第4章-采煤工作面PPT课件.ppt

第5章防突工作管理制度主讲人 曾建讲人 李朋煤集团瓦斯防治研究所 1 目录1 瓦斯抽放基础知识2 采煤工作面消突评价3 采煤工作面效果检验4 安全防护措施5 采煤工作面防治瓦斯超限措施 2 第一节瓦斯抽放基础知识 4 1 1基本概念1 瓦斯抽放 是在巷道中或地面通过向煤层或与煤层相通的裂隙带施工钻孔或巷道 经插管封孔后与抽放泵相连接 以提高煤层瓦斯向钻孔空间瓦斯压力梯度 达到快速将煤层中瓦斯抽出的目的 3 2 瓦斯抽放分类按抽放瓦斯来源分A 本煤层瓦斯抽放 B 邻近层瓦斯抽放 C 采空区瓦斯抽放 D 围岩瓦斯抽放 4 按抽放与采掘时间关系分A 为预抽煤层瓦斯 B 边采 掘 边抽 C 采后抽放瓦斯 按抽放工艺分A 钻孔抽放 B 巷道抽放 C 巷道钻孔混合抽放 5 3 影响钻孔瓦斯抽放量的因素A 瓦斯压力梯度 B 封孔质量 C 钻孔布置 D 煤层透气性系数 E 抽放时间 F 抽放管路安装质量 G 管路阻力 6 A 瓦斯压力梯度 是煤体裂隙中的瓦斯与裂隙表面煤体吸附的瓦斯向裂隙释放所构成的瓦斯压力 与钻孔抽放负压之差 B 封孔质量的好坏直接影响抽放效果的好坏 因为封孔的密实与否直接影响到抽放负压的高低 而过高的抽放负压也会造成封孔段破坏 影响瓦斯抽放 应经试验观测 确定合理的抽放负压 C 低透气性煤层中的瓦斯 难以释放到抽放空间 应通过合理地加密钻孔和通过钻孔的合理布置方式 尽量使抽放影响到煤体所有高瓦斯压力区 不留死角 提高瓦斯抽出量 也可有效消除突出危险性 7 煤层透气性系数对瓦斯抽放量的影响也是明显的 煤层的透气性直接影响抽放半径的大小 提高煤层透气性 有利于提高抽放率 在提高透气性方面国内外在这方面作了许多研究 如水力压裂 水力扩孔 松动爆破等 但这些措施影响范围有限 效果并不理想 D 在工作面回采过程中 煤体前方存着卸压区 应力集中区和原始压力区 在卸压区 煤体显著变形 透气性明显增加 虽有裂隙与工作面贯通 存在漏风现象 但瓦斯抽放混量显著增大 瓦斯抽放纯量也有显著增加 在应力集中区 煤体会产生新的裂隙 其中存在的原未受抽放影响的瓦斯会释放到抽放空间中 也有利于瓦斯抽放 8 E 钻孔抽放流量还与抽放时间有关其变化规律符合负指数方程 式中Q0 钻孔初始瓦斯流量 m3 min Qt 经t时间时钻孔瓦斯流量 m3 min 钻孔瓦斯流量衰减系数 d 1 随着抽放时间的推移 如煤层赋存状况无变化 瓦斯抽放流量会快速衰减 应尽量利用采动压力对煤体的影响多抽瓦斯 降低工作面瓦斯涌出 9 F 管路接头漏风 管道质量差 抽放管路与钻孔封孔管连接处漏风 都会降低钻孔抽放负压 影响瓦斯抽放量 G 抽放管路中积尘 积水 管路转弯过多 转弯角度过大 都会增加管路阻力 影响瓦斯抽放量 所以抽放管路设计时要考虑尽量减少管路转弯次数 放水器安设要合理 使用过程应及时放水 10 4 瓦斯抽放消突机理按瓦斯突出综合假说 煤 岩 与瓦斯突出是地应力 瓦斯和煤岩物理性质综合作用的结果 瓦斯抽放消除突出危险性在这三个方面都有一定作用 1 抽放钻孔的施工 在煤体中形成一定空间 钻孔周围煤体变形 应力得到释放 减少了地应力对煤 岩 与瓦斯突出的作用 2 通过预抽煤层中瓦斯 降低了煤层中的瓦斯压力 煤层中的瓦斯潜能得以释放 瓦斯对煤 岩 与瓦斯突出的发动作用减弱 3 煤层中的瓦斯潜能释放还可增加煤体强度 煤体抵抗破坏的能力增高 11 4 1 2预抽煤层瓦斯消突指标依据预抽煤层瓦斯措施在 煤矿安全规程 防治煤与瓦斯突细则 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 预抽回采工作面煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出措施效果评价方法 MT T1037 2007 河南省防治煤与瓦斯突出若干规定 及郑煤集团公司 三软 突出煤层顺层钻孔区域性消除突出危险性技术标准 ZMAQ0001 2007 中都作了明文规定 12 1 煤矿安全规程 有关规定 第190条 预抽煤层瓦斯后 