矿井瓦斯抽放技术2课件.ppt
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- 矿井 瓦斯 技术 课件
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1、2.1 2.1 瓦斯抽放发展概况瓦斯抽放发展概况 2.2 2.2 瓦斯抽放的目的及意义瓦斯抽放的目的及意义2.3 2.3 瓦斯抽放的条件及应达到的指标瓦斯抽放的条件及应达到的指标 2.4 2.4 瓦斯抽放方法瓦斯抽放方法2.1 2.1 瓦斯抽放发展概况瓦斯抽放发展概况 我国煤矿瓦斯抽放技术的发展我国煤矿瓦斯抽放技术的发展 50年代中期,采用穿年代中期,采用穿层钻孔抽放上邻近层瓦层钻孔抽放上邻近层瓦斯在阳泉获得成功,解斯在阳泉获得成功,解决了煤层群开采中首采决了煤层群开采中首采面瓦斯涌出量大的问题面瓦斯涌出量大的问题。同时,认识到利用煤。同时,认识到利用煤层开采后形成的采动卸层开采后形成的采动卸
2、压作用进行边采边抽压作用进行边采边抽,可可以有效地抽出瓦斯。以有效地抽出瓦斯。高透气性煤层抽放高透气性煤层抽放瓦斯阶段瓦斯阶段邻近层卸压抽放邻近层卸压抽放瓦斯阶段瓦斯阶段 80年代开始,随着年代开始,随着机采、综采和放顶煤技机采、综采和放顶煤技术的应用,开采强度增术的应用,开采强度增大,使工作面绝对瓦斯大,使工作面绝对瓦斯涌出员大幅度增加。为涌出员大幅度增加。为了解决高产、高效工作了解决高产、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题,必须斯涌出量的问题,必须结合矿井的地质开采条结合矿井的地质开采条件,实施综合抽放瓦斯件,实施综合抽放瓦斯 50年代初期,年代初期,在抚顺高透
3、气性特在抚顺高透气性特厚煤层中首次成功厚煤层中首次成功采用井下钻孔预抽采用井下钻孔预抽煤层瓦斯,煤层瓦斯,解决了解决了抚顺矿区的关键问抚顺矿区的关键问题,在透气性小于题,在透气性小于抚顺煤层的其它矿抚顺煤层的其它矿井未取得明显的效井未取得明显的效果。果。突出煤层抽放瓦突出煤层抽放瓦斯效果不理想、难以斯效果不理想、难以消除突出威胁。从消除突出威胁。从60年代开始,试验研究年代开始,试验研究了多种强化抽放开采了多种强化抽放开采煤层瓦斯的方法,如煤层瓦斯的方法,如煤层高、中压注水、煤层高、中压注水、水力压裂、水力割缝水力压裂、水力割缝、松动爆破、大直径、松动爆破、大直径钻孔等。钻孔等。低透气性煤层强
4、化低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段抽放瓦斯阶段综合抽瓦斯阶段综合抽瓦斯阶段2.2 2.2 瓦斯抽放的目的及意义瓦斯抽放的目的及意义预防瓦斯超限确保矿井安全生产。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,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。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。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。开发利用瓦斯资源,变害为利。2.2 2.2 瓦斯抽放的目的及意义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是消
5、除煤矿重大瓦斯事故的治本措施瓦瓦斯斯抽抽放放的的意意 义义 瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源。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,降低矿井通风成本的问题,降低矿井通风成本2.3 2.3 瓦斯抽放的条件及应达到的指标瓦斯抽放的条件及应达到的指标 开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。瓦斯抽放的条件瓦斯抽放的条件 矿井绝对瓦矿井绝对瓦斯涌出量达斯涌出量达到以下条件到以下条件 一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m5m3 3/min/min或一或一个掘进工作面的瓦斯涌
6、出量大于个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3m3 3minmin,用,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。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。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。大于或等于大于或等于40m40m3 3minmin;年产量年产量1.01.01.5Mt1.5Mt的矿井,大于的矿井,大于30m30m3 3/min/min;年产量年产量0.60.61.0Mt1.0Mt的矿井,大于的矿井,大于25m25m3 3/min/min;年产量年产量0.40.40.6Mt0.6Mt的矿井,大于的矿井,大于20m20m3 3/min/min;年产量小于或等于年产量小于或等于0.4Mt0.
