瓦斯抽放泵站的应用(精选7篇)
在处理局部瓦斯异常涌出中的应用
摘要:本项目对北皂矿-90总回风巷过F3-1断层区域瓦斯大量异常涌出的原因进行了分析,通过建立由YD-2型移动式瓦斯抽放泵站组成的抽放系统,解决了瓦斯对矿井安全生产的威胁,取得了较好的社会和经济效益。
关键词:瓦斯涌出移动式瓦斯抽放泵站
北皂煤矿设计年生产能力为90万吨,以一对中央立井和一个边界风井开拓,有两个生产水平(上组煤-175水平和下组煤-250水平)。通风方法为抽出式,通风方式为中央边界式。历年瓦斯鉴定均为低瓦斯矿井,煤层均有自然发火的危险,属于一类自然发火煤层,煤尘具有爆炸危险性。
下组煤主要煤层为煤4,煤4为褐煤,厚度为7.25~8.87m平均为7.85m,倾角4~8度,夹矸多,结构较复杂,节理发育,具有贮气空间,煤4顶底板均为泥质岩性,易于保存瓦斯,煤4局部瓦斯含量较高。
一九九七年三月十八日下组煤-90总回风巷掘进工作面在过F3-1断层时,出现大量瓦斯异常涌出的情况,通过利用YD-2型移动式瓦斯抽放泵站,对F3-1断层区进行瓦斯抽放,保证了工作面正常生产,取得了较好的经济和社会效益。
1、瓦斯异常涌出区的概况
-90总回风巷位于下组煤三采区上部,三采区总体为单斜构造,地层走向近南北,倾向东。局部有宽缓的小褶曲,断层较为发育,采区上部有F3、F3-
1、F3-2A三个较大的断层,全为正断层,落差分别为25m、32m、22m。在其周围和尖灭地段,小断层较发育,煤岩层产状变化也较大。
-90总回风巷掘进工作面由岩巷进入煤巷,揭露F3-1断层发生了大量瓦斯
异常涌出情况,工作面瓦斯急剧升高,绝对瓦斯量高达5.32m3/min,超过了矿井正常掘进工作面瓦斯绝对涌出量的100多倍,这是龙口矿区首次出现的瓦斯异常涌出的情况。
2、瓦斯异常涌出的原因分析
2.1 局部地质构造对瓦斯赋存状况的影响。
在工作面前方遇到断层时,欲判断其瓦斯状况,首先判断其成因。一般来说因为地壳运动产生的拉应力形成的断层,煤层及围岩产生张性的裂隙及断裂,有利于瓦斯的释放;而对于由挤压应力形成的断层,由于挤压应力产生的压扭性断裂,裂隙一般闭合程度高,瓦斯释放比较困难,同时,由于挤压作用,使围岩及煤层变的更加致密而有利于瓦斯保存,因此容易形成高瓦斯区。我矿所遇到的F3-1断层,由于其局部有小褶曲,故受挤压构造的影响较大。顶底板岩石由于受挤压而变得十分致密,形成良好的隔气层,致使大量的瓦斯被封闭于其中。其次要分析围岩的状况。一般煤层中瓦斯的放散主要通过围岩的连通孔隙及裂隙,裂隙比孔隙更有利于瓦斯移动。岩石的孔隙与岩石的成份、胶结程度有很大关系:中粗粒以上的砂岩由于其颗粒硬度较大,胶结物较少容易形成裂隙,故岩层的透气性较好;而泥质叶岩、泥灰岩等由于其胶结性较好,颗粒硬度小,易变形,故其塑性较好,透气性较差,容易形成致密的保护层,使瓦斯较难释放。对于断层附近区域的煤层瓦斯治理,应首先从判断入手。该区域煤层的顶底板恰是10~20m厚的黑色泥岩和炭质泥岩其胶结物的含量较高,胶结性好,裂隙较少,瓦斯释放较困难,故形成高瓦斯区域。
2.2 煤层赋存条件及煤的破坏类型的影响。
煤层的瓦斯状况与煤层的厚度、煤的变质程度及煤的破坏类型有很大关系。一般来说煤层越厚,其生成和保存的瓦斯越多,其发生瓦斯突出的强度和频率也比薄煤层大的多。本矿F3-1断层高瓦斯区正是厚煤层及煤厚变化区
域(煤层厚度达8.85m)因构造引起煤厚变化的一般是应力集中带,对煤层的瓦斯具有封闭作用,使该区域的瓦斯压力急剧升高,实测瓦斯压力高达4.5MPa,是正常瓦斯压力的四倍。一般来说,对于煤的变质程度而言,从褐煤到无烟煤,中等变质程度的煤的孔隙率较小,随煤质变质程度的增高或下降其孔隙率皆增大。本区域的煤层属褐煤,煤的变质程度较低,其实测煤的孔隙率达22%,是正常的3.5倍,故具有较大的瓦斯储藏空间。从煤的力学性质看,煤受到构造应力破坏以后,其硬度降低,易发生瓦斯突出。本区域产生褶曲和断层构造,说明本区域的煤层受到不同程度的挤压应力的破坏,从而使煤的稳定性降低。
通过分析确定了F3-1断层附近存在高瓦斯区,为了加快瓦斯释放速度,我们采取了加大风量的措施,使用了四台局部通风机同时向掘进工作面供风,迎头风量达到648m3/min,但效果不明显,仍然时常出现局部瓦斯积聚的情况,难以保证掘进工作面的安全生产。为了彻底消除隐患,保证掘进工作面正常生产,我们决定采用YD-2型移动式瓦斯抽放泵站对该区域进行瓦斯抽放。
3、YD-2型移动式瓦斯抽放泵站
3.1 泵站的组成YD-2型移动式瓦斯抽放泵站是煤科总院抚顺分院依据我国煤矿瓦斯涌出特点研制开发的,主要用于井下局部区域的瓦斯抽放。泵站主要由纳西型水环式真空泵、气水分离器、标准孔板流量计、矿用防爆电机、矿用防爆磁力起动器、瓦斯超限断电仪、平板矿车等组成。
3.2 主要技术参数如下
最大抽放量(m3/min)7.5
极限真空度(kPa)81
耗水量(L/min)3
5电机功率(kw)15
供电电压(V)380/660
