鶴煤八礦瓦斯抽放現(xiàn)場會(huì)匯報(bào)材料(定稿)

1、 科技創(chuàng)新 多措并舉努力提升礦井瓦斯抽采水平-鶴煤八礦瓦斯治理技術(shù)交流材料一、礦井概況八礦位于鶴壁礦區(qū)南部，井田南北走向5.25km，東西傾向1.7-1.9km，面積約7.9km2。1958年建井，1960年投產(chǎn)，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為0.1Mt/a，1970-1974年擴(kuò)建為0.6Mt/a，2006年礦井核定生產(chǎn)能力為0.81Mt/a。礦井開拓方式為立井、斜井混合式開拓。通風(fēng)方式為混合式，通風(fēng)方法為抽出式通風(fēng)，共有四個(gè)進(jìn)風(fēng)井和兩個(gè)回風(fēng)井，總進(jìn)風(fēng)量11000m3/min，總回風(fēng)量11684m3/min。布置有30、31和32三個(gè)生產(chǎn)采區(qū)，均實(shí)現(xiàn)了分區(qū)通風(fēng)，并設(shè)有專用回風(fēng)巷，能夠滿足安全生產(chǎn)需求。2

2、002年8月鑒定為突出礦井，2010年礦井瓦斯鑒定結(jié)果為：絕對(duì)瓦斯涌出量25.54m3min，相對(duì)瓦斯涌出量16.01m3t，礦井瓦斯等級(jí)為煤與瓦斯突出礦井。煤層瓦斯含量12.1-18.6m3/t，瓦斯壓力1.3-1.7Mpa，煤層透氣性系數(shù)2.62-4.78m2/MPa.d,屬于勉強(qiáng)可抽放煤層。礦井抽采系統(tǒng)健全，共建有瓦斯抽采系統(tǒng)5套，分別為地面廣場和新風(fēng)井瓦斯抽放泵房及井下南翼、北翼和中央移動(dòng)抽放泵站，安裝瓦斯泵10臺(tái)，額定抽放能力400m3/min，實(shí)際抽放能力150200 m3/min，抽放濃度5.922，月抽放量65萬m3左右，礦井瓦斯抽放率4045。礦井實(shí)現(xiàn)了瓦斯分源抽放，分源治理

3、。二、瓦斯治理理念的轉(zhuǎn)變及區(qū)域瓦斯治理的必要性我礦在這幾年生產(chǎn)過程中逐步體會(huì)到，瓦斯已成為制約礦井安全生產(chǎn)的瓶頸，瓦斯問題得不到有效解決，高產(chǎn)高效將成為空談，礦井長遠(yuǎn)發(fā)展也無從談起。為此，痛下決心，更新理念，在瓦斯抽放上抱定了“只有打不到位的鉆孔，沒有抽不出的瓦斯”的理念，真正樹立了“治理瓦斯就是解放生產(chǎn)力，治好瓦斯就是發(fā)展生產(chǎn)力”的瓦斯治理理念，將瓦斯治理作為安全一號(hào)工程，依靠技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)抽放技術(shù)突破。鶴煤八礦依據(jù)自身?xiàng)l件，在不具備開采保護(hù)層條件的情況下，通過不斷實(shí)踐總結(jié)，摸索出了一條適合礦井實(shí)際的底板抽放巷穿層鉆孔抽放治理瓦斯技術(shù)，解決了煤巷掘進(jìn)消突和工作面采前預(yù)抽技術(shù)難題。通過施工穿層

