保德煤矿刘家堰高负压瓦斯抽放系统的成功应用

中国神华能源股份有限责任公司神东煤炭集团公司保德煤矿(以下简称保德煤矿)刘家堰立风井担负一、五盘区通风任务,随着瓦斯涌出量逐年增加,原有刘家堰瓦斯抽放泵站不能满足矿井通风要求,故在地面重新建立一套瓦斯抽采系统,即高负压瓦斯抽采系统。

1 基本情况
中国神华能源股份有限公司神东煤炭集团公司保德煤矿,采用中央边界抽出式通风系统,通风方法为抽出式,矿井总进风27510m 3/min,矿井通风等级孔11.2m 2,根据8号煤层实测瓦斯基础参数,预测五盘区采区相对量8.55m 3/t,绝对量143.94m 3/t,8号煤层的参数分别为:百米钻孔瓦斯流量
衰减系数为0.0047-0.049d -1左右,煤层透气性系数为0.17-0.80m 2/MPa 2·d左右。

2 瓦斯抽采方法
2.1开采层瓦斯抽采方法
由于开采层是回采工作面的主要瓦斯来源,故采取千米钻孔和倾斜钻孔相结合抽采方法。

在回采工作面切眼、主回撤通道、分别施工平行进回风顺槽的千米钻孔,工作面剩余长度利用4L、6L钻机施工倾斜钻孔,为了防止长钻孔孔底抽放效果差,在长钻孔底200m范围内施工交叉钻孔,抽采钻孔布置,见图1。

2.2预抽时间
保德煤矿8号煤层百米钻孔初始瓦斯涌出量为0.0313m 3/min ·100m,钻孔瓦斯
保德煤矿刘家堰高负压瓦斯抽放系统的成功应用
康先勇
（神华神东煤炭集团保德煤矿 山西忻州 036600）
摘 要：神华神东煤炭集团公司保德煤矿(简称保德煤矿)位于山西省保德县,随着瓦斯涌出量的逐年增加,原有刘家堰瓦斯抽放泵站不能满足矿井通风要求,通过对煤层瓦斯基础参数和瓦斯涌出量的分析预测,结合保德煤矿的实际情况,找到了适合保德煤矿开采层瓦斯预抽方法,布置瓦斯抽放管路和地面高负压抽放泵站,从而建立起了一套瓦斯抽放系统,通过该套抽放系统的平稳运行,取得了瓦斯治理的良好效果。

关键词：瓦斯 预抽泵站 高负压中图分类号:TD712.6文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)06(b)-0095-02
High Gas Drainaging System Success in Baode Coal Mine
Kang Xianyong
(Shenhua Shendong Coal Group, Baode coal mine,Xinzhou Shanxi,036600,China)
Abstract：Baode coal mine(Shenhua Shendong Coal Group) located in Baode county of Shanxi Province. With the increase of gas emission the original gas drainage pumping station can not meet the requirement of the mine ventilation, Baode coal mine established a set of gas drainage system,by analysising of the coal seam gas basic parameters and gas emission quantity and Combining with actual situation,Layouting of gas drainage pipe line and high negative pressure pumping station, so that establishing a set of systematic about gas out system. Good results have been achieved by the of gas drainage system.Key Words：Gas；Drainaging Pump Station；High Negative Pressure
流量衰减系数为0.0205d -1。

工作面长240m;百米钻孔在不同时间t内可抽采的瓦斯总量(Qt)和钻孔抽采有效系数(K),得出在预抽时间9月,钻孔抽采有效系数已达到99.61,故预抽时间为9月。

2.3钻孔间距
抽采影响范围按照公式η＝100·Qt／(L ·M ·D ·Y ·X)进行计算:在钻孔影响范围为5m的情况下,本煤层预抽时间为9个月时,钻孔影响范围内瓦斯抽采率为12.38%,确定钻孔间距定为5m,能够满足抽采要求。

