气性。
2)对透气性差的较硬煤层采用水力扩孔,水力割缝增加煤层透气性,还可对煤体进行松动爆破。
(3)增加瓦斯抽采钻孔孔径,增加孔长,缩小孔距、提高抽采负压等。
4、抽采巷道的选择
(1)开采层沿本煤层顺层钻孔抽采,瓦斯抽放管路及钻场布臵,选择在工作面运输顺槽,必要时回风顺槽亦可布臵。
(2)采空区瓦斯高位巷抽采,钻场及管路布臵于工作面回风顺槽。
(3)底板瓦斯专用抽采巷,是解决煤层掘进巷道条带煤层瓦斯治理及回采面块段煤层消突和瓦斯超限的有效方法,也是矿井初期(特别是掘进巷道的防突)及后期采取解决瓦斯问题的主要措施。
5、钻场布置、钻孔参数确定
本设计对钻场布臵、钻孔参数的确定主要参照国内有关矿井及原生产矿井经验进行瓦斯抽采设计。
5.1 本层预抽钻场
本层预抽钻场设在工作面运输巷,沿煤层打钻孔。为了便于施工和减轻工人劳动强度,抽采钻孔需在运输巷设备安装以前打好。钻孔参数为:
1)钻孔直径:设计为Φ75mm钻孔; 2)钻孔长度:为工作面长度的90%; 3)钻孔间距:5m; 4)抽采负压:选用20kPa;
5)预抽时间:视具体情况而定,暂定要求不小于6个月; 6)封孔:膨胀水泥或聚胺脂封孔,封孔深度8m。
5.2回风顺槽高位钻孔抽采
钻场设在回风顺槽,布臵于回风顺槽顶板上方5m,向采空区内打钻孔,根据推进速度每20m作一个钻场。钻孔参数有:
1)钻孔直径:设计考虑150mm;
2)钻孔长度:钻孔打到采空区上方裂隙中,一般大于80m长。 3)钻孔间距:10~15m; 4)抽采负压:选用5kPa;
5)抽采时间:根据回采面推进时间而定。 6、封孔方式、材料及工艺
6.1邻近层封孔工艺
1)钻孔封孔长度不得小于4m;
2)封孔材料为水、水泥、细砂,有条件可适当掺放少量的水玻璃和石膏,拌好的水泥砂浆通过注浆泵、注浆管注入孔内。封孔工艺见图3-4-11。
图3-4-11 封孔工艺示意图
1—钻孔预封段、2—注浆管 3—水泥砂浆 4—钻孔
6.2本层封孔工艺
1)封孔长度不宜小于7m;
2)封孔材料为聚氨脂、抽采管及封孔麻布、毛巾布或棉纱,采用卷缠药液法聚氨脂封孔。封孔工艺见图3-4-12。
图3-4-12 卷缠药液法密封钻孔示意图(单位:mm)
1-钻孔;2-聚氨酯;3-水泥砂浆段
7、设备选型及主要检测仪表
7.1钻机
1)ZL-500型液压钻机,钻进深度150m,额定油压10.5MPa,电机功率15kW,配套钻杆Φ42×800,单台配150m;
2)ZSM-150型顺层强力钻机,钻进能力150m,电机功率15kW,配套钻杆Φ87,单台配150m;
3)BFZ-10/1.2型矿用封孔泵,工作压力0~1.2MPa,输出流量8~10L/min、功率2.5kW。
7.2主要检测仪表
WGC型瓦斯抽采管道参数测定仪。
四、瓦斯抽采系统
对于煤与瓦斯突出矿井或高瓦斯矿井,瓦斯抽采系统是为消除采掘工作面煤与瓦斯突出危险及解决高瓦斯超限问题所建立的瓦斯抽采方法、抽采设备及抽采管道组成的系统总称。
1、瓦斯抽采系统工程设计的一般原则
(1)瓦斯抽采工程设计应体现安全第一、技术经济合理原则,因地制宜地采用新技术、新工艺、新设备、新材料。
(2)新建矿井瓦斯抽采工程设计应以批准的精查地质报告为依据,并参照邻近或条件类似的生产矿井的瓦斯资料;改(扩)建及生
产矿井应以矿井地质、瓦斯资料为依据。
(3)煤(岩)层瓦斯抽采应当坚持“应抽尽采、先抽后采、煤气共采”的原则,抽采系统设计应采用“泵站用备结合、高低负压管路相区别”的原则进行。
(4)瓦斯抽采工程设计应与矿井开采设计同步进行,实现设计、施工、投入生产和使用三同时,合理安排掘进、抽采、回采三者的超前与接替关系,保证有足够工程施工及抽采时间。
(5)瓦斯抽采站的建设方式,应经技术经济比较确定。一般情况下,宜采用集中建站方式。当有下列情况之一时,可采用分散建站方式。
1)分区开拓或分期建设的大型矿井,集中建站技术经济不合理; 2)矿井瓦斯抽采量较大且瓦斯利用点分散; 3)一套瓦斯抽采系统难以满足要求;
4)分期建设、分期投产的矿井,瓦斯抽采工程可一次设计,分期建设、分期投运。
2、瓦斯抽采系统的选择
小河口煤矿按煤与瓦斯突出矿井设计,井田煤层瓦斯含量较高,采掘工作面瓦斯涌出量大,为满足煤层消突及采掘工作面回风巷瓦斯浓度降至0.8%以下,经计算矿井抽放纯量为33m3/min,其中高负压瓦斯抽采量(纯量)为25m3/min,低负压抽放瓦斯纯量按8m3/min。因此设计采用地面集中式抽采泵站,并选用高、低负压两套瓦斯抽采系统。
3、抽采管路系统选择、计算及抽采设备选型 3.1设计依据
1)瓦斯抽采纯量:高负压瓦斯抽采纯量为25m3/ min,低负压瓦斯抽采纯量为8m3/ min。
2)孔口负压:高负压抽采孔口负压为13kPa,低负压抽采孔口负压4kPa。
3)瓦斯抽采浓度:高负压瓦斯抽采浓度为40% ,低负压瓦斯抽采浓度为15%。
4)瓦斯抽采泵站地面标高:1293.5m,场地大气压力:86563Pa; 5)各抽采点瓦斯抽采量如下:
①11801备用回采工作面运输巷、回风巷瓦斯抽采纯量分别为:5m3/min ;
②11803、11804掘进工作面运输巷、回风巷瓦斯抽采纯量分别为:3.5 m3/min ;
③11802回采工作面运输巷、回风巷瓦斯抽采纯量分别为:4 m3/min ,
④回采工作面采空区低负压瓦斯抽采纯量为:8m3/min
3.2抽采管路系统选择的原则
1)抽采管路系统应根据矿井开拓部署、井下巷道布臵、抽采地点分布、瓦斯利用要求,以及矿井的发展规划等因素确定,并宜避免或减少主干管路系统的改动。
2)管路的敷设宜减少曲线,并宜使管路的长度较短。 3)管路宜敷设在矿车不经常通过的巷道中。若必须敷设在运输巷道内时,应采取必要的安全措施。
4)当抽采设备或管路发生故障时,应使管路内溢出的瓦斯不流入采、掘工作面及机电硐室内。