区域消突措施第四讲2课件

1、第六讲区域性瓦斯治理技术目 录一、国家对区域性瓦斯治理的规定二、保护层开采及卸压瓦斯抽采技术三、预抽煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出技术四、区域消突效果检验一、国家对区域性瓦斯治理的规定煤矿安全规程2004年版 第一百九十二条：对于有突出危险煤层，应采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施。第一百九十三条：在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施。开采保护层后，在被保护层中受到保护的区域可按无突出危险区进行采掘作业；在未受到保护的区域，必须采取综合防治突出措施。第一百九十四条：选择保护层应遵循下列原则：（一）优先选择无突出危险煤层作为保护层。矿井中所有煤层都有突出危险时，应选择

2、突出危险程度较小的煤层作保护层。（二）应优先选择上保护层；选择下保护层开采时，不得破坏被保护层的开采条件。第一百九十八条：开采保护层时，应同时抽放被保护层瓦斯。 国家对区域性瓦斯治理的规定国有煤矿瓦斯治理规定（2005年1月） 第21号局长令第五条：突出矿井必须首先开采保护层，不具备开采保护层条件的，必须对突出煤层进行预抽，并确保预抽时间和效果。 国家对区域性瓦斯治理的规定煤矿瓦斯治理经验五十条（2005年3月） 第三十三条：强制性开采保护层，做到可保尽保，并抽采瓦斯，降低瓦斯压力。国家对区域性瓦斯治理的规定煤矿瓦斯治理与利用总体方案（2005年6月） 发展导向：坚持采煤采气一体化、地面与井下

3、抽采相结合；坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略瓦斯抽采与利用目标：2006年，有开采保护层条件的矿井，开采保护层比例达到30%以上；煤矿瓦斯抽采率达到30%以上；瓦斯（煤层气）抽采量达到40亿立方米。2010年，开采保护层比例达到90%以上；煤矿瓦斯抽采率达到50%以上；瓦斯（煤层气）抽采量达到100亿立方米。国家对区域性瓦斯治理的规定二、保护层开采及卸压瓦斯抽采技术煤壁支撑影响区断裂离层区重新压实区1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理走向高抽巷1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理倾向高抽巷1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理倾向穿

4、层孔1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理顶板走向孔1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理地面钻井1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理底板巷穿层钻孔1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理底板巷穿层钻孔1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理地面钻孔结构图试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71% 。（国家发明专利：ZL200510040410.X）淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法 2.卸压瓦斯抽采基本方法地面钻孔结构图试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71% 。（国家发明专利：ZL200510040410.X）淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯

5、方法 2.卸压瓦斯抽采基本方法地面钻孔结构图试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71% 。（国家发明专利：ZL200510040410.X）淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法 2.卸压瓦斯抽采基本方法地面钻孔结构图试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71% 。（国家发明专利：ZL200510040410.X）淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法 2.卸压瓦斯抽采基本方法地面钻孔结构图试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71% 。（国家发明专利：ZL2005

6、10040410.X）淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法 2.卸压瓦斯抽采基本方法淮南潘一矿远距离下保护层开采底板巷道网格式上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法 弯曲下沉带裂隙带冒落带底板瓦斯抽放巷抽放钻孔开采煤层卸压煤层70m2.卸压瓦斯抽采基本方法淮南谢一矿保护层开采上、下邻近层瓦斯综合抽采方法参数：B11突出危险煤层瓦斯压力4.5MPa,瓦斯含量14m3/t, B7、B8煤层瓦斯压力1.1MPa,瓦斯含量8m3/t。层间距：B11B9b 70m;B9aB9b 5.6m;B9aB9b 5.6mB8B9b 9.0m;B7B9b 20.5m;B6B9b 35.0m方法：开采层顶板走向钻孔抽卸压

7、瓦斯法； 开采层B9b采空区埋管法；B10底板网格式穿层孔抽卸压瓦斯法；B6底板网格式穿层钻孔抽卸压瓦斯法；2.卸压瓦斯抽采基本方法淮南新庄孜煤矿煤层群多重上保护层开采底板巷上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法 开采层B8回风巷进风巷下卸压层B7下卸压层B6底板岩石巷抽放钻孔底板卸压区域2.卸压瓦斯抽采基本方法阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采系统顶板倾斜钻孔安全出口瓦斯泵房进风平硐顶板倾斜钻孔顶板倾斜钻孔瓦斯管瓦斯管2.卸压瓦斯抽采基本方法顶板倾斜高抽巷抽采卸压瓦斯法顶板走向高抽巷抽采卸压瓦斯法顶板倾斜钻孔抽采卸压瓦斯法阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采方法2.卸压瓦斯抽采基本方法进风巷保护层顶板高位抽放巷阳泉三矿超远

