興山煤礦瓦斯抽采下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置

龍煤礦業(yè)股份集團(tuán)有限公司鶴崗分公司興山煤礦瓦斯抽采下向鉆孔自動(dòng)排水裝置匯報(bào)材料龍煤礦業(yè)集團(tuán)股份有限公司鶴崗分公司興山煤礦二。一二年四月.研究的意義煤與瓦斯突出是一種極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象，破壞力強(qiáng)、危害性大，給煤礦企業(yè)帶來(lái)巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。興山煤礦為煤與瓦斯突出礦井，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，且隨采掘深度的不斷延伸，在斷層、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的局部地區(qū)瓦斯涌出量特別大。由于興山煤礦是煤層群開采，在礦井開拓大巷和下水平延伸過程中需要經(jīng)常揭穿煤層，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的要求，在石門揭煤前應(yīng)該采用穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤區(qū)域的瓦斯，且穿層鉆孔預(yù)抽石門揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施規(guī)定應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離7m以前實(shí)施（在構(gòu)造破壞帶應(yīng)適當(dāng)加大距離），鉆孔的最小控制范圍是：石門揭煤處巷道輪廓線外12m（急傾斜煤層底部或下幫6m）。因此在石門揭煤區(qū)域必須施工下向抽采鉆孔，下向抽采鉆孔在進(jìn)行瓦斯抽采過程中，由于巖石多含水，鉆孔內(nèi)會(huì)積存較多的水，且水無(wú)法從孔底排出，堵塞了鉆孔，增大了抽采阻力，從而影響了鉆孔的瓦斯抽采效果，大大增加了瓦斯抽采時(shí)間，從而影響到石門揭煤的進(jìn)度。因此，解決下向鉆孔中的積水問題，提高鉆孔瓦斯抽采效果是礦井瓦斯抽采工作中亟待解決的問題。為了解決下向鉆孔由于積水而造成瓦斯抽采效果差的問題，興山煤礦抽采區(qū)經(jīng)過不斷實(shí)踐，研發(fā)了一套下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置，實(shí)現(xiàn)了下向鉆孔自動(dòng)排水，提高了下向鉆孔瓦斯抽采效果。.技術(shù)要點(diǎn)（1）改進(jìn)了封孔工藝、提高了鉆孔封孔質(zhì)量；（2）在抽采管路中增設(shè)一趟壓風(fēng)管直達(dá)孔底，采用時(shí)間控制開關(guān)和電磁閥自動(dòng)控制高壓風(fēng)，定期徹底清除孔底積水及雜質(zhì)，將孔內(nèi)積水排入氣水分離器中，當(dāng)氣水分離器中水壓大于抽采管路中負(fù)壓時(shí)，水通過負(fù)壓放水器排出；（3）通過瓦斯抽采多功能參數(shù)測(cè)定儀定期測(cè)定瓦斯?jié)舛?、流量，繪制瓦斯抽采濃度、流量曲線圖，確定合理鉆孔排水周期及壓風(fēng)管供風(fēng)量，防止過量供風(fēng)影響抽采系統(tǒng)的抽采效果。.實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)簡(jiǎn)介興山煤礦為了建設(shè)現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井，計(jì)劃將目前三水平集中大巷機(jī)車運(yùn)輸方式改為強(qiáng)力皮帶連續(xù)運(yùn)輸方式，在集中運(yùn)輸大巷旁設(shè)計(jì)施工三水平皮帶運(yùn)輸大巷。巷道施工至31號(hào)煤層附近，準(zhǔn)備揭31號(hào)煤層，由于該處31號(hào)煤層屬于原始未卸壓區(qū)域，2012年2月9日在巷道掘進(jìn)前防突辦測(cè)定該處31號(hào)煤層原始瓦斯含量為7.70m3/t，瓦斯壓力0.3MPa。為了降低揭煤區(qū)域煤層瓦斯含量，嚴(yán)格貫徹“技術(shù)先行、地質(zhì)超前、先探后掘、先抽后采”的安全理念，抽采區(qū)在該預(yù)掘巷道兩側(cè)布置了2個(gè)超前預(yù)抽鉆場(chǎng)，4個(gè)方位共施工了20個(gè)預(yù)抽鉆孔進(jìn)行瓦斯預(yù)抽。鉆孔布置平剖面圖如圖3-1所示。