矿井瓦斯抽放技术讲座.ppt

上邻近层卸压瓦斯抽放方法汇总图,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,a 从回风尾巷打钻抽上邻近层瓦斯的方法 1回风尾巷 2回风平巷 3抽瓦斯工作面的运输平巷 4采区抽瓦斯管 5钻场,钻孔抽放上邻近层卸压瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,b 迎面斜交钻孔抽放上邻近层瓦斯的方法 1抽瓦斯工作面回风平巷 2抽瓦斯工作面的运输平巷,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,c 顶板水平长钻孔抽放上邻近层瓦斯布置,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,d 地面钻孔抽放邻近层与采空区瓦斯方法 1-运输巷；2-回风巷；3-地面钻孔；4-中间巷,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,各种布孔方式抽放上邻近层卸压瓦斯效果,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,a 走向高抽巷布置（a平面图，b剖面图）,顶板集瓦斯巷道抽放上邻近层卸压瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,b 倾向抽瓦斯巷布置方式(a平面图 b剖面图),三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,c 走向高、中、低位抽瓦斯巷道相结合布置方式,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,阳泉各种高抽巷抽放瓦斯效果,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,a 上向孔抽放下邻近层卸压瓦斯方法,钻孔抽放下邻近层卸压瓦斯方法,（2）下邻近层卸压瓦斯抽放方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,b 下向孔抽放下邻近层卸压瓦斯方法,邻近层卸压瓦斯，尤其是上邻近层卸压瓦斯涌出量，有时会比开采煤层瓦斯涌出量大几倍甚至几十倍，而且上邻近层卸压瓦斯抽放方法也较成功，因此在煤层群开采的矿井，应大力开展上下邻近层卸压瓦斯抽放方法。,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,4、采空区瓦斯抽放方法技术及适用性 （1）回采工作面采空区瓦斯抽放方法 采空区冒落拱（带）卸压瓦斯抽放方法 回采工作面采空区积聚瓦斯抽放方法 工作面上隅角瓦斯抽放方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,钻孔抽放采空区冒落拱卸压瓦斯方法,a 从回风巷布孔抽放冒落拱瓦斯方法,适用条件：当开采煤层顶板含有近距离上邻近层或煤层分层开采，存在近距离下邻近层卸压瓦斯大量涌向回采工作面采空区时，均可采用打钻孔到冒落拱上方抽放采空区卸压瓦斯的方法。,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,b高位钻场抽放冒落拱瓦斯方法,技术工艺参数：抽放效果较好，但增加了斜巷钻场掘进量。钻场间距一般为5060m，每个钻场打直径75mm的钻孔6个，终孔位置距回风巷12m左右，在冒落拱上方12m的老顶裂隙带内，钻孔长度约70m。 应用说明：在水城矿区每孔抽放量为0.230.44m3/min，一个钻场抽放量平均约为2m3/min，抽放瓦斯浓度为35%，使上隅角瓦斯浓度从3%下降到0.76%。,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,回采工作面采空区积聚瓦斯抽放方法 插（埋）管抽放采空区瓦斯方法 顶煤专用巷道抽放采空区积聚瓦斯方法 专用巷与埋(插)管相结合抽放采空区积聚瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,a 密闭横贯抽放采空区瓦斯方法,插（埋）管抽放采空区瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,b 密闭尾巷抽放采空区瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,c 埋管抽放采空区瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,顶煤专用巷道抽放采空区积聚瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,专用巷与埋(插)管相结合抽放采空区积聚瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,工作面上隅角瓦斯抽放方法,井下移动泵站抽放上隅角瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,（2）老采空区瓦斯抽放方法 密闭插管大面积老采空区瓦斯抽放方法 井下钻孔抽放老采空区瓦斯方法 地面钻孔抽放老采空区瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,井下钻孔抽放老采空区瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,综合抽放瓦斯方法,三、我国煤矿抽放瓦斯主要技术简介,5、综合抽放瓦斯方法,一、我国煤层瓦斯赋存特点 从我国煤层瓦斯渗透率分布比率来看，我国的绝大部分煤层瓦斯储层属于低渗透储层。