外形尺寸(m)2*1.05*1.3
3.3 泵站特点
(1)泵站所有设备都安装在一辆平板车上,结构紧凑,体积小,移动方便,有可靠的机械安全性能,能够快速方便地进行局部瓦斯抽放。
(2)具有对工作环境瓦斯浓度监测、超限报警断电的功能,安设了对抽放量进行测定的装置
(3)电气控制系统所有设备都通过了国家煤矿防爆安全产品质量监督检验中心的防爆鉴定,完全符合“防爆电气设备制造规程”及“安全火花型防爆设备制造检验规定”,并具有安全照明系统。
3.4 适用条件
(1)对于局部瓦斯涌出量大或有煤与瓦斯突出的矿井,建立地面瓦斯抽放泵站有困难或经济上不合理的,使用井下移动抽放泵站不失为一个有效的途径。
(2)有的矿井虽有地面抽放瓦斯泵站,但在井下工作区域离泵房太远时,阻力大,达不到有效抽放,而且管路投入也大,进行泵站改进投资更大,这时可以利用移动泵站进行接力抽放。
(3)对于一些需要抽放瓦斯的地方中小煤矿,利用移动泵站抽放瓦斯用的投资少,见效快,可以收到较好的安全与经济效益。
(4)移动瓦斯抽放泵站还可以用于瓦斯科研试验及其它需要对局部区域进行瓦斯抽放的矿井,如有溶洞或有岩缝瓦斯喷出的矿井。
(5)在建立地面抽放瓦斯泵站之前,用移动泵站进行井下试抽,由试验得出行之有效的抽放方法和抽放参数,为建立地面抽放泵站提供可靠的数据,避免盲目投资造成浪费。
4、抽放方案
4.1 局部瓦斯抽放系统
局部抽放瓦斯系统由YD-2型移动式瓦斯抽放泵站、抽放管路、扩散器等组成。抽放出的瓦斯直接排放到总回风道中,在扩散器顺风流方向向后10米安设了瓦斯遥测探头,当总回风道瓦斯浓度达到0.75%时,立即切断抽放泵站的电源。
4.2 钻孔布置
在-90总回风巷内向F3-1断层打了3个钻孔。钻孔布置如附图所示,抽放钻孔的参数见附表。
4.3 抽放方法
采用间歇性抽放。为保证抽放效果,抽放至抽放管内瓦斯浓度下降到30%即停机,经过一段时间的瓦斯汇聚后,再进行抽放。一天最长的抽放时间14.25小时,最短抽放时间 2.5小时。
为了提高抽放效果,防止巷道向钻孔漏风而引起自然发火事故,我们采取了如下的安全技术措施:
(1)对抽放地点前后100多米的巷道进行了喷浆封闭和水泥浆封底工作,重点封闭煤巷。
(2)建立了完善的防灭火注浆系统,并对抽放地点前后100多米巷道进行插管注浆,插管间距10m,孔深1m。
(3)每天对抽放的气体取样化验一次,控制抽出的气体中一氧化碳含量不大于200ppm。
5、抽放效果
5.1 抽放前后瓦斯涌出量变化情况
抽放前,随着巷道揭露F3-1断层,瓦斯绝对涌出量由
2.93m3/min 急剧上升到5.32m3/min,虽然采取了加大供风量,加快瓦斯释放
速度的措施,但瓦斯绝对涌出量仍稳定在3m3/min以上,瓦斯浓度0.8%以上。经过瓦斯抽放后,瓦斯绝对涌出量逐渐降至1.11m3/min,风流中瓦斯也降至0.18%。抽放取得了比较显著的效果。
5.2 抽放瓦斯量
三个钻孔累计抽放时间 : 586小时
抽放气体总量 : 221844立方米
其中纯瓦斯量 : 97374立方米
6、经济和社会效益
6.1 龙口矿务局首次瓦斯抽放在北皂矿成功的进行,为我局瓦斯治理工作提供了宝贵的经验,标志着我局瓦斯治理工作迈上了一个新的台阶。
6.2 瓦斯抽放前,用手镐和放震动炮掘进,人工装车,月进度仅16m,严重影响了掘进速度。瓦斯抽放后,实行全断面爆破掘进,耙装机装车,月进度提高到50m,大大提高了掘进速度,使下组煤-90总回风道按时贯通,保证了下组煤4303首采工作面按期投产。
6.3 通过对F3-1断层的瓦斯抽放,解决了下组煤上部瓦斯涌出量大的问题,矿井目前施工地一采上部集运巷穿过F3断层、F3-1断层,以及4102上部联络巷初次揭露煤4均未发生瓦斯异常涌出的情况,保证了矿井安全生产的顺利进行。
抽放钻孔的参数表
关键词:瓦斯抽放泵站,供电,措施
由于煤矿矿井中瓦斯涌出量很大, 靠通风难以稀释排除时, 可用抽放的方法将瓦斯排除, 从而减少通风负担。瓦斯抽放工艺是在地面建立瓦斯泵站, 经井下抽放瓦斯管道系统与抽放钻孔连接, 泵运转时造成负压, 将瓦斯抽出, 送入瓦斯罐, 或直接供给用户, 如抽出瓦斯数量较小, 或很不稳定, 可直接排放到大气中。瓦斯抽放泵站的正常运行是煤矿安全生产的重要保证, 这就要求瓦斯抽放泵站的供配电系统必须安全、可靠, 这样才能保证煤矿的安全生产, 因此瓦斯抽放泵站的供电安全在整个煤矿中有着非常重要的地位。
1 瓦斯抽放泵站供配电系统
1.1 电源
首先结合瓦斯抽采站设备容量, 抽采泵站电气设备选用相应的电压等级。同时, 瓦斯抽放泵站必须采用双回路供电系统, 双回路供电电源分别取自变电所或配电室不同母线侧, 当任一回路发生故障停止供电时, 另一回路应能担负瓦斯抽放泵站全部负荷, 以保证供电的连续性和可靠性。
1.2 供配电系统
瓦斯抽采泵站内所有电气设备均应选用隔爆或隔爆兼本质安全型;瓦斯抽采泵站设置门卫, 进行检身, 并安装防爆型人体静电消除仪器。
