興山煤礦瓦斯抽采下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置

龍煤礦業(yè)股份集團有限公司鶴崗分公司興山煤礦瓦斯抽采下向鉆孔自動排水裝置匯報材料龍煤礦業(yè)集團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)雜的動力現(xiàn)象，破壞力強、危害性大，給煤礦企業(yè)帶來巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。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)會積存較多的水，且水無法從孔底排出，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)過不斷實踐，研發(fā)了一套下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置，實現(xiàn)了下向鉆孔自動排水，提高了下向鉆孔瓦斯抽采效果。.技術(shù)要點（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，采用時間控制開關(guān)和電磁閥自動控制高壓風(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，水通過負(fù)壓放水器排出；（3）通過瓦斯抽采多功能參數(shù)測定儀定期測定瓦斯?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。.實驗地點簡介興山煤礦為了建設(shè)現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井，計劃將目前三水平集中大巷機車運輸方式改為強力皮帶連續(xù)運輸方式，在集中運輸大巷旁設(shè)計施工三水平皮帶運輸大巷。巷道施工至31號煤層附近，準(zhǔn)備揭31號煤層，由于該處31號煤層屬于原始未卸壓區(qū)域，2012年2月9日在巷道掘進(jìn)前防突辦測定該處31號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個超前預(yù)抽鉆場，4個方位共施工了20個預(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，為了檢驗下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置在多孔預(yù)抽鉆孔中的應(yīng)用效果，在下向鉆孔中安裝了壓風(fēng)自動排水裝置后抽采，通過采用瓦斯抽采多參數(shù)測定儀測定各鉆孔瓦斯?jié)舛取⑼咚够旌狭髁俊⑼咚辜兞髁?，對瓦斯抽采下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置的運行效果進(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，為了實現(xiàn)下向鉆孔壓風(fēng)自動排水效果，在封孔時增設(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，通過時間控制開關(guān)設(shè)定電磁閥啟動、關(guān)閉時間來設(shè)定壓風(fēng)管路開閉周期及開閉時間，以實現(xiàn)定期定量向瓦斯抽采鉆孔中供風(fēng)來排出孔底的積水和煤渣。下向抽采鉆孔封孔管件實物如圖4-1所示、示意圖如圖4-2所示；自動排水裝置實物展示如圖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/?;二.”一；b圖4-5下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置實物圖(圖4-5下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置實物圖(3)圖4-6自動排水裝置示意圖.下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置工作流程(1)孔內(nèi)不積水時，時間控制開關(guān)處于計時狀態(tài)，電磁閥使壓風(fēng)管路關(guān)閉，瓦斯抽出的順序為：鉆孔一抽放管一氣水分離器一抽采管路系統(tǒng)。裝置運行示意圖如圖5-1所示。連接管路7電磁閥關(guān)閉6時間控制開關(guān)計時狀態(tài)連接管路7電磁閥關(guān)閉6時間控制開關(guān)計時狀態(tài)圖5-1自動排水裝置運行示意圖(無水時)(2)當(dāng)鉆孔內(nèi)有水時，需排水時，事先將鉆孔內(nèi)積水時間標(biāo)定，將控制裝置設(shè)定好，排水時間定好，以達(dá)到自動排水效果。時間控制裝置起動電磁閥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)到自動放水的效果。裝置運行示意圖如圖5-2所示。(3)當(dāng)設(shè)定的電磁閥開啟時間結(jié)束后，壓風(fēng)將孔內(nèi)的積水也排除了，電磁閥啟動將風(fēng)路關(guān)閉，抽放系統(tǒng)繼續(xù)抽放孔內(nèi)的瓦斯，其瓦斯抽出順序為：鉆孔一抽放管一氣水分離器一抽采管路系統(tǒng)。整個下向鉆孔壓風(fēng)自動排水流程示意圖見圖5-3所示。圖5-2自動排水裝置運行示意圖(放水時)

圖5-3下向鉆孔壓風(fēng)自動排水流程示意圖.效果考察在鉆場各考察鉆孔施工結(jié)束后，安裝壓風(fēng)自動排水裝置，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間，實現(xiàn)孔內(nèi)自動排水，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)測定儀所測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厔萑鐖D6-1、6-2所示。表6-1下向鉆孔壓風(fēng)自動排水抽采效果匯總表測量時間瓦斯流量(m3/min)CH4濃度(%)瓦斯純量(m3/min)測量時間瓦斯流量(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59分，電磁閥到達(dá)排水周期，控制壓風(fēng)閥門自動打開，進(jìn)行壓風(fēng)排水，這時由于壓風(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點零分，電磁閥設(shè)定的排水時間結(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點零分壓風(fēng)排水結(jié)束后，測量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。因此實現(xiàn)自動排水后，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，其余時間濃度也比排水前有所提高。這說明采用下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置后實現(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2012年2月11日并網(wǎng)抽采至2012年3月20日，累計抽采瓦斯量6529.2m3。2012年3月21日，防突辦技術(shù)人員又對抽采效果進(jìn)行了檢驗，經(jīng)測定該處31號煤層殘存瓦斯含量僅為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性。.經(jīng)驗總結(jié)（1）下向鉆孔壓風(fēng)自動排水裝置能有效的提高瓦斯抽采效果。（2）下向鉆孔壓風(fēng)自動排水