这正是我国瓦斯预抽率低的主要原因。 我国95以上的高瓦斯和突出矿井所开采的煤层属于低透气性煤层，透气性系数只有l0-310-4 mD，即0040004 m2(MPa2d)，透气系数均小于01 m2(MPa2d)，绝大部分矿井煤层均属难以抽采煤层。,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,我国煤储层的渗透率分布比率,1、“十一五”国家科技支撑计划专题“低透气性煤层增透及强化抽采瓦斯技术与装备” 主要研究水射流割缝、扩孔卸压增透抽放煤层瓦斯技术，通过理论和实际应用研究，最终形成一套技术装备，提高瓦斯抽放效果。,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,2、国家重大技术装备研制和重大产业技术开发项目“煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术研发与装备研制”专项“低透气性煤层瓦斯抽采增效技术开发” （1）低透气性煤层瓦斯抽采“空气弹造穴”增效技术与装备； （2）深孔控制水压爆破提高低透气性煤层瓦斯抽采效率技术； 低透气性煤层增透和抽采技术提供一整套装备与技术，解决低透气性煤层抽采难题，使低透气性煤层瓦斯抽采率提高40%50。,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,气流喷射轨迹示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,4,2,1,3,1-冲击钻孔，2-喷嘴，3-高压风管，4-冲落煤体 气流切割煤体示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,1-冲击钻孔，2-控制钻孔，3-抽采钻孔 钻孔布置示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,抽采瓦斯工艺技术主要包括钻孔工艺技术和抽采系统参数设定技术。 钻孔工艺技术：低透气性煤层具有煤质较软、钻孔极易塌孔的特点，为防止抽采瓦斯钻孔塌孔，造成抽采瓦斯通道堵塞，影响抽采系统整体效果，本项目拟采用带压冲孔工艺，即利用高压空气冲孔尾气压力对钻孔进行护孔。 抽采系统参数设定技术：主要通过试验、考察得出抽采低透气性煤层具体参数（包括抽采量、抽采负压等），最终确定出合理抽采瓦斯系统参数值。,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,本项技术研究的基本思路是： 在原有“深孔控制预裂爆破”技术的基础上，开发形成“深孔控制水压爆破”技术及装备。原有的深孔控制预裂爆破技术，采用可连接式塑料被筒实现了60m以上深孔连续装药；爆破封孔是采用研制的压风喷泥封孔器和抗静电阻燃塑料管进行连续快速封孔；起爆、传爆是采用了双起爆药包正向起爆，爆破孔全段敷设煤矿许用型导爆索加强传爆的装药结构。,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,可连接式塑料被筒图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,封孔装备图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,深孔爆破装药结构示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,钻孔充水示意图,定向聚能炸药被筒示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,井下中间试验钻孔布置示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,井下工业试验钻孔布置示意图,四、低透气性煤层强化抽放瓦斯技术研究进展,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,1、鹤岗矿区瓦斯赋存情况 鹤岗矿区瓦斯涌出量大，且有突出危险性。2004年瓦斯涌出量达到了278.9 m3/min，2005年4月矿井绝对瓦斯涌出量高达398 m3/min，其中单井最大绝对涌出量为119.7 m3/min，采煤工作面最大绝对瓦斯涌出量为48.5 m3/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为7 m3/min。