瓦斯抽放泵站配电室内主接线采用单母线分段接线方式, 设置具有选择性漏电保护和漏电闭锁功能的KBZ系列矿用隔爆型馈电开关。
高、低负压瓦斯抽采泵宜采用软起动器控制, 冷却循环水泵采用直接起动。KBZ系列矿用隔爆型馈电开关具有过载、缺相、短路、欠压、漏电保护、漏电闭锁等保护功能, QJR型矿用隔爆兼本质安全型真空交流软起动器和QBZ系列矿用隔爆磁力起动器, 均具有失压、过载、短路、断相、漏电闭锁保护及远距离控制功能。
电缆选用具有煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。
瓦斯抽采泵站内照明电压采用127V, 设置矿用隔爆型照明信号综合保护装置, 作为照明线路及灯具的短路、漏电闭锁等保护。泵站内的灯具采用矿用隔爆型荧光灯灯具等。泵站内照明线路采用穿钢管沿墙等敷设方式, 采用防爆接线盒连接各钢管。照明控制采用防爆照明箱控制。
泵站外场地照明采用防爆路灯, 供电线路采用穿钢管埋地敷设。
瓦斯抽采泵站内仪器、仪表及照明灯具均采用矿用隔爆型或矿用本质安全型电气设备。
2 瓦斯抽放泵站安全措施
2.1 抽放泵站防雷击、静电、火灾的安全措施
2.1.1 防雷电
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010的规定, 地面固定瓦斯抽采泵站的排空管排放爆炸危险气体, 为一类防雷建筑物。
为防直接雷击, 瓦斯抽采泵站设避雷针/塔, 独立避雷针的保护范围及保护半径应符合《建筑物防雷设计规范》中规定。
独立避雷针设置独立的集中接地装置, 每根引下线的冲击接地电阻值不大于5Ω。
独立避雷针的支柱及其接地装置至被保护建筑物及其有联系的金属物 (管道、电缆等) 之间的距离均不小于3m。
设置独立的集中接地装置排空管的防雷利用就近的独立避雷针, 距离排空管管口的水平净距不得小于5m。由于排空管内的压力与周围空气压力的压力差小于25kpa, 管帽以上2.5m的垂直高度的空间应处于接闪器的保护范围内。
为防止雷电波侵入, 距离泵房100m内的管道, 应每隔25m做接地一次, 冲击接地电阻不大于2Ω, 电源线路采用电缆直接埋地敷设。
为防止雷电静感应产生火花, 瓦斯抽采泵站内设接地网, 接地网上任一接地点的接地电阻值不大于4Ω。泵站内所有电气设备的金属外壳、金属管道和电缆铠带等均接入接地网。防雷电感应的接地装置与独立避雷针的接地装置之间的距离不小于3m。
2.1.2 防静电
(1) 保护接地。抽放站内金属管路应处于接地状态, 管路金属线, 塑料软、硬管道和风管作好电气连接。接地电阻值在标准环境 (气温20℃, 相对湿度50%) 下, 应小于10Ω。在值班室设静电消除器, 消除人体静电。
(2) 增加湿度。静电危害大多发生在空气干燥的季节和地区。要求环境的相对湿度保持在70%以上。
(3) 使用的塑料管材等要加有抗静电的添加剂, 具有良好抗静电能力。
2.1.3 防火灾
(1) 建立健全瓦斯抽采泵站可燃物管理制度。
(2) 矿机电部门必须建立防爆检查。防爆电气设备的运行、维护和修理, 必须符合防爆性能的各项技术要求, 防爆性能受到破坏的电气设备, 必须立即处理或更换。
(3) 电气设备设有相应的短路、过负荷、过电压、欠电压、断相及接地等保护, 以防止电气设备的过热和电气故障火花的产生。
(4) 抽采泵站内的电缆悬挂整齐, 各设备间, 设备与壁间的距离通道都大于规定值。
(5) 瓦斯抽采泵站配备有12只8kg干粉灭火器和不少于1.0m3的灭火砂。
2.2 安全监测监控系统
根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》 (GB 50471-2008) 要求:
矿井井上、下抽采管路系统应专设检测设备, 监测内容抽采管道中的瓦斯浓度、流量、负压、温度。当出现瓦斯浓度过低、负压波动较大时, 监测设备应能报警。对有自燃发火煤层瓦斯抽采管路和采空区瓦斯抽采管路, 检测设备应能监测一氧化碳的浓度, 当一氧化碳浓度超限时, 监测设备应能自动报警。
井下抽采管网检测、监控参数有:抽采负压、瓦斯浓度、瓦斯流量;测定地点:干管、支管、抽采钻孔。
地面抽采管路检测监控参数:进气管负压、瓦斯浓度、瓦斯流量等、排气管正压以及抽采泵轴温、循环冷却水温、泵房室内瓦斯浓度。测定地点:泵房进气干管、排气管及泵房。
瓦斯抽放泵站监控装置配置见表3-1-1及图3-1-1。
2.3 通讯
瓦斯抽采泵内设防爆型调度电话机1台, 该机与矿调度室生产调度交换机直通。
3 结语
瓦斯事故给我们血的教训是十分深刻的, 加强瓦斯抽放泵站的供电安全, 完善安全措施, 增强防范意识, 确保矿井生产的安全进行势在必行。更重要的是, 要使瓦斯变废为宝, 给我们带来更高的经济利益和社会效益。
参考文献
[1]顾永辉, 等.煤矿电工手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2009.
