【導(dǎo)讀】2021年煤礦安全改造

　　

【正文】 二采區(qū) ， 抽采系統(tǒng)規(guī)模 亦 按一 、 二采區(qū)最大抽采量設(shè)計(jì)（ 先后分別服務(wù) 一 、二采區(qū)） ，開(kāi)采 二采區(qū) 時(shí)瓦斯災(zāi)害較重， 抽采系統(tǒng)規(guī)模 按服務(wù) 二采區(qū) 時(shí)設(shè)計(jì)。 （ 1）穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶 瓦斯 二采區(qū) 設(shè)計(jì)在 9 煤層底板布置專(zhuān)用瓦斯抽采巷，在專(zhuān)用瓦斯抽采巷內(nèi)分別向 4 煤層運(yùn)輸和回風(fēng)順槽區(qū)域布置穿層條帶鉆孔，提前預(yù)抽 4 煤層順槽 煤巷條帶 區(qū)域瓦斯和對(duì)應(yīng)區(qū)域 9 煤層瓦斯。與本煤層順層鉆孔預(yù)抽一樣， 4 煤層預(yù)抽率按 30%設(shè)計(jì)，預(yù)抽時(shí)間按 3~6 個(gè)月考慮。本礦井按 2 個(gè)預(yù)抽煤巷條帶預(yù)抽工作面考慮，經(jīng)預(yù)測(cè)， 二采區(qū) 最大預(yù)抽純量為 。 （ 2）本煤層順層鉆孔預(yù)抽 二采區(qū) 4 煤層瓦斯含量最大為 ，根據(jù)《煤礦瓦斯抽采基本要求》（ AQ10262021）的要求， 4 煤層在開(kāi)采前其瓦斯含量最大為 ，因此二采區(qū) 4 煤層 瓦斯 預(yù)抽率 按 30%設(shè)計(jì) ，預(yù)抽時(shí)間按 6~8 個(gè)月考慮。按 1貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 5 個(gè)預(yù)抽工作面和 1 個(gè)邊采邊抽工作面考慮，經(jīng)預(yù)測(cè)， 二采區(qū) 4 煤層 順層鉆孔 預(yù)抽純量為 。 （ 3）鄰近層 卸壓瓦斯 抽采量 在 4 號(hào) 煤層開(kāi)采的同時(shí)抽采 9 煤層卸壓瓦斯 ， 根據(jù)保護(hù)層工作面推進(jìn)速度 9 煤層厚度及瓦斯含量，經(jīng)計(jì)算，底板卸壓瓦斯 最大 抽采純量為。 （ 4） 采空區(qū)瓦斯抽采量 本礦井按 1 個(gè)保護(hù)層工作面預(yù)計(jì)抽采量，由于下臨近層與保護(hù)層較近，經(jīng)預(yù)測(cè) 單 個(gè)保護(hù)層工作面采空區(qū)瓦斯抽采量 約 。 另外后期設(shè)計(jì)考慮 抽采 老空區(qū) 瓦斯 ， 根據(jù)類(lèi)似礦井經(jīng)驗(yàn)， 老空區(qū) 瓦斯抽采 量按 。 （ 5） 全礦井 二采區(qū) 抽 采純 量 共計(jì) m3/min， 其中高負(fù)壓抽采純 量 為，低負(fù)壓抽采純 量 為 。 抽采負(fù)壓抽采參數(shù)的確定 本礦井抽采方式有預(yù)抽、卸壓抽和采空區(qū)抽采等，根據(jù)國(guó)家安全監(jiān)管總局、國(guó)家煤礦安監(jiān)局關(guān)于加強(qiáng)煤礦瓦斯先抽后采工作的指導(dǎo)意見(jiàn) (安監(jiān)總煤裝〔 2021〕 188 號(hào) )的要求，及其它礦井的瓦斯抽采經(jīng)驗(yàn)，預(yù)抽鉆孔的孔口負(fù)壓按 13～ 15kPa 考慮，卸壓抽采的孔口負(fù)壓按 7～ 10kPa 考慮，采空區(qū)埋管抽采孔口負(fù)壓按 3～ 5kPa 考慮。 