矿井瓦斯抽放技术-2

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1、主要内容主要内容一、基本知识一、基本知识 二、煤层瓦斯抽放技术及方法二、煤层瓦斯抽放技术及方法 三、瓦斯抽放参数的测定及计算三、瓦斯抽放参数的测定及计算 四、矿井瓦斯抽放设计及施工四、矿井瓦斯抽放设计及施工 五、矿井瓦斯抽放管理五、矿井瓦斯抽放管理二、煤层瓦斯抽放技术及方法二、煤层瓦斯抽放技术及方法2.1 瓦斯抽放发展概况 2.2 瓦斯抽放的目的及意义 2.3 瓦斯抽放的条件及应达到的指标 2.4 瓦斯抽放方法2.1 瓦斯抽放发展概况 我国煤矿瓦斯抽放技术的发展50年代中期，采用穿 层钻孔抽放上邻近层瓦斯 在阳泉获得成功，解决了 煤层群开采中首采面瓦斯 涌出量大的问题。同时， 认识到利用煤层开

2、采后形 成的采动卸压作用进行边 采边抽,可以有效地抽出 瓦斯。高透气性煤层抽放 瓦斯阶段邻近层卸压抽放 瓦斯阶段 80年代开始，随着 机采、综采和放顶煤技 术的应用，开采强度增 大，使工作面绝对瓦斯 涌出员大幅度增加。为 了解决高产、高效工作 面多瓦斯涌出源、高瓦 斯涌出量的问题，必须 结合矿井的地质开采条 件，实施综合抽放瓦斯50年代初期， 在抚顺高透气性特 厚煤层中首次成功 采用井下钻孔预抽 煤层瓦斯， 解决了 抚顺矿区的关键问 题，在透气性小于 抚顺煤层的其它矿 井未取得明显的效 果。 突出煤层抽放瓦 斯效果不理想、难以 消除突出威胁。从60 年代开始，试验研究 了多种强化抽放开采 煤层

3、瓦斯的方法，如 煤层高、中压注水、 水力压裂、水力割缝 、松动爆破、大直径 钻孔等。低透气性煤层强化 抽放瓦斯阶段综合抽瓦斯阶段2.2 瓦斯抽放的目的及意义预防瓦斯超限确保矿井安全生产。开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井， 应抽放被保护层的卸压瓦斯。无保护层可采的矿井，预抽瓦斯可作为 区域性或局部防突措施来使用。开发利用瓦斯资源，变害为利。 瓦瓦 斯斯 抽抽 放放 的的 目目 的的2.2 瓦斯抽放的目的及意义瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施瓦 斯 抽 放 的 意义 瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源。瓦斯抽放能够解决矿井仅靠通风难以解决 的问题，降低矿井通风成本2.3 瓦斯抽放的条件及应达

4、到的指标 开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。 瓦斯抽放的条件 矿井绝对瓦 斯涌出量达 到以下条件 一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一 个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3min，用 通风方法解决瓦斯问题不合理的。 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。 大于或等于40m3min； 年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/ min； 年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min； 年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min； 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15 m3/min。煤矿瓦斯抽采指标（AQ 1026-2006）2）应达到的指标（1）突出煤层工作面采掘作业前

5、必须将控制范围内煤层的瓦斯 含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤 层始突深度的瓦斯压力以下。若没有能考察出煤层始突深度 的瓦斯含量或压力，必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或 将煤层瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。控制范围如下： a）石门（井筒）揭煤工作面控制范围应根据煤层的实际突 出危险程度确定，但必须控制到巷道轮廓线外8m以上（煤 层倾角8时，底部或下帮5m）。钻孔必须穿透煤层的 顶（底）板0.5m以上。若不能穿透煤层全厚，必须控制到 工作面前方15m以上。b) 煤巷掘进工作面控制范围为：巷道轮廓线外8m以上（煤 层倾角8时，底部或下帮5m）及工作面前方10m以

6、上。c) 采煤工作面控制范围为：工作面前方20m以上。 解释：控制范围的概念都指与最外轮廓线平行的 平面上的投影距离：5-8m8m石 门8m5-8m井 筒5-8m8m斜 井8m5-8m平 巷倾角大于8时，由于自重的作用，安全性提高，底部和 下帮的控制范围可减少为5m。（2）邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应 满足表1规定，瓦斯涌出量主要来自于开采层 的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸 瓦斯量应满足表2规定。工作面绝对瓦斯涌出 量Q(m3/min)工作面抽采率 （%）备注5Q1020风排瓦斯4-810Q2030风排瓦斯7-1420Q4040风排瓦斯12-2440Q7050风排瓦斯20-