[2]宁尚根.矿井通风安全[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2009.
【关键词】瓦斯;仪器;抽采;应用
煤矿瓦斯灾害是煤矿安全生产的第一杀手,矿井瓦斯抽采作为煤矿瓦斯治理中最有效的手段。對于回采工作面来讲,高位钻孔抽放是解决工作面上隅角及回风最有效的方法,保证抽采效果关键,及时掌握抽采参数,调整抽采钻孔状态,对于保障工作面安全回采有着重要的意义。
1、CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪
1.1CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪结构及工作原理
瓦斯气体采样方式:仪器内部内置一台高负压微型真空泵用于抽取管道内瓦斯气体,其真空度可达到-90kPa。仪器测量手柄插入到导流管后,一个孔与高负压微型真空泵进口相连,气流通过瓦斯测量腔体,进行瓦斯浓度的测量,然后经平衡腔后,重新回到导流管。
CJZ70仪器由主机、手柄和导流管三部分组成。
1.2CJZ70测定仪技术性能参数
流量:全部管道:0~70m3/min 甲烷:0.0%~100.0% 压力:0.0~200kpa
温度:-10~50℃ 应用范围:管道DN25~300mm、钻场、单个钻孔管道瓦斯抽采参数考察。
1.3使用方法
(1)进入井下工作地点后,打开仪器,电源开关,进行压力平衡和预热。(2)将导流管装入待测气路,导流管要按照气流方向进行安装,确保安装正确。(3)将测量手柄插到导流管上。(4)仪器初始化完成后,进入主菜单界面,然后根据所测管径选择相应的量程。(5)量程选择完成后进入主界面选择测量,如测量过程有水进入手柄,要选择排水按钮进行排水,清除积水后进行测量。(6)测量完毕后,可选择储存数据然后退出关闭仪器电源即可。
1.4在测量钻孔瓦斯抽采参数方面优点
CJZ70可在含尘、含水和高温等恶劣环境下对钻孔、支管道瓦斯抽采流量、浓度、负压和温度等快速、准确测量。CJZ70采用一体化设计,可直接同时测量瓦斯流量、浓度、负压和温度等多参数,省去了大量的手工计算工作。操作简单、携带方便,只需一人即可操作,测量时间只有孔板法的五分之一。直接测量负压管道瓦斯浓度,比孔板法更方便、准确。不使用节流孔板,不会增加抽放管路系统阻力,有利于提高抽放效率、节能效果显著。
2、井下应用
2.1使用地点概况
1093工作面走向长度1640m,倾斜宽度176m,机、风巷标高-380~-420m。该面10煤层煤厚3.40-4.56m,平均在3.98m左右,黑色,块状为主,玻璃光泽、半亮型煤为主。该面煤层倾角为2°~15°,平均10°左右。根据相关资料预测绝对瓦斯涌出量最大为11.8m3/min。
2.2井下使用情况
以1093工作面11#高位钻场过渡为例,钻场布置9个抽放钻孔(四高四低一老空),孔径Φ94mm,钻孔终孔间距为5m,低位孔孔深130-150m,高位孔和老空钻孔孔深80-100m,终孔高度位于煤层顶板上20-27米的范围内,下一个钻场钻孔压茬上一个钻场钻孔45m。钻孔开孔封孔长度不小于10m,封孔管采用Φ89mm岩芯管,注浆封孔。
在工作面回采至距离高位钻场45m前,12#钻场钻孔合茬与11#钻场同抽,11#钻场距工作面30-20m时,每天安排人员采用CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪测量11#钻场、12#钻场和1093工作面瓦斯抽采泵站的瓦斯抽采流量、负压、抽采浓度等抽采参数,观察分析试验12#钻场抽采效果,结合各个钻孔的抽采参数,进行调整钻孔抽采状态。当12#钻场的钻孔起作用时,控制11#钻场钻孔抽采流量。
例如对5月13日和5月16日采用CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪测得瓦斯抽采参数进行对比分析。
根据表1数据分析,11#高位钻场高位钻孔大部分抽采状况较好,只有高4#孔抽采浓度偏低,12#高位钻场低位钻孔还未通,低1#孔即将要透气。因此可以将11#钻场高1#、高2#和高3#孔控制闸阀全部打开,将11#钻场高4#孔控制闸阀打开二分之一,将12#钻场低1#孔打开四分之一,其余全部关闭。
根据表2数据分析,11#高位钻场高位钻孔抽采浓度已降低,说明钻孔已不在顶板裂隙带高浓度瓦斯最佳抽采区域,11#高位钻场钻孔可以全部关闭,12#高位钻场低位钻孔已全部与顶板裂隙带沟通,可全部打开。
3、总结
