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1、矿井瓦斯抽放技术,河南理工大学瓦斯地质研究所魏风清,矿井瓦斯抽放讲义,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义 二、国内外瓦斯抽放概况 三、瓦斯抽放有关法规文件 四、矿井瓦斯抽放设计与可行性论证 五、矿井瓦斯抽放方法分类 六、掘进工作面瓦斯抽放 七、回采工作面瓦斯抽放 八、采空区瓦斯抽放,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,1、煤矿数量全国现有各类煤矿约2.8万处，其中45户安全重点监控企业有414处，其他国有重点煤矿322处；地方国有煤矿2176处；乡镇煤矿2.45万处。,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,2、煤炭产量2004年，全国原煤产量19.56亿吨，同比增长17.33。其中，45户安全重点监控
2、企业产量5.02亿吨，占全国煤矿产量的25.66%；其他国有重点煤矿产量4.17亿吨，占全国煤矿产量的21.3%；地方国有煤矿产量2.95亿吨，占全国煤矿产量的15.08%；乡镇煤矿产量7.42亿吨，占全国煤矿产量的37.94%。2005年，全国原煤产量21.6亿吨。煤炭占全国一次性能源结构的70。,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,3、瓦斯资源我国陆上埋深2000m以浅的煤层瓦斯资源量为31.46万亿m3，位居世界第三，相当于450亿t标煤，主要分布于24个省区，山西、贵州、新疆、陕西、内蒙、甘肃、川黔滇边界、两淮等地区最丰富。到2004年底，已陆续探明瓦斯储量1023亿m3。,一、矿井瓦斯
3、危害及瓦斯抽放的意义,4、高突矿井分布2004年，国有重点煤矿中，有高瓦斯矿井152处、煤与瓦斯突出矿井154处，高瓦斯、突出矿井数量约占49.8%，煤炭产量约占42%,主要分布在安徽、四川、重庆、贵州、江西、湖南、河南、山西、辽宁、黑龙江等省区。45户安全重点监控企业中，有高瓦斯、突出矿井250处，其矿井数量和产量分别占60.2%、60.6%，2004年瓦斯涌出量为66亿m3。,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,5、我国煤矿灾害事故的主要特征 （1）煤矿特别重大事故中瓦斯事故所占比重最高新中国成立以来，全国煤矿共发生一次死亡百人以上的事故19起，死亡3162人。其中，18起是瓦斯爆炸、瓦斯煤
4、尘爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等，死亡3052人，事故起数和死亡人数分别占94.74%和96.52%。2001年至2005年2月底，全国煤矿发生一次死亡30人以上的事故28起，死亡1689人。其中，瓦斯事故24起，死亡1558人，事故起数和死亡人数分别占85.71和92.2%。,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,5、我国煤矿灾害事故的主要特征 （2）一次死亡百人以上事故绝大部分发生在国有煤矿特别是45户安全重点监控企业 新中国成立以来，全国煤矿发生的19起一次死亡百人以上事故，国有煤矿事故起数占94.74%，死亡人数占96.39%；国有重点煤矿事故起数占84.21%,死亡人数占91.90%。这
5、19起事故中，45户安全重点监控企业发生15起，占73.68%，死亡人数占81.37%。,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,5、我国煤矿灾害事故的主要特征 （3）乡镇煤矿事故死亡总人数和一次死亡30人以下的事故最多全国煤矿事故死亡总人数乡镇煤矿占70%73%；一次死亡39人的重大事故，乡镇煤矿约占80%；一次死亡1029人的特大事故，乡镇煤矿约占70%。,一、矿井瓦斯危害及瓦斯抽放的意义,6、瓦斯抽放的意义 （1）减少瓦斯涌出，避免瓦斯燃烧或爆炸，保证矿井安全生产； （2）防煤与瓦斯突出，减少人员伤亡； （3）有利于提高工作面采掘进度，实现高产高效； （4）瓦斯为工业生产和人民生活服务,变害为
