¿Cuáles son las nuevas tecnologías de minería del carbón?
Yangquan Shangshe Coal Co., Ltd.
1. Descripción general de la mina
Yangquan Shangshe Coal Co., Ltd. es una empresa por acciones de propiedad estatal ubicada en la aldea de Beishangshe, ciudad de Nanlou, condado de Yu, ciudad de Yangquan, 12. kilómetros de distancia del condado de Yu. La mina comenzó a construirse en julio de 1990 y fue aceptada y puesta en producción en septiembre de 2000. La capacidad de diseño es de 450.000 toneladas/año. Después de la transformación técnica en 2008, la capacidad de producción se incrementó a 654,38+0,5 millones de toneladas/año. Está ubicado en la cuenca del yacimiento de carbón de Qinshui. La parte oriental del borde, al sur de la zona de pendiente del borde de Yuxian, tiene 5,5 kilómetros de largo de este a oeste, 3,8 kilómetros de ancho de norte a sur y cubre un área de 13,84 kilómetros cuadrados. . * * *Hay 5 vetas de carbón en el campo minado, a saber, 6#, 8#, 9#, 12# y 15#. ¿El ángulo de inclinación de la veta de carbón es de 3~5? , máximo local 14? . Actualmente, se extraen carbón 9# y carbón 15#. La edad geológica del carbón 9# es la Formación Shanxi del Pérmico Inferior, con un espesor promedio de 3,48 m. La edad geológica de la formación de carbón 15# es el Carbonífero. con un espesor medio de 5,7m La calidad del carbón Es carbón pobre con un poder calorífico superior a 5.000 kcal y se utiliza principalmente como combustible para centrales eléctricas. Las reservas geológicas de la mina son 154,5 millones de toneladas y las reservas recuperables son 103,4 millones de toneladas.
La mina adopta el método de desarrollo de pozo inclinado y el diseño de minería subterránea adopta un diseño de minería de panel. El eje inclinado principal, el eje inclinado auxiliar y el eje inclinado de aire de retorno existentes están dispuestos en dos niveles de producción. El nivel 970 se usa para extraer carbón 9# y el nivel 880 se usa para extraer carbón 15#. El método de minería es la minería inclinada de tajo largo y la tecnología de minería es la minería mecanizada integral. El modo de ventilación de la mina es una conexión central paralela, con dos pozos inclinados de entrada de aire y un pozo inclinado de retorno de aire. Se instalan dos ventiladores principales de flujo axial contrarrotativos BDK60-8-NO30 en el eje de aire, uno para uso y otro para respaldo. El modo de trabajo del ventilador principal es el tipo de extracción de presión negativa, el volumen total de entrada de aire de la mina es 11365438+100 m3/min y el volumen total de aire de retorno es 11430 m3/min. Todas las superficies de trabajo subterráneas tienen ventilación independiente por zonas.
Hay una estación del centro de monitoreo en el terreno de la mina y el sistema de monitoreo de gas de mina KJ90-NB está instalado. El host implementa respaldo dual y tiene funciones como alarma, corte de energía, suministro de energía, bloqueo por falla, protección contra rayos y suministro de energía ininterrumpida. , realizando todas las funciones especificadas por los estándares de la industria de seguridad. Varios sensores como metano, velocidad del viento, temperatura, monóxido de carbono, aceleración, arranque y parada, humo y presión negativa se instalan bajo tierra para lograr un monitoreo del subsuelo en todo clima, en todos los aspectos y en todo momento. En 2009, se instalaron un sistema de monitoreo de tubos de haz de monóxido de carbono y un sistema de monitoreo de incendios de combustión espontánea de carbón tipo tubo de haz KSS-200 para lograr un monitoreo efectivo de los incendios de combustión espontánea en el goaf.
Ocurrencia de gas de mina: Las reservas de gas de mina son 45465438+800.000 m3 y la capacidad de extracción es 65438+362,46 millones de m3. Entre ellos, el contenido de gas de la veta de carbón 15# es de 11,59 m3/t, la reserva de gas es de 1.127,9 millones de m3 y el volumen recuperable es de 338,4 millones de m3.
