付建軍

(山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽(yáng)泉 045000)

0 引言

煤礦開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯事故是主要災(zāi)害之一，這些對(duì)煤礦工人的生命安全以及煤礦企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展都有非常嚴(yán)重的影響。瓦斯抽采是治理瓦斯事故的重要手段，選擇合適的煤礦瓦斯抽放設(shè)備顯得尤為重要。

1 瓦斯抽采技術(shù)

1.1 確定的基本原則

通過(guò)分析近年來(lái)在煤礦開(kāi)采過(guò)程中所出現(xiàn)的瓦斯事件，可以發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際開(kāi)采煤礦的過(guò)程中，可以通過(guò)確定礦井煤層掘進(jìn)工作面、回采工作面瓦斯涌出量以及鉆孔瓦斯涌出總量的百分比，來(lái)確定合適的瓦斯抽放工藝。

瓦斯抽采應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際的煤礦開(kāi)采環(huán)境進(jìn)行，主要看煤層中瓦斯的含量、煤層透氣性、巷道的實(shí)際布置情況、煤層所處的地質(zhì)條件等。如果實(shí)際的開(kāi)采環(huán)境已經(jīng)基本滿(mǎn)足了瓦斯抽放的基本要求，那么應(yīng)當(dāng)充分利用生產(chǎn)巷道布置鉆場(chǎng)和管路，這樣可以有效減少抽放瓦斯的工作量，減少煤礦企業(yè)在這一塊的投入。

1.2 抽放瓦斯的主要方式

掘進(jìn)巷道瓦斯抽放：在實(shí)際掘進(jìn)的過(guò)程中，為減小掘進(jìn)面瓦斯涌出量，采用“先抽后掘”的原則，進(jìn)行瓦斯抽采。注意根據(jù)開(kāi)采環(huán)境的不同選擇合適的鉆機(jī)與鉆孔，明確抽采進(jìn)度與掘進(jìn)進(jìn)度的配合關(guān)系，減少瓦斯事件的發(fā)生。

采煤工作面予抽瓦斯：對(duì)采煤工作面煤體布置一定密度的抽采鉆孔，采用負(fù)壓預(yù)抽煤體內(nèi)的瓦斯，確保采煤面工作時(shí)瓦斯不超限。

采空區(qū)抽放瓦斯：沿巷道頂板施工專(zhuān)用鉆孔(或巷道)抽放采空區(qū)瓦斯，防止采空區(qū)的瓦斯泄漏所產(chǎn)生的瓦斯事故。

1.3 抽放鉆孔施工設(shè)備

常見(jiàn)的有ZYJ型架柱式液壓回轉(zhuǎn)鉆機(jī)和ZDY型煤礦用全液壓鉆機(jī)。目前，井下鉆機(jī)向履帶一體化，隨鉆測(cè)量定向鉆方向發(fā)展。其中ZDY6000LD煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)具有代表性。這是一種低轉(zhuǎn)速大扭矩自行式全液壓動(dòng)力頭式坑道鉆機(jī)，具有結(jié)構(gòu)合理，技術(shù)先進(jìn)，工藝適應(yīng)性強(qiáng)，操作省力，安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，適用于井下中深瓦斯抽放孔施工。

2 瓦斯抽采系統(tǒng)計(jì)算選型

2.1 抽采管路系統(tǒng)

抽采管路的確定：在確定抽放管路過(guò)程中需要參考的重要依據(jù)是煤層中瓦斯的含量、巷道的實(shí)際布置情況、煤層所處的地質(zhì)條件等等。抽放的管路應(yīng)與煤礦的巷道協(xié)調(diào)一致，應(yīng)盡量鋪設(shè)在巷道較少的部位，否則可能會(huì)造成實(shí)際作業(yè)的沖突，與此同時(shí)，還需要與其它的管道協(xié)調(diào)一致，譬如供水、供電的管道等。

