瓦斯抽放工培训课件.ppt

1、防突抽放工培训、复训课件防突抽放工培训、复训课件徐州矿务集团张集煤矿通防首席工程师黄永梁1主主 要要 内内 容容第五章第五章 煤矿瓦斯抽放的基本方法煤矿瓦斯抽放的基本方法 第一节 本煤层瓦斯抽放 第二节 邻近煤层瓦斯抽放 第三节 采空区瓦斯抽放第六章第六章 钻探工具及钻孔施工钻探工具及钻孔施工 第一节 钻探工具 第二节 钻孔设计 第三节 钻孔施工 第四节 钻孔的封孔第七章第七章 矿井瓦斯抽放设备与管理矿井瓦斯抽放设备与管理 第一节 矿井瓦斯抽放设备与设施 第二节 矿井瓦斯抽放管理 2第五章 煤矿瓦斯抽放的基本方法第一节第一节 本煤层瓦斯抽放本煤层瓦斯抽放一、本煤层瓦斯抽放的含义 本煤层瓦斯抽放

2、就是在煤层开采之前或采掘的同时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。煤层回采前的抽放属于未卸压抽放，在受到采掘工作面影响范围内的抽放，属于卸压抽放。二、本煤层瓦斯抽放的分类 本煤层瓦斯抽放按抽放的机理分为未卸压抽放和卸压抽放；按汇集瓦斯的方法分为钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻孔综合抽放3类。(一)本煤层未卸压抽放 决定未卸压煤层抽放效果的关键性因素，是煤层的天然透气性系数。按照煤层透气性系数评价未卸压煤层预抽瓦斯的难易程度的指标见表51。3本煤层未卸压抽放方法分为：(1)岩巷揭煤时由岩巷向煤层施工穿层钻孔进行抽放。(2)煤巷掘进预抽时在煤巷掘进工作面施工超前钻孔进行抽放。(3)采区大面积预抽时由开

3、采层运输巷、回风巷或煤门等施工上向、下向顺层钻孔；由石门、岩巷、邻近层煤巷等向开采层施工穿层钻孔；由地面施工穿层钻孔等进行抽放。4(二)本煤层卸压抽放 在受回采或掘进的采动影响下，煤层和围岩的应力重新分布，形成卸压区和应力集中区。在卸压区内煤层膨胀变形，透气性系数增加，在这个区域内打钻抽放瓦斯，可以提高抽放量，并阻截瓦斯流向工作空间。本煤层卸压抽放分为：(1)由煤巷两侧或岩巷向煤层周围施工钻孔进行边掘边抽。(2)由开采层运输巷、回风巷等向工作面前方卸压区施工钻孔进行边采边抽。(3)由岩巷、煤门等向开采分层的上部或下部未采分层施工穿层或顺层钻孔进行边采边抽。5三、本煤层瓦斯抽放的布置形式及特点

4、(一)本煤层未卸压钻孔抽放 本煤层预抽瓦斯是钻孔打入未卸压的原始煤体进行抽放瓦斯。其抽放效果与原始煤体透气性和瓦斯压力有关。煤层透气性越小，瓦斯压力越低越难抽出瓦斯。对于透气性系数大或没有邻近卸压条件的煤层，可以预抽原始煤体瓦斯。按钻孔与煤层的关系分为穿层钻孔和沿煤层钻孔；按钻孔角度分为上向孔、下向孔和水平孔。1穿层钻孔抽放 穿层钻孔抽放是在开采煤层的顶板或底板岩巷(或煤巷)内，每隔一段距离开一长约l0m的钻场，从钻场向煤层施工35个穿透煤层全厚的钻孔，封孔或将整个钻场封闭起来，安装抽放管路并与抽放系统连接进行抽放，钻孔布置形式如图51所示。67 此种抽放方法的特点是施工方便，可以预抽的时间长

5、。如果是厚煤层分层开采，第一分层回采后，还可在卸压的条件下，抽放未采分层的瓦斯。它主要适用于煤层的透气性系数较大、有较长预抽时间的近距离煤层群或厚煤层。2顺层钻孔抽放 顺层钻孔抽放是在开采煤层的运输巷和回风巷沿煤层倾斜方向施工顺层倾向钻孔，或由采区上、下山沿煤层走向施工水平钻孔，封孔安装抽放管路并与抽放系统连接进行抽放，钻孔布置形式如图52所示。8 此种抽放方法的特点是常受采掘接替的限制，抽放时间不长，影响了抽放效果。它主要适用于煤层赋存条件稳定、地质变化小的单一厚煤层。9(二)卸压钻孔抽放1掘进工作面边掘边抽 在掘进巷道的两帮，随掘进巷道的推进，每隔4050m施工一个钻机窝，每个钻机窝内沿巷

6、道掘进方向施工4个5060m深的抽放钻孔；在掘进工作面每次施工l216个、孔深l620m的抽放钻孔，钻孔布置形式如图53所示。掘进迎头及两帮钻场的钻孔在终孔时上排施工至煤层顶板，下排施工至煤层底板，钻孔控制范围为巷道周界外45m，孔底间距为23m，钻孔直径为75mm，封孔深度为35m，封孔后连接抽放系统进行抽放。掘进迎头钻孔的施工时间为l6h，并做到打一个孔、封一个孔、合一个孔、抽一个孔，待最后一个钻孔抽放16h后方可进行措施效果检验。巷道周围的卸压区一般为515m，个别煤层可达1530m，经封孔抽放后，降低了煤帮及掘进迎头的瓦斯涌出量。10 此种抽放方法使用情况分析，抽放浓度为1030，抽放

