浅析煤矿瓦斯抽采的必要性及抽采方法

( 3 )加强回采工 作面的初 次来压 和周期来 压期间 的瓦斯管理, 掌握初次来压步距和周期来 压步距, 提前 采取措施, 防止 因顶板 突然大 面积 垮落而 造成采 空区 内瓦斯大量涌出。 ( 4 )炮眼内瓦斯浓 度是煤层 瓦斯赋 存状况 和煤对 瓦斯的吸附、 放散性能等综合的反映, 炮眼 瓦斯浓度的 高低在一定程度上可指示相应地段是否会 出现瓦斯涌 出异常。因此, 必须在瓦斯检查的同时, 对 采掘工作面
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量约 15 & 10 k W。其 中, 山西 晋城 煤业集 团在 建的煤 4 层气电厂计划 装机 达 12 & 10 kW, 是世 界上 目前 最大
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的煤层气发电厂。
2 煤矿瓦斯抽采方法 2 . 1 回采工作面瓦斯抽采 2 . 1 . 1 本煤层瓦斯抽采 回采工作面瓦斯抽采按其钻孔布置方 式有两种抽 采方式: 一是采用顺层钻孔抽采, 二是采用 穿层钻孔抽 采。沿工作面顺槽顺层钻孔抽采在淮南等 矿区已经有 成功应用。本文就顺层钻孔抽采布置方式分析如下: 回采工作面顺槽巷道每 150m 左右, 在巷道后方上
的炮眼瓦斯浓度进行监测, 及时掌握瓦斯变化情况。 ( 5 )加 强 通 风 系 统管 理, 确 保 系 统 合 理, 风 量充 足, 风流稳定, 防止瓦斯超限和局部瓦斯积聚。 ( 6 )加强 瓦斯 监测 系 统的 管理, 对监 测 设备 定期 检查、 维修、 标校, 保证设备监控可靠。 ( 7 )加强 机电 设备 的 管理 工作, 杜绝 违 章现 象的 发生。执行采掘工作面放炮停电制度。
* 收稿日期 : 2010 - 07- 02 作者简介 : 刘正德 , 男 , 本科学历 , 采矿工程专业 , 工程应用研究员 , 1991 年毕业于中国矿业大学 , 从事煤炭矿井设计和技术研究工作。
中甲烷质量分数每增加 1 & 10 , 可导致地球表面温度
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增加 1∋ 。因 此 进行 瓦 斯 抽 采可 以 减 少 温 室 气 体排 放, 改善大气环境。 1. 3 从瓦斯作为新能源角度来看瓦斯抽采的必要性 瓦斯是一种优质资源, 基本不含硫, 燃 烧后产生的 污染物少, 其废气是一种气态肥料, 可增加 植物的光合 作用。我国埋 藏 2000m 以 内浅 瓦斯 资源 量 ( 煤层 气 ) 约 30 & 10 m , 相当于约 40 & 10 t标准 煤, 按我 国现有
明 , 提出了根据瓦斯涌出量分级确定瓦斯抽采方法的方针 。 关键词 中图分类号 TD 712+ . 6 文献标识码
300年来, 大气中甲 烷浓度已 增加一 倍。据测 算, 大气
1 煤矿瓦斯抽采必要性 1 . 1 从构建安全性矿井角度看瓦斯抽采必要性 瓦斯一直是煤矿安全生产的重大 隐患。因此对煤 矿瓦斯进行综合治理尤为重要, 目前应用 较广、 效果较 好的技 术是 瓦斯抽 采技 术。 煤 矿安 全规 程 ( 2010 ) 规定, 有下列情况之一的矿井, 必须建立地 面永久瓦斯 抽采系统或井下临时抽采瓦斯系统。 3 ( 1 ) 1 个采 煤工 作 面的 瓦斯 涌 出量 大 于 5m /m in 3 或 1个掘进 工作 面 瓦斯 涌出 量大 于 3m /m in, 用 通风 方法解决瓦斯问题是不合理的。 ( 2 )矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的: 3 ! 大于或等于 40m /m in; 3 ∀ 年产量 1. 0 ~ 1. 5M t的矿井, 大于 30m /m in; 3 # 年产量 0. 6 ~ 1. 0M t的矿井, 大于 25m /m in; 3 ∃年产量 0. 4 ~ 0. 6M t的矿井, 大于 20m /m in; 3 % 年产量小于或等于 0. 4M t的矿井, 大于 15m /m in 。 1 . 2 从环境保护来看瓦斯抽采的必要性 瓦斯是一种温 室气 体, 其温 室效应 是二 氧化 碳的 21倍, 按生产 1 t煤排放 10m 3 瓦斯估算, 近 年在煤炭生 3 产过程中涌出的瓦斯量约 140 亿 m , 其中抽 采量约 12 3 亿 m , 利用量不足 50% ; 年排 入大气 中的 瓦斯产 生的 温室效应约相 当于 排放 2亿 t二 氧化 碳。过去 200 ~
图 1 采面顺层抽放钻孔布置示意
2 . 1 . 2 上覆岩层瓦斯抽采 上覆岩层瓦斯采用高位钻场长钻孔或 高位瓦斯抽 采巷抽采。 ( 1 )高位 钻场 长钻 孔 布置 方式: 从回 风 顺槽 开口 施工高位钻场, 从钻场向工作面打水平大 直径长钻孔, 抽采上覆岩层受采动影响泄出的瓦斯。 ( 2 )高位 瓦斯 抽采 巷 布置 方式: 高抽 巷 内错 回风 顺槽, 距回风顺槽平 距 22m, 以 3% 坡度施 工至 距切眼 50m 处, 巷道底板 距煤 层顶 板 20 ~ 30m。工 作面 回采 前, 在抽采巷里 敷设一 趟抽采 管与 矿井永 久抽采 系统 合茬, 并距迎头 300m 处封 闭, 以利 于抽采 巷抽 采效果 不理想时在抽采巷内施工钻孔分段封 闭抽采。抽采管 深入封闭墙以内 1m。 2 . 2 掘进工作面瓦斯抽采