4、抽放鉆孔，既可預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，消除煤巷掘進(jìn)期間的突出危險(xiǎn)性，又可通過底板抽放巷頂板扇形鉆孔抽放，充分預(yù)抽工作面回采區(qū)域中下部瓦斯，以達(dá)到減小或初步消除回采工作面突出危險(xiǎn)性的目的，還能預(yù)先探清采煤工作面地質(zhì)構(gòu)造和煤層厚度，為決定開采方式提供科學(xué)依據(jù)。三、提高瓦斯抽采效果的措施（一）底板抽放巷穿層鉆孔布置1.底板抽放巷及抽放鉆場布置3203底板抽放巷布置在距煤層底板23m的巖層內(nèi)，巷道設(shè)計(jì)斷面為3.6 m×3.8 m，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。底板抽放巷抽放鉆場在底板抽放巷下幫開掘，鉆場間距20米，深度4米，斷面為3.2 m×3.0 m，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。如圖1所示。圖1 底板抽放巷

5、及抽放鉆場布置關(guān)系圖2穿層抽放鉆孔布置布孔原則：鉆孔在預(yù)抽區(qū)域內(nèi)均勻布置，并穿過煤層全厚進(jìn)入頂板0.5m；鉆孔終孔間距以實(shí)測有效抽放半徑為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)；孔徑94mm，以提高抽采瓦斯?jié)舛?。設(shè)計(jì)施工方案：底抽巷內(nèi)穿層鉆孔設(shè)計(jì)與施工分前期和后期兩步進(jìn)行。第一步前期預(yù)抽，主要是為煤巷掘進(jìn)防突服務(wù)。在底板抽放巷抽放鉆場內(nèi)打鉆，對(duì)下順槽周圍煤層瓦斯進(jìn)行條帶區(qū)域預(yù)抽。每個(gè)鉆場布置8排7列56個(gè)孔，鉆孔直徑94 mm，沿煤層傾斜方向呈扇形布孔，鉆孔控制到下順槽輪廓線外上幫26 m、下幫16 m范圍，鉆場、鉆孔布置如圖2和圖3所示。圖2 底板抽放巷鉆場內(nèi)穿層鉆孔平面布置示意圖圖3 底板抽放巷鉆場內(nèi)穿層鉆孔剖面布

6、置示意圖第二步后期預(yù)抽，主要是為采煤工作面回采防突服務(wù)。為避免打鉆與底板抽放巷掘進(jìn)相互影響，待底抽巷掘進(jìn)貫通形成系統(tǒng)或煤巷進(jìn)入施工后，在底板抽放巷內(nèi)，每隔10m布置一個(gè)頂板扇形抽放鉆場，每個(gè)鉆場布置12個(gè)孔，鉆孔沿煤層傾斜方向呈扇形布置，鉆孔直徑94 mm，對(duì)整個(gè)工作面瓦斯進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽，可有效解決工作面中下部瓦斯較難抽放的問題，鉆孔布置如圖4和圖5所示。圖4 底板抽放巷頂板扇形穿層鉆孔平面布置示意圖圖5 底板抽放巷頂板扇形穿層鉆孔剖面布置示意圖（二）改進(jìn)打鉆技術(shù)1實(shí)施大直徑鉆孔從源頭上提高瓦斯抽放量遵循“五大一深”抽放模式中“大鉆孔”原則，開孔孔徑不得低于94mm，孔間距、排間距均按0.4m布

7、置鉆孔，做到橫成排縱成列，以便封孔后規(guī)范連接。通過實(shí)踐證明：增大鉆孔直徑可以有效提高瓦斯抽放量，過去施工的穿層孔直徑只有75mm，孔徑較小，瓦斯抽放效果不好，通過加大鉆孔直徑，單孔濃度達(dá)到了80%以上，取得了很好的抽放效果。2松軟煤層復(fù)雜地質(zhì)條件下本煤層深孔打鉆技術(shù)打鉆工作是瓦斯抽放最基礎(chǔ)工作，鉆孔深度、鉆孔控制范圍直接影響著瓦斯抽放和消突效果，為此，我礦在施工鉆孔方面重點(diǎn)做了以下兩項(xiàng)工作：在控制鉆孔定位和定向方面，由區(qū)隊(duì)技術(shù)員負(fù)責(zé)，將抽放設(shè)計(jì)中鉆孔方位角逐一轉(zhuǎn)換成與巷道中線的夾角，并在井下現(xiàn)場施工圖版上，與鉆孔其它設(shè)計(jì)參數(shù)一并標(biāo)出，在鉆場內(nèi)，按照橫成排縱成列要求確定出鉆孔開孔位置后，將巷道中

