煤矿瓦斯抽放.ppt

1、煤矿瓦斯抽放抚顺分院胡光龙,1、煤矿瓦斯与控制方法,煤矿瓦斯主要是指煤中伴生的CH4，从褐煤到无烟煤，吨煤生成CH4量为68419m3。CH4吸附和游离两种状态赋存于煤孔隙表面和空隙中，一般吸附量占85%以上。,影响吸附瓦斯量和游离瓦斯量决定性因素：P：瓦斯压力；a：煤的性质即纯煤极限吸附量；b：与P有关的吸附常数，所以吸附量：,Xo=,（1-1）0时纯煤吸附CH4量。,Xt=Xoe-nt（1-2）t时纯煤吸附CH4量。,n=,（1-3）与压力有关的常数。,XW=,（1-4）水份为Mad时吸附CH4量。,Xt=XW,（1-5）原煤吸附CH4量。,Xp=,（1-6）煤中游离的CH4量。,Wo=X

2、t+Xp（1-7）煤温t，瓦斯压力为P等时的原煤CH4量。,CH4主要物化性：CH4：无色、无味、无臭、可燃、可爆气体（515%），分子直径0.41nm，密度（标况）0.716kg/m3，是空气的0.5547倍（0），扩散速度是空气的1.34倍。空气中CH4达43%时O2则小于12%，人窒息。煤矿瓦斯控制方法：（1）矿井通风目的：稀释CH4至1%，0.75%以下。（2）抽放瓦斯目的：减少采煤过程中井巷中的CH4量，以适应矿井通风能力。2、煤层瓦斯三个基本规律（1）瓦斯赋存规律Wo大小规律a.在瓦斯带Wo正比于H；b.Wo在开放性断层附近小，封闭性断层附近则大；c.围岩致密完整Wo大；d.煤质：

3、Wo随煤阶升高而增加；e.地下水活跃区Wo小（溶和增加透气性）。,Wo的测定方法：直接法（解吸法）和间接法。直接法：Wo=W1+W2+W3W1：解吸CH4量；W2损失量；W3残存量。间接法：,en(ts-t)+,）,Wo=（,（2）瓦斯涌出规律按采掘归纳：,汇：矿井瓦斯涌出,生产采区瓦斯涌出,源：已采采空区瓦斯涌出,掘进工作面瓦斯涌出,源：生产采空区瓦斯涌出,回采工作面瓦斯涌出,源：开采层(及围岩)瓦斯涌出,源：邻近层瓦斯涌出,源：煤壁瓦斯涌出,源：落煤瓦斯涌出,采掘过程中瓦斯涌出计算：开采层CH4涌出：q1=K（Wo-Wc）（2-2）邻近层CH4涌出：q2=kiWoimi/m（2-3）煤掘进

4、CH4涌出：q3=nmvqo2(L/v)0.5-1+svr（Wo-Wc）（2-4）采区CH4涌出：q4=(q1+q2=q3)C1（2-5）C1：采区已采工作面采空区CH4涌出比例系数。矿井CH4涌出q5=q4C2（2-6）C2：已采采空区CH4涌出比例系数。（3）瓦斯衰减规律Qt=Qoe-t（2-7）：衰减系数；t：时间为d或min。Qo：采掘过程中受影响的瓦斯涌出源初始释放CH4量。Qt：CH4源t时释放CH4量，m3/min(m3/d)。如钻孔：qt=qoe-t（2-8）,3、煤矿瓦斯抽放（1）抽放量的确定采、掘面风排可控的CH4量：Q风采CH4，Q风掘CH4。采、掘面瓦斯涌出量：（q1+

5、q2），q3采、掘面抽放瓦斯量：Q抽采:A1(q1+q2)/1440-Q风采CH4（3-1）Q抽掘=A2q3/1440-Q风掘CH4（3-2）Q风采CH4=CQ风采/K（3-3）Q风掘CH4=CQ风掘/K（3-4）（2）抽放方法的确定a.开采层：钻孔预抽，边采边抽等。b.邻近层：顶板钻孔，顶板巷道，底板钻孔等。c.采空区：尾巷，埋管，插管等。d.确定原则：适应采面配风能力保证实现应抽瓦斯量实现控制瓦斯保障安全生产,例一：交叉钻孔抽放开采层CH4例二：顶板钻孔抽放邻近层CH4例三：特厚煤层采空区抽放CH4例一、焦作九里山矿13051采面，S=677m，L=56-90m，m=5.6m，=1618，