一、選擇抽采瓦斯方法的原則 選擇礦井瓦斯抽采方法應(yīng)根據(jù)礦井煤層賦存條件、瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)、瓦斯來(lái)源、巷道布置、抽采瓦斯目的及利用要求等因素確定，并遵循以下原貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 6 則： 選擇的抽采瓦斯方法應(yīng)適合煤層賦存狀況、巷道布置、地質(zhì)條件和開(kāi)采技術(shù)條件。 礦井瓦斯抽采，也是解決突出煤層對(duì)采掘生產(chǎn)威脅的重要手段。 應(yīng)根據(jù)礦井瓦斯涌出來(lái)源及涌出量構(gòu)成分析，有針對(duì)性地選擇抽采瓦斯方法，以提高瓦斯抽采效果，大力減少主扇風(fēng)排瓦斯量。 抽采方法 在滿足礦井安全開(kāi)采的前提下，還需滿足開(kāi)發(fā)、利用瓦斯的需要。 巷道布置在滿足瓦斯抽采的前提下，應(yīng)盡可能利用生產(chǎn)巷道，以減少抽采工程量。 選擇的抽采方法應(yīng)有利于抽采巷道的布置和維護(hù)。 選擇的抽采方法應(yīng)有利于提高瓦斯抽采效果，降低瓦斯抽采成本。 抽采方法應(yīng)有利于鉆場(chǎng)、鉆孔的施工和抽采系統(tǒng)管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，有利于增加鉆孔的抽采時(shí)間。 抽采瓦斯方法選擇 礦井抽采瓦斯的目的是為了降低煤層瓦斯含量，為煤炭開(kāi)采提供防突出及通風(fēng)安全生產(chǎn)環(huán)境，同時(shí)開(kāi)發(fā)利用瓦斯資源。因此，根據(jù)礦井的瓦斯賦存狀況、礦井開(kāi)拓及抽采瓦斯的目 的，結(jié)合抽采瓦斯方法選擇的原則，確定礦井抽采瓦斯方法。 該礦部分可采煤層未作煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性鑒定，抽采方法采用穿層預(yù)抽、采煤工作面順層抽采、掘進(jìn)工作面先抽后掘、 采空區(qū)瓦斯抽采的綜合瓦斯抽采方式。 專(zhuān)用抽采巷 穿層預(yù)抽煤層條帶瓦斯 一采區(qū) +1114m標(biāo)高以下區(qū)域及二采區(qū) 4煤按有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性設(shè)貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 7 計(jì)，在 4 煤煤巷掘進(jìn)前在 9 煤底板布置專(zhuān)用瓦斯抽采巷，在提前布置的專(zhuān)用瓦斯抽采巷向 4 煤布置穿層鉆孔，提前預(yù)抽 4煤層煤巷條帶瓦斯，同時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件適當(dāng)布置穿層鉆孔提前預(yù)抽工作面回采區(qū)域瓦斯。要求全面 覆蓋預(yù)抽煤層條帶及回采區(qū)域瓦斯。 在巖石巷道掘進(jìn)時(shí)，必須按照設(shè)計(jì)斷面、已定中、腰線要求施工，嚴(yán)格控制好層位和地質(zhì)構(gòu)造，防止瓦斯異常涌出或誤穿煤層。 當(dāng)采煤工作面推進(jìn)后，形成采空區(qū)后，穿層長(zhǎng)鉆孔還可施行卸壓抽采。穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶瓦斯消除突出危險(xiǎn)后掘進(jìn)巷道時(shí)，要同時(shí)預(yù)抽煤層瓦斯。 具體如下圖所示： +10 20m軌 道石門(mén)瓦斯抽放巷瓦斯抽放巷 +10 60m軌 道石門(mén)1405 運(yùn)輸順槽1405 回風(fēng)順槽 +11 00m軌 道石門(mén)標(biāo)高+1114m 貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 8 95413瓦斯抽采鉆孔瓦斯抽放巷 圖 311 專(zhuān)用瓦斯抽采巷穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯示意圖 開(kāi)采解放層時(shí)，預(yù)抽被解放層 的卸壓瓦斯 開(kāi)采 4煤層 1114m 以上標(biāo)高時(shí)， 采用俯斜下向鉆孔抽采 9 煤層卸壓瓦斯， 開(kāi)采 4煤層 1114m 以下標(biāo)高時(shí) 采取底板穿層鉆孔抽采 9 煤層卸壓瓦斯等 。 ① 根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》 198 條的要求，開(kāi)采保護(hù)層時(shí)，應(yīng)同時(shí)抽采被保護(hù)層的瓦斯。根據(jù)《煤與瓦斯突出防治規(guī)定》和《保護(hù)層開(kāi)采技術(shù)規(guī)范》（ AQ0502021）的要求，開(kāi)采保護(hù)層并同時(shí)抽采被保護(hù)層卸壓瓦斯；保護(hù)層工作面開(kāi)采之前，被保護(hù)層工作面的瓦斯抽采工程應(yīng)保證開(kāi)采保護(hù)層時(shí)，能同時(shí)有效地抽采被保護(hù)層的卸壓瓦斯。該礦井 在 +1114m 標(biāo)高以上區(qū)域首采工作面（ 4 煤）和下臨近層瓦斯涌出量均不大，對(duì)瓦斯抽采的要求也不太高， 設(shè)計(jì)布置 下向鉆孔抽采下臨近層瓦斯，即 沿 4 煤層工作面上下順槽內(nèi)向工作面后方布置俯斜下向鉆孔，在 4 煤層 工作面 開(kāi)采 之前， 5 煤、 9 煤 尚未卸壓， 下向鉆孔 預(yù) 抽 5 煤、 9 煤 瓦斯，隨著 4 煤層 工作面的推進(jìn)， 5 煤、9 煤 開(kāi)始卸壓， 下向鉆孔攔截抽采 5 煤、 9 煤卸壓瓦斯， 同時(shí) 減少 5 煤層、貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 9 9 煤層涌向 4 煤層工作面的瓦斯量。下向鉆孔施工 采 用壓風(fēng)排碴； 為 防止鉆孔進(jìn)水 和避免 鉆孔 跨塌， 鉆孔施工完成后立即下導(dǎo)管使用螺桿壓力注漿封孔機(jī)封孔，封孔長(zhǎng)度 15~20m。 本 次設(shè)計(jì)根據(jù) 中煤科工集團(tuán)重慶研究院 井下測(cè)得瓦斯基礎(chǔ)資料，由于第一區(qū)段瓦斯含量較小，下 臨近層 瓦斯涌出量不大，可暫不采用下向鉆孔抽采下臨近層瓦斯，第二區(qū)段根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定是否需要采用俯偽斜 下向鉆孔 抽采下 臨近層 卸壓 瓦斯 。 ② 為防止 9 煤層大量卸壓瓦斯涌入 4 保護(hù)層工作面采空區(qū)，同時(shí)為提高 9 煤層的卸壓保護(hù)效果，設(shè)計(jì)考慮在 9 煤層 底板 布置專(zhuān)用瓦斯抽采巷，在瓦斯抽采巷內(nèi)設(shè)置布置兩排扇形上向穿層鉆孔，每排 12 個(gè)鉆孔，共24 個(gè)鉆孔，鉆孔終孔于 5 煤層頂板 處，在 5 煤層頂板終孔間距 按 15m，在開(kāi)采 4 保護(hù)層的同時(shí)抽采 9 煤層卸壓瓦斯。鉆場(chǎng)間距 、 鉆 孔 在 5 煤層頂板終孔間距 等參數(shù)可 生產(chǎn)實(shí)踐中鉆孔 間距 可根據(jù)實(shí)際抽采效果 和實(shí)測(cè)參數(shù) 作相應(yīng)調(diào)整 。 掘進(jìn)工作面順層抽采 在掘進(jìn)工作面預(yù)抽不充分、煤巷未消突的情況下可采用先抽后掘的方法。 鉆孔布置：按距巷道輪廓線上 幫 15m、下 幫 15m 的控制距離進(jìn)行布孔，開(kāi)孔間距為 ，孔底間距為 5m，各孔長(zhǎng)度為 60m，掘進(jìn)停止線距抽采孔底的距離為 20m。 鉆孔布置圖見(jiàn)圖 315。 