6、利,创造良好的社会效益和经济效益； （5）减少瓦斯对大气的污染,有利于生态环境的保护。,二、国内外瓦斯抽放概况,1、国外概况 2、国内概况,二、国内外瓦斯抽放概况,1、国外概况 （1）系统地进行瓦斯抽放于一九四三年，在德国鲁尔矿区的曼斯弗尔德矿井。 （2）19501991年，世界煤矿瓦斯抽放量基本呈线性增长，1991年全世界约有565580座煤矿抽放瓦斯58亿m3（410万t/a）。 （3）据有关统计资料，年抽放量超过1亿 m3的国家有10个，即独联体、美国、中国、英国、德国、日本、波兰、搜克、法国和澳大利亚。,二、国内外瓦斯抽放概况,2、国内概况（1）瓦斯抽放2004年，国有重点煤矿有地面抽
7、采系统308套，井下移动抽采系统272套，瓦斯抽采量18.66亿m3，抽采率26.5。45户安全重点监控企业的高瓦斯、突出矿井全部装备了瓦斯抽采系统，瓦斯抽采量为16.95亿m3，年抽采量超过1亿立方米的矿区有阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺。山西大宁煤矿多分支水平井日抽采瓦斯近2万m3，抽采率达70%以上。,二、国内外瓦斯抽放概况,2、国内概况,二、国内外瓦斯抽放概况,2、国内概况（2）瓦斯利用我国煤矿瓦斯利用尚处于起步阶段，主要集中在瓦斯抽采量高的国有重点矿区，尤其是45户安全重点监控企业，目前以民用和工业燃气为主,部分用于瓦斯发电。2004年，45户安全重点监控企业已有居民和工业
8、用户45万户，瓦斯发电装机功率44000千瓦；瓦斯实际利用量4.1亿m3，平均利用率24.7%。,三、瓦斯抽放有关法规、技术规范的规定,1、瓦斯抽放有关法规、技术规范 （1）煤矿安全规程（2004年） （2）防治煤与瓦斯突出细则（1995年） （3）国有煤矿瓦斯治理规定（国家局21号令） （4）煤矿瓦斯治理与利用总体方案（发改能源20051137号 ） （5）煤矿瓦斯治理经验五十条发改能源2005457号 （6）矿井瓦斯抽放管理规范 （7）煤矿瓦斯抽放工程设计规范 （8）煤矿瓦斯抽放技术规范,三、瓦斯抽放有关法规、技术规范的规定,2、建立抽放系统的条件有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放
9、瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统： （一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。 （二）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： （1）大于或等于40m3/min； （2）年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min； （3）年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min； （4）年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min； （5）年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。 （三）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。,三、瓦斯抽放有关法规、技术规范的规定,（3）坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后
10、采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”的瓦斯治理原则和“以抽定产、以风定产、工程先行、技术突破、装备升级、管理创新、全面提高”的治理思路。煤矿瓦斯治理与利用总体方案,三、瓦斯抽放有关法规、技术规范的规定,（4）瓦斯综合治理的基本思想是，贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针，树立“瓦斯事故是可以预防和避免的”意识，实施“可保尽保、应抽尽抽”的瓦斯综合治理战略，坚持“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”，变“抽放”为“抽采”，以完善通风系统为前提，以瓦斯抽采和防突为重点，以监测监控为保障，区域治理与局部治理并重，以抽定产，以风定产，地质保