7、流量为0.51.5m3min，抽放率能达到2030。它的特点是能控制掘进巷道迎头的煤层赋存状况，既保证了掘进巷道迎头的瓦斯抽放，又能降低巷道两帮的瓦斯涌出量，在巷道掘进期间能继续抽放巷道两帮的卸压瓦斯，保证了煤巷的安全掘进。112回采工作面随采随抽 本煤层随采随抽是抽放开采煤层工作面前方和两侧卸压带的卸压瓦斯。在回采工作面的前方一定距离有一个集中应力带，集中应力可松动煤体增加透气性，随着工作面的推进集中应力带向前移动，形成新的卸压带，但应力集中带与回采工作面之间始终保持有约l0m左右的卸压带，在此卸压带内可以抽放瓦斯。若将抽放钻孔提前布置在煤层内，当卸压带移至钻孔时，便可抽出流量较大的瓦斯。在

8、回采工作面前方由运输巷或回风巷每隔一段距离，沿煤层倾斜方向施工钻孔，钻孔深度小于工作面斜长的2040m，钻孔布置如图54所示。当工作面推进到钻孔附近，最大集中应力超过钻孔后，钻孔附近煤体就开始膨胀变形，瓦斯的抽出量也因而增加；当工作面推进到距钻孔l3m时，钻孔处于煤面的挤出带内，大量空气进入钻孔，瓦斯浓度降低，应停止抽放。12 此种抽放方法的特点是利用回采工作面前方卸压带透气性增大的有利条件，提高抽放率。在下行分层工作面，钻孔应靠近底板，上行分层工作面靠近顶板。采用该方式可解决本层瓦斯涌出量大问题。13 四、本煤层瓦斯抽放存在的问题 本煤层瓦斯抽放由于单孔抽放流量较小，当煤层透气性差时，钻孔工

9、程量大；在巷道掘进期间由于瓦斯涌出量大，掘进困难。如有自燃发火的矿井，封孔质量差，很有可能出现钻空周围煤炭自燃。14第二节第二节 邻近煤层瓦斯抽放邻近煤层瓦斯抽放 一、邻近层瓦斯抽放的含义 开采煤层群时，回采煤层的顶、底板围岩将发生冒落、移动和卸压，透气性系数增加。回采煤层附近的煤层中的瓦斯，就能向回采煤层的采空区转移。能向开采煤层采空区涌出瓦斯的煤层，就叫做邻近层。邻近层瓦斯抽放即是在有瓦斯赋存的邻近层内预先开凿抽放瓦斯的巷道，或预先从开采煤层或围岩大巷内向邻近层打钻，将邻近层内涌出的瓦斯抽出。15 二、邻近层瓦斯抽放的分类 邻近层瓦斯抽放按邻近层的位置分为上邻近层(或顶板邻近层)抽放和下邻

10、近层(或底板邻近层)抽放；按汇集瓦斯的方法分为钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻孔综合抽放3类。(一)上邻近层瓦斯抽放 上邻近层瓦斯抽放即是邻近层位于开采层的上部，通过巷道或钻孔来抽放上邻近层的瓦斯。根据岩层的破坏程度与位移状态可把顶板划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，底板划分为裂隙带和变形带。冒落带高度一般为采厚的5倍，在距开采层近的处于冒落带内的煤层，随冒落带的冒落而冒落，瓦斯完全释放到采空区内，很难进行上邻近层抽放。裂隙带的高度为采厚的830倍，此带因充分卸压，瓦斯大量解吸，是抽放瓦斯的最好区带，抽放量大，浓度高。因此上邻近层取冒落带高度为下限距离，裂隙带的高度为上限距离。16 上邻近层瓦斯抽

11、放分为：(1)由开采层机巷、风巷或层间岩巷等向上邻近层施工钻孔进行瓦斯抽放。(2)由开采层机巷、风巷等向采空区方向施工斜交钻孔进行瓦斯抽放。(3)在上邻近层掘汇集瓦斯巷道进行抽放。(4)从地面施工钻孔进行抽放。17(二)下邻近层瓦斯抽放 下邻近层瓦斯抽放即是邻近层位于开采层的下部，通过巷道或钻孔来抽放下邻近层的瓦斯。根据上述三带原理，由于下邻近层不存在冒落带，所以不考虑上部边界，至于下部边界，一般不超过6080m。下邻近层瓦斯抽放可分为：(1)由开采层机巷、风巷或层间岩巷等向下邻近层施工钻孔进行瓦斯抽放。(2)由开采层机巷、风巷等向采空区方向施工斜交钻孔进行瓦斯抽放。(3)在下邻近层掘汇集瓦斯

12、巷道进行抽放。(4)从地面施工钻孔进行抽放。18 三、邻近层瓦斯抽放的布置形式及特点(一)上邻近层底板瓦斯抽排巷穿层钻孔抽放 采用上邻近层底板瓦斯抽排巷穿层钻孔抽放与下保护层开采相结合，解决了上邻近层采煤工作面回采期间的瓦斯问题。在瓦斯抽放过程中，底板瓦斯抽放巷的抽放瓦斯浓度为4080，抽放瓦斯流量达1525m3min，瓦斯抽放率达到50以上，使采煤工作面的瓦斯含量大幅度下降，保证了采煤工作面的正常生产。它的布置形式如下：1底板瓦斯抽放巷的布置。在上邻近层采煤工作面的底板和开采层工作面的顶板之间布置一条瓦斯抽放巷，抽放巷布置在距采煤工作面的底板l820m、赋存比较稳定的岩层中，沿倾斜方向布置在