3 瓦斯抽采管径
本煤层预抽及边采边抽、掘进面抽采采用高负压抽采系统。

根据公式d=0.1457(Q/V)1/2,矿井、工作面的瓦斯抽采量预计结果,高负压瓦斯抽采量,高负压系统62.76m 3/min,高负压抽采系统浓度为50%左右,按上式计算管径并留有一定余量,保德煤矿瓦斯抽采管径选择820mm。

4 抽采设备选型
瓦斯抽采泵流量203.97m 3/min,高负瓦斯抽采系统最大管路压力:H 高=62042Pa,工况压力高负压系统抽采泵工况压力取39283Pa,高负压系统所需Q泵高=203.97m 3/m i n ,泵的绝对压力为68379Pa。

利用现有地面瓦斯抽采泵站型号为2BEC72型水环真空泵,最大抽气量为560m
3/min,可以满足矿井高负压瓦斯抽
采系统需求。

瓦斯抽采站及其它监测监控、
图1 回采工作面钻孔布置图
(下转97页)
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说明:
耐火混凝土每次浇筑厚度不超过30cm。

厚度较大的部位,骨料粒径可放至20cm,水泥最小比例为18%。

严禁使用石灰石。

耐火混凝土容重2500kg/m 3。

2.1耐热混凝土试配
同时与中国有色十四冶金建设公司第三建筑公司进行了混凝土的试配以及配合比的调整工作。

在经过多达六次
的
反
复试配、
调整工作之后,得到3d龄期时混凝土的
图2
图3
抗压强度达到40MPa,远远大于设计要求
C20(13.4MPa),50°C热水养护7d龄期时混凝土的抗压强度达到33.9M P a,经过1200°2h恒温时混凝土的抗压残余强度达到21.9MPa,也大于设计要求C20(13.4MPa),得到了满足工程要求的电炉支墩特种混凝土。

3 耐热混凝土试浇注及施工浇注
施工前进行了一个1∶1尺寸的支柱浇注试验,取得良好效果,从预留的100×100×100mm试块,在龄期44d时在600°C、800°C、1000°C、1200°C条件下灼烧,得出的试验结
果如下表。

2#电炉基础支墩于2010年9月11日浇筑完成,9月14日经中间验收合格,满足设计和后续施工的要求。

(见表2)
4 结语
本次2#电炉基础支柱所采用特种混凝土之所以能在工程当中具有较好的使用效果,得益于采用了聚羧酸系的高性能混凝土减水剂。

这种减水剂的特点是减水率高。

因为混凝土在相同的水泥用量下少用水则混凝土的强度就高,因此，混凝土所使用减水剂的减水率等指标的好坏,就决定了混凝土的性能的优劣,特别在一些高性能的特种混凝土中,表现尤其突出。

本工程支柱混凝土中所使用的聚羧酸减水剂,经过与一些其它外加材料的复配,形成了一种性能十分优良的混凝土外加剂。

这种外加剂的使用,使得混凝土具有很好的和易性,很大程度上提高了施工的可操作性。

经过对施工时的同步取样试块的检测,各项性能都达到了预期的指标,这项设计完全满足了施工以及今后的使用要求。

高性能早期耐热混凝土的使用,使得其养护工期缩短,为后续施工赢得宝贵时间。

同时能够抵抗在事故状态下的高温锍、渣侵蚀等特殊要求。

对于类似2#电炉大修这样的工程具有多重的重要意义。

参考文献
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程[S]．
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[4]李继业.耐热混凝土配合比设计[M].北
京:化学工业出版社,2011.
给排水、采暖及供热省略。

5 结论
(1)刘家堰高负压瓦斯抽放泵站用于瓦斯预抽、实现边掘边抽、减少了回采、掘进工作面的瓦斯涌出,自投入使用以来,整套系统运行平稳,满足矿井生产出煤需要。

(2)彻底取消了井下抽放泵站,杜绝了井下排放瓦斯的重大安全隐患,大大提高了矿井安全系数。

(3)通过瓦斯预抽,降低了瓦斯涌出压力,起到了消突效果,从根本上解决了瓦斯突出隐患。

(4)为神东煤炭集团公司的其它矿井瓦斯治理起到了试点,具有指导意义。

参考文献
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值模拟研究[J].工业安全与环保,2011,37(1):59-61.
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