必须对预抽瓦斯防治突出效果进行检验 其有效性指标应根据矿井实测资料确定 如无实测数据 可依据下列指标之一确定 A 预抽煤层瓦斯后突出煤层的残存瓦斯含量小于煤层始突深度的原始瓦斯含量 B 煤层瓦斯预抽率大于30 13 2 防治煤与瓦斯突细则 有关规定 第53条 突出危险煤层采用预抽煤层瓦斯防治突出措施时 钻孔应控制整个预抽区域并均匀布孔 第56条 采用预抽煤层瓦斯防治突出措施的有效性指标 应根据矿井实测资料确定 如果无实测数据 可参考下列指标之一确定 A 预抽煤层瓦斯后 突出煤层残存瓦斯含量应小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量 B 煤层瓦斯预抽率应大于25 煤层瓦斯预抽率应用钻孔控制范围内煤层瓦斯储量与抽出瓦斯量 包括打钻时钻孔喷出的瓦斯量 自然排放量 来计算 14 3 煤矿瓦斯抽采基本指标 AQ1026 2006 第4条 瓦斯抽采应达到的指标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煤层瓦斯压力以下 若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力 则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 1 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 2 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 3 采煤工作面控制范围为 工作面前方20m以上 15 4 预抽回采工作面煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出措施效果评价方法 MT T1037 2007 第6条 防突效果评价指标及判别标准评价预抽回采工作面煤层瓦斯防突措施效果的指标及判别标准 应根据矿井实测资料确定 如无实测资料 则预抽回采工作面煤层瓦斯达到下列条件之一 则无突出危险 a 残余瓦斯压力 评价单元煤层的残余瓦斯压力小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯压力 若没有煤层始突深度的瓦斯压力的数据 则煤层残余瓦斯压力小于0 74MPa b 残余瓦斯含量 评价单元煤层的残余瓦斯含量小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量 若没有煤层始突深度的瓦斯含量的数据 则煤层残余瓦斯含量小于8m3 t c 突出危险性评价综合指标D值 评价单元煤层突出危险性综合指标D值小于0 25 若计算D值的公式 4 中两个括号内的计算值都为负时 则不论D值多大 均为防治突出措施有效 16 5 河南省防治煤与瓦斯突出若干规定 有关规定 河南省防治煤与瓦斯突出若干规定 第二十条规定 有突出危险的采煤工作面 开采前应采用预抽煤层瓦斯防突技术措施 采用预抽煤层瓦斯防突措施的有效性指标 应根据矿井实测资料确定 如无实测数据 可参考下列指标之一确定 A 预抽煤层瓦斯后 突出煤层残存瓦斯含量小于该煤层始突深度的原始煤层瓦斯含量 B 煤层瓦斯预抽率应大于30 煤层瓦斯预抽率应用钻孔控制范围内煤层的瓦斯储量与抽出瓦斯量 包括打钻时钻孔喷出的瓦斯量 自然排放量 来计算 达不到上述预抽指标的区域 工作面采煤时 都必须采取补充措施 包括松动爆破 注水湿润媒体 超前排放钻孔 卸压带浅孔抽放 采用煤层瓦斯抽出率作为有效性指标的突出煤层 在进行采煤作业时 必须对防突效果进行检验 17 6 郑煤集团公司 三软 突出煤层顺层钻孔区域性消除突出危险性技术标准 ZMAQ0001 2007 第7 3条 采煤工作面区域性消除突出危险认定指标 A 抽采钻孔密度不得不低于0 1m 吨 B 瓦斯抽采率大于30 C 超化矿 大平矿 告成矿实测区域内煤层的瓦斯含量降到7m3 t 6m3 t 5m3 t以下 其他矿井根据测定结果确定 各矿始突含量 