8、線平移到鉆孔開孔處，利用半圓儀標(biāo)定出鉆孔方位，然后按照鉆孔設(shè)計(jì)傾角進(jìn)行施工。在保證鉆孔深度方面，由于八礦煤層松軟，透氣性差，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，并伴隨有應(yīng)力集中，瓦斯含量高，瓦斯壓力大等不利因素，在鉆進(jìn)過程中容易造成噴孔、卡鉆、塌孔、斷鉆桿、丟鉆桿、掉鉆頭等事故，導(dǎo)致抽放鉆孔深度相對(duì)較淺，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，影響鉆孔深度和消突效果。為解決這一技術(shù)難題，八礦從更新設(shè)備，改進(jìn)軟煤打鉆工藝入手，采取了以下措施后，使打鉆深度突破了110m。一是引進(jìn)大功率、大扭矩鉆機(jī)，淘汰落后的小功率鉆機(jī)，實(shí)施深孔打鉆技術(shù)，提高鉆進(jìn)深度。二是消滅4寸管徑以下的壓風(fēng)管路，滿足打鉆所需風(fēng)量、風(fēng)壓的要求，打鉆地點(diǎn)風(fēng)壓必須達(dá)到0.4Mp

9、a以上，風(fēng)量達(dá)到2-3m3/min。三是改進(jìn)軟煤打鉆工藝，嚴(yán)格遵循“低壓慢速、邊進(jìn)邊退、掏空前進(jìn)”的原則，重點(diǎn)掌握好壓力、速度和排渣三個(gè)環(huán)節(jié)，防止噴孔、卡鉆等動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生。在32011南工作面下順槽利用300型大功率鉆機(jī)實(shí)施深孔抽放鉆孔后，孔深突破了110m，上下順槽鉆孔相互搭接，消除了抽放空白帶。（三）創(chuàng)新封孔工藝眾所周知，鉆孔封孔是瓦斯抽放工作中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，封孔質(zhì)量的好壞直接影響抽放效果。八礦最初采用的是布纏鋼管倒馬麗散封孔方法，封孔長度6m。由于封孔長度短，封孔材料密封性差，造成封孔效果不佳，新帶抽的鉆孔濃度大部分在45%以下，而且衰減時(shí)間快，衰減幅度大。為了解決這一問題，八礦自購了

10、多種新型封孔材料，在封孔工藝改進(jìn)方面進(jìn)行了三次創(chuàng)新，都取得了顯著效果。1應(yīng)用濃度衰減鉆孔封孔堵漏工藝對(duì)濃度已衰減的低濃度鉆孔，重新進(jìn)行封孔堵漏，提高鉆孔抽放濃度。具體做法是：對(duì)井下帶抽的濃度低于20%的所有鉆孔進(jìn)行掏孔，然后在原來封的6m長直徑1寸封孔鋼管內(nèi)重新續(xù)接一根10m長直徑為6分的鋁塑管，并預(yù)先對(duì)外口進(jìn)行臨時(shí)封堵，封堵后，采用專用封孔泵向兩封孔管之間的間隙內(nèi)注馬麗散封孔材料，重新封孔帶抽，封孔深度由6m加深到10m。經(jīng)過對(duì)原低瓦斯?jié)舛鹊某榉陪@孔進(jìn)行重新封孔堵漏，使原抽放鉆場的抽放濃度由不足20%提高到了30%以上。2改進(jìn)落后的封孔方法和封孔材料淘汰過去落后的封孔方法和封孔材料，采用鋁塑