Sistema de drenaje de gas de mina: construir una estación de bombeo de drenaje de gas subterráneo e instalar tres bombas de vacío de anillo de agua. El modelo de bomba No. 1 es 2BEC42-420, la potencia es 185KW y la velocidad máxima de bombeo es 130m3/min. El modelo de bomba nº2 es la 2BEC52, con una potencia de 250KW y una velocidad máxima de bombeo de 200 m3/min. El modelo de bomba No. 3 es 2BEC67, la potencia es 500KW y la velocidad máxima de bombeo es 416m3/min. La supervisión del drenaje adopta tres pasos de ∮800 mm, ∮600 mm y ∮380 mm, que están dispuestos respectivamente en el eje inclinado del aire de retorno. Actualmente se está extrayendo gas de la veta de carbón adyacente al frente minero totalmente mecanizado 9205, el frente minero totalmente mecanizado 15101 y el frente de trabajo 15102. El pozo de drenaje en la capa adyacente superior es de ∮200 mm y pasa a través del techo. El pozo de drenaje previo en esta veta de carbón es de ∮120 mm paralelo a la veta de carbón. El gas en la veta se drena mediante la tubería integrada 15101.
El informe de observación de gas de 2009 muestra que la presión negativa de la bomba de drenaje de la veta de carbón es de 136㎜Hg, la compuerta es de 463㎜H2O, la concentración de gas es del 17% y la capacidad de drenaje es de 13,78m3/ mín. La presión negativa de trabajo de la bomba de drenaje de la capa adyacente es de 217㎜Hg, la regulación es de 5㎜H2O, la concentración de gas es del 44% y el volumen de bombeo de aire es de 20,84m3/min. El volumen medio de bombeo de agua es de 28,82 metros cúbicos/minuto. La capacidad promedio de drenaje diario de la mina es de 465,438+500,000 m3, y el volumen de drenaje de gas acumulado anual es de 65,438+610,000 m3.
2. Medición de los parámetros de presión de gas de la veta de carbón 15#:
Para realizar la preextracción de la veta de carbón 15# y reducir la emisión de gas durante la minería. Durante el proceso, trabajamos con la cooperación del Instituto de Investigación Científica del Carbón de Chongqing, se midieron la presión del gas y otros parámetros para la veta de carbón 15#. Determinación de los parámetros básicos del gas* * *Se construyeron seis pozos y se tomaron dos muestras de carbón y dos muestras de gas de pozo para mediciones de laboratorio. Los parámetros medidos pueden representar los parámetros básicos del gas de la veta de carbón dentro del rango de medición. A través del análisis de los datos medidos, se extraen las siguientes conclusiones:
1. La presión del gas original de la veta de carbón es de 0,28 a 0,53 MPa y el valor de la presión del gas del área de medición es de 0,53 MPa.
2. El contenido de gas original de la veta de carbón es de 8,91-11,59 m3/t, y el valor del contenido de gas medido esta vez es de 11,59 m3/t.
3. El caudal de gas del pozo de 100 metros es 0,1032-0,1133 m3/(min?Hm), el coeficiente de atenuación del flujo de gas del pozo es 0,0221-0,2354d-1 y el coeficiente de permeabilidad es 0.3429-2.3950m2/(mpa2? d) Realizar pruebas.
4. A través de datos de análisis de laboratorio de muestras de gas de pozo, se concluye que la veta de carbón 15# en esta área de estudio se encuentra en la zona de metano.
5. La velocidad inicial del chorro de gas ΔP es 25-32, el coeficiente de solidez del carbón es 0,57-0,61 y la porosidad es 2,72-5,92%.
6. En general, la veta de carbón 15# en el área de exploración es una veta de carbón bombeable, pero hay muchos factores que afectan la aparición de gas en la veta de carbón y existen diferencias regionales en el gas. aparición.