13、上邻近层工作面上、下顺槽中间。19 2抽放钻场的布置(1)被保护范围内抽放钻场的布置。由于开采层在回采过程中，顶板不断冒落，上邻近层煤体卸压膨胀变型，透气性系数增大，煤体大量瓦斯卸压涌出，为拦截上邻近层涌出的大量卸压瓦斯，在底板瓦斯抽放巷的被保护范围内，钻孔的抽放半径为20m，因此每隔3040m施工一个钻场。钻场垂直于底板瓦斯抽放巷布置，每个钻场长度为5m，宽度为3m，高度为2.6m，净断面为6m2，采用锚喷支护。(2)未被保护范围内抽放钻场的布置。在底板瓦斯抽放巷的未被保护范围内，钻孔的抽放半径为5m，因此每隔l0m施工个钻场。钻场垂直于底板瓦斯抽放巷布置，每个钻场长度为5m，宽度为3m，高

14、度为2.6m，净断面为6m2，采用锚喷支护。20 3抽放钻孔的布置(1)被保护范围内抽放钻孔的布置如图55所示。在被保护范围的每个钻场内沿煤层倾向方向布置4个抽放钻孔，钻孔的抽放半径为20m，直径为91mm，钻孔间距为40m(相邻钻孔于煤层中厚面交点的距离)，沿煤层走向方向施工一个抽放钻孔，钻孔施工至两个钻场中间。钻孔开孔位置位于钻场顶部，终孔位置为进入上邻近层煤层顶板0.5m。2122(2)未被保护范围内抽放钻孔的布置如图56所示。在未被保护范围的每个钻场内沿煤层倾向方向布置16个抽放钻孔，钻孔的抽放半径为5m，直径为91mm，钻孔间距为l0m(相邻钻孔于煤层中厚面交点的距离)。钻孔开孔位置

15、位于钻场顶部，终孔位置为进入上邻近层煤层顶板0.5m。23(二)上邻近层倾斜高抽巷抽放 在工作面尾巷开口，沿工作面回风巷与尾巷间的煤柱平走5m左右起坡，坡度为300500，施工至上邻近层后顺煤层施工2040m，施工完毕后，在其坡底打封闭墙，然后从封闭墙上穿管进行抽放，如图57所示。图5-7 上邻近层倾斜高抽巷抽放方式1工作面进风巷；2运输上山；3轨道上山；4回风上山；5抽放钻孔；6岩石高抽巷；7工作面回风巷；8抽放瓦斯管；9工作面尾巷24 倾斜高抽巷沿走向方向的间距，主要决定于开采层回采工作面采后所形成的卸压空间。随工作面的推进，顶板由开始卸压到充分卸压最后达到稳定，使邻近层瓦斯向倾斜高抽巷涌

16、出，从开始期经过活跃期最后达到衰退期。当工作面推过倾斜高抽巷约20m时，即达到活跃期，有大量卸压瓦斯能被抽出；当工作面推过倾斜高抽巷约150200m时，由于采空区被逐渐压实，瓦斯抽放量逐渐减小，即邻近层瓦斯涌出达到衰退期。因此倾斜高抽巷沿走向方向的间距一般取150200m。25(三)施工穿层钻孔时钻场布置(1)钻场布置在开采层的准备阶段运输巷内，如图58所示，适用于缓倾斜煤层开采阶段采用上行程序抽上邻近层瓦斯。26(2)钻场布置在开采层的准备阶段回风巷内，如图59所示，适用于缓倾斜煤层采用下行程序抽上邻近层瓦斯。图59 在开采层外回风水平布置钻场示意图27(3)钻场布置在开采层的生产阶段运输巷

17、内，如图510所示，适用于倾斜煤层开采阶段采用下行程序抽下邻近层瓦斯。28第三节第三节 采空区瓦斯抽放采空区瓦斯抽放 一、采空区瓦斯抽放的含义 开采厚煤层或邻近层处于冒落带(含瓦斯邻近层距开采层距离小于10倍采高)时，其中大量的瓦斯会直接进入采空区。当回采工作面的采空区或老空区积存大量瓦斯时，往往被漏风带入生产巷道或工作面，造成瓦斯超限而影响生产，因而应对采空区的瓦斯进行抽放。二、采空区瓦斯抽放的分类 按采空区瓦斯抽放方式分为钻孔抽放法和巷道抽放法。29(一一)钻孔抽放法钻孔抽放法(1)利用在开采层顶板中掘的巷道向采空区顶部施工钻孔进行抽放，终孔高度不小于45倍采高。(2)由回风巷或上阶段运输

18、巷每隔一段距离(2030m)向采空区冒落拱顶部施工钻孔进行瓦斯抽放。(3)由回风巷向工作面顶板开凿专门钻场，迎着工作面方向向冒落带上方施工顶板走向钻孔进行抽放，钻孔平行煤层走向或与走向间有一个不大的夹角。(4)如果采空区距地表不深时，也可以从地表向采空区打钻孔进行抽放。(二二)巷道抽放法巷道抽放法(1)利用上阶段回风水平密闭接瓦斯管路进行抽放。(2)专门掘瓦斯尾巷或高抽巷，通过瓦斯尾巷或高抽巷接瓦斯管路进行抽放。30 三、采空区瓦斯抽放的布置形式及特点(一)开采煤层顶板走向钻孔瓦斯抽放 通过施工顶板走向钻孔进行瓦斯抽放，切断了上邻近层瓦斯涌向工作面的通道，同时对采空区下部赋存的瓦斯起到拉动作用