告成5m3 t 裴沟6m3 t 白坪5m3 t 大平6m3 t 超化7m3 t 崔庙5m3 t 金龙6m3 t 马池 三元东 兴达矿5m3 t 振兴二矿 三李5m3 t 18 4 2采煤工作面消突评价消突评价技术标准郑煤集团采煤工作面消突措施及评价执行郑煤技 2007 55号文 三软 突出煤层顺层钻孔区域性消除突出危险性技术标准 详见附录4 19 1 基础资料收集1 矿井基本情况 包括矿井开采情况 矿井地质资料 瓦斯资料 水文情况 突出危险性划分情况等 以上资料可以从矿井地质报告 瓦斯地质图说明书以及其他科研报告中提供 2 工作面基本情况 包括工作面设计长度 地质资料 构造情况 煤层揭露情况等 该部分资料可以从工作面回采地质说明书中提供 3 工作面掘进过程中的瓦斯涌出情况 主要提供评价工作面掘进过程中绝对瓦斯涌出量台帐和相邻工作面掘进过程中绝对瓦斯涌出量台帐 4 工作面掘进过程中的突出危险性预测 效检 情况 主要提供评价工作面掘进过程中突出危险性预测 效检 台帐和相邻工作面掘进过程中突出危险性预测 效检 台帐 5 工作面掘进过程中的动力现象情况以及瓦斯压力 瓦斯含量等瓦斯参数测定情况 6 掘进工作面瓦斯地质图 7 工作面钻孔施工台帐 8 工作面瓦斯抽放量台帐 以上资料1 6项可以在进行消突评价之前一次性提供 7 8两项必须每月提供一次 20 2 参数测定规定1 原始瓦斯含量测定 为了计算工作面瓦斯储量 工作面掘进过程中需要测定原始瓦斯含量 一般情况下 工作面上 下付巷每掘进100m测定一个原始瓦斯含量 2 瓦斯吸附常数测定 一个工作面上 下付巷各测定1个瓦斯吸附常数 3 瓦斯放散初速度及煤硬度系数测定 一个工作面上 下付巷各测定1个瓦斯放散初速度和煤硬度系数 4 残存瓦斯含量测定 按照 标准 规定 工作面每个评价区段至少测定3个残余瓦斯含量 如果一次评价的工作面走向长度超过300m或者倾斜长度超过120m 则需要增加残存瓦斯含量测定点 走向上每100m至少测定一个点 21 4 3采煤工作面效果检验按照郑煤集团有关规定 采煤工作面经区域消突并评价后 还需进行瓦斯地质评价及措施效果评价方可允许生产 集团公司 三软 突出煤层采掘工作面瓦斯地质图技术标准 规定 采煤工作面根据瓦斯地质图 工作面每推进5 10m对前方10 15m区域进行瓦斯地质预测评价 对工作面范围内的地质构造 瓦斯涌出异常区 顶钻 夹钻 喷孔等地点重新进行消突效果验证 预测评价结果报矿总工程师审批 22 郑煤集团采煤工作面防突措施效果检验办法执行郑煤集团 三软 突出煤层采煤工作面防治突出措施效检评价技术标准 试行 详见附录5 23 4 4安全防护措施 煤矿安全规程 第二百一十三条在突出煤层采掘工作面附近 爆破时撤离人员集中地点必须设有直通矿调度室的电话 并设置有供给压缩空气设施的避难硐室或压风自救系统 工作面回风系统中有人作业的地点 也应设置压风自救系统 郑煤通字 2006 20号 郑煤集团公司 一通三防 管理制度 第一百二十一条规定安全防护措施主要内容有 突出矿井井下工作人员必须携带压缩氧或化学氧自救器 严禁携带过滤式自救器 在突出煤层施工的场所和作业地点必须按规定设置压风自救系统 避难所 反向风门 反逆风装置等安全防护设施 详见本教材5 3节 24 4 5采煤工作面防治瓦斯超限措施1 高位抽放巷抽放 2 高位钻孔抽放 3 工作面浅孔抽放 4 上隅角埋管抽放 5 工作面浅孔注水 6 卸压钻孔和瓦斯排放钻孔等措施 25 A 高抽巷巷道抽放可利用已掘采煤巷道密闭后进行抽放 也可新掘巷道进行抽放 郑煤集团各矿因工作面接替紧张 不可能利用已掘采煤巷道进行巷道抽放 主要是掘进高位抽放巷进行巷道抽放 高位抽放巷抽放是在采煤工作面顶板一定位置掘专用巷道 采前封闭 抽放管路穿过封闭 外端与抽放系统相接 抽采口周围架木垛保护 采煤过程中 通过抽放采空区顶板裂隙带及冒落带积存的瓦斯 减少工作面瓦斯涌出 控制上隅角瓦斯聚积 26 B 工作面浅孔抽放浅孔抽放是在采煤工作面切巷内 采用手持式气动钻机沿工作面推进方向钻孔 用简易方法封孔 抽放管路引到切巷内并与封孔管连接抽放工