太原煤气化集团公司2012年科技项目(瓦斯抽采)开题报告

太原煤气化集团公司2012年科技项目 开 题 报 告 项 目 名 称:瓦斯回采面上隅角瓦斯抽放技术研究 项目主办单位:集团公司通风管理部 申 报 时 间: 2012年 2月10日 1 神州煤业瓦斯回采面上隅角瓦斯抽放技术研究 项目开题报告 一、项目名称: 瓦斯回采面上隅角瓦斯抽放技术研究 二、项目主办单位: 集团公司通风管理部 三、项目合作单位: 太原理工大学矿业工程学院、集团公司神 州煤业、集团公司东河煤矿 四、参加人员姓名: 闫广祥 何文工 王 飞 王爱生 宿清槐 白春元 雷良森 五、选题的目的和现实意义 (一)选题的目的 瓦斯爆炸是煤矿井下最主要的自然灾害之一。近年来，随着开采深度的不断增加，以及工作面单产水平的不断提高，由于上下邻近层、采空区遗煤、煤柱的瓦斯向开采层的大量涌出，东河煤矿、神州煤业回采工作面瓦斯涌出量越来越大，特别是在一些瓦斯局部富集区域，回采面上隅角瓦斯经常处于临界状态，虽采取了多种措施，但2011年回采面上隅角瓦斯仍多次超限，上隅角瓦斯问题已经成为影响和制约矿井安全生产的重要因素，如何解决上隅角瓦斯超限问题，成为摆在我们面前亟待解决的重要问题 (二)选题的现实意义 根据矿井瓦斯涌出量预测，东河煤矿三采区、神州煤业三采区、五采区回采工作面最大绝对瓦斯涌出量为4.4m3/min左右，回采工作 2 面需风量约为690m3/min左右，回采工作面目前实际最大配风量为1000m3/min左右，从理论上讲回采工作面配风量可以满足回采工作面风排瓦斯要求。 但东河煤矿、神州煤业回采工作面采用“U”型通风系统，在采用增加工作面配风量解决现采空区(上隅角)瓦斯问题时，出现:工作面配风量增加的同时，采空区漏风也增加，造成现采空区(上隅角)瓦斯浓度更难控制。因此，单靠增加风量解决现采空区(上隅角)瓦斯超限问题比较困难，为提前做好防治瓦斯准备，保证工作面的安全回采，东河煤矿、神州煤业拟建立井移动下瓦斯抽采系统。 为提高瓦斯治理效果，实行瓦斯治理“一区(域)一策，一层(煤)一策，一面一策”，提高瓦斯抽采措施的科学性、针对性，按照安全可靠、技术先进、经济合理、先易后难、循序渐进的原则，我们拟开展神州煤业上隅角瓦斯插管抽放、上隅角埋管抽放、高位钻孔抽放、顶板内错低位巷抽放技术研究，探索真正适合我公司矿区瓦斯涌出特点的抽放方法。 该项目研究的现实意义是: 1、通过该项目的实施从根本解决东河煤矿、神州煤业回采面上隅角瓦斯超限问题。 2、通过该项目的实施，在确保瓦斯根本治理的前提下，尽可能降低瓦斯抽采系统的建设成本和运行费用。 3、通过该项目的实施，确定神州煤业回采工作工作面上隅角“瓦斯富集三角区”的准确位置，选定符合神州煤业特点的瓦斯抽采基本方法和工艺参数。 六、国内外研究与实践动态 3 目前回采工作面上隅角瓦斯低负压大流量抽采技术在国内外应用比较普遍，并取得了较好效果，该技术是回采工作面上隅角瓦斯超限治理的治本之策。目前，该技术的发展方向是:瓦斯低负压大流量抽采系统正在由井下移动泵站向地面泵站系统发展，抽采支管路有由PE管路取代钢铁管路的趋势。 我国国有重点煤矿在上隅角瓦斯抽采方面已进行大量的应用，并且取得了较好的效果，在我省的国有重点煤矿如晋煤集团、焦煤集团、同煤集团等都已成功运用。但在类似东河煤矿、神州煤业开采规模、瓦斯涌出量的矿井应用很少，我公司在这方面的研究之前几乎为零，作为瓦斯治理的一种重要技术措施和技术手段，有必要组织开展这方面的研究。 