高位钻场过渡期间,通过使用CJZ70瓦斯抽放综合参数测定仪对高位钻场钻孔抽采参数的测定,准确的掌握了各个钻孔的抽采状态,根据抽采参数判断出每个钻孔是否透气,合理控制抽采钻孔,从而使各个钻场处于最佳抽采状态。这样提高了抽采浓度,极大地降低了工作面上隅角及回风流瓦斯超限的风险,保证了工作面的安全回采。
参考文献
[1]CJZ70瓦斯抽放综合参数测仪使用说明.郑州光力科技
作者简介
近年来随着煤矿开采深度和强度的不断增加,煤与瓦斯突出等动力性灾害的频度和强度明显上升,特别是一些地区和企业对防突工作认识不足、管理跟不上、投入不到位、应对不得力,致使煤与瓦斯突出事故频发,今年以来全国先后发生8起较大以上突出事故。煤与瓦斯突出防治已成为瓦斯防治工作的重点和难点,也是防范大事故的关键点。
瓦斯抽放管在煤矿瓦斯抽采中起到了决定性的作用,它的使用在很大程度上缓解了井下的瓦斯排放值,使工人们可以安全的进行生产工作。
瓦斯抽放管的作用:
1、阻燃、抗静电性能
2、传统的铸铁管材相比,具有重量轻、易安装、耐腐蚀,使用寿命长、输送流体阻力小
3、价廉、安全性能可靠
第四条 矿井瓦斯抽放工作,除应遵守本《制度》的规定外,还应符合国家现行《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》的有关规定
第二章 瓦斯抽放工作的组织机构和责任制度 第五条 成立贺昌煤矿瓦斯抽放工作领导小组。总指挥长:刘锡彦(矿 长)副指挥长:王永峰(技术矿长)成员:常永平(通风副工程师)张建彪(安全矿长)李路亮(生产矿长)贾玉珍(机电矿长)高 林(调度室主任)杨保国(矿长助理)宋小军(地测科长)刘彦文(技术科长)车彦军(通风队长)刘福平(抽放队长)建立专门的瓦斯抽放队伍。负责抽放钻孔施工、抽放管路和设备安装以及瓦斯抽放的日常管理工作。
第六条 总指挥长对本矿的瓦斯抽放工作负全面领导责任,平衡解决抽放所需的资金和装备,安排抽放工程纳入矿井生产计划,审定矿井大型抽放工程的设计和建设方案。第七条 技术矿长负责制定完善瓦斯抽放工作各项管理规章制度,确定抽放队伍的人员配备、施工队伍的组织及抽放工作的管理。第八条 通风副总工程师对本矿的瓦斯抽放工作负技术领导责任。组织编制矿井瓦斯抽放长远规划和计划,组织编审抽放设计和相关的安全技术措施,组织抽放工程的验收和抽放计划的考核,安排抽放科研工作和新技术、新装备的推广应用。第九条 生产副矿长对本矿的瓦斯抽放工作负主要领导责任。负责安排矿井抽放地区、工作面的接替,平衡抽放与采、掘生产的关系,安排抽放工程所需的时间和空间。负责领导在采面投产验收的同时进行采面瓦斯抽放系统验收。平衡开拓生产与抽放之间的关系,协调解决抽放所需的巷道工程、钻场工程。第十条 安全副矿长对本矿瓦斯抽放的安全工作负领导责任。组织对抽放工程安全措施落实情况的检查,组织对矿井瓦斯抽放的安全防护装备使用情况的检查,安排矿井瓦斯抽放的安全监督、检查工作。第十一条 机电副矿长对本矿瓦斯抽放工作负组织协调责任。平衡抽放与机电、运输之间的关系,安排矿井大型抽放工程的机电安装工作,平衡解决抽放所需的供电保障。第十二条 工程师对本矿的瓦斯抽放工作直接领导和管理责任。负责组织抽放长远规划和抽放计划的实施,负责领导瓦斯抽放质量标准化工作,对抽放队伍的日常管理负监督和指导责任。第十三条 矿井主管抽放业务科室的通风科、矿调度室的科长、主任对本矿的瓦斯抽放工作负具体领导责任。具体责任组织抽放计划的实施、抽放工程质量验收;负责对抽放基础技术资料的收集和管理;负责制定抽放相关工种的岗位责任制度,并对各项抽放管理制度的落实情况进行检查和监督;负责对瓦斯抽放报表审核;负责对月、季、年的瓦斯抽放工作总结分析。
第十四条 抽放队长、安监员对瓦斯抽放工作管理负直接责任。具体负责抽放日常工作的安排,布置现场抽放工作。负责组织本队职工的抽放技术知识教育和培训,安排抽放装备的使用和管理。负责落实抽放管理制度,落实抽放安全技术措施,落实抽放钻孔工程质量验收制度,具体组织实施并完成抽放计划。
第十五条 瓦斯抽放队伍、负责抽放钻孔施工、抽放管路和设备安装以及瓦斯抽放的日常管理工作。瓦斯抽放采、掘工作面的采、掘队队长,对本队工作区域的瓦斯抽放管理系统和抽放打钻工作负有协助管理责任。安排职工协助做好抽放管路的防护工作,防止抽放管路损坏和漏气,以保证采面的瓦斯抽放效果。