7、3570Q10060风排瓦斯28-40Q 10070风排瓦斯30表1 采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标考虑到现有技术的可行性，高瓦斯量工作面风排瓦斯仍然很大，还需强调强化通风 。表2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标工作面日产量（t ）可解吸瓦斯量Wj（m3/t）对应的最大瓦斯涌出 量 1000t85.6m3/min 10012500t74.912.3 25014000t610.416.7 40016000t5.515.322.9 60018000t520.827.8 800110000t4.525.031.3 10000t427.8 （3 3）采掘工作面风速不得超过）采掘工作面风

8、速不得超过4m/s4m/s，风流中瓦斯，风流中瓦斯 浓度不得超过浓度不得超过1%1%。（4）矿井瓦斯抽采率确保矿井正常通风能力足以满 足要求、限制不合理地增加矿井风量。表3 矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井绝对瓦斯涌出量 Q(m3/min)矿井抽采率 （%）备注Q2025风风排瓦斯量15 20Q4035 14-26 40Q8040 24-48 80Q16045 44-88 160Q30050 80-150 300Q50055 135-225 Q50060 200沿层钻孔 穿层钻孔 拐弯钻孔按抽放与采掘时 间关系分类 巷道抽放法 钻孔抽放法： 巷道、钻孔混合抽放法 瓦斯抽放方法 采前抽放：预抽采中

9、抽放： 采后抽放：采空区抽故 本煤层瓦斯抽放 邻近层瓦斯抽放 采空区瓦斯抽放按抽放瓦斯 来源分类按抽放工艺 分类边采边抽 边掘边抽地面钻孔 井下钻孔2.4 瓦斯抽放方法未卸压抽放卸压抽放按煤层卸压因 素分类采掘卸压抽放 人为卸压抽放(1 )本煤层瓦斯抽放的原理本煤层瓦斯抽放就是在煤层开采之前或采掘的同时，用钻 孔或巷道进行该煤层的抽放工作。煤层回采前的抽放属于 未卸压抽放，在受到采掘工作面影响范围内的抽放，属于 卸压抽放。 本煤层瓦斯抽放的 原理(2) 本煤层瓦斯抽放的分类决定未卸压煤层抽采效 果的关键性因素，是煤 层的自然透气性系数。本煤层瓦斯抽放的 分类本煤层未卸压抽采 钻孔综合法本煤层卸

10、压抽采在受回采或掘进的采动影响下，引起 煤层和围岩的应力重新分布，形成卸 压区和应力集中区。在卸压区内煤层 膨胀变形，透气性系数增加，在这个 区域内打钻抽采瓦斯，可以提高抽采 量，并阻截瓦斯流向工作空间。(3) 本煤层未卸压钻孔预抽 1 巷道预抽 深部截取式布置 一般式布置 网络式布置 巷道预抽瓦斯的优点 可以提前将采区的准备巷道掘出来，不影响生产正常接替。 煤壁暴露面积大，有利于瓦斯涌出和抽放。 在掘进瓦斯巷道时，对该区的瓦斯涌山形式，地质构造等能进行进一步了解，有利于采取 对策，实现安全生产。 对下段(或下个水平)采区和邻区的煤层瓦斯，可起到一定的释放和截抽作用。(3) 本煤层未卸压钻孔预

11、抽 抽放瓦斯钻孔参数。 (1) 钻孔直径：一般选用75l00mm，有条件时可用大直径钻孔抽放瓦斯。 (2) 钻孔长度：沿层钻孔的长度一般为工作面长度的70一90%。 (3)钻孔间距、数量、有效抽放时间：根据钻孔瓦斯流量衰减系数()、需要抽放 瓦斯量(Qx)、钻孔极限抽出瓦斯量Qj，计算确定钻孔有效抽放时间(tx)、钻孔数量和钻孔间距。 (4) 一般应用13.3326.66kPa的负压。 2 钻孔预抽 沿层钻孔 穿层钻孔 (3) 本煤层未卸压钻孔预抽 3 钻孔预抽瓦斯新技术沿层交叉钻孔预抽开采层瓦斯 穿层网格布孔预抽开采层瓦斯技术(4) 本煤层卸压抽放瓦斯 本煤层卸压抽放边掘边抽 当掘进煤层巷道