19、，改变了采煤工作面上隅角一带瓦斯积聚区的流场分布规律，在采空区流场上部增加汇点，使瓦斯通过汇点流出。1钻场的施工 在开采煤层工作面回风巷每隔l00m左右施工一个钻场，为了使钻孔开孔能够布置在岩层相对稳定的层位中，钻场在回风巷下帮拨门按30。向上施工，距开采煤层顶板5m后变平，再施工4m平台。平台净高2.2m，净宽4m，钻场里口变平处要刷长至5m。钻场巷道的底板为开采煤层的顶板，这样即可为开孔提供距煤层顶板5m以上的高度。312钻孔的施工为了使钻孔能够布置在岩层相对稳定的层位中，并且能在切顶线前方不出现钻孔严重变形和垮孔现象，根据冒落带、裂隙带的发育高度，决定钻孔的终孔布置在裂隙带的下部、冒落带

20、的上部。钻孔深度为130150m，钻孔终孔高度位于煤层顶板向上1520m左右，倾斜方向在工作面上出口向下330m左右，钻孔布置如图511所示。32 在高瓦斯采煤工作面采用顶板走向钻孔瓦斯抽放方法。经对抽放效果进行分析顶板走向钻孔的有效抽放段为距煤层顶板515m的范围，在此范围内，单孔瓦斯抽放浓度在2070之间，可稳定在30左右，单孔瓦斯抽放流量在1.02.0m3/min，平均为1.5m3/min，有效地解决了采煤工作面的瓦斯超限问题，是目前开采煤层采煤工作面瓦斯治理的一种重要措施和手段。此种抽放方法尚需解决以下问题：一是顶板走向钻孔过地质破碎带时的施工问题；二是采煤工作面在钻场接替期间由于瓦斯

21、抽放量降低，从而造成回风流瓦斯超限问题。33(二)高抽巷瓦斯抽放 在开采煤层采煤工作面阶段上山沿走向方向先施工一段高抽巷平巷，与工作面回风巷水平距离内错1520m，然后起坡施工至距开采煤层顶板1520m左右变平，再施工至工作面走向边界。高抽巷采用锚网支护，断面为4m2，通过在高抽巷外口打密闭墙穿管抽放采空区积存的瓦斯，高抽巷的布置如图512所示。图512 高抽巷瓦斯抽放示意图1工作面迸风巷；2工作面回风巷；3进风上山；4回风上山；5高抽巷；6抽放瓦斯管34高抽巷施工时应注意以下问题：一是高抽巷的层位要处于采空区裂隙带内，此处透气性好，又处于瓦斯富集区，能抽到高浓度瓦斯；二是高抽巷的水平投影距回

22、风巷的平行距离要控制在1520m范围内，距离过近，巷道漏气严重，距离过远，抽放巷道端头不在瓦斯富集区，抽放效果均不好；三是高抽巷要封闭严实，保证不漏气，施工时要做到封闭墙周边掏槽，见硬帮、硬底，并且要施工双层封闭，双层封闭之间距离大于0.5m，并注浆充填；四是抽放口位置距离封闭墙里墙面要大于2m，高度应大于巷道高度的23，抽放口应设有不能进入杂物的保护设施。高抽巷抽放解决了顶板走向钻孔抽放方法中钻场接替期间抽放效果较差的难题，是解决采空区瓦斯涌出的有效途径。它主要适用于无煤层自然发火或发火期较长的回采工作面。35(三)后退式采空区预埋管路瓦斯抽放 将抽放瓦斯管路通过上风巷预先埋在紧靠上风侧的采

23、空区里，当抽放管路埋入工作面采空区20m时，再重新埋入一路抽放管路；当新埋的管路进入工作面采空区20m时，将新埋的管路与抽放系统连接，即管路每40m切换一次。通过抽放使得积聚在采空区上隅角的瓦斯在没有进入回风流前被抽出。通过在采煤工作面采用后退式老塘预埋管路的方法进行瓦斯抽放，瓦斯抽放浓度为1030，平均为18，瓦斯抽放流量为38 m3/min，平均为5 m3/min，取得了较好的效果。36(四)尾抽巷瓦斯抽放 根据回采工作面巷道布置状况，在工作面回采初期可利用尾抽巷来抽放瓦斯，尾抽巷的具体要求为：在工作面上风巷沿煤层倾向方向爬坡施工至距开采煤层顶板35m左右变平，然后再沿工作面走向方向施工至

24、工作面走向边界，与回风巷水平距离内错68m，巷道规格为2m2m。在尾抽巷预设瓦斯抽放管路，当工作面开始回采前，在尾抽巷构筑封闭墙，墙上要留有管子孔。封闭墙墙垛用瓦石砌筑，墙垛厚度不得小于0.8m，封闭墙前后5m以内的巷道支护要完好，墙四周掏槽，并要使帮、顶接实，墙面要抹平、不漏风。当工作面开始回采时，即可利用预设的抽放管路进行抽放。37(五)利用贯通上阶段切眼与下阶段回风巷进行瓦斯抽放 当工作面推进至距上阶段工作面停采线30m时，在工作面回风巷施工一条煤巷与上阶段收作面开采切眼进行贯通。当工作面推进至该巷道位置时，利用上阶段回风巷封闭墙处预埋的瓦斯管路进行抽放。通过采用该方法，能有效地解决工作

25、面上隅角的瓦斯问题。四、采空区瓦斯抽放注意事项 采空区抽放前应加固密闭墙、减少漏风；抽放时要及时检查抽放负压、流量、抽放瓦斯成分与浓度，发现问题及时调整；一旦发现一氧化碳浓度有异常变化时，说明煤层有自然发火倾向，应立即停止抽放，采取防范措施。38第六章 钻探工具及钻孔施工第一节第一节 钻探工具钻探工具一、钻机的类别目前煤矿井下常用的钻机类别主要有杭州钻探机械制造厂的SGZI型钻机、煤炭科学研究总院西安分院生产的MK系列钻机及煤炭科学研究总院重庆分院生产的ZSM250型和ZY50型钻机等。二、钻机的性能MK系列钻机的性能见表。39 三、钻机的构造及优缺点(一)MK系列钻机 主要用途：主要用于煤矿