第三章 瓦斯抽放管理办法 第十六条 瓦斯抽放作为矿井安全生产的一个重要环节,必须纳入矿井安全考核指标。第十七条 瓦斯抽放必须编入矿井年、季、月生产计划,做到随矿井生产计划同时下达、同时考核。矿井抽放月计划应详尽编入矿井月生产计划。抽放月计划的内容应包括:抽放建设工程进度安排,抽放钻孔进尺、抽放瓦斯量、瓦斯利用量等考核指标。第十八条 瓦斯抽放必须纳入矿井采区设计和采掘接替计划时,必须同时安排瓦斯抽放接替计划,并考虑足够的抽放时间,以保证抽放效果。第十九条 矿井瓦斯抽放长远规划必须作为矿井安全生产长远规划的一部分,与安全生产长远规划同时编制、同时下达,做到近期抽放与远期规划衔接。第二十条 矿井永久抽放系统(地面永久泵站)的设计,井下采区或局部抽放系统设计,必须通过矿总工程师组织的审定后方可生效。抽放工程必须按照抽放设计和相关质量标准进行施工,不得随意改变设计内容。第二十一条 抽放矿井必须有“四图纸、三记录、三台帐、二报表”,并与现场实际相符。四图纸:①矿井瓦斯抽放系统平面图; ②瓦斯抽放泵站平面布置图; ③抽放钻场及钻孔布置图; ④抽放泵站供电系统图。三记录:①抽放工程(包括钻孔)质量验收记录; ②泵站抽放参数测定记录; ③抽放系统巡回检查记录。三台帐:①抽放设备、仪表管理台帐; ②本煤层抽放工作面抽放管理台帐; ③采空区瓦斯抽放管理台帐。二报表:①矿井瓦斯抽放日报; ②矿井瓦斯抽放月报。本煤层抽放工作面抽放管理台帐内容包括:工作面并网抽放的钻孔数量、孔长、吨煤钻孔量、总抽放流量、抽放瓦斯平均浓度、平均百米钻孔抽放量、钻孔孔口的最大和最小抽放负压、累计抽放瓦斯量和当月达到的抽放率等。第二十二条 本煤层顺层钻孔预抽瓦斯工作面应实行边掘进边打钻,在采面投产时,本煤层预抽钻孔量要达到下表要求的吨煤钻孔量指标,否则采面不能投产。吨煤钻孔量指标单位:m/t
煤层列别
薄煤层
(h﹤1.3m)
中厚煤层
(h=1.3-3.5m)
厚煤层
(h﹥3.5m)
容易抽放
0.0
50.0
30.0
1可以抽放
0.05-0.1
0.03-0.05
0.01-0.03
较难抽放
﹥0.1
﹥0.05
﹥0.03
注:煤层抽放难易程度按国家《矿井瓦斯抽放管理规范》第19条规定划分。第二十三 条进行瓦斯抽放的工作面必须编制瓦斯抽放设计。具体内容包括:(1).工作面概况:开采煤层及邻近煤层赋存情况(柱状图)、地质概况、回采工作面参数、预计瓦斯涌出量、管路系统设计及抽放量预测等。(2).钻孔数量、参数(开孔及终孔位置、上仰角、方位角、直径、穿越岩层等)。(3).封孔方法、封孔长度。(4).抽放瓦斯泵站的位置、巷道断面及附属设施(井下移动泵站)。(5).抽放瓦斯的设备、设施及安装情况。(6).要附有瓦斯抽放安装图和抽放说明书。第二十四条 抽放矿井必须建立抽放钻场、钻孔质量验收制度。为保证抽放钻孔施工质量,严格按设计要求验收抽放钻场、钻孔。每个钻场、钻孔完工并经验收合格后,要实行挂牌管理。(1)、钻场管理排版的内容有:钻场编号、钻孔参数及数量,完成日期,钻场施工负责人,瓦斯浓度,负压。(2)、钻孔管理牌板的内容有:钻孔编号、钻孔参数、完成日期、钻孔深度、打钻负责人、负压、瓦斯浓度、单孔流量等。第二十五条 投入转运的抽放系统必须实行系统巡查制度。由抽放专业队伍配备一定人员,定期巡查、维护抽放设备和管路系统,保证系统负压和抽放瓦斯浓度,并定期测定系统的抽放参数(泵站大气压力、系统抽放负压、抽放流量、抽放瓦斯浓度、抽放瓦斯温度)。各个工作面或采空区的抽放支管路必须配置抽放计量装置,定期测量瓦斯抽放参数,计算抽放率和抽放瓦斯量。第二十六条 建立瓦斯抽放观测制度(1)地面抽放泵司机必须每小时对系统抽放情况观测一次,填写观测牌板和记录,并及时汇报矿调度,矿调度将汇报内容填写在瓦斯台帐上。(2)瓦斯抽放系统观察工在进行观测前,先将观测牌板上的上一班的观测时间和观测情况记录在观测记录卡背面相应的栏目内,以备查对。(3)观察工接班后一小时开始巡视管路。(4)每个采煤工作面的瓦斯抽放系统中,在用的每个钻场(或钻孔)必须设置观测点,每小班必须观测1次,认真填写牌板(包括钻孔编号、负压、节流情况、瓦斯浓度、观测时间、观测人姓名等内容),由观察工负责,并做到观测牌板、观测记录、观测班报和抽放日报四对口。第二十七条 抽放钻孔施工时,必须采取有效的防治煤尘措施。在保证孔口除尘效果的同时,必须坚持定期冲刷打钻地点的沉积煤尘。第二十八条 抽放采空区瓦斯时,必须编制内容详细的防止自燃发火的安全措施,必须坚持每旬采样测定分析一次。一旦出现发火征兆必须停止抽放,采取有效技术措施,杜绝自燃发火。第二十九条 瓦斯抽放设备必须按设计要求安装。抽放管路要做到平、稳、直、密。抽放瓦斯系统使用前必须做气密性实验,并做好记录。瓦斯抽放管路安设 ①主线路在巷道帮下部理底板0.3米以上 ②支线在巷帮的中上部或巷道顶部,抽放管路不得与带电物体接触。横穿通过运输巷时,距轨面高度不得低于1.8m,千米漏气量小于3m3/min。瓦斯抽放过程中,抽放管路和抽放钻孔与抽放管路的连接或拆除,必须按抽放瓦斯措施的有关规定执行,任何人不得擅自拆除或连接。