12、瓦斯涌出量大子3m3min时，由煤巷两侧掘进小钻场，在钻场内布 置钻孔，抽放巷道周围卸压煤体的瓦斯，并截取深处煤体涌出的瓦斯。适用条件与优缺点 掘进煤层巷道时瓦斯涌出量超过3m3/min，通风不易解决瓦斯问题。 适于透气 性低，预抽效果不好的煤层。 抽出巷道周围煤休的卸压瓦斯，并可截取煤体深处涌出 的瓦斯，减少涌入巷道的瓦斯量，抽放效果好。 钻孔易漏气，往往不易保证规定的抽 放瓦斯浓度。动画演示动画演示(4) 本煤层卸压抽放瓦斯 厚煤层上行分层开采边采边抽开采层卸压抽放边采边抽 厚煤层下行分层开采边采边抽一次采全高边采边抽（5） 提高本煤层瓦斯抽放量的途径 提高本煤层瓦斯抽放量的途径 增大钻

13、孔直径 目前 各国 的抽 放钻 孔直 径都 有增 大的 趋势 增大煤层 透气性 地 面 钻 孔 水 力 压 裂 水 力 破 裂 水 力 割 缝 交 叉 钻 孔 提高抽 放负压 提高抽 放负压 是否能 显著增 加抽放 量还存 在着不 同的看 法 (1) 邻近层抽放瓦斯原理和分类邻近层瓦斯抽放按邻近层的位置 分为上邻近层(或顶板邻近层)抽放 和下邻近层(或底板邻近层)抽放; 按汇集瓦斯的方法分为钻孔抽放、 巷道抽放和巷道与钻孔综合抽放 三类。 原理在煤层群开采时,由于开采层 的采动影响,使其上部或下部 的围岩及煤层卸压并引起这些 煤岩层的膨胀变形和透气性的 大幅度提高,引起这些煤层的 瓦斯向开采层

14、采掘空间涌出。 邻近层瓦斯抽放原理和分类分类(2) 钻孔抽放尾巷倾斜钻孔抽放邻近层瓦斯迎面斜交钻孔抽放邻近层瓦斯 1) 从开采层层内巷道打钻孔抽放 运输巷钻孔抽放邻近层瓦斯回风巷钻场倾斜钻孔 抽放上邻近层瓦斯 中间巷钻孔抽放 邻近层瓦斯 1) 从开采层层内巷道打钻孔抽放 回风巷与运输巷同时 打钻孔抽放邻近层瓦斯底板岩巷钻孔抽放 邻近层瓦斯 2 )从开采层外打钻孔抽放邻近层瓦斯 邻近层巷道钻孔 抽放邻近层瓦斯 顶板岩巷钻孔 抽放邻近层瓦斯钻场间距多为30m 60m。一个钻场可布 置一个或多个钻孔抽放上邻近层时的仰角，应 使钻孔通过顶板岩石的裂隙 带进入邻近层充分卸压区。 下邻近层抽放时的钻孔角度

15、 没有严格要求抽放邻近层瓦斯钻孔 直径，一般都采用 75mm左右。一般孔口负压应保持在6. 7 kPa 13.3kPa以上。国 外多为13.3 kPa 26.6kPa 。 (3) 地面钻孔抽放邻近层瓦斯地面拐弯钻孔 抽放邻近层瓦斯地面垂直钻孔 抽放邻近层瓦斯地面钻孔抽放 邻近层瓦斯(4)顶板瓦斯巷抽放上邻近层瓦斯垂直工作面顶板瓦斯巷 顶板瓦斯巷抽放上邻近层瓦斯平行工作面顶板瓦斯巷 瓦斯巷与钻孔综合布置 (5) 巷道抽放 倾斜抽放巷走向抽放巷巷道抽放（1） 采空区瓦斯抽放方法按开采过程 来划分 抽放方法分类 按采空区状 态划分 回 采 过 程 中 采 空 区 抽 放 按采空区瓦 斯抽放方式 采 后 密 闭 采 空 区 抽 放 半 封 闭 采 空 区 抽 放 全 封 闭 采 空 区 抽 放 钻 孔 抽 放 法 巷 道 抽 放 法 （1） 采空区瓦斯抽放方法运输顺槽回风顺槽均压设施CH4半封闭采空区瓦斯抽放 均压埋管抽放（1） 采空区瓦斯抽放方法半 封 闭 采 空 区 瓦 斯 抽 放 地 面 钻 孔 抽 放（1） 采空区瓦斯抽放方法半封闭采空区瓦斯抽放 风 巷70 m80 m80 m80 m80 m80 m80 m80 m70 m80 m85 m85 m1 21 11 09876