11、障，掘进先行，技术突破，装备升级，管理创新，落实责任，实现煤与瓦斯共采，建设安全、高效、环保矿区。 煤矿瓦斯治理经验五十条,三、瓦斯抽放有关法规、技术规范的规定,（5）按照“大流量、多抽泵，大管径、多回路”的原则完善瓦斯抽采系统。泵和管网的能力要留有足够的富裕系数，泵的装机能力应为需要抽采能力的23倍。选择高负压大流量水环式真空泵，配齐配全各类抽采钻机和必要的移动抽采泵，逐步淘汰玻璃钢瓦斯抽采管路。瓦斯利用矿井应根据不同的抽采方法和抽采瓦斯的浓度，实现分系统抽采，既满足安全需要，又符合利用要求。到2006年，所有高瓦斯矿井必须建立完善的地面永久瓦斯抽采系统。 煤矿瓦斯治理与利用总体方案,四、矿
12、井瓦斯抽放设计与可行性论证,1、决定瓦斯抽放效果的主要方面矿井瓦斯抽放效果的优劣，主要取决于以下三个方面：（1）设计一套选型合理、装备完善的抽放系统；（2）选取最有效的瓦斯抽放方法；（3）加强抽放系统日常管理。,四、矿井瓦斯抽放设计与可行性论证,2、矿井抽放系统设计内容矿井瓦斯抽放管理规范第13条规定，矿井瓦斯抽放设计包括下列内容： （1）矿井概况：煤层赋存条件、矿井煤炭储量、生产能力、巷道布置、采煤方法及通风状况。 （2）瓦斯基础数据：瓦斯鉴定参数，矿井瓦斯涌出量，煤层瓦斯压力、含量，矿井瓦斯储量及可抽量，煤层透气性系数与钻孔瓦斯流量及其衰减系数。 （3）抽放方法：钻孔（巷道）布置与抽放工艺
13、参数。 （4）抽放设备：抽放泵、管路系统、监测及安全装置。 （5）泵站建筑：泵房、供水、供电、采暖、避雷及其它。 （6）瓦斯利用；利用方式和利用量、利用方案、资金概算。 （7）技术经济指标：投资概算及工期。 （8）设计文件：设计说明书、设备与器材清册、资金概算、图纸。,四、矿井瓦斯抽放设计与可行性论证,3、抽放系统装备 （1）控制装置阀门、每一分支管路均应安装； （2）测量装置孔板、测压取样口，每一分支管路均应安装； （3）安全装置放水器，阻焰器等，安装在合适地点； （4）监控装置自动监控系统流量、浓度。,四、矿井瓦斯抽放设计与可行性论证,4、瓦斯抽放可行性论证 （1）煤层抽放难易程度评价,四
14、、矿井瓦斯抽放设计与可行性论证,4、瓦斯抽放可行性论证 （2）论证步骤 参数测定 参数计算分析 对照标准评价,四、矿井瓦斯抽放方法分类,1、按照矿井瓦斯来源，矿井瓦斯抽放方法分为： （1）掘进工作面瓦斯抽放 （2）回采工作面瓦斯抽放 （3）采空区瓦斯抽放 2、按照矿井瓦斯抽放管理规范，矿井瓦斯抽放方法分为： （1）开采层瓦斯抽放 （2）邻近层瓦斯抽放 （3）采空区瓦斯抽放 （4）围岩瓦斯抽放,五、掘进工作面瓦斯抽放,1、掘进工作面瓦斯抽放的必要性 2、掘进工作面瓦斯来源分析 3、掘进工作面瓦斯抽放条件 4、掘进工作面抽放方法分类,五、掘进工作面瓦斯抽放,1、掘进工作面瓦斯抽放的必要性 在突出危
15、险工作面及高瓦斯工作面，为保证掘进工作面安全快速掘进，必须对煤层瓦斯进行抽放。 （1）瓦斯涌出量大严重制约了巷道掘进速度 。 （2）据统计，瓦斯突出主要发生在煤巷掘进工作面，瓦斯突出影响安全生产，降低掘进速度。,五、掘进工作面瓦斯抽放,2、掘进工作面瓦斯来源分析 （1）瓦斯来源 涌入巷道中瓦斯来源可分为三类：工作面前方破坏煤体瓦斯、掘进落煤瓦斯、巷道两侧卸压带瓦斯。在长距离掘进工作面，巷道两侧卸压带瓦斯是重要的瓦斯来源，直接影响掘进工作面瓦斯涌出量的多少。,五、掘进工作面瓦斯抽放,2、掘进工作面瓦斯来源分析 （2）影响因素 卸压带尺寸 煤层厚度 原始瓦斯含量 煤层瓦斯透气性 煤层厚度、倾角和巷
16、道相对于顶底板的位置,五、掘进工作面瓦斯抽放,3、掘进工作面瓦斯抽放条件掘进工作面瓦斯抽放条件由煤层突出危险性和巷道瓦斯涌出量决定： （1）当巷道瓦斯涌出量大于3m3/min，且通风机能力不足时； （2） 煤层瓦斯压力大于1Mpa，具有突出危险时。,五、掘进工作面瓦斯抽放,4、掘进工作面抽放方法分类 （1）隔断式抽放 （2）超前抽放 （3）预抽,五、掘进工作面瓦斯抽放,4、掘进工作面抽放方法分类 （1）隔断式抽放,五、掘进工作面瓦斯抽放,4、掘进工作面抽放方法分类 （2）超前抽放,五、掘进工作面瓦斯抽放,4、掘进工作面抽放方法分类 （3）预抽,五、掘进工作面瓦斯抽放,4、掘进工作面抽放方法分类 （1）隔断式抽放隔断式抽放原理设计原则设计要求基础参数优化方法应用实例,图1 掘进工作面隔断式瓦斯抽放原理图 1抽放钻孔；2巷道；3抽放边界；ABC巷道卸压带范围,五、掘进工作面瓦斯抽放,4、掘进工作面抽放方法分类 （1）隔断式抽放 设计原则 A、有效隔断巷道两侧卸压带瓦斯向巷道空间的涌出，减少巷道两侧卸压带瓦斯涌出量。 B、对掘进工作面前方的煤体起到预抽作用，消除工作面前方的抽放空白带，减少工作面前方破坏煤体向工作面空间的涌出。,
