移動式瓦斯抽放系統(tǒng)在六家煤礦的應(yīng)用

1、 移動式瓦斯抽放系統(tǒng)在六家煤礦的應(yīng)用 六家煤礦隸屬于平莊煤業(yè)(集團(tuán))公司,設(shè)計(jì)生產(chǎn)力量為90萬t/a,該礦井于1990年12月20日開工建設(shè),1998年初進(jìn)行試生產(chǎn),2021年10月16日正式移交投產(chǎn)。礦井開拓方式為立井單一水平,投產(chǎn)采區(qū)為南二和西二2個(gè)采區(qū)。井田含煤地層為佅羅系上統(tǒng)元寶山組下段,煤層賦存深度350600m,區(qū)內(nèi)共有4個(gè)煤層組,其中2個(gè)主要煤組共有9個(gè)可采煤層,煤種為老年褐煤。礦井2021-2021年度瓦斯等級鑒定結(jié)果都為低瓦斯礦井,相對瓦斯涌出量分別為5.16m3/t、6.1m3/t、5.29m3/t。但由于煤層埋藏深度大,一些地點(diǎn)瓦斯涌出量較大,相對西二采區(qū)較為突出,在平煤

2、公司所屬井工礦中屬瓦斯隱患較為嚴(yán)峻的礦井。特殊是隨著礦井開采深度的加大,個(gè)別采煤工作面肯定瓦斯涌出量曾達(dá)8m3/min,尤其是采煤工作面上隅角瓦斯?jié)舛瘸３？蛇_(dá)2%以上,給礦井平安生產(chǎn)帶來極大隱患,也嚴(yán)峻制約著礦井高產(chǎn)高效。為解決這一問題,主要實(shí)行掛擋風(fēng)簾、上下隅角封堵、大風(fēng)量供風(fēng)、上隅角安設(shè)小風(fēng)機(jī)、下行通風(fēng)以及監(jiān)測監(jiān)控等一系列措施,雖然收到了肯定成效,但瓦斯超限問題仍未得到根本解決。為此,六家煤礦于2021年初,依據(jù)國家瓦斯治理“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”十二字方針的總體要求,為徹底治理瓦斯涌出影響,打造本質(zhì)平安型礦井,為建設(shè)高產(chǎn)高效礦井供應(yīng)牢靠的平安保障,首先在SN26-4工作面采納井下

3、移動抽放系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯抽放的嘗試,然后又在西二采區(qū)WN16-5綜采工作面進(jìn)行推廣應(yīng)用,取得了很好的效果。 1試驗(yàn)工作面概況 WN16-5綜采工作面位于西二軌道上山北側(cè),工作面走向長620m,傾斜寬平均105.7m。工作面以6-5上采終線為界分為A、B2個(gè)塊段。塊段A只剩下6-5下煤層,煤層結(jié)構(gòu)簡潔,最大厚度2.25m,最小厚度2.00m,平均為2.15m。塊段B煤層結(jié)構(gòu)簡單,最大厚度5.85m,最小厚度5.04m,平均為5.42m。煤層傾角為39°,平均為6°。工作面詳細(xì)布置見圖1。工作面回風(fēng)標(biāo)高+80m,采煤方法為綜合機(jī)械化開采。 WN16-5工作面供風(fēng)量為540m3/mi

4、n,未使用抽放系統(tǒng)前工作面瓦斯平均濃度0.45%,最大值可達(dá)2.8%,回風(fēng)巷瓦斯平均濃度0.35%,最大值可達(dá)1.2%,月平均瓦斯涌出量為1.89m3/min,最高瓦斯涌出量為6.48m3/min;造成工作面、回風(fēng)巷及上隅角瓦斯常常超限,從而造成工作面不能正常生產(chǎn),也給礦井生產(chǎn)帶來重大的平安隱患。 2試驗(yàn)工作面抽放狀況 2.1抽放方法選擇 通過對WN16-5等回采工作面瓦斯涌出來源及構(gòu)成進(jìn)行初步分析可知,工作面瓦斯涌出量的50%以上來源于采空區(qū)的瓦斯涌出,這是造成工作面回風(fēng)和上隅角瓦斯超限的主要緣由。針對工作面瓦斯涌出的特點(diǎn),打算采納采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)。 所謂半封閉采空區(qū),即現(xiàn)生產(chǎn)工作面的采空

5、區(qū),目前半封閉采空區(qū)瓦斯抽放一般采納埋管抽放和向冒落拱上方打鉆孔抽放兩種方法。埋管法適用于厚煤層而未豫抽瓦斯或者鄰近層很近甚至處在冒落帶的采煤工作面,這類工作面的采空區(qū)瓦斯較大,上隅角瓦斯也嚴(yán)峻超限不易解決,往往采納此法。該方法瓦斯抽放濃度不高,一般為10%20%,該方法簡潔易行,成本低,但抽放效率低。向冒落拱上方打鉆孔抽放瓦斯方法,既可用于有上下鄰近層的采煤工作面,也可用于單一厚煤層的采煤工作面。抽放鉆孔的孔底應(yīng)處于冒落拱的上方,主要捕集處于冒落帶中的上鄰近層和厚煤層未開采各分層中的卸壓瓦斯,同時(shí)還可捕集冒落帶上方卸壓層中涌出的部分瓦斯。此時(shí)抽出的瓦斯?jié)舛雀哌_(dá)60%80%,抽放量較大。依據(jù)六

6、家煤礦的井下的實(shí)際狀況,結(jié)合WN16-5工作面瓦斯涌出狀況,打算采納簡潔易行采空區(qū)埋管抽放方法。 2.2抽放設(shè)備及管路選擇 抽放泵及管路選型主要與設(shè)計(jì)流量有關(guān),根據(jù)WN16-5瓦斯的超限狀況,結(jié)合采空區(qū)瓦斯抽放閱歷,抽放量應(yīng)達(dá)到工作面最大瓦斯涌出量的20%30%,才能夠有效地解決回風(fēng)及隅角瓦斯超限問題,按WN16-5涌出量30%計(jì)算,應(yīng)抽放出純瓦斯量1.94m3/min,按抽放濃度10%計(jì)算,可抽出混合量為19.4m3/min。 (1)管徑選擇。管徑選擇采納如下公式計(jì)算:D=0.1457(Q/V)0.5(1)式中D管道內(nèi),m;Q管內(nèi)混合氣體流量,m3/min;V管內(nèi)氣體流速,取V=10m/s。將數(shù)值代入式(1)得:D=0.203m。通過計(jì)算建議選用DN219×7mm無縫鋼管。但為了充分利用現(xiàn)場的管路以節(jié)約成本,也基于對兩種不同管路的安裝及成本等各方面進(jìn)行比較來考慮,抽放主管路選用玻璃鋼管和鋼管