鉆孔長(zhǎng)度≥6 0 m現(xiàn)有巷道預(yù)抽鉆孔允許巷道掘進(jìn)距離4 0 m 超前距離≥2 0 m掘進(jìn)停止線≥15m預(yù)掘巷道≥15m 貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 10 圖 315 掘進(jìn)工 作面先抽后掘抽采鉆孔布置圖 采煤工作面 順層抽采 為降低煤層開(kāi)采時(shí)的瓦斯涌出量，設(shè)計(jì)在采煤工作面運(yùn)輸巷打平行順層鉆孔進(jìn)行煤層瓦斯 的 預(yù)抽。 鉆孔布置：在采面 運(yùn)輸 巷布置順層抽采鉆孔，設(shè)計(jì)每隔 3~4m 布置一個(gè)順層抽采鉆孔， 生產(chǎn)中可以根據(jù)實(shí)際抽放效果調(diào)整。 鉆孔深度 130m，鉆孔布置示意圖見(jiàn)圖 316。 《根據(jù)防治煤與瓦斯突出規(guī)定》 ，當(dāng)煤巷掘進(jìn)和回采工作面在預(yù)抽防突效果有效的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時(shí)，工作面距未預(yù)抽或預(yù)抽防突效果無(wú)效范圍的邊界不得小于 20m。 圖 316 回采工作面順層抽采鉆孔示意圖 穿層鉆孔預(yù)抽石門(mén)揭煤區(qū)域煤層瓦斯 礦井現(xiàn)已布置有瓦斯抽放系統(tǒng)，礦井巷道在揭可采煤層時(shí)，通過(guò)區(qū)域預(yù)測(cè)如果存在突出危險(xiǎn)性，則利用現(xiàn)有抽放系統(tǒng)抽放石門(mén)揭煤區(qū)域進(jìn)行區(qū)域消突。 穿層鉆孔預(yù)抽石門(mén)揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離 7m 以前實(shí)施（在構(gòu)造破壞帶應(yīng)適當(dāng)加大距離）。鉆貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 11 孔的最小控制范圍是：石門(mén)和斜井揭煤處巷道輪廓線外 12m（急傾斜煤層底部或下幫 6m），同時(shí)還應(yīng)當(dāng)保證控制范圍的外邊緣到巷道輪廓線（包括預(yù)計(jì)前方揭煤段巷道的輪廓線）的最小距 離不小于 5m，且當(dāng)鉆孔不能一次穿透煤層全厚時(shí)，應(yīng)當(dāng)保持煤孔最小超前距 15m；見(jiàn)圖 317。斜巷揭穿煤層時(shí)，參照下圖調(diào)整相應(yīng)參數(shù)。 612AA石門(mén)～7～1≮7m24～1918～1330～251 2 3 4 57 8 9 10 1113 14 15 16 1719 20 21 22 2325 26 27 28 2931 32 33 34 3561218243036≮12m36～31≮12m≮12m ≮12m≮12m≮12mA A 圖 317 石門(mén)揭煤抽采鉆孔布置圖 回采工作面上隅角埋管抽采 隨開(kāi)采層的開(kāi)采，鄰近層卸壓瓦斯可涌入開(kāi)采層采空區(qū)，這時(shí)抽采回采工作面上隅角瓦斯對(duì)解決開(kāi)采層瓦斯很有必要，投產(chǎn)初期，由于距地表垂深不大，這種方式會(huì)取得比較好的效果。是比較適合的。上隅角埋管抽采示意圖 318。 上隅角瓦斯抽采的主要原理是在工 作面上隅角形成一個(gè)負(fù)壓區(qū)，使該區(qū)域內(nèi)瓦斯形成紊流狀態(tài)與空氣充分混合，由抽采管路抽走，這可以避免因工作面上隅角處局部位置因風(fēng)流不暢（或無(wú)風(fēng)）引起的瓦斯超限，和減少風(fēng)排瓦斯量。