工作面上隅角插管抽放瓦斯设计

1、. 采煤工作面上隅角插管抽放瓦斯设计 张得青 冯建军摘要：针对郑宏恒泰（新密）煤业有限公司开采煤层瓦斯量偏大、透气性系数低、钻孔衰减快、抽采量低、难以矿井瓦斯的利用，该矿井的瓦斯抽采不能利用。关键词：瓦斯 抽采 透气性 浓度1、矿井概况郑宏恒泰（新密）煤业有限公司，其前身为郑州市新密任岗煤矿，矿井于1988年动工兴建，1996年12月竣工投产时通过矿井质量标准化验收达部级质量标准化矿井。2002年3月份改制，矿井位于新密市东北岳村镇与刘寨镇西马庄结合部，井田西距新密市城区15公里，距新密火车站12公里，新密铁路从井田南部经过，密杞公路（新密杞县）由北部经过，郑（州）密（新密）公路经三岔口直达郑

2、州市，井田面积5.986Km2，设计年生产能力30万吨，核定生产能力45 Km2。资源储量2395万吨，可采储量599万吨，矿井服务年限19年。正常涌水量150m2h,瓦斯等级为瓦斯矿井，开采煤层二1煤，煤层厚度平均6.28m,煤尘有弱爆炸性，不易自然。 1、设计的主要技术指标1）抽放纯量：3.0m3/min左右；2）抽放瓦斯浓度：实验性，根据以往和其它矿抽放资料显示，采面隅角埋管抽放时最高浓度3% ，平均1.5%。煤层预抽浓度有待实验结论。3）孔口负压：高负压10kPa、低负压5kPa；4）抽放管路的最远距离预计：1000m。2、瓦斯抽放方法的选择采面回风隅角插管抽放的方式为解决工作面上隅角

3、瓦斯积聚、降低采面回风流中的瓦斯浓度问题，其技术和经验已十分成熟。采面回风隅角瓦斯抽放属于半封闭式瓦斯抽放，同时根据原12190工作面高位抽放巷抽放情况及我矿所掌握的抽放技术，插管抽放解决上隅角瓦斯积聚问题会取得较为理想的效果。因此本工作面主要采用上隅角插管抽放，解决工作面上隅角瓦斯问题，不再对工作面本煤层进行抽放设计。3、抽放方法与工艺 回风隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，由抽放管路抽走，这可以避免因工作面上隅角处局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。为操作方便，靠近

4、采面上隅角段管路可采用1.5m长的钢管（花管）与主抽放管路相连接（管径与主管相匹配），将钢管（花管）的一端插入上隅角，为保证花管吸入口能处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高）可将抽放花管用编织袋垫到一定高度，或者用同径的埋线软管代替花管，但端头处需用钢砂包裹住，防止落煤将软管进口堵塞，影响抽放效果。工作面上隅角尾巷留设采用坑木支护，其深度不得超过切顶线1.5m，必须符合作业规程要求。具体见下图抽放上隅角瓦斯管路安装位置放大示意图，后附12150综采工作面临时瓦斯抽放泵站设置位置及管路安装位置示意图。随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，移动花管或软管的连接，直至回采结束。抽放花管伸入上隅角的长度

5、及位置应根据实际抽放效果不断调整，得到合理的参数。为确保抽放点的合适位置，在主抽放管路末端可设置一个分流器，分支出几个支管，插入隅角的不同位置进行抽放。 4、 抽放参数的确定4、1抽放浓度根据矿井瓦斯等级鉴定，我矿为瓦斯矿井，采面上隅角插管抽放时不会超过5%。4、2抽放时间因为是实验性抽放，所以预抽时间还不能确定。但在实施抽放过程中一定要加强观测，认真收集资料，以总结出科学的预抽时间。但总的目标是在通风正常的条件下进行。4、3抽放负压按我矿的瓦斯抽放经验，采煤工作面预抽的孔口负压和本煤层抽放的孔口负压应大于10kPa，采空区回风隅角抽放管口负压为5kPa左右。4、4瓦斯涌出量计算设计根据矿井相

6、对瓦斯涌出量和平均绝对瓦斯涌出量，预计瓦斯抽放绝对量每分钟2-3立方，即能满足要求。 5、抽放系统及设备选型5、1抽放管路系统布置主要考虑运输、安装、维修、抽放、排放、供电供水方便，将抽放管路设计铺设在12150综采工作面上副巷内的巷道上帮，抽放管路为MPE100聚乙烯管材，直径为250mm，壁厚14.8mm，连接采用矿用抽放瓦斯聚乙烯法兰。泵站设置在12150上副巷外侧与12采区皮带下山联络巷处，即无极绳绞车后部新鲜风流中，将抽放泵站设置在该位置其抽放管路排出的瓦斯能够经12150工作面回风绕道排放到12采区回风下山，因此该位置符合规程和相关要求。12150采煤工作面抽放路线（进气段）为：工

7、作面上隅角12150上副巷12150上副巷抽放泵站12150采煤工作面抽放路线（出气段）为：泵房12150回风绕道12采区回风下山12采区回风大巷总回风上山风井地面。5、2瓦斯抽放管路的联接与敷设1）管路敷设由于12150综采工作面上副巷巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的敷设有如下要求：（1）倾斜巷道的瓦斯管路，应用卡箍将管道固定在巷道支护上，以免下滑；（2）管路敷设要求尽量平直，避免出现急弯；（3）管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，U型钢巷道一般挂在巷道卡缆上下的位置；（4）新敷设的管路要进行气密性检验；2）管路

8、安装瓦斯抽放管路采用吊挂敷设；（1）抽放管路的附属装置为了便于管路系统负压的调节，掌握抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网的正常抽放，设计时在抽放管上分别安设阀门、流量计、放水器。1、瓦斯抽放管路安设阀门，其主要目的是用来调节和控制抽放点的抽放量、抽放浓度、抽放负压等。2、在该抽放管路系统最低点安设放水器，及时排放抽放管路中的水，提高抽放系统效率。在排气端低洼处还应设正压放水器。放水器有自动放水器和人工放水器两种，我矿采用人工放水器，放水器结构见下图。 3）泵的排气端设置排空管，用来排放抽出的瓦斯。泵的进气端设置入空管，用来设备检修时排出泵体内的瓦斯。安设入、排空管应注意以下几点

9、：（1）排空管直径不得小于瓦斯泵出、入口的主管直径；（2）为防止淋水或其他杂物进入排空管，其上端孔口应设防护罩；（3）排空管周围不允许有易燃物；（4）排空管的高度需超过泵体；（5）计量装置及抽放参数检测；（6）移动泵站抽出的瓦斯排至12回风下山时，在抽放管路出口处必须采取安全措施包括设置栅栏、悬挂警戒牌。栅栏设置在上风侧不小于5m，下风侧不小于30m，两栅栏间距不小于35m。移动抽放泵站排到巷道内的瓦斯，其浓度必须在30m以内被混合到煤矿安全规程允许的限度以内。栅栏处必须设警戒牌和瓦斯监测装置，巷道内瓦斯浓度超限报警时，应断电、停止瓦斯抽放、进行处理。监测传感器的位置设在栅栏外1 m以内。两栅栏间禁止人员通行和任何作业。在井下抽放泵站内的主管路上安设一个孔板流量计，计量瓦斯抽放量。5、3瓦斯泵选择因利用我矿现有水环式移动抽放泵，抽放泵的选型及瓦斯泵压力不再重新计算，传动方式为皮带传动，防爆电动机采用YBK2315S-4型，额定转速1485rpm。具体参数