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1、采中瓦斯抽采方法,一、概述 二、采中瓦斯来源及分源治理 三、地面钻井瓦斯抽采方法 四、穿层钻孔瓦斯抽采方法 五、顺层钻孔瓦斯抽采方法 六、巷道瓦斯抽采方法 七、采空区埋管瓦斯抽采方法,一、概述,一、概述,采前瓦斯抽采后，虽然煤层已消除突出危险性，但煤层中还残余部分可解吸瓦斯； 工作面产量越大，从煤炭中解吸的瓦斯也就越多。此外，开采层顶底板内赋存有不可采煤层时，工作面开采过程中，大量邻近层瓦斯将涌入工作面，给工作面带来极大的安全隐患 ； 因此在工作面开采过程中必须配合瓦斯抽采措施，进行随采随抽，进而降低工作面风排瓦斯量，保证工作面的安全高效开采。 从空间位置上来说包括地面抽采和井下抽采，从类型上
2、来说有钻孔抽采，也有巷道抽采。 采用分源治理的思想抽采煤层瓦斯。,二、采中瓦斯来源及 分源治理,二、邻近层（被保护层）瓦斯抽采技术原理,工作面瓦斯来源,工作面开采后，采空区顶底板内的裂隙发育及影响作用随着向顶底板内的延深逐渐减弱，则顶底板内邻近层瓦斯向采煤工作面的排放率与间距呈反比，间距越小，邻近层瓦斯涌出量越大，反之邻近层瓦斯涌出量越小。,二、邻近层（被保护层）瓦斯抽采技术原理,工作面采场瓦斯浓度分布,U形通风采空区空气流动及浓度分布,Y形通风采空区空气流动及浓度分布,采空区顶板“O”形圈分布,二、邻近层（被保护层）瓦斯抽采技术原理,分源治理采煤工作面瓦斯,对于一个工作面的瓦斯治理并不需要所
3、有措施全部采用，而是要根据煤层瓦斯地质状况，并结合各方法的适用条件择优选取，最终实现采煤工作面的开采安全。,三、地面钻井瓦斯抽采方法,三、地面钻井瓦斯抽采方法,在不可采邻近层较多的矿区，为保证采煤工作面的安全生产，需在采煤工作面开采过程中对邻近的不可采煤层进行卸压瓦斯抽采。 地面钻井抽采能力大、抽采期较长，可穿越开采煤层上部的所有煤层。在工作面采动作用下，邻近的不可采煤层获得了良好的卸压增透效果，瓦斯来源充足，采用地面钻井对邻近层进行卸压瓦斯抽采可获得良好的瓦斯抽采效果,图9-6 地面钻井结构示意图,三、地面钻井瓦斯抽采方法,地面钻井分三次开井，第一次开井直径349mm，第二次开井直径为241
4、mm，第三次开井直径180mm。地面钻井的终孔布置在垮落带内，与4煤层的顶板间距为5m的位置，钻孔水可沿裂隙进入采空区，不影响地面钻井的抽采效果。 工作面开采结束后，封闭采空区，地面钻井又专门对采空区进行瓦斯抽采，且能长期保持较高的瓦斯浓度。 根据效果考察，1#钻井平均产气量为3.93m3/min，共抽采瓦斯65.12万m3。2#钻井平均产气量为5.43m3/min，共抽采瓦斯39.91万m3。3#钻井平均产气量为3.46m3/min，共抽采瓦斯59.78万m3。,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,随着工作面的向前推进，采动压力场是随时空变化的。这个采动压力场中形成的大量裂隙
5、，为瓦斯在采空区上覆岩层中的运移和存储提供了通道和空间，为顶板走向钻孔的随采随抽提供了条件 。,顶板走向穿层钻孔抽采,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,在煤层顶板中开挖钻场，从钻场中向工作面采空区方向施工顶板走向钻孔，钻孔个数一般为510个，长度一般不小于80m，钻孔开孔位置距煤层顶板不小于0.5m，沿倾斜方向钻孔控制风巷向下40m的范围，在垂向上钻孔终孔一般布置在垮落带顶部和断裂带下部区域。前后钻场钻孔压茬不小于30m 。,顶板走向穿层钻孔抽采,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,裂隙沿垂向方向由直接顶、老顶逐渐向上发育的，在垂向上裂隙发育是时间的函数。随着上覆岩层裂隙的发育、岩层的冒落，在采空区的一定位置处
6、形成冒落拱。对于推进速度不同的工作面，顶板走向钻孔有效抽采范围内的裂隙发育状况及采空区冒落拱的位置也不尽相同。,顶板走向穿层钻孔抽采,高产高效工作面顶板走向钻孔布置层位,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,顶板走向穿层钻孔抽采,高产高效工作面顶板走向钻孔布置层位,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,顶板走向钻孔层位的选择应考虑工作面推进速度对上覆岩层裂隙发育的影响。根据高产高效工作面采空区上覆岩层中裂隙发育的这个特点，为有效抽采采空区瓦斯，防治上隅角瓦斯浓度超限，高产高效工作面顶板走向钻孔的布置应降低层位，布置在垮落带范围的岩层内。,顶板走向穿层钻孔抽采,高产高效工作面顶板走向钻孔布置层位,四、穿层钻孔瓦斯抽采方