11、管配安爾封孔材料這一新型封孔技術(shù)，將封孔深度由過去的6m全部提高到10m以上，封孔管管徑由過去的25mm加大到50mm以上，提高了瓦斯抽放效果。具體做法是：在一根10m長的鋁塑管上捆綁5個(gè)長度為1.7m的特制水泡皮，水泡皮在鋁塑管上呈兜狀捆綁，然后將封孔材料（安爾）按照1:1的比例調(diào)配好，倒入已綁好的水泡皮內(nèi)，隨即插入鉆孔內(nèi)，幾秒內(nèi)就可膨脹完成封孔工作。由于鋁塑管是一根整體管路，中間沒有接口，保證了鉆孔嚴(yán)密不漏氣。采用該方法封孔后，單孔濃度均達(dá)到了80%以上，多數(shù)鉆孔甚至達(dá)到100%，提高了瓦斯抽放量。3推廣應(yīng)用新型封孔材料進(jìn)行定向定位封孔由于鋁塑管配安爾封孔技術(shù)無法應(yīng)用于角度較大的鉆孔，而且

12、封孔位置、封孔方向無法人為控制。我礦自2010年后半年，又推廣應(yīng)用了更為先進(jìn)的定向定位封孔技術(shù)，該方法采用可以定向定位膨脹的封孔劑作為封孔材料進(jìn)行封孔，通過人為控制封孔劑膨脹方向和膨脹位置，消除下向孔容易堵孔、上向孔封孔深度不夠的現(xiàn)象。同時(shí)可人為控制封孔位置，確保了封孔效果更加嚴(yán)密。具體方法是：封孔前首先將鉆孔內(nèi)的煤（巖）粉用高壓水沖洗干凈，然后將2袋定向封孔材料按照由里向外膨脹的方向固定在鉆孔最里側(cè)一根直徑為2寸、長度為3米的聚氯乙烯管的中間部位，然后將第二段封孔管用對(duì)接的方法與第一段連接，第三段封孔管與第二段連接。封孔長度10m，除最里側(cè)一段封孔管固定一處2袋封孔材料外，其余2段封孔管上全

13、部固定兩處封孔材料，封孔材料全部固定到封孔管上后，用手?jǐn)D壓袋裝封孔材料，使2種膠體材料均勻混合，然后迅速將聚氯乙烯管送入鉆孔內(nèi)，孔口留有300mm長的聚氯乙烯管以便與抽放管路連接、帶抽，孔口處用封孔布纏繞填實(shí)，大約一分鐘后，膠體即可反應(yīng)膨脹完成封孔工序。通過對(duì)3203底抽巷穿層孔封孔工藝的改進(jìn)，應(yīng)用新型封孔材料進(jìn)行定向定位封孔后，大幅度提高了瓦斯抽放濃度，新抽鉆孔單孔濃度均在80%以上，甚至高達(dá)100%，帶抽12個(gè)月后鉆場瓦斯?jié)舛热匀槐３衷?0%以上，抽放效果較好。通過實(shí)踐表明：“大管徑”、“深封孔”是提高瓦斯抽放效果最直接、最有效的措施，也是今后瓦斯抽放工作發(fā)展的必然趨勢。（四）研制應(yīng)用“集

14、氣箱”消除抽放鉆場與管路積水八礦原來鉆孔與支管連接方式是：在兩根平行焊接的4寸短節(jié)上焊接多個(gè)三通接頭，用軟膠管與鉆孔連接。由于4寸短節(jié)容積小，若鉆孔略有積水就會(huì)堵塞管路，影響瓦斯抽放效果。針對(duì)這一問題，礦成立了技術(shù)攻關(guān)小組，經(jīng)過不斷探討、比擬、分析，成功研制出抽放鉆場“集氣箱”，該裝置能夠使鉆孔內(nèi)瓦斯、水、煤巖粉三者進(jìn)行氣、水、物自然分離，瓦斯被抽走，積水和沉淀后的雜物通過排水孔排出，徹底解決了抽放鉆場、管路積水問題，保證了抽放效果。1.結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與操作程序：集氣箱長1200mm、寬680mm、高760mm，由3mm厚的鋼板焊接而成，在集氣箱頂部和一側(cè)共焊接65個(gè)連接鉆孔的直通管，在箱體頂部焊接