7、4Mt的矿井,大于的矿井,大于15 m15 m3 3/min/min。煤矿瓦斯抽采指标(AQ 1026-2006)2)应达到的指标)应达到的指标(1)突出煤层工作面采掘作业前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
8、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以上。c)采煤工作面控制范围为:工作面前方20m以上。解释:解释:控制范围的概念都指与最外轮廓线平行的平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:面上的投影距离:5-8m8m石门8m5-8m井筒5-8m8m斜井8m5-8m平巷倾角大于倾角大于8时,由于自重的作用,安全性提高,底部时,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)邻近层或围岩的采煤工作
9、面瓦斯抽采率应满足表足表1规定,瓦斯涌出量主要来自于开采层的采规定,瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表应满足表2规定。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20-3570Q10060风排瓦斯28-40Q 10070风排瓦斯30表表1 采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标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。考虑
10、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。表表2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标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/min10012500t74.912.325014000t610.416.740016000t5.515.322.960018000t520.827.8800110000t4.525.031.310000t427.8(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。表表3 矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井瓦斯抽采率
11、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风排瓦斯量风排瓦斯量1520Q4035 14-2640Q8040 24-4880Q16045 44-88160Q30050 80-150300Q50055 135-225Q50060 200沿层钻孔沿层钻孔穿层钻孔穿层钻孔拐弯钻孔拐弯钻孔按抽放与采掘时按抽放与采掘时间关系分类间关系分类 巷道抽放法巷道抽放法 钻孔抽放法:钻孔抽放法:巷道、钻孔混合抽放法巷道、钻孔混合抽放法 瓦斯抽放方法瓦斯抽放方法 采前抽放:预抽采前抽放:预抽采中抽放:采中抽放:采后抽放:采空区抽故采后抽放:采空区抽故 本煤层瓦斯抽放本煤层瓦斯抽放
12、邻近层瓦斯抽放邻近层瓦斯抽放 采空区瓦斯抽放采空区瓦斯抽放按抽放瓦斯按抽放瓦斯来源分类来源分类按抽放工艺按抽放工艺分类分类边采边抽边采边抽边掘边抽边掘边抽地面钻孔地面钻孔井下钻孔井下钻孔2.4 2.4 瓦斯抽放方法瓦斯抽放方法未卸压抽放未卸压抽放卸压抽放卸压抽放 按煤层卸压因按煤层卸压因素分类素分类采掘卸压抽放采掘卸压抽放人为卸压抽放人为卸压抽放(1)(1)本煤层瓦斯抽放的原理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孔或巷道进行该煤层的抽放工作。煤层回采前的抽放属于
13、未卸压抽放,在受到采掘工作面影响范围内的抽放,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。卸压抽放。本煤层瓦斯抽放的本煤层瓦斯抽放的原理原理(2)(2)本煤层瓦斯抽放的分类本煤层瓦斯抽放的分类决定未卸压煤层抽采效决定未卸压煤层抽采效果的关键性因素,是煤果的关键性因素,是煤层的自然透气性系数。层的自然透气性系数。本本煤煤层层瓦瓦斯斯抽抽放放的的分分类类本煤层未卸压抽采本煤层未卸压抽采 钻孔综合法钻孔综合法本煤层卸压抽采本煤层卸压抽采在受回采或掘进的采动影响下,引起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,形成卸煤层和围岩的应力重新分布,形成卸压区和应力集中区。
14、在卸压区内煤层压区和应力集中区。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。量,并阻截瓦斯流向工作空间。(3)本煤层未卸压钻孔预抽本煤层未卸压钻孔预抽 1 1 巷道预抽巷道预抽 深部截取式布置深部截取式布置 一般式布置一般式布置 网络式布置网络式布置 巷道预抽瓦斯的优点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。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。煤壁暴露面积大,有利于瓦斯涌出和抽放。在掘
15、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。取对策,实现安全生产。对下段对下段(或下或下个水平个水平)采区和邻区的煤层瓦斯,可起到一定的释放和截抽作用。采区和邻区的煤层瓦斯,可起到一定的释放和截抽作用。(3)(3)本煤层未卸压钻孔预抽本煤层未卸压钻孔预抽 抽放瓦斯钻孔参数。抽放瓦斯钻孔参数。(1)钻孔直径:一般选用钻孔直径:一般选用75l00mm,有条件时可用大直径钻孔抽放瓦斯。,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钻孔长度:
16、沿层钻孔的长度一般为工作面长度的70一一90%。(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、需要抽放瓦斯量瓦斯量(Qx)、钻孔极限抽出瓦斯量、钻孔极限抽出瓦斯量Qj,计算确定钻孔有效抽放时间,计算确定钻孔有效抽放时间(tx)、钻孔数量和钻孔间距。、钻孔数量和钻孔间距。(4)一般应用一般应用13.3326.66kPa的负压。的负压。2 2 钻孔预抽钻孔预抽 沿层钻孔沿层钻孔 穿层钻孔穿层钻孔(3)本煤层未卸压钻孔预抽本煤层未卸压钻孔预抽 3 3 钻孔预抽瓦斯新技术钻孔预抽瓦斯新技术沿层交叉钻孔预抽开采层瓦斯沿层
17、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穿层网格布孔预抽开采层瓦斯技术(4)(4)本煤层卸压抽放瓦斯本煤层卸压抽放瓦斯 本煤层卸压抽放本煤层卸压抽放边掘边抽边掘边抽 当掘进煤层巷道瓦斯涌出量大子当掘进煤层巷道瓦斯涌出量大子3m3min时,由煤巷两侧掘进小钻场,在钻场内布时,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。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。适用条件与优缺点适用条件与优缺点 掘进煤层巷道时瓦斯涌出量超过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。,通风不易解决瓦斯问题。适于
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