鉆孔成孔后，為了檢驗(yàn)下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置在多孔預(yù)抽鉆孔中的應(yīng)用效果，在下向鉆孔中安裝了壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置后抽采，通過采用瓦斯抽采多參數(shù)測(cè)定儀測(cè)定各鉆孔瓦斯?jié)舛取⑼咚够旌狭髁?、瓦斯純流量，?duì)瓦斯抽采下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置的運(yùn)行效果進(jìn)行考察。圖3-1興山煤礦三水平皮帶聯(lián)絡(luò)巷瓦斯預(yù)抽孔布置平剖面圖.下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置介紹與常規(guī)的瓦斯抽采鉆孔的封孔方式有所不同，為了實(shí)現(xiàn)下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水效果，在封孔時(shí)增設(shè)了一根四分鐵管到達(dá)孔底，并將該四分鐵管與壓風(fēng)管路之間采用電磁閥相連接，通過時(shí)間控制開關(guān)設(shè)定電磁閥啟動(dòng)、關(guān)閉時(shí)間來(lái)設(shè)定壓風(fēng)管路開閉周期及開閉時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)定期定量向瓦斯抽采鉆孔中供風(fēng)來(lái)排出孔底的積水和煤渣。下向抽采鉆孔封孔管件實(shí)物如圖4-1所示、示意圖如圖4-2所示；自動(dòng)排水裝置實(shí)物展示如圖4-3?4-5、示意圖如圖4-6所示。圖4-1下向抽采鉆孔封孔管件實(shí)物圖圖4-2下向抽采鉆孔封孔示意圖

抽采管C抽采管踴導(dǎo)風(fēng)管壓風(fēng)管一■ d排水■?圖（1） .■抽采管C抽采管踴導(dǎo)風(fēng)管壓風(fēng)管一■ d排水■?圖（1） .■4|導(dǎo)風(fēng)管■?*>皿05傳〃西第回白累￡由E4二電磁閥圖4-4下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)/?;二.”一；b圖4-5下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置實(shí)物圖(圖4-5下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置實(shí)物圖(3)圖4-6自動(dòng)排水裝置示意圖.下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置工作流程(1)孔內(nèi)不積水時(shí)，時(shí)間控制開關(guān)處于計(jì)時(shí)狀態(tài)，電磁閥使壓風(fēng)管路關(guān)閉，瓦斯抽出的順序?yàn)椋恒@孔一抽放管一氣水分離器一抽采管路系統(tǒng)。裝置運(yùn)行示意圖如圖5-1所示。連接管路7電磁閥關(guān)閉6時(shí)間控制開關(guān)計(jì)時(shí)狀態(tài)連接管路7電磁閥關(guān)閉6時(shí)間控制開關(guān)計(jì)時(shí)狀態(tài)圖5-1自動(dòng)排水裝置運(yùn)行示意圖(無(wú)水時(shí))(2)當(dāng)鉆孔內(nèi)有水時(shí)，需排水時(shí)，事先將鉆孔內(nèi)積水時(shí)間標(biāo)定，將控制裝置設(shè)定好，排水時(shí)間定好，以達(dá)到自動(dòng)排水效果。時(shí)間控制裝置起動(dòng)電磁閥⑦開啟，壓風(fēng)管路中的高壓風(fēng)由⑤壓風(fēng)管一⑦電磁閥一⑧4分導(dǎo)風(fēng)管一④抽采管，將孔內(nèi)積水向上壓出，至氣水分離器②，達(dá)到氣水分離，其中氣由氣水分離器至抽采管路①，另一路水由氣水分離器②一均壓放水裝置③溢出，達(dá)到自動(dòng)放水的效果。裝置運(yùn)行示意圖如圖5-2所示。(3)當(dāng)設(shè)定的電磁閥開啟時(shí)間結(jié)束后，壓風(fēng)將孔內(nèi)的積水也排除了，電磁閥啟動(dòng)將風(fēng)路關(guān)閉，抽放系統(tǒng)繼續(xù)抽放孔內(nèi)的瓦斯，其瓦斯抽出順序?yàn)椋恒@孔一抽放管一氣水分離器一抽采管路系統(tǒng)。整個(gè)下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水流程示意圖見圖5-3所示。圖5-2自動(dòng)排水裝置運(yùn)行示意圖(放水時(shí))