15、短節(jié)與抽放管路連接抽放，在短面一側(cè)焊接排氣口和放水口，集氣箱結(jié)構(gòu)如圖6所示。連抽后安設(shè)閘閥進(jìn)行控制，需要進(jìn)行放水時(shí)，關(guān)閉鉆場閥門，打開放水閥門和進(jìn)氣閥門。放水結(jié)束后，操作順序反之。箱體內(nèi)沉積的煤巖粉通過箱體底部閘閥清理。圖6 集氣箱結(jié)構(gòu)圖2.工作原理：鉆孔在抽放過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯、水和少量的煤巖粉。根據(jù)三者物理性質(zhì)，煤巖粉、水會(huì)自動(dòng)沉積到箱體底部，而瓦斯密度小，漂浮在箱體頂部，在抽放負(fù)壓的作用下，隨抽放系統(tǒng)被抽走，積水和沉淀后的雜物通過排水孔排出，形成氣、水、物自然分離現(xiàn)象。3.鉆場、鉆孔連接方式：集氣箱與鉆孔連接采用2寸鋼絲管連接，接口處不再使用傳統(tǒng)的鐵絲捆綁方式，改為鋼絲箍-螺絲固定

16、方式，這種連接方式優(yōu)點(diǎn)是：（1）鋼絲彈性性能較好，可以有效杜絕漏氣現(xiàn)象；（2）可以定期緊固螺絲，保證鉆孔時(shí)常處于緊密封閉狀態(tài)。鉆孔連接方式如圖7所示。16圖7 鉆孔連接方式圖4.抽放管路連接管理：通過對(duì)抽放鉆孔“鉆-封-聯(lián)”工藝改進(jìn)創(chuàng)新后，多數(shù)鉆場抽采濃度達(dá)到了60%以上。由于抽采管路系統(tǒng)每根管之間法蘭盤連接處容易漏氣，抽到地面泵站后濃度不足20%，嚴(yán)重影響了抽采效果。為解決這一問題，八礦投入大量人力、物力，利用檢測濃度、負(fù)壓以及正壓試氣等方法，對(duì)抽放管路進(jìn)行逐段排查，查找漏氣源頭并進(jìn)行整修，確保抽放管路構(gòu)件齊全，通過采取一系列檢漏堵漏措施后，管路漏氣現(xiàn)象大大減少，地面泵站瓦斯抽采濃度由以前不

17、足15%，提高到現(xiàn)在的22%以上。5.效果分析：在3203底板抽放巷安裝集氣箱后，效果十分顯著，瓦斯抽放濃度、抽放量明顯提高，消滅了抽放管路積水、連接管接口漏氣現(xiàn)象，保證了抽放系統(tǒng)的穩(wěn)定。集氣箱容積大，存水量多，每班僅需進(jìn)行一次放水就可保證抽放系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。相對(duì)普通自動(dòng)放水器而言，成本低，操作簡單、故障率低，大大節(jié)省了人力、物力、財(cái)力。（五）連續(xù)式自動(dòng)放水器的研制使用為解決瓦斯抽采管路易積水問題，鶴煤八礦工程技術(shù)人員通過與鶴煤科研所共同配合，反復(fù)研究，現(xiàn)場論證，不斷改進(jìn)，成功研制出可實(shí)現(xiàn)抽采鉆場和管路自動(dòng)連續(xù)放水的LZF-型連續(xù)式自動(dòng)放水器。該連續(xù)式自動(dòng)放水器在3203底板抽放巷試用后，效果非