七、研究的主要内容、方法及工艺路线 (一)研究的主要内容 根据神州煤业瓦斯赋存和涌出特点，按照“先易后难，循序渐进、经济合理”的原则，多措并举，综合治理，通过不断试验确定符东河煤矿、神州煤业实际的上隅角瓦斯治理方法。 瓦斯治理方法选择顺序是:上隅角插管抽放、上隅角埋管抽放、采空区高位钻孔抽放、顶板内错低抽巷抽放。 各抽采方法的工艺分别是: 1、采空区(上隅角)插管抽采 上隅角瓦斯插管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，靠近采 4 面上隅角段管路可采用铠装软管与主抽放管路连接，将铠装软管插入上隅角，为保证软管吸入口处于上隅角的上部(上部瓦斯浓度较高)，抽放软管与木棒绑在一起，用铁丝吊挂在支架上，为提高抽放浓度，上隅角处应采用挡风帘，提高抽放效果。随着工作的推进，拆下前端一段主管路，移动抽放软管，如此反复。抽放工艺，如图1所示。软管可采用8寸管，抽放管伸入上隅角长度及位置应根据实际抽放效 铠装软管挡风帘抽放管 果，不断调整，得到合理的参数。 回风巷 工作面 铠装软管支架 回风巷 采空区抽放管路 挡风帘 图1 上隅角插管抽放瓦斯示意图 2、采空区(上隅角)埋管抽采 对于采空区瓦斯涌出量较大的工作面，也可以采取采空区埋管抽采的方式，随着工作面不断向前推进，沿回风巷将管路埋入采空区。采空区埋管抽采，见图2 5 A 回风巷抽采管A BB 采空区筛网工作面筛网蝶阀 A-A 剖面B-B 剖面 图2 采空区埋管抽采瓦斯示意图 3、煤层高位钻孔法抽采采空区瓦斯 高位钻孔抽采采空区瓦斯技术就是根据综采工作面的特点，为解决上隅角瓦斯超限问题，采用沿开采层顶板岩层走向布置迎面定向水平长钻孔抽采上隅角采空区瓦斯富集三角区瓦斯。钻孔及钻场布置见图3。 # #### 图3 煤层高位钻孔抽采采空区瓦斯示意图 4、顶板高位裂隙带抽放巷抽放上隅角瓦斯 6 沿煤层顶板03#煤内内错回风巷15m布置1条平行于回风巷的顶板瓦斯抽放巷道(简称内错低位巷),03#煤与4#煤层间距为18米左右，经计算该巷道位于回采工作面顶板裂隙带内。高抽巷的末端负压抽瓦斯。高抽巷既位于采面回风隅角的上风侧,又位于煤层的顶部的瓦斯富集三角区内,再加上用外部水环真空泵的负压抽放,保证了内错低位巷内部压力始总低于回风巷的通风压力,这样高抽巷的吸风口就永远处于低压区，抽放效果好，又能减少抽放与回采工作之间的相互影响。 轨回轨道风道上上上山山山 回风巷抽采管路15,20m密闭AA顶板抽采巷道 进风巷 抽采管路 BB顶板抽采巷道15m 轨道上山回风上山工作面A-A 剖面 密闭墙)观测管(检测CO/CH45m测压表0.7m 0.5m孔板流量计抽采支管 阀门U型压差计1.5m水管(DN50mm) 挡水墙 B-B剖面 图4 顶板抽采巷道抽采示意图 通过试验，最终选定适合东河煤矿、神州煤业瓦斯涌出特点的安全、技术、经济的瓦斯抽采方法。 (二)研究步骤 7 本研究项目被批准实施后，选定东河煤矿3205工作面、神州煤业4306工作面进行实验研究。 第一步，完成瓦斯抽采项目的初步设计和评审。(2012年1、2) 第二步，小组工作人员到使用该系统的矿井调研考察，组建、培训瓦斯抽采队伍。(2011年3月份) 第三步，完成瓦斯抽采系统的安装调试工作。(2012年5、6月份) 第四步，对该系统的所有设备进行联合试运转，并进行改进。(2011年7月份) 第五步，进行瓦斯抽采技术试验，选取最佳抽采和抽采技术参数。(2011年8、9、10、11月份) 第六步，技术成果验收。(2011年12月份)。 (三)工艺路线 上隅角瓦斯抽放技术研究确定以下工艺路线: 1、由太原理工大学矿业工程学院王飞教授根据两矿地质构造、顶底板岩性、瓦斯赋存特点制定技术。 