四棵樹煤礦八號(hào)井B51205綜放工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)研究

羅尊權(quán)

摘要：烏蘇四棵樹煤礦八號(hào)井位于烏蘇市西南42km處白楊溝鎮(zhèn)，于2007年9月竣工投產(chǎn)，核定生產(chǎn)能力為1.2Mt/a。B5煤層全區(qū)可采，是礦井主采煤層，B6煤層局部可采。根據(jù)工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大于5m3/min的實(shí)際情況，為了保證工作面后續(xù)回采正常、安全生產(chǎn)，回采期間工作面瓦斯涌出符合要求，編制《八號(hào)井B51205綜放工作面瓦斯抽采設(shè)計(jì)》以指導(dǎo)B51205工作面瓦斯抽采工作。

關(guān)鍵詞：綜放工作面;高瓦斯礦井;瓦斯抽采量;高位鉆孔

工作面概述

B51205綜放工作面位于二采區(qū)軌道上山東側(cè)，南鄰B51204綜放工作面，地面對(duì)應(yīng)位置在南肖爾布拉克村以北，地表無建筑、水體等，采動(dòng)范圍內(nèi)無老窯[1]。

根據(jù)B51205軌道、運(yùn)輸順槽煤層柱狀圖，該工作面回采區(qū)域煤層平均厚度9.4m，煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，傾角9°—18°，平均傾角12°，工作面運(yùn)輸順槽標(biāo)高+1194—+1210m;工作面軌道順槽標(biāo)高+1228—+1238m;工作面垂高28—34m;煤層埋藏深度62—230m;B51205工作面運(yùn)輸順槽走向長(zhǎng)度946.6m，沿B5煤層底板布置，用于進(jìn)風(fēng)和煤炭運(yùn)輸，巷道為矩形斷面，巷道寬5.2m，高3.8m;斷面19.76m2。

B51205工作面軌道順槽走向長(zhǎng)度967.6m，沿B5煤層底板布置，用于回風(fēng)和設(shè)備運(yùn)送;巷道為矩形斷面，巷道寬4.2m，高3.2m;斷面13.44m2，該工作面傾斜長(zhǎng)度為（中對(duì)中）145m。

1礦井瓦斯情況

1.1礦井相對(duì)瓦斯涌出量為4.87m3/t，相對(duì)二氧化碳涌出量為0.86m3/t，絕對(duì)瓦斯涌出量為15.31m3/min，絕對(duì)二氧化碳涌出量為2.71m3/min，其中采煤工作面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為12.81m3/min，掘進(jìn)面最大絕對(duì)瓦斯涌出量為0.83m3/min，為高瓦斯礦井[2]。見表1。

2高位鉆孔抽采瓦斯方法

（1）高位鉆孔施工選用型號(hào)：ZYWL-4000型履帶式鉆孔機(jī)，鉆孔直徑113mm，行走速度18（m/min），爬坡能力20°，鉆孔傾角-5°-+25°，鉆機(jī)外型尺寸（mm）：2840*1300*2070（長(zhǎng)*寬*高），其鉆探深度可達(dá)400m，鉆孔最大擴(kuò)孔直徑可達(dá)133mm，鉆頭直徑113mm;鉆桿直徑Ф73㎜;鉆桿長(zhǎng)1500㎜。

（2）定向高位長(zhǎng)鉆孔施工選用型號(hào)：ZYWL-6000DS型分體式定向鉆機(jī)，最大鉆進(jìn)深度>1000m，開孔直徑96/133/153mm，終孔直徑96mm，通纜鉆桿φ73×3000mm，胎體式PDC鉆頭φ96mm，額定輸出轉(zhuǎn)速50～200r/min，額定輸出轉(zhuǎn)矩6000～1400N.m，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

2000N.m，推進(jìn)/起拔力160/160kN，給進(jìn)行程1000mm，正常給進(jìn)速度0～1.5m/min，行走速度22m/min，爬坡能力20°，最大供水壓力10MPa，供水流量0～280L/min，電動(dòng)機(jī)功率：75Kw（主車）55Kw（副車），重量9900kg，主車外形尺寸mm：3700×1450×2100（長(zhǎng)×寬×高），副車外形尺寸mm：2140×1150×1450（長(zhǎng)×寬×高），ZSZ1500隨鉆測(cè)量裝置：方位角0～360°（±1.0°），工具面向角0～360°（±1.0°），傾角-90～+90°（±0.1°），孔底馬達(dá)：規(guī)格Φ73mm（巖孔/煤孔），彎頭彎度1.25°。

2.2.3封孔

封孔材料：直徑90mm煤礦井下用聚乙烯PE管、聚氨酯、大布。套管工藝：每個(gè)鉆孔施工完畢后，利用壓風(fēng)管吹凈孔內(nèi)煤渣，從孔口向里下兩節(jié)外徑為90mm煤礦井下用聚乙烯管，每節(jié)套管長(zhǎng)度6m，下套管12m。封孔方法：鉆孔套管下完畢后，采用聚氨酯、大布進(jìn)行封孔，根據(jù)圍巖松動(dòng)圈情況，封孔長(zhǎng)度為6m。在管前端1米處固定一塊大布（長(zhǎng)2.6m×寬0.3m），