7、法,在采煤工作面后方20m之外的范围施工穿层钻孔，从沿空留巷的顶底板位置开孔，向工作面方向施工，在平面上与风巷成3045，顶底板穿层钻孔成组布置，每组间距为1020m，顶板钻孔分高低位布置。,沿空留巷穿层钻孔抽采,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,在工作面开采初期，顶板初次来压之前，顶板内裂隙发育还不充分，裂隙还未发育到顶板高抽巷的位置，高抽巷无法抽到瓦斯，上邻近层瓦斯便会沿裂隙涌入采空区，给开采工作面带来安全隐患，为此，需要在顶板高抽巷内向工作面开切眼方向施工35个下向穿层钻孔。,顶板走向高抽巷初采期间下向穿层钻孔抽采,四、穿层钻孔瓦斯抽采方法,可从下一个工作面的巷道中或是本工作面的外错尾巷中沿倾向
8、向工作面方向施工大直径穿层钻孔，钻孔直径不小于200mm，钻孔角度根据煤层的开采厚度及岩层跨落角决定，钻孔应处于破坏裂隙边缘，但不能受到垮落带的破坏。,倾斜大直径穿层钻孔抽采,五、顺层钻孔瓦斯抽采方法,五、顺层钻孔瓦斯抽采方法,应力集中区处于煤壁前方620m左右, 卸压区处于煤壁前26m，卸压区和应力集中区统称为动压区。在集中应力作用下，工作面前方煤体破坏，发生膨胀扩容现象，产生大量裂隙并相互贯穿，导致煤层透气性显著提高，且在动压区，煤层整体呈塑性状态，抽采钻孔周围的极限塑性区范围急剧扩大，这为该区域内瓦斯的流动及抽采提供了有利条件。,采煤工作面前方动压区瓦斯抽采原理,五、顺层钻孔瓦斯抽采方法
9、,走向顺层短钻孔间距为24m，对于较厚的煤层在垂向上可施工23排钻孔，钻孔直径不小于75mm，钻孔深度由动压区宽度决定，钻孔穿透应力高峰区，但不超出应力集中区，根据具体情况决定，一般取1015m。 钻孔施工抽采与煤层开采交替进行，还可以利用抽采孔进行注水，软化煤体，降低工作面的煤尘量。,顺层钻孔抽采,六、巷道瓦斯抽采方法,六、巷道瓦斯抽采方法,在开采厚煤层或是顶板赋存有多层高瓦斯煤层条件下可考虑采用顶板走向高抽巷法抽采邻近煤层瓦斯，高抽巷瓦斯抽采法抽采能力高，抽采效果好，适用于瓦斯涌出量大的工作面。抽采纯量可达40-60m3/min。,走向高抽巷瓦斯抽采,六、巷道瓦斯抽采方法,为解决这一问题，
10、有两种解决方案，一是从高抽巷末端向切眼施工35个直径100mm的下向瓦斯抽采钻孔，钻孔末端进入15煤层直接顶板抽采瓦斯；二是将高抽巷与回风巷通过倾斜联络巷联通，倾斜联络巷贯穿整个岩柱，利用倾斜联络巷抽采工作面初采期涌出的瓦斯 。,走向高抽巷瓦斯抽采,六、巷道瓦斯抽采方法,在地质构造带或走向高抽巷布置困难的条件下常采用倾斜高抽巷法抽采断裂带内的瓦斯，倾斜高抽巷法适用于布置有外错尾巷的回采工作面，位于断裂带的中下部。倾斜高抽巷沿倾向深入工作面内部的距离为2040m，沿走向的倾斜高抽巷间距为200400m。,倾斜高抽巷瓦斯抽采,七、采空区埋管瓦斯抽采方法,七、采空区埋管瓦斯抽采方法,工作面开采过后，
11、采空区顶板岩层冒落，在采空区倾向上部由于区段煤柱的支撑作用，在一定时期内形成一个三角形空间，这为采空区瓦斯流动及汇集提供了条件。在U行通风作用下，该空间内的瓦斯有向工作面上隅角运移的趋势，给工作面的安全生产带来一定的安全隐患，因此需要对该空间内的瓦斯进行抽采，常采用采空区埋管进行瓦斯抽采。采空区埋管抽采一般为低负压大流量抽采。,基本埋管瓦斯抽采,七、采空区埋管瓦斯抽采方法,采空区顶板裂隙发育充分，裂隙内汇集有大量的高浓度瓦斯，常规的采空区埋管吸气口高度为12m，无法直接抽采到顶板裂隙内的瓦斯，为此可采用长立管埋管瓦斯抽采方法抽采顶板裂隙内的瓦斯。其原理是向顶板施工垂直钻孔，安设长立管，提高吸气口高度，直接抽采顶板裂隙内瓦斯，提高采空区抽采效果。,长立管埋管瓦斯抽采,七、采空区埋管瓦斯抽采方法,对于沿空留巷工作面，利用沿空留巷对采空区瓦斯进行埋管抽采。在进行巷帮充填过程中需要在墙体内铺设抽采支管。该方法抽采能力大，特别适用于煤层群开采条件。,沿空留巷埋管瓦斯抽采,