3. Situación básica de la cara de trabajo 15102:
La cara de trabajo 15# carbon 15101 es la primera cara de trabajo minera de carbón 15#. Durante el proceso de extracción del frente de trabajo 15101, después de la extracción de gas, la concentración de gas en el túnel de aire de retorno era todavía de aproximadamente el 1% y la concentración de gas en el túnel de cola era de aproximadamente el 2,3%. Se puede observar que el gas es el principal factor que restringe la mejora de la capacidad de producción del frente minero de carbón 15#. Cómo reducir el contenido de gas en las vetas de carbón, reducir el impacto durante el proceso minero y lograr una producción segura son los principales problemas que tenemos ante nosotros. Por lo tanto, a través de visitas y aprendizaje, se compró equipo y se inició el bombeo previo del frente minero totalmente mecanizado 15102. La cara de trabajo minera totalmente mecanizada 15102 tiene tres conductos paralelos dispuestos a lo largo del techo de la veta de carbón, a saber, el conducto de entrada de aire, el conducto de aire de retorno y el túnel exterior de cola de gas. El sistema de ventilación es tipo UL con una entrada y dos salidas. El frente de trabajo tiene una longitud diagonal de 130 m, una longitud de rumbo de 1000 m y una altura de extracción promedio de 5,2 m. Es el primer frente de trabajo de minería completamente mecanizado en mi país que puede extraer completamente 15# de carbón de una sola vez. La parte sur del frente de trabajo es 15101, la parte norte es 15104, la parte occidental es el carril de vía del área de expansión 1 y la parte este es el límite minero. El pilar de carbón entre el túnel de aire de retorno y el túnel de cola exterior del frente de trabajo tiene 20 m y se cruza cada 30 a 50 m. Según la forma de la columna, el promedio de 36,6 m por encima del carbón 15# es el carbón 12#, con un espesor de 1,3 m. La veta de carbón 13# adyacente, piedra caliza K3, veta de carbón 12# y piedra caliza K4 en el carbón 15#. Las costuras son ricas en gas. Ricas en fideos.
Salida de gas: La salida de gas de un frente minero totalmente mecanizado consta principalmente de tres partes: gas de veta de carbón, gas de capa adyacente superior y gas de goaf. Según los resultados de identificación del grado de gas de la mina de 2009, el volumen absoluto de emisión de gas es de 118,93 m3/min y el volumen de emisión de gas de la fase es de 59,21 m3/t. Relación de emisión de gas: el volumen de emisión de gas de la superficie de trabajo representa el 1% de. El volumen total de emisiones de gases de la mina es del 71,1%, las emisiones de gases del frente de trabajo de la excavación representan el 13,5% de las emisiones totales de la mina y las emisiones de gases del área de perforación representan el 15,4% de las emisiones totales de la mina.
IV.Drenaje previo del gas 15102 en esta veta de carbón:
1, diseño de perforación: cara de trabajo 15102, la perforación de predrenaje de esta veta de carbón está dispuesta en el 15#. veta de carbón, construcción de perforación previa al drenaje. La excavación se llevará a cabo después de 73 m de excavación en el túnel de viento y 83 m de túnel de aire de retorno. Los pozos de preextracción para formar agujeros en esta veta de carbón están dispuestos de afuera hacia adentro, con un espacio de altura de 1,5 m entre la entrada y el retorno de aire a lo largo del canal, con una profundidad de 80 ~ ∮120 mm. -los orificios de extracción están dispuestos perpendicularmente a la cubeta y paralelos a la dirección de apertura. ∮Se colocan tuberías principales de drenaje de PE de 350 mm a lo largo del techo del túnel, y la longitud de cada tubería es de 1000 metros. El orificio perforado se sella con un tubo de sellado de PE con una longitud de ∮90 mm y poliuretano. Utilice un dispositivo de recogida de gas por cada cuatro pozos * * * Utilice una manguera de alta presión para conectar los pozos con el dispositivo de recogida de gas y luego conecte las tuberías para el drenaje.