26、井下钻进地质勘探孔、抽放瓦斯孔、注水孔及其他工程用孔，既适用于硬质合金钻进，又可使用冲击器进行冲击回转钻进。结构分主机、泵站、操作台3大部分。其泵站由电动机、油泵、油箱组成。其主机由回转器、夹持器、给进装置、机架组成。优点：是结构合理、技术先进、转速范围宽、工艺适应性强、操作省力、安全可靠、解体性好、搬运方便。40 四、钻机常见故障(一)MK系列钻机 1.卡瓦卡不住钻杆卡瓦卡不住钻杆 碟簧烂，碟簧内垫片位置不对；卡瓦磨损严重，钻杆磨损超过规定；碟簧疲劳压力不足；卡瓦固定螺丝松动或断裂，铜滑块与卡瓦脱落或松动。2.回转器不前进也不后退回转器不前进也不后退 给进压力太小，拖板与导轨卡住；系统压力不

27、够，油泵不工作无压力；给进油缸活塞内部串油。3.油泵噪声大油泵噪声大 进油滤网被糊，油箱与油泵连接处进气；油不够循环吸空气，油泵磨损严重。4.系统压力上不去系统压力上不去 操作手把位置不当；内部串油，调整安全阀；回油滤芯器被堵，进油管关上或被卡偏。41 5.马达回转无力马达回转无力 配油套漏油，精滤网密封损坏；马达磨损严重，烧结式滤油器堵塞。6.卡盘松不开卡盘松不开 复位弹簧失去弹力，卡盘端盖压死卡瓦；回油压力太大。7.动力头跑油动力头跑油 胶筒损坏，后端盖油眼密封圈烂；十字盘、斜垫稳定部件磨损严重；处理孔内事故；胶筒不是原厂生产。8.回转速度慢或转不起来回转速度慢或转不起来 系统工作压力正常

28、而不能给进，给进时泵压上升而回转速度慢或转不起来钻孔内压力大。42第二节第二节 钻孔设计钻孔设计 一、钻孔直径的确定 钻孔直径大，钻孔暴露煤的面积亦大，则钻孔瓦斯涌出量也较大。根据测定结果表明，钻孔直径由73mm提高到300mm，钻孔的暴露面积增至4倍，而钻孔抽放量增加到2.7倍。钻孔直径应根据钻机性能，施工速度与技术水平、抽放瓦斯量、抽放半径等因素确定，目前抽放瓦斯钻孔直径一般为60110mm。二、钻孔深度的确定 根据实测结果表明，单一钻孔的瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系，因此在钻机性能与施工技术水平允许的条件下，尽可能采用长钻孔以增加抽放量和效益。目前掘进工作面一般使用SGZI型钻机，

29、掘进迎头的钻孔深度可施工1620m，巷道两帮钻场内的钻孔深度可施工50m；高瓦斯回采工作面一般使用MK系列钻机，钻孔深度可施工l50m。43 三、钻孔有效排放半径的确定 钻孔的有效排放半径是指在规定的排放时间内，在该半径范围内的瓦斯压力或瓦斯含量降到安全允许值。钻孔排放瓦斯有效半径决定于钻孔排放瓦斯的目的，如果为了防突，应使钻孔有效范围内的煤体丧失瓦斯突出能力；如果为了防瓦斯浓度超限，应使钻孔有效范围内的煤体瓦斯含量或瓦斯涌出量降到通风可以安全排放的程度。因此钻孔排放瓦斯半径可根据瓦斯压力或瓦斯流量的变化来确定，根据测定，钻孔有效排放半径一般为0.51.0m，钻孔的有效抽放半径一般为1.02.

30、0m。44 四、钻孔间距的确定 钻孔孔底间距应小于或等于钻孔有效排放半径的2倍，表62为钻孔间距参考值表，抽放时间短而煤层透气性系数低时取小值，否则取大值。钻孔间距选用参考值见下表45第三节第三节 钻孔施工钻孔施工 一、瓦斯抽放钻孔施工注意事项(1)钻孔要严格按照标定的孔位及施工措施中规定的方位、角度、孔深进行施工，严禁擅自改动。(2)安装钻杆时应注意以下问题：先检查钻杆，应不堵塞、不弯曲、丝扣未磨损，不合格的严禁使用。连接钻杆时要对准丝扣，避免歪斜和漏水。装卸钻头时，应严防管钳夹伤硬质合金片、夹扁钻头和岩芯管。安装钻杆时，必须在安完第一根后，再安第二根。(3)钻头送入孔内开始钻进时，压力不宜

31、太大，要轻压慢转，待钻头下到孔底工作平稳后，压力再逐渐增大。46(4)采用清水钻进时，开钻前必须供水，水返回后才能给压钻进，不准钻干孔；孔内岩粉多时，应加大水量，切实冲好孔后方可停钻。(5)钻进过程中要准确测量距离，一般每钻进l0m或换钻具时必须量一次钻杆，以核实孔深。(6)钻进过程中的注意事项如下：发现煤壁松动、片帮、来压、见水或孔内水量、水压突然加大或减小以及顶钻时，必须立即停止钻进，但不得拔出钻杆。钻孔透采空区发现有害气体喷出时，要停钻加强通风并及时封孔。钻孔钻进时出现瓦斯急剧增大、顶钻等现象时，要及时采取措施进行处理。(7)临时停钻时，要将钻头退离孔底一定距离，防止煤岩粉卡住钻杆；停钻