2、完成两矿瓦斯抽放设备的安装调试工作。 3、进行上隅角瓦斯插管抽放试验，并记录试验数据，包括抽放效果、安全评估、运行成本。 4、进行上隅角瓦斯埋管抽放试验，记录数据。 5、除尘器选用了高强度的风筒。由于要保证除尘效果，要确保风量150m3/min，风压>0.2MPa，为此应选用了高强度的骨架风筒，其骨架间距?100mm。 八、研究达到的目拟解决的关键问题 8 (一)研究拟达到的主要目标 1、通过试验确定“瓦斯富集三角区”的准确位置，选定合理的瓦斯抽采方法和技术参数。 2、通过试验确定合理的瓦斯抽采技术参数。 、通过试验尽可能地利用PE材料代替金属材料，以减轻工人3 劳动强度，简化工艺，减低成本。 (二)研究拟达到的主要技术指标 1、回采工作面瓦斯抽采率,25,，做到抽采达标。 2、确定插管抽放的插管深度。 3、确定埋管抽放的前后规定步距。 九、预期研究实践成果 通过上隅角瓦斯抽放技术的实施彻底解决回采工作面瓦斯超限问题，是瓦斯治理的必由之路和治本之策，对解放煤矿生产力，保证安全生产，保护广大煤矿职工人身安全，以及提高企业核心竞争力具有十分重要意义。 通过利用PE材料代替金属材料，最大限度地减轻工人劳动强度，简化工艺，减低成本，是企业关心职工的真正体现。通过上隅角瓦斯抽放解决回采工作面瓦斯超限问题，消除瓦斯对回采工作的制约作用，极大地发挥综采设备的生产潜力，提高企业经济效益。 通过上隅角瓦斯抽放解决回采工作面瓦斯超限问题，消除职工担心瓦斯隐患的心理问题，工作面的作业环境，安全感大大改善，促进矿井持续稳定生产， 十、工作准备情况及保障措施 工作准备情况:目前已成立项目小组，太原理工大学矿业工程学院已制定初步方案并经项目组人员讨论确认。 9 保障措施:小组成员汇集太原理工大学、集团公司的技术专家， 而且该技术在其他煤矿单位已成功应用，集团公司已把此项工作列为 2011年的重点工作，高度重视，因此该项目的实施一定能够在我公 司取得成功。 十一、完成时间或进度 2011年一季度 项目申报待批 现场调研，制定技术方案，计算机仿真模 2011年二、三季度 拟演练，地面调试 2011年四季度 在井下安装调试，试运行 2012年一季度 现场运行，项目验收 十二、项目预算: 费 用费 用 名 称 数 量 (((wanyuann 一、直接消耗的材料、燃料和动力费用 30万元 1、材料费 2、燃料费 3、动力费 二、直接从事研发活动的人员费用 10万元 4、在职研发人员人工费 12万元 5、外聘劳务人员劳务费 三、用于研究开发项目的折旧和相关费 用 6、用于研发活动的仪器、设备、房屋的折旧费 7、用于研发活动的仪器、设备、房屋的租赁费 8、单位价值在30万元以下的研发仪器、设备购置费 9、相关固定资产的运行维护、维修费 四、用于研究开发的有关无形资产摊销 费 10、软件、专利权、非专利技术的摊销费 五、中间试验和产品试制相关费用 11、模具、工艺装备开发及制造费 10 5万元 12、设备调整及检验费、试制产品的检验费 5万元 13、样品、样机及一般测试手段购置费 六、研发成果及知识产权费用 6万元 14、成果论证、验收、评估费 15、知识产权申请、注册、代理费 七、外协费用(委托其它单位、个人或与其 它单位合作研发而支付的费用) 八、与研究开发直接相关的其他费用(包 10万元 括技术图书资料费、资料翻译费、会议费、差 旅费、办公费、外事费、研发人员培训费、培 养费、专家咨询费、高新科技研发保险费用等, 5万元 九、不可预见费 合 计 83万元 11