排距底板2.4m。双巷掘进巷道要求正巷超前副巷
9、距离不低于150m。正巷掘进掌头预抽钻孔设计同单巷掘进抽采钻孔设计，副巷瓦斯采用由正巷向副巷施工短臂预抽钻孔的方法来解决，具体设计为：钻孔深度35m，距巷道底板1.7m，钻孔直径125mm，间距3m。煤层封孔方法：封孔采用三堵一注;囊袋式封孔，封孔深度为816m；允许掘进距离：施工9个钻孔中最浅钻孔减去20m，保存20m超前距。3.6.3单巷、双巷掘进前要求钻孔施工完毕后将钻孔接入抽采系统，预抽1天后在掘进掌头进行瓦斯含量测定，高于8m3/t时，继续预抽，每隔1天测定一次瓦斯含量；当瓦斯含量低于8m3/t时，停止掘进预抽，恢复掘进。预抽钻孔允许掘进距离：单巷掘进设计钻孔深度120m，允许掘进1
10、00m，预留超前距20m，在实际钻孔施工情况，可按照9个预抽钻孔中最浅钻孔减去20m后的长度作为允许掘进距离来掌握；双巷掘进在巷道距钻孔20m时，可撤除正巷短臂预抽钻孔。根据实际测量数据，掘进工作面每百米瓦斯量抽采为0.0320.05m3/min，平均单孔抽采瓦斯浓度为15%30%【5】。4煤巷掘进工作面瓦斯抽放效果评价景福公司新区15号煤层采掘作业前，严格把控制范围内煤层的瓦斯含量，必须把所有煤层瓦斯压力降至0.74MPa，瓦斯含量必须降至8m3/t以下。瓦斯控制范围是：煤巷掘进工作面巷道轮廓线外15m以上与工作面前方20m以上，采煤工作面控制在前方20m以上。预抽煤层瓦斯后，对预抽煤层瓦斯
11、防突效果检验，检验方法按?防治煤与瓦斯突出细那么?规定的方法进行检测，瓦斯含量降低至7m3/t以下，瓦斯压力低于0.7MPa，抽采效果达标。5结语总之，瓦斯抽采设计符合矿井实际情况，切实做到先抽后采，应抽尽抽，抽采达标，为综合治理瓦斯发挥了重要作用，保证矿井平安生产。参考文献：1王素斌.浅析景福公司的瓦斯综合治理技术J.山东煤炭科技，202105：101.2曲宏伟.桃山煤矿采煤工作面瓦斯综合抽放技术研究J.山西焦煤科技，202105：46.3杜子健.成庄矿顺层钻孔预抽煤层瓦斯的合理钻孔参数试验J.矿业平安与环保，200605：5-6.4王京生，贾泉敏，刘丰韬，等.本煤层瓦斯预抽采工艺改良研究J.现代矿业，202105：105-106.5单志，韩剑.突出煤层双巷快速掘进瓦斯综合治理技术研究J.能源技术与管理，2021，405：41-43.