32、8h以上时应将钻杆拉出来。(8)提出钻具时的注意事项如下：提钻前，要丈量机上余尺。提钻前，必须用清水冲孔，排净煤、岩粉。47 二、钻孔施工中常见安全事故 钻孔施工过程中常见的安全事故有：在钻孔施工过程中发生瓦斯燃烧、爆炸和熏人窒息事故；在钻孔施工过程中发生煤和瓦斯突出事故；在钻孔施工过程中由于电气设备失爆失保而造成电气伤人事故；钻孔施工作业场所由于片帮冒顶而造成伤人事故；钻孔施工作业人员由于操作钻机不熟练而造成钻杆搅人及牙钳伤人事故。在钻孔施工过程中由于排屑不及时，产生煤尘积聚，从而造成煤尘燃烧、爆炸事故等。48 三、钻孔施工安全措施 为了防止在钻孔施工过程中发生瓦斯超限事故，钻孔施工作业场所

33、必须要有良好的通风，并安设瓦斯自动报警断电仪。对于瓦斯涌出量大的作业场所，钻孔必须装有防止瓦斯大量泄出的防喷装置，实行“边钻边抽”。在钻孔施工过程中，必须安设专职瓦斯检查员加强对钻孔施工处的瓦斯等气体的检查，严禁瓦斯超限作业，施工作业人员在钻孔施工过程中还必须佩带便携式瓦斯自动报警仪。为了防止在钻孔内发生瓦斯燃烧、爆炸和熏人事故，采用风力排屑时，必须保证钻孔排屑畅通，且施工地点必须配备足够数量的灭火器材。采用水力排屑时，钻孔直径应比钻杆直径大50以上，并且在钻孔施工过程中，严禁用铁器敲砸钻具。49为了防止在钻孔施工过程中发生煤和瓦斯突出事故，在突出煤层中打钻时，钻孔施工处必须用厚度不小于50m

34、m的木板一次性被严被实，并在被板外侧用直径不小于l80mm的圆木(不少于2根)紧贴背板打牢，圆木向上插入顶板不得少于200mm，向下插入底板不得少于300mm。封孔时套管长度应大于2m，套管口应装密封安全装置，以保证钻孔喷孔或突出时人员和设备的安全。在钻孔施工过程中，若发现有突出预兆及异常现象时，测气员和施工负责人要迅速地将所有人员撤至安全地带，同时切断该巷道内所有电气设备的电源，并及时向矿总工程师、矿调度所及有关单位汇报，待经过处理且瓦斯等有害气体的浓度恢复正常后，方可继续施工。为了防止钻孔施工作业场所发生片帮冒顶事故，必须加强钻孔施工作业场所及周围巷道的支护，严禁空帮空顶。为了防止在钻孔施

35、工过程中发生电气伤人事故，施工钻孔的所有电气设备的防爆质量必须符合煤矿安全规程中的有关规定，加强电气设备的检查与维护，严禁电气设备失爆失保，确保设备完好。50 施工钻孔的电气设备的电源必须和作业场所的局部通风机和瓦斯探头实行风、电和瓦斯、电闭锁。为了防止在钻孔施工过程中发生机械伤人事故，施工钻孔前，必须将钻机摆放平稳，打牢压车柱，吊挂好风水管路及电缆。钻孔施工过程中，钻杆前后不准站人，不准用手托扶钻杆，所有施工人员要将工作服穿戴整齐，佩戴好护袖或将袖口扎牢。钻孔施工过程中，操作人员要按照钻机操作规程和钻孔施工参数要求精心施工，严格控制钻进速度，钻机不得在无人看管的情况下运转，人工取下钻杆及加钻

36、杆过程中，钻机的控制开关必须处在停止位置，严禁违章作业。为了防止在钻孔施工过程中发生煤尘事故，在钻孔施工过程中，采用风力排屑时，必须要采取内喷雾或外喷雾等有效的灭尘措施。所有钻孔施工人员必须佩带隔离式自救器并能熟练使用。51 四、钻孔事故排除方法 1.孔内事故预防 (1)钻进中因故停钻时，应及时设法将钻具提出孔口或安全孔段，如停钻时间较短，也必须将钻具提至安全孔段，并经常活动钻具(不停风、可停水)。(2)处理事故过程中，严禁强拉硬拧。(3)处理事故过程中，应由正副班长或熟练钻工负责主要技术操作。2.处理事故的一般方法 处理钻孔事故的一般方法有捞、提、扫、冲、打、顶、反、透、扩、割、劈、磨等12

37、种。52(1)捞采用正丝或反丝的公锥和母锥，以及特制的打捞工具捞取。(2)提用丝锥或其他打捞工具对上事故钻具后，用升降机提拉(稳)。(3)扫可开车回转钻具向上和向下扫，把挤卡物扫碎或挤入孔壁。(4)冲加大冲洗液量，不停止。(5)打用吊锤冲打事故钻具，消除或减少事故钻具周围的挤夹力。(6)顶用螺旋式或油压式千斤顶强力顶拔事故钻具(要稳)。(7)反用与事故钻具丝扣旋向相反的钻具反回孔内钻具分批取出。(8)透用小一或两级的特制钻头，从粗径钻具周围松动事故钻具。(9)扩即套孔。扩大孔径，松动挤夹钻具，或连小钻具一齐取出。(10)割用特制的截铁工具(割管器)，将粗径钻具截断，分段取。(11)劈用特制的割