為操作方便，靠近采面上隅角段管路要采用 7m 長(zhǎng)的抽采軟管與主抽采管路相連接，將抽采軟管的一端插入上隅角，為保證軟管吸入口能處于上隅角的上部（上部瓦斯?jié)舛容^高）可將抽采軟管與木棒綁在一起（避免軟管口下耷），用鐵絲吊掛在支架上。為提高抽采濃度，上隅角處貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 12 應(yīng)采用擋風(fēng)簾。隨著工作面的推進(jìn)，逐節(jié)回收主抽采管路，移動(dòng)軟管的連接，直至回采結(jié)束。抽采軟管伸入 上隅角的長(zhǎng)度及位置應(yīng)根據(jù)實(shí)際抽采效果不斷調(diào)整，得到合理的參數(shù)。為確保抽采點(diǎn)的合適位置，在主抽采管路末端可設(shè)置一個(gè)分流器，分支出幾個(gè)支管，插入上隅角的不同位置進(jìn)行抽采。 圖316 采 煤工作面上隅角插管抽放示意圖采空區(qū)擋風(fēng)簾吸氣管（埋絲管）鐵絲支柱抽放管路采面回風(fēng)巷 圖 318 采煤工作面上隅角插管 抽采 示意圖 根據(jù)《礦井瓦斯抽采管理規(guī)范》及其它礦區(qū)采空區(qū)瓦斯抽采經(jīng)驗(yàn)，采空區(qū)瓦斯抽采負(fù)壓初步按 5～ 8KPa 設(shè)計(jì)，今后在生產(chǎn)中要有計(jì)劃地測(cè)定抽采瓦斯參數(shù)隨吸氣口距回采工作面距離變化，確定通風(fēng)量、抽采負(fù)壓與抽采瓦斯?jié)舛取⒊椴闪康葏?shù)關(guān)系，并及時(shí)調(diào) 整抽采參數(shù)。 密閉采空區(qū)抽采 對(duì)于已采完的老空區(qū)如果瓦斯涌出量大，向臨近工作場(chǎng)所涌出瓦斯時(shí)，可以采用密閉抽采 ，見(jiàn)圖 319。 為提高采空區(qū)瓦斯抽采濃度，取得較好的抽采效果，打密閉應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1） 密閉采用磚或水泥，密閉最好打兩道，兩道密閉間距 1m，中間用黃土充填。 （ 2） 密閉位置應(yīng)選擇在頂、幫堅(jiān)硬的地方，掏槽深度 ，見(jiàn)實(shí)幫、實(shí)底，盡量避免在壓力集中區(qū)域。 （ 3） 密閉墻砌筑完畢后，料石要勾縫，磚要抹面，墻四周要抹有不小于 100mm 的裙邊，面要抹平，并打光、壓實(shí)，無(wú)裂縫。 貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 13 （ 4） 抽采管要預(yù)埋在 密閉墻的上部，伸入密閉不小于 1m，提高瓦斯抽采濃度。 （ 5） 要保障密閉墻的密閉性能，派專(zhuān)人定期檢查密閉墻的情況，若發(fā)現(xiàn)漏氣現(xiàn)象，及時(shí)進(jìn)行處理。 鐵絲網(wǎng)老空區(qū)密閉抽放示意圖巷道抽放管老空區(qū)密閉測(cè)試孔 閥門(mén)法蘭盤(pán) 圖 319 密閉采空區(qū) 抽采 示意圖 貴州能發(fā)高山礦業(yè)有限公司 2021 年煤礦安全改造 可行性研究報(bào)告 14 三、 項(xiàng)目實(shí)施的主要內(nèi)容 本項(xiàng)目的建設(shè)內(nèi)容涉及了多種傳感器的部署和系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，在方案設(shè)計(jì)中遵循了如下設(shè)計(jì)原則： （ 1）先進(jìn)性 充分應(yīng)用了當(dāng)前監(jiān)測(cè)設(shè)備的先進(jìn)技術(shù)，部署基于先進(jìn)技術(shù)之上的傳感器，如低流量瓦斯流量監(jiān)測(cè)技術(shù)、激光甲烷監(jiān)測(cè)技 術(shù)等，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。