6、132个交叉孔，总长8296m。qt交=0.1012e-0.0104t（百米钻孔）（3-5）K=（1-e-0.0104tx）（3-6）如：K=0.8，tx=155(d),Q交=,（1-e-0.0104155）（3-7）,=11209.6m3/hm若钻孔实际有效长度l则Ql：,Ql=Q交l/100（3-8）n=,（3-9）,Q抽：工作面需抽量m3；Ql：一个孔在tx时间内抽量m3；单孔控制范围内煤层瓦斯储量Qc；Qc=mrLghWo（3-10）Lg：工作面原始CH4含量带。h：孔间距。,=,（3-11）,例2铁法晓明矿N2405采面、采4#层，采用在工作面回顺里帮打迎面顶板钻孔边采边抽采空区裂隙

7、带瓦斯和上隅角瓦斯，采面参数：CH4相对量8.5m3/t，日产：3500t/d，绝对量20.66m3/min，回风：控制CH40.7%，配风1100m3/min，应抽瓦斯量为12.96m3/min。（1）钻场间距按23倍来压步距L压=1525m计：L场=（2-3）L压=225=50m（3-12）（2）终孔距煤层垂高：K顶板跨落系数为（5-10）：H垂=KH采=102.4=24m（3-13）（3）钻孔距回顺距离L回：L回为小于1/3工作面长水平投影长度（4）钻孔与回顺夹角=arctg（L回/K场L场）（3-14）K场跨钻场系数2.5。（5）钻孔垂高HH=H垂tgrK场L场tgaL回（3-15）r

8、：回顺走向倾角，a：煤层倾角。,（6）钻孔长度LL=H2+(K场L场/cos)21/2（3-16）（7）钻孔倾角=arcsin(H/L)（3-17）（8）钻孔孔径：终孔90mm，开孔140mm。（9）封孔聚胺脂或水泥沙浆封孔，长度大于3m。（10）同时抽放钻孔数：按测试单孔1m3/min计算，应抽12.96m3/min，同时抽放钻孔15个。每个钻场8-9个孔，二个钻场同时抽。（11）采面抽放率=12.96/20.66=62.7%（3-18）（12）移动泵排出口（排至总回风）CH4浓度核定：排出口处风量4000m3/min，CH4控制0.4%。移动泵抽纯CH4为q1，混量q2计算排出口CH4%：

9、D=0.4%+q1/(q2+4000)100%（3-19）,例3，老虎台矿78001-采面，煤厚平均72m，分层综放，采厚平均12m，推进275.55m，预测：q相=53.87m3/t；计划：Acp=3200t/d，预抽CH4：d预=16.37%K瓦=1.6，应抽率d空=85%。计算采面配风Q需=0.0694Acp(1-d预)q相(1-d空)K瓦=2401m3/min采面最大能配风按5m/s风速计2040m3/min。由于实际供风小于2040m3/min，采面初期配风1772m3/min，回风CH41.38%（规程136条，控制CH4小于1.5%），Q瓦风=24.37m3/min，正常生产配风

10、1453m3/min，回风CH41.23%。Q瓦风=17.8m3/min，Acp2223t/d，平均瓦斯涌出119.55m3/min，77.45m3/t，总涌出80.91Mm3抽67.86Mm3（100.27m3/min），风排19.28m3/min，抽率83.87%。,4、存在问题及对策（1）低透气煤层预抽；强化。（2）打钻喷孔、塌孔；穿层布孔网格化。（3）掘进CH4涌出大（突出煤层）；边掘边抽。（4）采掘抽紧张；先抽后采、统筹安排。（5）低浓度（采空区）抽放；双系统抽放。（6）应抽源不全；综合抽放。（7）抽放未到位；补充抽放（如乌达黄白茨矿）。（8）抽和用结合；以抽促用，以用促抽。,5、我国煤矿抽放瓦斯现状和树立新观念抽放现状：2002年国有重点抽放矿井数168个，统计148个抽放矿井抽放量为1134.03Mm3/a，抽放最大矿区抚顺127.60Mm3/a松藻92.70Mm3/a，阳泉196.93Mm3/a，淮南111.97Mm3/a。10Mm3/a以上矿区有15个。200