38、铁钻头，把事故钻具从上向下劈开，再捞取。(12)磨用特制的铣铁钻头，像车刀切削工件一样将事故段磨平。v处理事故的12种方法53 3.孔内事故处理的原则 孔内事故处理的原则主要是三清、两慎、一勤、一稳。(1)三清：事故深度要清，孔内钻具要清(种类、规格、数量)，事故部位和孔壁的稳固程度要清。(2)两慎：慎重决定事故的处理方法，慎重选择打捞工具。(3)一勤：勤召开研究会分析事故的变化情况。(4)一稳：升降钻具及处理事故时要稳。54 4.处理事故前要做的几项准备工作 (1)量好残尺，做好记录。机上残尺要记清楚，以判明事故深度，确定打捞钻具长度。事故要弄清楚，搞清事故是钻具的哪个部位，损坏变形程度如何

39、，以确定处理事故的方法和选择打捞工具。孔内情况要清楚，知道钻具的结构，钻孔的结构，煤的强度，瓦斯压力大小等，这些都是判断事故情节，确定处理方法和步骤的重要依据。(2)做好交接班工作。处理事故比正常钻进情况多，问题复杂。因此，小班记录工作和交班工作，不但不能疏忽而要更好重视。事故情况好坏都要记在班报上，交接清楚。(3)处理事故用的工具要做好全面检查和测量，避免规格不一致，增加处理事故困难。(4)本着“做一、备二、考虑三”的原则，提前做好处理事故的准备工作，避免延误处理事故时间。55 一、瓦斯抽放钻孔的封孔方法 瓦斯抽放钻孔的封孔应满足密封性好、操作方便、速度快、材料便宜等要求。对成孔效果好、服务

40、期不长的钻孔可用机械式封孔器(施工方便，封孔器可重复使用)；对于煤岩强度不高、封孔深度较长的钻孔可用充填材料封孔。岩石孔一般不少于25m，煤孔一般不少于410m。1.机械式封孔器封孔 机械式封孔器型式较多，但是基本结构相似，目前较常用的是CPW一型矿用封孔器。使用时将封孔器送入钻孔内，然后用 高压水管向封孔器里注水，使之产生径向膨胀将钻孔封闭。此种封孔方法适用于成孔效果较好的钻孔，若用于成孔效果不好的钻孔时，由于钻孔形状难以保持规则的圆形及孔壁破碎，封孔效果往往不好。第四节第四节 钻孔的封孔钻孔的封孔56 2.充填材料封孔 充填材料封孔用于钻孔形状规则或不规则的岩孔和煤孔中，充填材料封孔方法主

41、要有水泥、砂浆封孔和聚氨酯封孔等。聚氨酯封孔具有密封性好、硬化快、膨胀性强的优点。它有甲、乙两组药液混合而成，甲组液占总重的37.52，乙组液占总重的62.48。封孔时，按比例将甲、乙两组药液倒入容器内混合搅拌1min，当药液由原来的黄色变为乳白色时，将混合液倒在塑料编织带上并缠在抽放管上送入钻孔，经5min开始发泡膨胀，逐渐硬化成聚氨酯泡沫塑料，它在自由空间内约膨胀20倍，在钻孔内可借此膨胀性能将钻孔密封。此种封孔方法的缺点是不适宜于封孔要求较深的钻孔，如图61所示。5761 聚氨酯封孔操作顺序示意图1甲、乙原液；2混合；3搅拌；4混合液倒在塑料编织带上，边倒边缠；5卷缠完毕；6向钻孔送抽放

42、管58 水泥、砂浆封孔目前主要借助于KFB型矿用封孔泵进行封孔，封孔材料为水泥、水和砂子。封孔时首先在钻孔内插入套管，同时在孔壁与套管之间插入一根注浆管，为了提高封孔质量，防止注浆时有与泡产生，还要插入一根排气管，然后用高压软管将注浆管与注浆泵连接，如图62所示。此种封孔方法的主要优点是封孔深度不受限制，适宜于封孔要求较深的钻孔。59 二、钻孔封孔注意事项 (1)封孔前必须清除孔内煤、岩粉。(2)封孔时需下套管，套管可采用钢管或抗静电硬质塑料管。(3)封孔时先把套管固定在钻孔内，固定方法可采用木塞或锚固剂等，套管要露出孔口l00150mm。(4)用封孔器封仰角时，操作人员不得正对封孔器，以防封

43、孔器下滑伤人。60第七章 矿井瓦斯抽放设备与管理第一节第一节 矿井瓦斯抽放设备与设施矿井瓦斯抽放设备与设施 一、瓦斯泵(一)瓦斯泵的分类 我国煤矿常用的瓦斯泵有3种类型：水环式真空泵；离心式瓦斯泵；回转式瓦斯泵。61 水环式真空泵工作原理水环式真空泵工作原理 工作叶轮偏心地装在泵体内。它旋转时，由于离心力的作用，泵内的水沿外壳流动形成水环，该水环也是偏心的，在水环的前半圈，水环的内表面逐渐离开叶轮轮毂，形成逐渐扩展的空腔而由抽吸口吸入瓦斯；在后半圈，水环内表面逐渐靠近轮毅，形成逐渐压缩的空腔，而把压缩的瓦斯经压出口排出。62 回转式罗茨瓦斯泵 图示左侧叶轮作逆时针转动时，右侧叶轮作顺时针转动，

44、瓦斯从上面吸入，随着旋转所形成的压缩工作容积的减小，瓦斯受到压缩，最后从下端出口排出。两个叶轮在转动中始终保持进气与捧气空间处于隔绝状态以防压出的瓦斯被吸入进气侧。63离心式瓦斯泵 叶轮的旋转带动瓦斯旋转而产生离心力从而使瓦斯经入口吸入叶轮，增加了动能与势能的瓦斯经扩散器排出。64(二)常用瓦斯泵的优缺点及适用条件 1水环式真空泵的优缺点及适用条件 水环式真空泵的优点是真空度高：结构简单，运转可靠；工作叶轮内有水环，没有爆炸危险。它的缺点是流量较小，正压侧压力低，轴磨损，外壳磨损较大。主要适用于瓦斯抽出量较小、管路较长和需要抽放负压较高的矿井或区域，适用于瓦斯浓度变化较大，特点是浓度较低的矿井

