神华集团康家滩煤矿88203瓦斯抽放设计(编辑修改稿)

神华集团康家滩煤矿88203瓦斯抽放设计(编辑修改稿)内容摘要：

如水力压裂、水力割缝等 )，以提高 山东科 技大学毕业设计（论文） 7 山东科 技大学毕业设计（论文） 8 煤层瓦斯抽放效果。 总之，在选择瓦斯抽放方法时，应综合加以考虑，既要考虑煤层条件、瓦斯赋存状况、开拓开采及巷道布置条件，又要 考虑抽放设备的能力及经济条件，以求达到最佳效果。 适合于康家滩煤矿 8煤层的国内主要瓦斯抽放方法介绍 本煤层瓦斯抽放 本煤层瓦斯抽放，又称开采煤层瓦斯抽放，主要是为了减少煤层中 的瓦斯含量和回风流中瓦斯浓度，以确保矿井的安全生产；在此基础上， 通过提高抽放瓦斯浓度及抽放量，又可为抽放瓦斯的利用创造一定的条件。 本煤层瓦斯抽放主要是抽放本煤层中的瓦斯；根据抽放时间与采掘的关系，本煤层瓦斯抽放又可分为预抽煤层瓦斯和边采 (掘 )边抽煤层瓦斯；此外，根据收集瓦斯的方式不同又可分为巷道抽放煤层瓦斯 和钻孔抽放煤层瓦斯。 预抽煤层瓦斯一般是属于末卸压煤层的瓦斯抽放。 虽然掘进巷道或打钻孔都会造成局部卸压；但其范围一般是有限的，特别是钻孔所引起的松动和卸压范围，也只是数倍钻孔直径的距离。 因此，在预抽煤层瓦斯时，基本上仍按原始煤层条件下的瓦斯流动状态考虑。 而煤层中的瓦斯流动，则是一个比较复杂的问题。 根据本章内容所述可知、煤是一种多孔介质，煤中包含着各种不同的孔隙，由直径几十 nm的微孔直到肉眼可见的孔隙和裂隙 (＞ 10cm)。 瓦斯在煤中的赋存状态，包括游离 、 吸附 和 吸收三种状态，在一定的瓦斯压力条件下．仅是游离状态 的瓦斯可以流动，而吸附 和吸收 瓦斯只有当瓦斯压力降低时、发生解吸后转为游离瓦斯才能参与瓦斯流动。 目前的 研究认为 大孔和裂隙中的瓦斯是以层流或紊流形式流动为主；而过渡带 微孔中，则是以吸附和吸收为主。 因此，煤层中瓦斯的流动包括解吸、扩散和渗透几个过程。 而在较小孔隙中的瓦斯扩散速度要比在大孔和裂隙中的渗透速度小得多。 因此．一般情况下预抽煤层瓦斯需要经历较长的时间才能达到预期的目的。 而未卸压煤层的瓦斯抽放效果，则主要取决于从煤体向钻孔捅出瓦斯的强度和延续时间。 两者又取决于煤体中的瓦斯压力和透气性。 瓦斯压力是煤层中瓦斯 流动的动力或势能。 透气性则是反映瓦斯在煤层中流动的难易程度。 (1)巷道预抽本煤层瓦斯 巷道预抽本煤层瓦斯，一般是利用回采的准备巷道进行抽放。 即、当采区煤巷施工完成后。 将其密闭，并插入管子进行抽放；其抽放瓦 斯工作在煤巷掘进以后和回采开始以前进行，该方法最早用于抚顺煤矿。 根据抚山东科 技大学毕业设计（论文） 9 顺煤矿的实践。 抽放时间一般要 2 年以上可使回采时瓦斯涌出量有较大幅度的降低。 巷道预抽本煤层瓦斯虽然是可行和有效的。 但也存在一些问题，如当掘进瓦斯涌出量很高时，就会给正常掘进工作带来困难；由于巷道掘进后需较长时间抽放，开采前尚需维修巷道， 故而增加了成本等。 因此，是否选择巷道法预抽本煤层瓦斯、需认真加以考虑和论证，一般情况下，其考虑的因素包括： ○ 1 矿井的采掘布置方式； ○ 2 巷道抽放瓦斯的有效范围； ○ 3 煤层的瓦斯含量及其储量大小； ○ 4 预计瓦斯抽出量及其抽放效益； ○ 5 预计抽放瓦斯的时间。 