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方一侧 (靠 工作 面 ) 沿 回采 工作 面倾 斜方 向 布置 顺层 上向钻孔, 抽采 回采 工作面 煤体内 的瓦 斯。顺层 钻孔 采用交叉钻孔布置, 即一部分钻孔与工作面平行 (称为 平行钻孔 ), 一部分钻 孔与工 作面呈一 定夹角 布置 (称 为斜交钻孔 ), 两 种钻孔 交叉 布置。钻孔 分三 段布置, 间距分别为 5、 7. 5 和 10m。抽采工作 面前方卸 压带瓦 斯, 其抽采位置为卸 压带位于 工作 面前方 30 ~ 40m 范 围之内。采取这种抽放方法可以提前预抽 工作面内的 瓦斯, 正常回采时, 边采边抽。 (见图 1 )
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浅析煤矿瓦斯抽采的必要性及抽采方法
刘正德 , 张
( 1. 宝钢资源有限公司 , 上海市 摘 要
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栋 , 王晓勇
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200122 ; 2 . 3煤来自百度文库工业济南设计研究院有限公司 , 山东 济南
250031)
文章对目前国内煤矿瓦斯抽采的必要性及意义进行了论述 , 明确了瓦斯抽采方法的选 择原则 , 并对瓦 斯抽采工艺做 了较为详细的说 瓦斯抽采 顺层钻孔 高位瓦斯抽采巷 A
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个钻场处串一个具有组合 阀门的三通 管件支管作为 抽 采采空区瓦斯的吸气口。随着工作面的推进, 当工作面 推过横贯适当距离后, 管路上的吸气口进入采空区内最 佳抽采位置 时, 吸 气口的组合 阀门打开。依次类 推, 使 吸气口保持在最佳抽采位置, 从而防止采空区瓦斯向工 作面涌出。在吸气口进入 抽采采空区 前撤掉三通管 件 上的法兰丝堵, 安装上组合阀门, 在其上面安装筛管 ( 周 围钻很多小孔 )。当抽采支管进入采空区最佳抽采位置 时, 打开组合阀门, 抽采采空区瓦斯。详见图 3 。
掘进工作 面如 实 测的 瓦斯 含 量大 于 3m /m in, 则 必须进行抽采。 抽采方 法为在 煤层 巷道下 方一 侧, 每 隔 150m 掘进钻场, 在巷道迎头及钻场内向巷道前方及 下侧施工 9个扇 形长 钻孔, 进 行边 掘边 抽。然后 掘进 顺槽巷道至预定位置后, 再施工下一循环的钻孔。 2 . 3 采空区瓦斯抽采 对于采空区, 采 用钻孔 法抽 采采空 区裂 隙带 瓦斯 或埋管抽采采空区瓦斯。 2 . 3 . 1 顶板走向长钻孔抽放瓦斯 回采面采 空 区抽 采 采 用顶 板 走向 长 钻孔 抽 采方 式, 如图 2所示, 在工作面的回风巷迎向工 作面推进方 向的顶板打 4~ 5 个扇形钻孔, 钻孔终孔位 置位于采空 区上方裂隙带内, 抽采采空区的瓦斯。同 时, 通过抽采 负压作用, 改变 工作 面后方 采空区 流场。以 此达 到解 决工作面采空区瓦斯涌出、 上隅角瓦斯超限的问题。 2 . 3 . 2 采空区埋管抽放 在回风巷内敷设大直径抽采管, 管路在工作面的每
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能耗标准, 相当于我国约使用 27 年的能源。截至 2005 年, 全国已有 200 多个 煤矿 建立 瓦斯井 下抽 采系 统和 3 地面输气系 统, 年 抽采 量达 20 亿 m 。同 时 建设 了一 批瓦斯发电项 目, 目前 全国瓦 斯发 电的总 装机 容量为 9 & 10 k W, 而规划或正 在实施的 瓦斯发 电项目 装机容
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3 结论
采煤工作面瓦斯治理采用综合瓦 斯抽采技术。凡 3 瓦斯绝对涌 出量 大 于 5m /m in, 或者 用通 风 方法 解决 瓦斯问题不合 理的采 煤工 作面, 必 须采用 以高 抽巷或 顶板走向钻孔为主、 以穿层和顺层孔、 上隅 角采空区抽 采、 地面钻井等为辅的综合治理瓦斯措施。 瓦斯抽采方法按采煤 工作面瓦斯 涌出量分级进 行 选择, 瓦斯涌出量在 10 m /m in以下的, 采用上隅角埋管 3 或 局部顶板 走向钻 孔抽采方 法; 瓦斯涌 出量在 20 m / m in以下的, 采用以顶板走向钻孔为主, 辅以埋管抽采技 3 术; 瓦斯涌出量在 20~ 50 m /m in 的, 应使用 高抽巷, 辅 3 以埋管抽采技术; 瓦斯涌出量在 50 m /m in以上的, 应使 用高抽巷、 回风巷穿层孔、 上隅 角埋管 (或外错、 内错 尾 排 )、 尾抽、 地面钻井、 工作面浅孔抽采等综合抽采技术。