45、，因为安全性高。由于水环真空泵安全性好，抽放负压大，所以使用较为广泛。目前较常用的水环式真空泵主要为武汉特种水泵厂和佛山水泵厂生产的2BEl系列水环式真空泵。65 2回转式瓦斯泵的优缺点及适用条件 回转式瓦斯泵的优点是抽放流量不受阻力变化的影响，运行稳定，效率较高，便于维护保养；在同功率、流量与压力条件下，瓦斯泵价格为离心式瓦斯泵的50左右。它的缺点是检修工艺要求高，叶轮之间以及与机壳之间间隙必须适当，间隙过小，易摩擦发热，间隙过大，漏气大，效率降低；运转中噪音大；压力高时，气体漏损较大，磨损较严重。它适用于流量要求稳定而阻力变化大和负压较高的抽放瓦斯矿井。3离心式瓦斯泵的优缺点及适用条件 离

46、心式瓦斯泵的优点是运转可靠，不易出故障；运行稳定，供气较均匀；磨损小，寿命长；流量高，噪音低。它的缺点是价格高、效率低；两台瓦斯泵并联运转性能较差。它适用于瓦斯抽出量大(301200m3min)、管道阻力不高(45kPa)的瓦斯抽放矿井。66 二、瓦斯抽放安全防护装置 抽放瓦斯管路中应按要求设置安全装置，其主要作用是确保瓦斯抽放管路的安全、可靠、有效地运行，便于控制、防止和消灭管路中的瓦斯爆炸与燃烧事故的发生和扩大。主要有放水装置；防爆、防回火装置；控制流量装置；放空和避雷装置等。(一)放水器 抽放瓦斯管路工作时，不断有水积存在管路的低洼处，为减少阻力保证管路安全有效的工作，应及时排放积水。因

47、此在瓦斯抽放管路中每200300m最长不超过500m的低洼处应安设一只放水器。放水器有两大类：人工放水器与自动放水器。67图7I 高负压人工放水器示意图a卧式；b立式1瓦斯管路；2放水器阀门；3空气入口阀门；4放水阀门；5放水器；6活法兰盘1人工放水器人工放水器的原理如图71所示，管路工作时，放水器的3、4阀门关闭，2阀门开启，管路积水流入位置较低的放水器5内。当放水时，首先关闭阀门2切断负压，打开阀门3、4，放水器内的积水自动流出，水放完后，关闭阀门3、4，打开阀门2。这种放水器结构简单，工作可靠，但需专人放水，可用于井下主、支管内。68 2自动放水器 负压自动放水器的原理如图72所示。放水

48、器每个工作循环由积水和放水两个阶段组成。在积水阶段时，浮筒处于最低位置，进水闸口敞开，大气进气口于放水闸门均处于关闭状态，抽放管路的积水通过进水口流入放水器。随着积水增加，水位上升，浮简便开始上浮。当浮筒上升到固定在托盘上的导向杆顶开通大气的密封球阀时，大气进入放水器，改变了筒内的负压状态，托盘与导向杆被吸起，进水阀口被托盘上的胶垫堵头堵死使放水器与负压管路隔绝而仅与大气相通，积水阶段结束而放水阶段开始。随着积水的放出，水面下降浮筒也随着下降，托盘与导向杆等被拉下，使放水器重新与抽放管路相通，同时进气阀与放水阀关闭，放水阶段结束积水阶段开始。每次放水量的大小，取决于放水器的容积和抽放负压。负压

49、越高，一次放水量越大。69图72 负压自动放水器示意图1进水管；2进水口；3通大气阀；4外筒盖；5侧面导向杆；6磁铁；7托盘；8胶垫堵头；9中心导向杆；10浮筒；11外筒；12挡环；13放水阀；14导向座70(二)防爆阻火器 煤矿安全规程规定，干式抽放瓦斯泵吸气侧管路中，必须装设有防回火、防回气、防爆炸作用的安全装置，并定期检查，保持性能良好。防爆阻火器具有良好的“三防”性能，它在瓦斯压力为0.17MPa下发生瓦斯爆炸时不传爆。它的主要原理是：防爆阻火器芯为一条光滑平带和一条斜条波纹的不锈钢带重叠缠绕而成。这两条钢带像螺丝一样，一层叠一层，卷成厚厚的一盘，中间形成众多的小三角形间隙，因为这些间

50、隙(0.7mm)小于甲烷最大不传爆间隙(1.14mm)和甲烷最大熄火直径(2.5mm)，所以能有效地防止甲烷爆炸的传播和阻止甲烷火焰的蔓延。71 安装防爆阻火器之前，应确认是否有制造许可证和产品出厂许可证，防爆阻火器的安装部位见图73。这种防爆阻火器没有安装方向的要求，水平安装、垂直安装均可，以靠近瓦斯泵为宜。当其在抽放管路中遭污染时，可将其拆下，用压风吹净后再用。(三)抽放瓦斯用抗静电塑料管 抽放瓦斯用抗静电硬质塑料管比钢管轻、耐腐蚀、成本较低，所以使用量逐渐增多，常被用作封孔套管。72(四)抽放瓦斯参数监测仪 瓦斯抽放站参数监测仪可以连续监测瓦斯抽放管路中的甲烷浓度、流量、负压、泵房内泄露