目前9个生产矿井中，就有3个突出矿井（南山矿、益新公司、兴安矿）和3个高瓦斯矿井（峻德矿、兴煤公司、振兴公司二井），瓦斯灾害十分严重。,2、南山煤矿瓦斯情况 南山煤矿是高瓦斯突出矿井，瓦斯涌出量大，且有突出危险性。矿井绝对涌出量为119.7 m3/min，采煤工作面最大绝对瓦斯涌出量为48.5 m3/min，掘进工作面最大绝对瓦斯涌出量为7 m3/min，是鹤岗矿区矿井瓦斯灾害最严重、但瓦斯治理工作开展得比较全面的具有广泛代表性的典型矿井。 南山矿煤层透气性系数为:0.7761.558毫达西.相当31.0462.32 m2/(Mpa2.d)，属于易抽瓦斯煤层。,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,南山矿煤层瓦斯基础参数汇总表,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,3、瓦斯爆炸 1970年至今，南山煤矿共发生瓦斯灾害事故13起，死亡92人，伤25人。特别是1994年235采煤工作面的“9.17”瓦斯爆炸事故，一次死亡56人。当年的“11.30”自然发火事故，火区连续爆炸26次，当时大半个矿井被迫封闭，导致全矿停产，严重干扰了全矿正常工作的开展，当年全矿亏损9700万元。 4、煤与瓦斯突出 南山煤矿1983年鉴定为煤与瓦斯突出矿井，到目前为止，共发生瓦斯突出5起，死亡1人，其中最大一次突出为发生在1983年7月18日在二水平-110 m总机道的大型煤与瓦斯突，最大突出煤量627吨，涌出瓦斯量11830m3。,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,南山煤矿突出情况统计表,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,5、瓦斯抽放方法 南山矿瓦斯抽放以本煤层预抽为主，主要采用立体抽放方法。立体瓦斯抽放采用的主要方法有：煤层底板岩巷预抽方法；本煤层钻孔预抽方法；煤层顶板高位钻孔（仰角钻孔）边采边抽方法；瓦斯尾巷抽放方法；顶板巷道抽放方法；巷道掘进边掘边抽方法等，使瓦斯抽放效果明显提高，保证了安全生产。 全矿井瓦斯抽出率为26%。一般采煤工作面抽放率达到30%以上。,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,（1）煤层底板岩巷采前预抽方法,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,在煤层底板岩石集中巷的回风与运输巷内同时布置钻场，回风巷钻孔向下钻进，运输巷钻孔向上钻进。每个钻场间距5070m，钻场内最多布置30个钻孔。每个钻场的钻孔呈扇形布置，长度达到工作面长度的80%90%最佳。这种钻孔布置方法钻孔布置比较均匀，覆盖煤层范围大，瓦斯抽放时间长，效果好。,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,南山矿底板岩石穿层预抽钻孔布置图,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,（2）本煤层内布置钻孔采前预抽方法 在煤层内的运输和回风巷道内、或在中间巷道内布置钻孔，钻孔垂直巷道，或向采空区方向倾斜2030度的角度。具体钻孔间距6m10m 。这种钻孔布置方法最合理，钻空分布均匀，钻孔利用率高，抽放效果好。但是，有时受到巷道布置与正常生产的影响。,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,在煤层巷道或底板岩巷中向15或18号煤层布置顺层钻孔进行预抽。一般利用深孔（300）钻机沿煤层走向施工近水平长钻孔进行远距离深孔预抽。做到采前采区瓦斯抽放率达到25%以上。,南山矿近水平长钻孔预抽钻孔布置图,（3）高位钻孔仰角钻边采边抽方法,仰角钻孔、顶板高位钻场、水平钻孔抽放钻孔布置,利用回风巷道内的钻场向采空区方向布置仰角钻孔，或利用回风巷布置的高位巷钻场向采空区方向布置钻孔，主要抽放采空区和上隅角的瓦斯。,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,图2-40 高位钻场布置,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及展建议,南翼15号层一分段外延面300钻钻场布置图,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,利用现有井下巷道向深部煤层打瓦斯地质孔进行瓦斯抽放,向末采区域深部煤层打瓦斯地质孔进行瓦斯预抽,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,利用地表地质勘探钻孔进行瓦斯抽放,五、鹤岗矿区瓦斯抽放技术评价及建议,边掘边抽钻孔布置图,底分层入风巷掘进初期，瓦斯涌出较大，为防止在掘进期间瓦斯超限，在入风巷侧布置3个钻场，每个钻场布置20个钻孔，向煤体打全煤孔，进行边掘边抽。掘进期间，