18、常明顯。其優(yōu)點(diǎn)是：兩個(gè)罐體儲(chǔ)水、放水期間能夠自動(dòng)切換，實(shí)現(xiàn)了交替儲(chǔ)水連續(xù)放水的功能，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)的單罐放水器放水期間鉆孔水直接抽到管路內(nèi)的缺陷，解決了抽放管路積水問題，保證了抽放系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。如圖8所示。圖8 連續(xù)式自動(dòng)放水器（六）計(jì)量管理為加強(qiáng)鉆孔瓦斯監(jiān)測管理，在每個(gè)鉆孔、鉆場匯合處以及抽放地區(qū)匯合處均在抽放管路上安設(shè)一個(gè)監(jiān)測測咀，測咀原來用螺絲封堵，后經(jīng)過改進(jìn)，改用橡膠塞封堵，測量時(shí)拔出橡膠塞進(jìn)行測量，結(jié)束后，重新將橡膠塞插入孔內(nèi)，取得了良好效果。如圖9所示。圖9 橡膠塞觀測孔圖觀測孔的改進(jìn)節(jié)省了操作時(shí)間，避免了以往擰開封堵螺絲再進(jìn)行測量，費(fèi)工費(fèi)時(shí)的現(xiàn)象；橡膠塞具有良好的密封性，保證了每個(gè)測

19、孔接口處不漏氣；避免了以往測孔上螺絲丟失和螺絲長時(shí)間在井下潮濕環(huán)境中容易生銹而擰不開的現(xiàn)象。以較少的成本消耗，更好地實(shí)現(xiàn)了單孔、單鉆場的精確計(jì)量，達(dá)到了預(yù)期的效果。集氣箱的每個(gè)連接管上都焊接有觀測孔，實(shí)現(xiàn)了單孔觀測。每個(gè)鉆場匯合處均安設(shè)一個(gè)4寸孔板流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量，以便對(duì)單孔、鉆場抽放數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測、分析，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常變化情況，以便采取有效措施進(jìn)行處理。鉆場帶抽后，實(shí)行掛牌管理。（七）抽放管理為切實(shí)增強(qiáng)瓦斯抽放效果，八礦對(duì)抽放隊(duì)伍加強(qiáng)了管理。一是實(shí)現(xiàn)抽放隊(duì)伍的專業(yè)化。將與打鉆抽放無關(guān)的工作全部剝離出去，使抽放隊(duì)能夠全身心投入到抽放工作中去。二是充實(shí)打鉆隊(duì)伍，抽放隊(duì)配足6個(gè)打鉆圓班組人員。三是

20、建立激勵(lì)政策，實(shí)行抽放隊(duì)全員計(jì)件浮動(dòng)工資制度，除年功工資外，包括入井費(fèi)、夜班補(bǔ)貼在內(nèi)的工資一律按鉆孔進(jìn)尺浮動(dòng)，上不封頂下不保底，充分激發(fā)打鉆人員的積極性。此外，為提高瓦斯抽放濃度，執(zhí)行地面瓦斯抽放濃度每增加1%,獎(jiǎng)勵(lì)抽放隊(duì)一萬元政策。為保證能夠按照設(shè)計(jì)施工鉆孔，鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆孔質(zhì)量能夠達(dá)標(biāo)，由安檢科安檢員負(fù)責(zé)現(xiàn)場監(jiān)督驗(yàn)孔。抽放隊(duì)在打鉆過程中，安檢科安檢員必須在現(xiàn)場，逐根核對(duì)拔出的鉆桿數(shù)量，拔出的鉆桿總長度，即為該鉆孔深度，并檢驗(yàn)鉆孔角度是否符合設(shè)計(jì)要求。最后抽放隊(duì)當(dāng)班打鉆班長、安檢科安檢員共同在驗(yàn)收單上簽字，方可作為抽放鉆孔當(dāng)班進(jìn)尺。驗(yàn)孔記錄單除記錄鉆孔深度外，鉆孔的煤巖性、孔徑、方位角和傾角也要逐一記錄。若鉆孔不符合設(shè)計(jì)要求，全部按廢孔處理，不計(jì)進(jìn)尺，若情節(jié)嚴(yán)重的，對(duì)責(zé)任人進(jìn)行責(zé)任追究。通風(fēng)副總負(fù)責(zé)組織防突科、安檢科、勞資科等部