圖5-3下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水流程示意圖.效果考察在鉆場(chǎng)各考察鉆孔施工結(jié)束后，安裝壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置，通過電磁閥控制壓風(fēng)系統(tǒng)與通氣管的連接，設(shè)定排水周期及排水時(shí)間，實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)自動(dòng)排水，并考察鉆孔排水后的瓦斯抽采效果。通過采用瓦斯抽采多參數(shù)測(cè)定儀所測(cè)定的鉆孔抽采瓦斯流量、濃度、存量匯總見表6-1所示，采用壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置的下向鉆孔在接抽期間瓦斯?jié)舛燃巴咚辜兞孔兓厔?shì)如圖6-1、6-2所示。表6-1下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水抽采效果匯總表測(cè)量時(shí)間瓦斯流量(m3/min)CH4濃度(%)瓦斯純量(m3/min)測(cè)量時(shí)間瓦斯流量(m3/min)CH4濃度(%)瓦斯純量(m3/min)9:470.1710.10.01710:100.5918.60.1109:500.2610.10.02610:110.5818.80.1099:520.179.70.01610:120.6119.60.1209:540.1810.30.01910:130.619.50.1179:560.189.50.01710:140.5820.10.117

9:580.2210.20.02210:150.5918.80.1119:594.4900.00010:160.6418.40.11810:004.8700.00010:170.5918.20.10710:010.1318.30.02410:180.6418.50.11810:030.3118.10.05610:200.6118.40.11210:050.3920.30.07910:210.6320.10.12710:060.5220.30.10610:220.6219.60.12210:080.5619.80.1119:469:5310:0010:0710:1410:22(求)題窸KM9:469:5310:0010:0710:1410:22(求)題窸KM時(shí)間圖6-1排水前后下向鉆孔瓦斯抽采濃度變化曲線圖(U-E/EE)(U-E/EE)圖6-2排水前后下向鉆孔瓦斯抽采純流量變化曲線圖由表6-1、圖6-1、圖6-2分析可以看出：1、在9點(diǎn)59分前為由于瓦斯抽采鉆孔內(nèi)積存有水，影響了瓦斯抽采效果，瓦斯抽采濃度平均為10%，抽放流量為0.2m3/min，純量為0.02m3/min。2、在9點(diǎn)59分，電磁閥到達(dá)排水周期，控制壓風(fēng)閥門自動(dòng)打開，進(jìn)行壓風(fēng)排水，這時(shí)由于壓風(fēng)導(dǎo)致抽采管路混合流量增大，壓風(fēng)排水過程中，平均流量為4.8m3/min，純量及濃度基本為0。3、10點(diǎn)零分，電磁閥設(shè)定的排水時(shí)間結(jié)束，控制壓風(fēng)閥門關(guān)閉，壓風(fēng)排水結(jié)束。排水后積水被排凈，孔內(nèi)瓦斯?jié)舛壬仙?0%左右，抽采混合流量升至0.6m3/min，抽采純量升至0.12m3/min。4、從10點(diǎn)零分壓風(fēng)排水結(jié)束后，測(cè)量30分鐘內(nèi)的濃度，瓦斯抽采流量及瓦斯?jié)舛缺３制椒€(wěn)數(shù)值，較排水前效果顯著。因此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排水后，抽采孔的抽采純量比排水前有大幅度提高，瓦斯?jié)舛瘸龎猴L(fēng)開啟期間驟然下降外，其余時(shí)間濃度也比排水前有所提高。這說(shuō)明采用下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置后實(shí)現(xiàn)了氣水分離，始終保持了鉆孔瓦斯抽采通道的暢通，鉆孔抽采效果得到了明顯的提高。該鉆場(chǎng)2012年2月11日并網(wǎng)抽采至2012年3月20日，累計(jì)抽采瓦斯量6529.2m3。2012年3月21日，防突辦技術(shù)人員又對(duì)抽采效果進(jìn)行了檢驗(yàn)，經(jīng)測(cè)定該處31號(hào)煤層殘存瓦斯含量?jī)H為2.31m3/t，瓦斯壓力為0MPa。由此可以看出通過瓦斯抽采，該石門揭煤區(qū)域瓦斯得到了很好的釋放，消除了煤層突出危險(xiǎn)性。.經(jīng)驗(yàn)總結(jié)（1）下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水裝置能有效的提高瓦斯抽采效果。（2）下向鉆孔壓風(fēng)自動(dòng)排水