非在用的抽放钻孔必须用堵板堵严,防止钻孔渗漏瓦斯。第三十条 矿井每月安全大检查要组织人员对瓦斯抽放管路系统进行一次全面检查,检查结果要详细记录在管路检查记录本上。第四章 瓦斯抽放泵站管理办法 第三十一条 瓦斯抽放泵站(包括移动抽放泵站)建筑必须按国家GB50471-2008《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》要求建设,必须采用不燃性材料建筑。第三十二条 瓦斯抽放泵必须采用专用双回路电源线路供电,变电所设置专供分路开关。抽放瓦斯作业规程及安全措施中要明确规定因停电、故障等原因造成抽放泵临时停止运转时应采取的措施,相关单位和人员必须严格按措施执行。第三十三条 瓦斯抽放泵站必须配备足够的消防器材,包括;干粉灭火器、灭火用沙箱等。泵站必须有直通矿调度室的电话。泵站内不得存放与抽放工作无关的设备和材料,泵房内无积水。地面抽放泵站院内及外部消防通道必须保持畅通无阻。
第三十四条 瓦斯抽放泵司机(瓦斯抽放泵操作工)为特殊工种,必须经过专门的抽放专业技术培训,并做到持证上岗。持证应包括:特殊工作专业技术培训合格证和特殊工种上岗资格证。
第三十五条 地面瓦斯抽放泵必须安设无水自动断电保护装置,相关单位因工作影响抽放泵站供水,必须提前通知矿调度室,经同意后方可进行。瓦斯抽放泵司机要经常对抽放泵、抽放管道、安全设施、供水系统等到情况进行检查,发现问题及时处理。第三十六条 瓦斯抽放泵站内瓦斯浓度每班至少检查三次,泵房内瓦斯浓度不得超过0.5%,机体附近300mm处瓦斯浓度不得超过1%。并且泵站内必须安装瓦斯监控探头,当瓦斯浓度达到0.5%时,能够自动切断泵房内所有非本安型电气设备的电源。瓦斯抽放泵电源侧安设开停传感器,以实时监测瓦斯抽放泵的工作状态。第三十七条 瓦斯抽放工每天将一个圆班内抽放泵的工作时间,累计抽放量,以及抽放管的负压、温度、浓度、一氧化碳、流量等参数进行综合,填写到“贺昌煤矿瓦斯抽放日报表”上(日报表上应设置瓦斯检查项目将每个检查点的瓦斯、一氧化碳浓度取一个圆班的最大数值和最小值)。在确认日报表准确无误后,报送矿长、技术矿长进行审核第三十八条 地面瓦斯集中抽放系统必须设置抽放监控系统,监控系统应具备以下功能:
1、既可独立运行,又可作为子系统与矿井综合监控系统联网运行。
2、能连续监测泵房及井下抽放管路的负压、浓度、温度、一氧化碳、流量(纯流量瞬时值、混合流量瞬时值、纯流量累计值、混合流量累计值);泵房中循环水的水压、进出水温、水量;储气罐压力、浓度、罐体高度、罐体水封水位及温度;泵轴温度并及泵站环境瓦斯浓度、设备供电状态、设备开停状态;供水管道的供水情况、供水池的水位;瓦斯阀门的开启量;电流、电压、功率。
3、能够依据所测参数自动转换为标准状态下的混合瓦斯流量和纯瓦斯流量,并计算出累计量.4、当泵房环境瓦斯浓度超过规定时,能发出声光报警及断电控制,当抽放管中瓦斯浓度低于规定值时也能发出声光报警及断电控制。
5、具有任一分站的测点超限而由另一分站控制断电的强制闭锁交叉断电功能,断电逻辑可由用户设置。
6、系统对采集到的数据进行实时分析处理、屏幕查询显示和打印,并形成相应的历史统计数据,存储日、旬、月报表。
绿色化建设的城市理念不断的深入每一个人的心中,由于我们环境的日益恶化,资源的不断枯竭使得我们不得不对各个行业的产品进行改良,以及我们对于产品的建设也在不断的开展,瓦斯抽放管就是一个良好的环保节能管道,在煤矿生产当中扮演着比较重要的作用。
虽然我们国家的煤矿业发展比较长久,但是从整体的技术水平来说还与一些发达国家有着比较大的差距,煤矿瓦斯排出的煤层气气体还是需要进一步的进行改善的,瓦斯抽放管是专门输送煤层气。瓦斯抽放管有阻燃和抗静电要求的压力和非压力管道方面,具有重量轻、耐腐蚀、施工方便等特点,可用于煤矿井下抽放瓦斯、正压通风、负压通风、煤层气输送等各类用途。
关键词:高瓦斯矿井;瓦斯;抽放;方法;工艺改进
一、高瓦斯矿井瓦斯抽放重要性分析
瓦斯抽放在矿井正常运作中发挥着重要的作用,具体如下:
1、在矿井中,将所抽取的瓦斯转变为新型的、洁净的宝贵新能源,可实现变废为宝、变害为利的目的,达到能源的良性循环。
2、在矿井生产中完成瓦斯抽放,是当前避免矿井内煤与瓦斯间发生冲突的有效方法。
3、抽取煤层内的瓦斯,可保障矿井中瓦斯含量符合矿井安全生产的规范要求,提升矿井作业的安全性,避免在矿井作业时发生瓦斯爆炸而产生生产安全事故。
基于以上几点考虑,瓦斯抽取已成为全球范围内矿井作业过程中备受关注的问题,值得深入研究。
二、瓦斯抽放影响因素
(一)抽放方法及参数设置影响