经过综合考虑上述各项因素，并进行比较论证后瓦斯，才能确定是否采用巷道法预抽本煤层 (2)钻孔法预抽本煤层瓦斯 钻孔 法预抽本煤层瓦斯，由于具有施工简便、成本低、抽放瓦斯浓度较高的优点、在我国煤矿中得到了广泛的应用。 目前，钻孔法预抽本煤层瓦斯主要有两种布置方式，即穿层钻孔布置方式和顺层钻孔布置方式。 当采用穿层钻孔布置时钻场可设在底板岩石巷道或邻近 煤层巷道，向开采层打穿层钻孔，经过抽放后再进入煤层进行采掘．从而 可以解决掘进和采煤过程中的瓦斯问题。 当采用顺层钻孔布置方式时、则一般是利用提前开掘出的采区煤巷，沿煤层打顺层钻孔，经过抽放后再进行回采，以解决回采过程中瓦斯涌出问题。 （ 1） 优缺点： ○ 1 钻 场设在运输巷、回风巷、开切眼内， 沿煤层打钻孔（上向孔或下向孔；平行孔或扇形孔），钻孔平行于煤层 里面，层理裂隙不易沟通，影响抽放效果； ○ 2 钻孔开孔位于煤层中，封孔不以保持严密，影响瓦斯浓度； ○ 3 在松软煤层中打钻，易塌孔卡孔，施工困难；一般情况下，打煤孔速度快费用低； ○ 4 上向孔不会积水，瓦斯涌出均衡；下向孔则相反，涌水量大时尚需排水； ○ 5 在工作面运输巷打下向孔，可以长时间抽放下阶段煤层瓦斯，瓦 斯山东科 技大学毕业设计（论文） 10 资源多，抽放效果好；同时可截取深部瓦斯，以免涌入工作面； ○ 6 扇形孔是用一个钻场打数个钻孔。 可以减少钻机搬迁，但在煤体中分布不均；打扇形孔对围岩破坏较多，封口出易漏气； ○ 7 平行钻孔在煤层中分布均匀，抽放效果好；同时工作面采至钻孔附近时可以用其进行卸压区抽放（边采边抽），有利于提高抽放效果。 （ 2） 适用条件 ○ 1 单一煤层； ○ 2 煤层透气性较小有抽放可能； ○ 3 煤层赋存 条件稳定，地质变化小； ○ 4 钻孔要提前打好，有较长的预抽时间。 (3)边采 (掘 )边抽本煤层瓦斯 这是在未经预抽或预抽时间不足的条件下，解决开采煤层采掘过程中瓦斯涌出问题的一种有效抽放方法。 实质上，主要是利用采掘过程中造成的卸压作用抽放煤层中的瓦斯、以降低回采或掘进中涌入回风流中的瓦斯量。 边采 (掘 )边抽本煤层瓦斯的适用条件如下： ○ 1 由于该方法是在回来或掘进的同时，抽放煤层中的瓦斯、因此不像预抽法那样受开采时间的限制，可适用于瓦斯涌出大、时间紧、用预抽 法不能满足要求的地区。 ○ 2 在抽放过程中，可借助于回采过程中的卸压作用，使抽放区域煤体松动．增大煤层的透气性，提高煤层瓦斯抽放效果。 ○ 3 该方法是在采区掘进准备工作完成后 (或掘进过程中 )进行的。 因此在实际应用中可根据采区各局部地点的瓦斯量大小，投入相应的边采 (掘 )边抽工程。 具有较强的针对性。 因此，有利于解决生产环节中瓦斯涌出量大的问题。 采空区瓦斯抽放 在开采高瓦斯煤层，特别是开采厚煤层和煤层群时．从邻近层 (包括围岩和煤体 )煤柱及采掘空 间丢失的煤中向开采层采空区大量涌出瓦斯。 尤其是近年来，随着工作面的不断推进，采空区面积的日益增大，采空区瓦斯涌出量占矿井瓦斯涌出总量的比例日益增大．一些矿井达到 40％ —60％，如平顶山矿务局十矿。 这种状态对矿井的安全生产造成了很大的威胁。 