8、距离保护层及被保护层瓦斯抽采方法保护层被保护层底板卸压瓦斯抽放巷被保护层卸压瓦斯抽放钻孔顶板走向高位抽放钻孔内错式瓦斯尾巷进风巷回风巷进风巷回风巷2.卸压瓦斯抽采基本方法钻孔施工封堵钻孔施工抽采卸压瓦斯采煤工作面松藻煤矿被保护层卸压瓦斯抽采方法2.卸压瓦斯抽采基本方法沈阳红菱矿极薄上保护层开采瓦斯抽采方法2.卸压瓦斯抽采基本方法顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法铁法晓南矿顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法钻孔长度：170200m钻场间距：130m2.卸压瓦斯抽采基本方法三、预抽煤层瓦斯的治理技术通过抽放煤层瓦斯：首先，降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量，释放煤体内的瓦斯潜能。其次，煤体收缩变形，煤体所受的

9、应力降低，透气性增大；同时煤体中的弹性潜能得到释放。此外，增大煤体的机械强度和煤体的稳定性，从而使煤与瓦斯突出的阻力增大，进一步减弱或消除突出危险性，起到防突效果。 1.预抽瓦斯消突原理抽采方法通常有：底板巷道网格式上向密集穿层钻孔；底板岩巷穿层钻孔+顺层钻孔；倾向顺层长钻孔递进掩护。 2.抽采方法底板巷道网格式上向密集穿层钻孔：2.抽采方法煤层瓦斯抽放巷道瓦斯抽放巷道淮北芦岭煤矿底板双岩巷网格式穿层钻孔瓦斯抽采回风上山人行上山轨道上山运输上山瓦斯道边界回风上山岩石轨道巷岩石集中巷联络巷联络石门风巷机巷上区段岩石轨道巷上区段岩石集中巷开切眼收作线机巷风巷上区段机巷岩石轨道巷岩石集中巷联络石门联

10、络巷8煤层9煤层10m20m80m40m2.抽采方法中梁山底板网格式穿层钻孔预抽煤层瓦斯方法 底板岩巷穿层钻孔放水器流量计瓦斯抽采干管2.抽采方法底板巷道网格式上向密集穿层钻孔抽采瓦斯： 由于突出煤层透气性低，为了缩短抽放时间，钻孔布置密集，通常钻孔间距不超过10m，钻场间距不超过30m。 钻孔工程量大，通常用于单一无保护层可采的强突出危险煤层、 掩护煤巷掘进、保护层保护范围以外的区域。2.抽采方法2.抽采方法底板岩巷穿层钻孔+顺层钻孔2.抽采方法倾向顺层长钻孔递进掩护3.预抽煤层瓦斯实例分析淮北芦岭矿底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术芦岭煤矿8、9煤层为主采

11、煤层，8煤层平均厚为8.96m，9煤层位于8煤层下部，间距为23m，平均厚度3.01m，两层煤都为突出煤层，曾发生上万吨的突出；由于历史原因，矿井二水平8、9煤层多数采区已不具备开采10煤层作保护层的条件； 8煤层厚度大、煤质软、地压大，长距离的煤层巷道难以支护，巷道变形维护困难，经过长期实践形成了目前二水平底板双岩巷加斜石门形成回采巷道的工作面布置方式；瓦斯治理采用底板钻孔大面积预抽及顶分层保护层开采的方式。 穿层孔与顺层孔抽采模式区域性的消除煤巷掘进区域的突出危险性底板巷瓦斯抽放巷施工穿层钻孔施工瓦斯抽采效果考察突出煤层工作面的安全高效回采 机巷施工瓦斯抽采风巷施工开切眼施工顺层孔施工区域

12、性的消除回采工作面煤层的突出危险性效果考察3.预抽煤层瓦斯实例分析 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术8、9煤层工作面巷道布置情况3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷煤层瓦斯预抽 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷煤层瓦斯预抽 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷煤层瓦斯预抽 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分