目前,国内大多数矿井所使用的瓦斯抽放方法较为单一,比如多数矿井单纯地采用钻孔法抽取瓦斯,导致瓦斯抽取效果普遍不理想。再加上受技术及资金的约束,又不能够大范围应用其他瓦斯抽放方法,影响了瓦斯抽放效果。此外,在诸多瓦斯抽放影响参数中,钻孔工程量对矿井瓦斯的抽放效果影响最大,目前尚未引起操作人员的高度关注。这不仅仅会影响到瓦斯的抽放范围,还会影响到钻孔的合理布局。
(二)抽放时间及范围影响
不同的瓦斯抽放方法对应不同的最佳有效抽放时间。在最佳时间段内,瓦斯抽放的浓度相对较高。而在最佳抽放时间外,瓦斯浓度会持续衰减乃至停止抽放。而在国内部分矿井内,受其他多方面因素的影响,钻场以及管路抽放的时间被缩短,影响掘、抽、采等矿井正常作业,降低了瓦斯抽放率。
此外,国内将大多数矿井的瓦斯抽放范围仅限于临近层、开采层等范围内,更加关注于抽取主采层或突出危险的煤层瓦斯,而忽视了抽放含瓦斯的围岩或主采层及突出层以外的煤层瓦斯。
(三)封孔质量的影响
根据研究数据显示,在进行瓦斯抽放工作时,通常八成的空气是通过钻孔进入的。假如减少一半左右的空气摄入量,则可以增加两倍左右的瓦斯含量。因而,在国外一直都很重视封孔的质量,对材质以及长度均做出了明确的规定。目前,国内矿井所使用的封孔材料大部分使用水泥砂浆,其封孔长度以及封孔质量均与国外有较大的差距。
(四)煤层透气性的影响
在部分抽放率较低的矿井中,由于其煤层透气性普遍较差,想要提升矿井的瓦斯抽放率就必须要采取提升煤层透气性的方法,包括深孔爆破或水力压裂等。但是,在不同地质的矿井中,不同的煤层透气性提升方法对瓦斯抽放效果的影响也有所差异。
三、高瓦斯矿井瓦斯抽放方法及工艺改进
(一)抽放方法
1、底板穿层钻孔抽放瓦斯方法
国内目前多数矿井均采用底板穿层钻孔方式进行抽放瓦斯,其需在矿井的底层岩石巷道完成穿层钻孔操作,并且每隔特定的距离就需安排一个钻场,根据矿井实际需求设置钻孔数量。受当前多数矿井煤层地质较为松软的影响,矿井透气性普遍不够理想,因而这种方法用于抽放瓦斯的效果并不理想。
2、顺煤层钻孔预抽瓦斯方法
国内部分矿井应用顺煤层钻孔预抽瓦斯的方法来完成瓦斯排放操作,其通常是在矿井工作面的上下通风道沿着煤层的作业方向完成钻孔操作。此方法通常适用于硬度较大的矿井中,不太适用于硬度较小的矿井中,因而,在实际瓦斯排放工作中应注意选择使用。
(二)工艺改进
1、合理选择抽放方法及参数设置
对于大多数矿井而言,所使用的矿井瓦斯抽放方法如果过于单一,则无法满足瓦斯含量较高煤层作业区域瓦斯抽放工作要求。结合当前矿井现状,结合本煤层、临近煤层或采空煤层的实际情况,有针对性地选择瓦斯抽放方法,并综合使用不同抽放方法才能够彻底解决矿井瓦斯含量过高的问题,提升瓦斯抽放效果。
通常情况下,矿井在抽放瓦斯时需要考虑的抽放参数包括钻孔的直径及长度、钻孔的角度以及抽放负压等等。不同的矿井,在抽放瓦斯时对钻孔直径以及长度等抽放参数要求有所不同,因而,应该结合矿井煤层的实际情况以及瓦斯的含量高低来确定抽放参数,以获取更好的瓦斯抽放效果。
2、选择合理的钻孔布置方式
通常而言,對于钻孔抽放可选择的钻孔布置方式主要包括穿层钻孔方式以及顺层钻孔方式。根据研究结果显示,进行抽放本煤层瓦斯时,交叉布孔操作更为便捷、所需的费用更低,抽取效果更理想。再加上,交叉布孔比平行布孔瓦斯抽放效率更高。因而,在抽放本煤层瓦斯时,可采用孔网布局的方式来提升煤层透气性,实现提升抽放效果的目的。
3、选择合理有效的钻孔封孔方式及材料
当前国内大多数矿井所应用的封孔方法主要包括橡胶圈封孔器、水泥砂浆机械式封孔以及聚氨酯封孔等方式。因聚氨酯泡沫塑料封孔法封孔,在受到外界的压力以及变形压力的状况下不容易被破坏。所以,其在动态压力区域或者长周期抽放瓦斯区域拥有其他封孔方法所无法比拟的优势,特别在深封孔应用领域更为便捷、更有质量保障,拥有更好的应用前景。
结束语
进入新世纪后,社会对洁净能源的需求与日俱增,再加上出于矿井安全作业的考虑,瓦斯抽取在矿井煤层作业过程中发挥着积极的意义。因而,在日常工作中,应该加强对高瓦斯矿井瓦斯抽取方法以及工艺改进的研究,以提升瓦斯抽放效率。
参考文献:
[1]张永安.煤矿井下瓦斯抽放钻孔新型封孔工艺研究[J].科学之友,2008(30).
[2]王亮.对新世纪煤矿瓦斯抽放方法的探讨[J].中小企业管理与科技,2011年第12期.
【瓦斯抽放泵站的应用】推荐阅读:
抽放瓦斯钻孔分析06-28
瓦斯抽放编制提纲06-02
瓦斯抽放总结与分析报告10-13
泵站验收报告09-25
泵站运行管理总结07-09
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