因此，一方面为了减少矿井瓦斯涌出量，提高矿井生产的安全性，另一方面也为了开发利用瓦斯资源，减少对地面大气环境的污染。 采空区瓦斯抽放技术及装备已得到了迅速地发展，一些矿井采空区瓦斯抽放量占矿井总瓦斯抽放量的比例达到了 60％ — 70％，如抚顺龙风矿，平顶山矿务局十矿等，采空区瓦 斯抽放占有日益重要的地位。 (1)采空区瓦斯抽放方法 山东科 技大学毕业设计（论文） 11 根据矿井地质条件和煤层赋存状况、开拓方式和采区瓦斯涌出量的不同、采空区的瓦斯抽放方法有 4 种： ○ 1 密闭抽放法 这是抽放采空区瓦斯最常用和最简单的方法．即首先将采空区或回采面的进回风巷均加以密闭，密闭墙厚 1— 3m，灌以砂、粉尘、泥浆等材料，保证严密不漏风。 然后将抽放管穿过回风巷的密闭墙、伸入采空区内进行抽放，伸入深度以 10m以上为好； 抽放时，应对密闭内的气体成分、浓度、抽放负压等参数经常进行监测与控制。 以防增大漏风引起来空区浮煤 自燃；该方法抽出的瓦斯浓度可达 25％ — 60％。 ○ 2 插管抽放法 该方法是把带孔眼的管子在顶板冒落前直接插入采空区内进行抽放。 一般情况下，插入管于直径为 475— 1000 mm．处在采空区内的一端长约2— 3m的管干，管壁穿有小孔并用沙网包好，防止抽故中发生堵塞现象。 该管应尽量靠近煤层顶部，处于瓦斯浓度较高的地点。 这种瓦斯抽放方法抽出的瓦斯浓度一般不高，通常只有 l0%— 25%，故而一般抽放效率较低，但简单易行，而且成本低。 ○ 3 向冒落拱上方打钻孔抽放法 该方 法要求钻孔孔底应处在初始冒落拱的上方．以捕集处于冒落破坏带中的上部卸压层和未开采的煤分层或下部卸压层涌向采空区中的瓦斯；这种抽放方式，抽出的瓦斯浓度有时可达 50%以上，普遍具有较高的瓦斯浓度，钻孔的单孔瓦斯流量可达 2— 4m3/min。 在开采保护层时，常常在打钻孔抽放邻近层卸压瓦斯时，同时打钻到冒落拱上方，此时，其主要目的是捕集处在冒落带中的上邻近层和未开采的煤分层的瓦斯。 ○ 4 在老顶岩石中打水平钻孔抽放法 当涌入采空区的瓦斯主要来自开采煤层的顶板之上，而顶板为易于破碎的岩石，打 钻抽放有困难时；可采用从回风巷向煤层上部掘一斜巷，一直进入稳定的岩层为止；在斜巷的末端作钻场，逆着工作面推进方向打与煤层平行的钻孔，如图 所示，孔径 248。 ＝ 90— 100 mm，孔长根据实际情况而定，一般在 100 m 左右。 从钻孔中心到煤层顶板的距离则取决于直接顶 (不稳定岩层 )厚度，一般为 5— 10m。 随着回来工作面的推进，钻孔底端始终处在冒落拱上部，而孔口处于负压状态，故这种抽放方式可以取得较好的抽放效果。 ○ 5 直接向采空区打钻抽放法 该抽放方法主要利用运输水平或回风水平的底板岩巷或 下部煤层的巷道向采空区打钻、以抽放采空区瓦斯，抽放钻孔进入采空区的位置应在采空区瓦斯积聚处为宜。 山东科 技大学毕业设计（论文） 12 图 在老顶岩石中打水平钻孔抽放法布置图 ○ 6 地面垂直钻孔抽放法 该方法适用于开采深度浅的高瓦斯煤层。 一般要求开采深度＜ 400 m，条件适宜时可从地面打垂直钻孔抽上邻近层和采空区的瓦斯。 (2)影响采空区瓦斯抽放的主要参数及分析 由于采空区内透气性能好，采空区瓦斯抽放的最大特点是低负压高流量。 因此．只要合理地调节好采空区瓦斯抽放参数，则可取得较好的抽放效果。 