瓦斯抽放系统的简介

一、瓦斯:

1、什么是瓦斯?

在煤炭开采的过程中,从围岩或煤层中涌入矿井内的以甲烷为主的有毒有害气体的总称.通常指甲烷。

2、瓦斯的成因与组成

是植物的残骸 ,在高温缺氧的条件下,由其中的有机物质发生化学分解而产生的。

所以凡是有机物构成的矿产地层中都有沼气伴生,如石油矿、岩盐矿等.同时沼泽地区也常有沼气的出现。一般情况下,炭化程度高的煤,沼气含量就大；而碳化程度低的煤其沼气含量就少。随着煤层愈深，其沼气含量亦增加。

3、瓦斯的爆炸性

1）、瓦斯爆炸的条件：1、空气中瓦斯的浓度在5%～16%。

2、空气中氧气的浓度在12%以上。

3、有650℃～750℃的高温火源且存在的时间大于瓦斯爆炸

的感应期。

2）、瓦斯爆炸的危害：1、爆炸压力当瓦斯浓度在9.5%时，爆炸的瞬间温度在封

闭的空间最高可达2650℃，在自由空间达1850℃。

2、爆炸波的传播当瓦斯浓度在9.5%～9.9%时的爆炸速

度最高。空间两端都是封闭的，传播速度最慢；两端都

是开放的，传播速度较快；空间一端是开放的传播速度

最快，可达200米/秒。

3、瓦斯爆炸的动力效应

①产生高压和高温；

②将积存在某些地区的瓦斯冲击出来；

③使煤尘飞扬，可能造成煤尘爆炸。

二、抽排瓦斯的方法：

矿井抽放瓦斯是利用专门的管道将瓦斯排至地面，或井下的安全地点。其中利用机械抽出的通常称为抽放瓦斯；依靠气体本身压差或矿井通风总负压进行排出的，通常称为排放瓦斯。

抽放方法

1）按抽出的瓦斯来源分类：

①本煤层抽放瓦斯在开采工作时，瓦斯来自煤层本身

②临近煤层抽放瓦斯由于地压活动，开采层的上、下相邻煤层内的瓦斯

涌入

2）按抽放与采掘的时间配合分类：

①预先抽放煤层瓦斯（预抽）形式在煤层采掘前就预先抽放煤层内的瓦

斯。

图1 图2

②边采边抽瓦斯形式在回采或掘进工作的同时抽放瓦斯，适用于由采、

掘而引起的瓦斯涌出。

图3 图

③采空区抽放瓦斯形式工作面后方的采空区或老采空区经常泄出瓦斯

3）按抽放工艺手段方法分类

①钻孔抽放瓦斯

②巷道抽放瓦斯

③钻孔巷道混合抽放瓦斯

④老空封闭抽放瓦斯

⑤地面钻孔抽放瓦斯

三、瓦斯钻孔施工设备和工艺

1、钻机

鹤岗局煤矿井下抽放瓦斯常用的钻机一般均为煤矿用全液压坑道钻机，主要为煤炭科学研究总院重庆分院生产的ZY-2300（原300）型煤矿用全液压坑道钻机和ZY-750（原150）型煤矿用全液压坑道钻机这2种钻机。另外因巷道条件等其他原因，鸡西产的TXU-150和TXU-75钻机也常使用。

对于煤矿井下抽放瓦斯常用的钻机也有一些具体要求如下：

（1）钻机的电动机及其附属设备必须是防爆型的。

（2）由于受井下巷道条件的限制，钻机必须能够快速拆卸，便于搬运。

（3）钻机必须能打水平、向上和向下等任意角度的钻孔。重庆产钻机打孔角度为±±90º，鸡西产钻机打孔角度为360º。

2、瓦斯钻孔常用管材

1）钻杆

现最常使用的钻杆规格如下：

①普通钻杆Ф63×800 （正丝、反丝）

②普通钻杆Ф50×800 （正丝、反丝）

③普通钻杆Ф42×800 （正丝、反丝）

)

图5 普通钻杆

④螺旋钻杆内径Ф42 外径Ф100

图6 螺旋钻杆

因使用钻机的不同，所以使用钻杆的规格也不同。例如，需要打200米过岩石的钻孔，那么需要用煤炭科学研究总院重庆分院生产的ZY-2300（原300）型煤矿用全液压坑道钻机，则需要用普通钻杆Ф63×800的；需要打100米全煤的钻孔，那么需要用煤炭科学研究总院重庆分院生产的ZY-750（原150）型煤矿用全液压坑道钻机，则需要用内径Ф42 外径Ф100螺旋钻杆。在打钻过程中，如出现压钻、超后路的，用正丝打捞工具救不下来的钻杆和钻头，则需要用反丝钻杆和反丝打捞工具救钻。

2）钻头抽放瓦斯钻孔一般用内凹三翼金刚石复合片钻头

四、封孔和钻孔与瓦斯管路的连接

1、封孔设备

现鹤岗局煤矿井下抽放瓦斯常用封孔设备为煤炭科学研究总院重庆分院生产的BFK系列煤矿用封孔泵。主要由电动机、过载离合器、变速箱、搅拌器、操作离合器、送浆泵、出浆头共七部分组成。

其工作原理是：电动机通过过载离合器与变速箱相连，带动搅拌器叶片旋转，使搅拌器内的水泥、水混合均匀，直至变成水泥稠浆。此时的操作离合器处于脱开状态，送浆泵不运转，水泥浆搅拌均匀后，合上操作离合器，送浆泵开始旋转，在旋转的过程中产生负压将搅拌器内的水泥浆通过连接管吸入泵体内，经加压后从出浆头输出。

BFK系列煤矿用封孔泵

搅拌器

过载离合器电动机出浆头送浆泵操作离合器变速箱

图7 BFK系列煤矿用封孔泵

2、封孔方法

钻孔完成后，将封孔管放置于钻孔内，孔壁外留200mm。然后将封孔泵出浆管放入孔内，用布头或其他材料将孔堵实。然后开启封孔泵即可将水泥浆压入孔内，直至封孔管流出水泥浆即可。此方法适用于上倾角的钻孔。

接

图8 封孔泵封孔

3、钻孔与瓦斯管路的联接

在一个钻场有2个以上钻孔时，须使用一个联络汇总管把几个钻孔的封孔管联接起来，再与总管路联接。联络汇总管在我矿被称为配孔器。钻孔与管路联接部分必须设置多参数测定装置和放水器。

瓦斯总管路

封孔管瓦斯钻孔

放水器配孔器软管阀门

图9 钻场内钻孔与瓦斯管路的联接

五、瓦斯管路系统

1、管路系统选择的注意事项

为了抽放矿井瓦斯，必须在井上、下敷设完整的管路系统网，以便把矿井瓦斯抽出并运输至地面利用。在选择管路系统时，应根据抽放钻场的分布、巷道布置、利用瓦斯的要求，以及发展规划等状况，全盘考虑，避免和减少以后在主干系统频繁改动。

（1）瓦斯管路要敷设在曲线段最少，距离最短的巷道。

（2）瓦斯管路要敷设在矿车不经常通过的巷道中，避免撞坏漏气，因此，设在回风系统为宜。若设在运输巷，要架设一定高度并固定在巷道壁上。

（3）应注意到当抽放设备或管路一旦发生故障时，管路内的瓦斯不至于流进采掘工作面或机械房内。

（4）应考虑到运输、安装和维修工作上的方便。

2、管路系统的组成