2. Selección de herramientas de perforación: la plataforma de perforación utiliza la plataforma de perforación de pozos profundos CMS1-6200/80 para minas de carbón producida por Jiangsu China Coal Mining Equipment Co., Ltd. para la construcción. La plataforma de perforación de pozos profundos para minas de carbón es una nueva generación de equipos de perforación para exploración de agua, exploración de gas, exploración de fallas, exploración e inyección de agua. Se utiliza principalmente para perforación densa en roca blanda o vetas de carbón donde se requieren medidas de prevención de explosiones en la cara de trabajo de excavación de la veta de carbón. También es adecuado para la construcción de ingeniería terrestre. Este equipo tiene las características de estructura compacta, operación flexible, buena maniobrabilidad, operación de sección completa, buen desempeño de seguridad y una máquina con múltiples funciones. También se puede utilizar para perforación rotativa de brocas escariadoras comunes y otras herramientas de perforación. CMS1-6200/80 se puede utilizar para perforación de gran diámetro con una profundidad de construcción de menos de 650 metros. La tubería de perforación es una tubería de perforación en espiral de ∮98 mm, la longitud de la varilla es de 1,5 m, la broca de perforación es de ∮115 mm y el pozo. el diámetro es de ∮120 mm.
3. Inversión: comprar tres equipos de perforación CMS1-6200/80 a 13.000 yuanes cada uno, equivalente a 3,9 millones de yuanes; 2.000 m de tubería principal de drenaje de 350 mm de PE, con una inversión de 654,38+. 550.000 yuanes; el número de orificios de perforación para la construcción es de 111.500 m, incluida la adquisición y el sellado. El costo de mano de obra de perforación es de 8,8 yuanes/m, * * *La inversión es de 980.000 yuanes; la inversión en materiales de sellado de tuberías es de aproximadamente 260.000 yuanes; los materiales del conector son 6,5438+0,08 millones de yuanes; el uso de tornillos, tuercas, juntas de tuberías, etc. es de 80.000 yuanes; la inversión del proyecto es de 7,85 millones de yuanes.
4. Método de construcción:
(1) Construcción de perforación: el punto de operación de perforación previa a la perforación se establece dentro del rango de ventilación de presión negativa fuera del conducto de aire de entrada y retorno horizontal a lo largo del comedero. Después de 73 m de excavación de túneles a lo largo de la zanja y 83 m de excavación de túneles a lo largo de la zanja, comenzó la instalación de la plataforma de perforación. La secuencia de construcción es de afuera hacia adentro, la altura de entrada y retorno de aire a lo largo del conducto es de 1,5 m y el espacio es de 1,5 m. La construcción de perforación adopta tres turnos de fabricación, con cuatro personas por equipo de perforación en cada turno.
En circunstancias normales, cada equipo de perforación puede construir un pozo por turno, con una profundidad de pozo de 80 ~ 100 m. Cuando se colocan dos equipos de perforación en un carril, la distancia es superior a 200 metros
30 de junio. , 2009 El 8 de julio de 2009, se inició el proyecto de perforación de preextracción después de que el túnel de aire de retorno del frente de trabajo 15102 fuera excavado 83 m. El 8 de julio de 2009, se inició la construcción de perforación del túnel de entrada de aire después de que el túnel fuera excavado 73 m. Para el túnel de entrada de aire y para el túnel de retorno de aire se disponía de un equipo de perforación. Posteriormente, debido a la estructura del conducto de aire de retorno, el avance de la construcción fue lento y se compró una plataforma de perforación adicional. La construcción de la plataforma de perforación con canal de aire de retorno se completó el 28 de febrero de 2010, con 564 pozos * * * La perforación del túnel de viento se completó el 28 de junio de 20115, con 574 pozos * * * y dos taladros con canal. metraje* * 102420m.
(2) Orificios de sellado y tuberías de conexión: se sellan 574 orificios en el canal de entrada de aire y 564 orificios en el canal de aire de retorno, se dividen en tres partes y se envuelven con poliuretano según la proporción. de los orificios de sellado para evitar fugas de aire. Las dos entradas y salidas * * *La tubería de conexión tiene 2000 m. Toda la instalación ya está completa.
