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采煤工作面上隅角插管抽放瓦斯设计 张得青 冯建军
摘要：针对郑宏恒泰（新密）煤业有限公司开采煤层瓦斯量偏大、透气性系数低、钻孔衰减快、抽采量低、难以矿井瓦斯的利用，该矿井的瓦斯抽采不能利用。
关键词：瓦斯 抽采 透气性 浓度 1、矿井概况
郑宏恒泰（新密）煤业有限公司，其前身为郑州市新密任岗煤矿，矿井于1988年动工兴建，1996年12月竣工投产时通过矿井质量标准化验收达部级质量标准化矿井。2002年3月份改制，矿井位于新密市东北岳村镇与刘寨镇西马庄结合部，井田西距新密市城区15公里，距新密火车站12公里，新密铁路从井田南部经过，密杞公路（新密—杞县）由北部经过，（州）—密（新密）公路经三岔口直达郑州市，井田面积5.986Km2，设计年生产能力30万吨，核定生产能力45 Km2。资源储量2395万吨，可采储量599万吨，矿井服务年限19年。正常涌水量150m2∕h,瓦斯等级为瓦斯矿井，开采煤层二1煤，煤层厚度平均6.28m,煤尘有弱爆炸性，不易自然。
1、设计的主要技术指标
1）抽放纯量：3.0m3/min左右；
2）抽放瓦斯浓度：实验性，根据以往和其它矿抽放资
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料显示，采面隅角埋管抽放时最高浓度3% ，平均1.5%。煤层预抽浓度有待实验结论。
3）孔口负压：高负压10kPa、低负压5kPa； 4）抽放管路的最远距离预计：1000m。 2、瓦斯抽放方法的选择
采面回风隅角插管抽放的方式为解决工作面上隅角瓦斯积聚、降低采面回风流中的瓦斯浓度问题，其技术和经验已十分成熟。采面回风隅角瓦斯抽放属于半封闭式瓦斯抽放，同时根据原12190工作面高位抽放巷抽放情况及我矿所掌握的抽放技术，插管抽放解决上隅角瓦斯积聚问题会取得较为理想的效果。因此本工作面主要采用上隅角插管抽放，解决工作面上隅角瓦斯问题，不再对工作面本煤层进行抽放设计。
3、抽放方法与工艺
回风隅角瓦斯抽放的主要原理是在工作面上隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯形成紊流状态与空气充分混合，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，靠近采面上隅角段管路可采用1.5m长的钢管（花管）与主抽放管路相连接（管径与主管相匹配），将钢管（花管）的一端插入上隅角，为保证花管吸入口能处于上隅角的上部（上部瓦斯浓度较高）可将抽放花管用编织袋垫到一定高度，或者用同径的埋线软管代替花管，但端头处需用钢砂包裹住，防止落煤将软管进口堵塞，
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影响抽放效果。工作面上隅角尾巷留设采用坑木支护，其深度不得超过切顶线1.5m，必须符合作业规程要求。具体见下图抽放上隅角瓦斯管路安装位置放大示意图，后附12150综采工作面临时瓦斯抽放泵站设置位置及管路安装位置示意图。
随着工作面的推进，逐节回收主抽放管路，移动花管或软管的连接，直至回采结束。抽放花管伸入上隅角的长度及位置应根据实际抽放效果不断调整，得到合理的参数。为确保抽放点的合适位置，在主抽放管路末端可设置一个分流器，分支出几个支管，插入隅角的不同位置进行抽放。
4、 抽放参数的确定
4、1抽放浓度
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根据矿井瓦斯等级鉴定，我矿为瓦斯矿井，采面上隅角插管抽放时不会超过5%。
4、2抽放时间
因为是实验性抽放，所以预抽时间还不能确定。但在实施抽放过程中一定要加强观测，认真收集资料，以总结出科学的预抽时间。但总的目标是在通风正常的条件下进行。
4、3抽放负压
按我矿的瓦斯抽放经验，采煤工作面预抽的孔口负压和本煤层抽放的孔口负压应大于10kPa，采空区回风隅角抽放管口负压为5kPa左右。
4、4瓦斯涌出量计算
设计根据矿井相对瓦斯涌出量和平均绝对瓦斯涌出量，预计瓦斯抽放绝对量每分钟2-3立方，即能满足要求。
5、抽放系统及设备选型 5、1抽放管路系统布置
主要考虑运输、安装、维修、抽放、排放、供电供水方便，将抽放管路设计铺设在12150综采工作面上副巷内的巷道上帮，抽放管路为MPE100聚乙烯管材，直径为250mm，壁厚14.8mm，连接采用矿用抽放瓦斯聚乙烯法兰。泵站设置在12150上副巷外侧与12采区皮带下山联络巷处，即无极绳绞车后部新鲜风流中，将抽放泵站设置在该位置其抽放管路排出的瓦斯能够经12150工作面回风绕道排放到12采区回风下山，因此该位置符合规程和相关要求。
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12150采煤工作面抽放路线（进气段）为：工作面上隅角→12150上副巷→12150上副巷抽放泵站
12150采煤工作面抽放路线（出气段）为：泵房→12150回风绕道→12采区回风下山→12采区回风大巷→总回风上山→风井→地面。
5、2瓦斯抽放管路的联接与敷设 1）管路敷设
由于12150综采工作面上副巷巷道高低不平，坡度大小不一，巷道受压变形，空气湿润易锈蚀等，为此对煤矿井下抽放瓦斯管路的敷设有如下要求：
（1）倾斜巷道的瓦斯管路，应用卡箍将管道固定在巷道支护上，以免下滑；
（2）管路敷设要求尽量平直，避免出现急弯；
（3）管路敷设时，要考虑流水坡度，要求坡度尽量一致，避免高低起伏，U型钢巷道一般挂在巷道卡缆上下的位置；
（4）新敷设的管路要进行气密性检验； 2）管路安装
瓦斯抽放管路采用吊挂敷设； （1）抽放管路的附属装置
为了便于管路系统负压的调节，掌握抽放地点瓦斯抽出量、瓦斯浓度的变化情况以及保证管网的正常抽放，设计时在抽放管上分别安设阀门、流量计、放水器。
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工作面上隅角插管抽放瓦斯设计