13、析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷煤层瓦斯预抽煤层瓦斯抽采期为11.5a，抽采率约为30%，煤层瓦斯含量由20m3/t下降到14m3/t 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷顶分层保护层开采及卸压抽采 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷顶分层保护层开采及卸压抽采 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷顶分层保护层开采及卸压抽采 底板双

14、岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷顶分层保护层开采及卸压抽采 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层9煤层穿层钻孔集中巷轨道巷顶分层保护层开采及卸压抽采 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析一是卸压瓦斯直接进入顶分层工作面采空区，经顶分层工作面的抽排系统解决；二是利用前期预抽煤层瓦斯的底部穿层钻孔抽采卸压瓦斯，穿层钻孔间距10m。 8煤层底分层及9煤层卸压瓦斯抽排方案 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及

15、特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析煤层瓦斯预抽后，有效降低了8、9煤层的突出危险性；8煤层顶分层保护层工作面巷道掘进及工作面开采采用“四位一体”综合防突措施；巷道掘进期间采用迎头排放钻孔结合巷帮抽采钻孔的抽排方案；工作面消突措施包括超前钻孔排放和工作面煤层注水； 工作面随抽随抽措施一般包括顺层钻孔瓦斯抽采、顶板走向钻孔瓦斯抽采和采空区埋管瓦斯抽采三种瓦斯抽采方式，部分工作面配合使用了地面采空区井瓦斯抽采。 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析82采区三区段走向长平均为680m，倾斜长110130m，平均120

16、m，原始瓦斯压力为3.1MPa，原始瓦斯含量为20m3/t；共计抽采瓦斯818m3，根据统计82采区三区段内瓦斯储量为2700m3，则顶分层采掘前，煤层预抽率达到30%。工程实践82采区三区段穿层钻孔单孔瓦斯抽采量随时间的变化图 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层顶分层825-1工作面布置图工程实践 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析 825-1工作面回采期间瓦斯抽排量变化图825-1工作面回采期间瓦斯涌出量变化图 顶分层工作面绝对瓦斯涌出量为19.50m3/min，相对瓦

17、斯涌出量41.87m3/t。 工程实践 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析8煤层底分层突出危险性考察1考察钻孔残余瓦斯的变化曲线 3和4考察钻孔残余瓦斯的变化曲线最大残余瓦斯压力为0.3MPa。测定的最大的钻屑瓦斯解吸指标仅为80Pa，在底分层825-2工作面机巷掘进中，回风流中的瓦斯浓度在0.18%0.54%之间，综上所述，底分层已消除突出危险。 工程实践 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析各阶段瓦斯抽排比例分析 各工作面瓦斯相关参数统计表 工程实践 底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采

18、及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术3.预抽煤层瓦斯实例分析四、区域消突效果检验第五十一条 开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验（应符合本规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法，也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时，应当根据实测的最大残余瓦斯压力或者最大残余瓦斯含量按本规定第四十三条第（三）项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。第五十二条 采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验

19、（应符合本规定第四十二条要求的程序）证实有效的指标和方法进行措施效果检验。其中，在采用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标对穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，必须依据实际的直接测定值，其他方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施也可以参照本规定第七十三条的方法采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。

20、第五十三条 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，应当根据经试验考察（应符合本规定第四十二条要求的程序）确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判：可采用残余瓦斯压力指标进行检验，如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料，也可根据残余瓦斯含量进行检验，并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效；也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验，如果所有实测的指标值均小于表4的临界值则为无突出危险区，否则，即为突出危险区，预抽防突效果无效。第五十三条但若检验

21、期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时，发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效，所在区域煤层仍属突出危险区。当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时，若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时，则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效，即为突出危险区。第五十四条 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求，不符合设计要求的，不予检验。第五十五条 采用直接测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量等参数进行预抽

22、煤层瓦斯区域措施效果检验时，应当符合下列要求：（一）对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度（两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围）未超过120m，以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m，则沿回采工作面推进方向每间隔3050m至少布置1个检验测试点；若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于120m时，则在回采工作面推进方向每间隔3050m，至少沿工作面方向布置2个检验测试点。当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时，按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防

23、突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验；第五十五条 （二）对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔3050m至少布置1个检验测试点；穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施检验测试点布置第五十五条（三）对穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，至少布置4个检验测试点，分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围；穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施检验测试点布置第五十五条 （四）对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔2030m至少布置1个检验测试点，且每个检验区域不得少于3个检验测试点；（五) 各检验测试点应布置