瓦斯抽采管徑的確定：在確定瓦斯管徑的過(guò)程中需要事先分析在實(shí)際煤礦開(kāi)采過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的瓦斯涌出量，具體的管道直徑的計(jì)算方式為：D=0.145 7(Q混/V)1/2。其中：D—瓦斯管的內(nèi)部直徑；V—瓦斯在抽放管道中的速度；Q混—瓦斯在抽放管道的流量。

瓦斯抽采管路阻力：可以根據(jù)實(shí)際需要選擇無(wú)縫的鋼管或者是具有較好性能的塑料管。管道阻力可依據(jù)公式：H=9.81Q2YL/KD5計(jì)算。式中：H—阻力的實(shí)際損失值；L—管路的具體長(zhǎng)度；Q—實(shí)際流入抽放管道的瓦斯流量；D—瓦斯管的內(nèi)部直徑；K—系數(shù)。

2.2 瓦斯抽采泵選型

瓦斯泵流量計(jì)算：在應(yīng)用泵抽取瓦斯的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)注意泵出的瓦斯流量應(yīng)能夠與最大抽放量基本接近。在實(shí)際計(jì)算瓦斯泵流量的過(guò)程中，所使用到的計(jì)算公式為：Q泵=(Q/Cη)×K。式中：Q泵—泵在實(shí)際抽放瓦斯的過(guò)程中瓦斯的額定流量；Q—在實(shí)際抽放瓦斯的過(guò)程中所能夠抽取的最大瓦斯流量；C—在瓦斯進(jìn)入泵口時(shí)的實(shí)際濃度；η—抽取瓦斯的泵的實(shí)際工作效率；K—系數(shù)。

瓦斯泵壓力計(jì)算：在計(jì)算瓦斯泵壓力的過(guò)程中，需要保證抽采鉆孔有一定的負(fù)壓，另外，還需要保證泵出口的正壓。一般來(lái)說(shuō)，計(jì)算瓦斯泵壓力的計(jì)算方式為：H泵=(H總+H孔+H正)×K。式中：H泵—抽取瓦斯的泵的實(shí)際壓力；H總—抽取瓦斯的管道在抽取的過(guò)程中所損失的總的阻力；H孔—在抽取瓦斯的鉆孔所需要的負(fù)壓；H正—在抽取瓦斯的泵出口所需要的正壓；K—系數(shù)。

抽采泵選型：按照上述列出的計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果，結(jié)合相應(yīng)的瓦斯抽采泵的性能特性曲線，或者查找相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)，就可以選擇一款符合實(shí)際需要的抽采泵。

3 瓦斯抽采泵站的布置

合理布置瓦斯抽采泵站的具體位置。瓦斯抽采泵站不能設(shè)置在地下，而要設(shè)置在地面上。瓦斯泵應(yīng)被圈定在一定的范圍內(nèi)，其周?chē)?0 m的范圍內(nèi)應(yīng)避免有居民在周?chē)幼。谄渲車(chē)?0 m范圍內(nèi)應(yīng)保證沒(méi)有易燃物品。為了盡量保證瓦斯抽采泵站的安全性，應(yīng)在其周?chē)仓孟鄳?yīng)的消防設(shè)置，瓦斯抽采泵站的房間，應(yīng)當(dāng)采用不易燃的建材。瓦斯泵站還應(yīng)做好防雷接地，泵站內(nèi)采用隔爆型電氣設(shè)備。為了保證抽采瓦斯的安全性，還需要在抽采系統(tǒng)中安置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)的數(shù)值了解瓦斯抽采系統(tǒng)的工況，有效防止瓦斯事故的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中，為了有效避免瓦斯事故的發(fā)生，保證煤礦生產(chǎn)的安全性，選擇合適的煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)是非常必要的。煤礦瓦斯抽采系統(tǒng)的選擇需要確定抽放管路并選擇合適的瓦斯抽采泵，這些都需要根據(jù)實(shí)際的開(kāi)采環(huán)境以及相應(yīng)的計(jì)算來(lái)確定。