5. Efecto de drenaje: el predrenaje de los pozos de veta de carbón 15102 utiliza perforación y sellado para el drenaje. Los observadores de drenaje observan parámetros como estrangulamiento, presión negativa y gas una vez al día, y llenan un. tabla de resumen y dominar rápidamente los datos de retiro diario. Después de un período de extracción de gas, la concentración de gas en la tubería de drenaje de la veta de carbón aumentó gradualmente y el volumen de drenaje de gas alcanzó el valor más alto de extracción de gas de la veta de carbón y se estabilizó gradualmente, logrando el mejor efecto de drenaje de gas de la veta de carbón. Para comprender la situación del gas en un solo pozo, se instaló un dispositivo de observación de un solo pozo, que incluye 4 conjuntos de aire de entrada y 3 conjuntos de aire de retorno. La concentración máxima de gas extraído es de aproximadamente el 90%. A través del análisis de exploración, el gas de pozo pasa por un período de ascenso, un período de estabilidad y un período de decadencia. Al principio, el drenaje del pozo estaba en la etapa ascendente. La concentración de gas en la tubería de drenaje a lo largo de la entrada de aire era del 6% y la pureza del drenaje era de 0,88 m3/min. La concentración de gas en la tubería de drenaje a lo largo del conducto de aire de retorno era del 6. % La pureza es de 1,25m3/min. La etapa intermedia del drenaje del pozo (es decir, ahora) es un período estable. La concentración de gas en el tubo de drenaje de entrada de aire es del 35% y la pureza del drenaje es de 4,51 m3/min. La concentración de gas en el tubo de drenaje de la vía aérea de retorno es del 40% y la pureza del drenaje es de 5,22 m3/min. En la actualidad, la cantidad pura de drenaje de mina es de 19 m3/min, de los cuales 15102 han alcanzado 9,7 m3/min, lo que representa una gran proporción del drenaje de gas de mina. Según este cálculo, el volumen de desvío diario de 15102 puede llegar a 1.
6. Problemas y precauciones existentes:
(1) La perforación y la excavación del túnel se llevan a cabo en paralelo, y el sitio de perforación está dispuesto en el túnel de excavación, lo que afecta el progreso de el equipo de excavación. Durante la perforación, el transporte de carbón triturado está limitado por el arranque y la parada de la cinta transportadora. El gas descargado durante la perforación aumenta la concentración de gas en el túnel.
(2) El espacio de perforación es de 1,5 m y el volumen de perforación es grande.
(3) Debido a los grandes cambios en el ángulo de inclinación de la veta de carbón, la perforación en el techo o el piso durante la construcción a menudo no logra alcanzar la profundidad de perforación diseñada.
(4) La minería está estrechamente relacionada, el tiempo de prebombeo es corto y la capacidad general de bombeo es limitada.
Las anteriores son algunas exploraciones y prácticas básicas de preextracción de gas de veta de carbón 15#. Se puede decir que este trabajo acaba de comenzar y la tecnología aún no está madura. Todavía hay muchos problemas y deficiencias en el trabajo. Continuaremos trabajando duro para hacer un mejor trabajo de preextracción del gas de las vetas de carbón y erradicar por completo los peligros ocultos del gas de las minas.
Adjuntos: 1. Tabla estadística del efecto de drenaje de la perforación de predrenaje en la cara de trabajo 15102
2. Diagrama de disposición de la perforación de predrenaje en la cara de trabajo 15102
3. 15102 Diagrama de conexión de perforación de predrenaje de la cara de trabajo
Febrero de 2010
Anexo 1
Tabla de estadísticas del efecto de perforación de perforación de predrenaje de la cara de trabajo 15102
p>Drenaje
La presión negativa del número de perforaciones en puntos del terreno durante el período.
MmH2O caudal
mmH2O metano
% gas puro metros cúbicos/minuto
Arriba/Mejor/Anterior/Un apellido
p>
Elevado
Sección 15102 entrada de aire principal 30036.000 0.88
61# 240 9 10.00 0.04
184# 180 6 8,00 0,02
263# 280 8 11,00 0,04
445# 200 7 8,00 0,03
15102 Tubo principal de aire de retorno 300 6,00 1,25
69# 265 12 11.00 0.05
161# 190 10 9.00 0.03
305# 270 9 12.00 0.04
Estable
Sin duda
Fase 15102 tubo de entrada principal 34235.00438+0
61# 22 2 95.00 0.21
184# 18 2 90.00 0.19
263# 21 2 95.00 0.21
445# 15 2 88.00 0.18
15102 Tubo principal de aire de retorno 37 2 40.00 5.22
69# 20 3 90.00 0.23
161# 15 3 95.00 0.25
305# 30 3 90.00 0.23