（1）封孔完成后，利用直徑90mm的鋼絲骨架膠管與高位鉆孔支管收集器上對(duì)應(yīng)的支管連接，完成單孔集結(jié)工作，每個(gè)層位鉆孔連接到一個(gè)支管收集器上。如圖1

然后將已攪拌均勻的聚氨酯溶液倒在大布上，邊倒藥液邊向封孔管上卷纏大布，并把卷纏好藥液的封孔管迅速插入鉆孔，等待大約5分鐘待聚氨酯膨脹固結(jié)后，PE管外露長(zhǎng)0.3米，用于連接直徑90mm的鋼絲骨架膠管，以上工作完成后，封堵管口，以防止鉆孔有害氣體溢出。

3高位抽采附屬裝置

閥門：在瓦斯抽采管路（支管和干管）上和鉆孔管連接處，均需安設(shè)控制閥門（即在Ф159mm支管收集器和Ф355mm干管收集器上每個(gè)Ф89mm出口），主要用于調(diào)節(jié)與控制各個(gè)獨(dú)立抽采瓦斯地點(diǎn)的抽采負(fù)壓及抽采量，同時(shí)維修和更換瓦斯管時(shí)可關(guān)閉閥門切斷回路。氣體取樣孔：其收集器支管上設(shè)置測(cè)氣孔，在安裝管路之前預(yù)先焊接留置，平時(shí)用螺桿或用細(xì)膠管套緊捆綁堵嚴(yán)，以防漏氣;設(shè)置測(cè)氣孔以便經(jīng)常觀測(cè)抽采管內(nèi)的濃度，亦可作為取氣孔，取出的氣體可用于進(jìn)行氣體成份分析。放水器：在收集器支管上安裝自動(dòng)負(fù)壓放水器或手動(dòng)放水器，抽采過程中實(shí)現(xiàn)管路積水有效排放[4]。

4高位鉆孔施工

鉆孔施工完畢后，抽采隊(duì)立即組織人員完成下套管及封孔工作;完成收集器及鋼絲骨架軟管的安裝等工作。抽采鉆孔必須實(shí)行掛牌管理，由通防科安排人員標(biāo)明鉆場(chǎng)編號(hào)、孔號(hào)、鉆孔施工參數(shù)。地測(cè)科技術(shù)人員做好每個(gè)鉆孔的實(shí)際施工長(zhǎng)度記錄，通防科技術(shù)人員做好每個(gè)鉆孔的實(shí)際封孔長(zhǎng)度記錄。建立健全瓦斯抽采鉆孔施工檔案，記錄鉆孔編號(hào)、仰角、打鉆實(shí)際長(zhǎng)度。抽采期間，通防隊(duì)安排人員每班認(rèn)真觀測(cè)，通防科負(fù)責(zé)收集氣體分析，評(píng)價(jià)抽采效果[5]。

5高位鉆孔施工管理

鉆孔施工完畢后，抽采隊(duì)立即組織人員完成下套管及封孔工作;完成收集器及鋼絲骨架軟管的安裝等工作。抽采鉆孔必須實(shí)行掛牌管理，由通防科安排人員標(biāo)明鉆場(chǎng)編號(hào)、孔號(hào)、鉆孔施工參數(shù)。地測(cè)科技術(shù)人員做好每個(gè)鉆孔的實(shí)際施工長(zhǎng)度記錄，通防科技術(shù)人員做好每個(gè)鉆孔的實(shí)際封孔長(zhǎng)度記錄。建立健全瓦斯抽采鉆孔施工檔案，記錄鉆孔編號(hào)、仰角、打鉆實(shí)際長(zhǎng)度。抽采期間，通防隊(duì)安排人員每班認(rèn)真觀測(cè)，通防科負(fù)責(zé)收集氣體分析，評(píng)價(jià)抽采效果[5]。

6結(jié)語

根據(jù)B51204工作面采空區(qū)瓦斯抽采實(shí)際情況，B51205工作面隅角埋管抽采濃度5%左右、高位鉆孔抽采濃度30%左右、地面瓦斯抽采泵房抽采濃度9%左右，礦井在抽采過程中應(yīng)根據(jù)工作面的實(shí)際情況，加強(qiáng)瓦斯抽采管理，調(diào)整瓦斯抽采工藝各參數(shù)，提高瓦斯抽采效果。

參考文獻(xiàn)

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[3]郎帥帥.高突礦井瓦斯抽采能力的評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[J].機(jī)械管理開發(fā)，2021，36（06）：77-81.

[4]郭新紅，任仲久.多煤層條件下高位鉆孔瓦斯抽采層位優(yōu)選研究[J].煤礦安全，2021，52（06）：194-198.

[5]孫世鋒，劉飛.基于三帶高度測(cè)定的定向長(zhǎng)鉆孔瓦斯抽采技術(shù)[J].山東煤炭科技，2021，39（05）：93-95.

作者簡(jiǎn)介：羅遵權(quán)，1972.1--，男，漢，四川隆昌人，2001.7畢業(yè)于新疆煤炭專科學(xué)校采礦工程專業(yè)，大學(xué)?？茖W(xué)歷，采礦中級(jí)工程師，職稱;現(xiàn)在烏蘇四棵樹煤炭有限責(zé)任公司從事煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)工作。工作單位：新疆烏蘇四棵樹煤炭有限責(zé)任公司。從事工作/研究方向：煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)急救援管理。單位郵編：833019。