根据采空区瓦斯 抽放的特点，我们认为影响采空区瓦斯抽放的主要因素有：采空区进回风巷的密闭、抽放负压及采空区瓦斯抽放参数的监测和控制。 ○ 1 采空区进回风巷的密闭 在采空区进回风巷密闭中，由于施工质量、矿山压力等因素的影响，密闭墙及其周围的煤岩层往往会产生漏气，致使抽放瓦斯浓度降低、甚至会引起采空区遗煤自燃。 因此．为了解决密闭堵的漏气问题，可采用“均压密闭”的措施。 ○ 2 抽放负压 在进行采空区瓦斯抽放时 应注意调节抽放负压。 在抽放采空区瓦斯时，应控制一定的抽放负压，对于 具体抽放地点，采空区瓦斯抽放负压多大合适，应根据实际抽放过程进行调节。 可参照下表 选择。 山东科 技大学毕业设计（论文） 13 表 抽放方式与抽放负压 序号 抽放方式 建议的负压值 /102Pa 1 2 3 4 5 6 密闭抽放法 插管法 向冒落拱上方大钻抽放法 在老顶岩石中打水平钻孔抽放法 直接向采空区打钻抽放法 地面钻孔抽放法 50— 70 10— 40 20— 40 20— 40 30— 70 150— 200 在钻孔抽放期间，孔口负压应逐渐减小，以保证新投入抽放的钻孔有必要的负压。 (3)瓦斯抽放参数监测与控制 采空区瓦斯抽 放，由于一般瓦斯浓度较低，且属于低负压高流量的抽放，故易增大采空区漏风而导致采空区遗煤的自燃。 为此，原中国统配煤矿总公司颁布的《矿井抽放瓦斯管理规范》中规定：在有自然发火危险的采空区抽放瓦斯时，必须控制抽放负压，减少漏风，并经常检查和掌握CO 和气体温度的变化，抽放瓦斯浓度不低于 20％。 小结 本章对瓦斯的基本理论 从基本概念入手 做了具体的表述，特别是 瓦斯的运移分带理论和抽放理论 并对 抽放 方法 的分类 、 选择依据进行了具体陈述，对基本适合 88203 工作面抽放瓦斯的方法 进行了介绍，为下一步的方法选择提供了依据。 山东科 技大学毕业设计（论文） 14 3 康家滩矿简介及 8煤层开采基本情况 康家滩煤矿概况 康家滩煤矿位于山西省保德县桥头镇境内，地处黄河东岸，山西黄土高原的西北边缘，距保德县东关镇 18 公里，距神东公司总部所在地大柳塔镇 168 公里，韩 俯二级公路及神 朔复线电气化铁路从井田中部穿过，交通十分便利。 康家滩井田范围由 18 个拐点圈定，开采深度由 940m至 420m标高，面积 平方公里， 地质储量 亿吨 ， 可采 储量 4 亿 吨。 井田总体地势东南高，西北低，最高处地形标高为 ，最低处标高为 910m，最大高差 ，井田内地形切割严重，属于黄河流域水系，朱家川河、孙家沟河两条季节性河流，从井田北部边缘通过并汇入黄河。 主要可采煤层为 8 号、 13 号煤层，一般在 — ，平均 ，赋存稳定，多含 1— 2 层夹矸。 康家滩煤矿原为保德县桥头煤矿，神东公司于 20xx 年 4 月租赁并进行技术改造，利用原矿井主斜井作为主运输系统，原风井（斜井）回风，新掘一平硐作为辅助运输系统，于 20xx 年 7 月份正式投产，配置两套连续采煤机，采用旺格维利采煤法开采，设计生产能力 240 万吨 /年。 为适应市场对优质煤源的需求，使神东矿区生产的侏 罗纪煤与石炭二迭纪煤达到合理掺配，以此弥补神华煤种缺陷，提高神华品牌煤的市场竞争力， 20xx 年 11 月，神。