【煤层气技术】煤层气开采技术3.ppt

1、三、开采层瓦斯抽采,预抽煤层瓦斯的难易程度指标,a的测定计算方法： 选择具有代表性的地区打 75煤孔，先测其初始瓦斯流量qo，经过t时间后再测其瓦斯流量qt，然后按qt=qoe-at计算，则：,三、开采层瓦斯抽采,钻孔预抽 我国预抽煤层瓦斯一般不采用巷道法，基本上都采用钻孔法，其布孔方式有两种： 穿层网格预抽 中梁山矿务局南矿 预抽时间19个月 平均预抽率48% 瓦斯压力由2.752.8MPa降至0.40.8MPa 煤体收缩变形1.52.6 煤体硬度增加3倍 煤层透气性增大9倍,三、开采层瓦斯抽采,三、开采层瓦斯抽采,三、开采层瓦斯抽采,穿层瓦斯抽采布孔示意图,三、开采层瓦斯抽采,芙蓉矿务局白

2、皎煤矿 预抽期12个月 预抽率25%以上 瓦斯压力由2.48MPa降至0.65MPa 煤层瓦斯含量从17.8m3/t降为8.96m3/t 煤体收缩变形1.011.37地应力下降2.103.8MPa 煤体透气性增大85倍,三、开采层瓦斯抽采,松藻矿务局打通二矿 穿层条带预抽,三、开采层瓦斯抽采,松藻矿务局打通二矿 穿层条带预抽 效果 预抽期68个月 预抽率34.0838.86% 基本消除突出危险 平均月进度82.4m，实现了安全快速掘进,三、开采层瓦斯抽采,松藻矿务局打通二矿 采面网格预抽,三、开采层瓦斯抽采,松藻矿务局打通二矿 采面网格预抽,三、开采层瓦斯抽采,松藻矿务局打通二矿 采面网格预抽

3、 效果 西瓦斯巷钻孔间距1210m，预抽时间2029个月，东瓦斯巷钻孔间距66m，预抽时间1526个月 抽采瓦斯总量144.8万m3，预抽率达40.95% 补充的顺层钻孔，没有因出现动力现象而终孔 回采过程中，瓦斯涌出量较小，未发生回风瓦斯超限和煤与瓦斯突出事故,三、开采层瓦斯抽采,打钻装备,ZYG-150型液压钻机,ZY-50型全 液压钻机,ZY-200型 液压钻机,顺层长钻孔预抽 钻孔布置方式,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 平行钻孔(焦作焦西矿) 布孔 工作面上下布孔，孔长4070m 孔径75，孔间距36m 封孔深度47m,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 平行钻孔(焦作焦西矿)

4、效果 孔口负压1347KPa，抽采浓度20%65% 预抽时间18个月，工作面预抽率达39.1% 回采期间未发生突出,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 平行斜交钻孔(六枝化处矿) 布孔 上下布孔，孔长5080m 非均匀布孔 钻孔与采面夹角5 封孔深度57m 孔径75,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 平行斜交钻孔(六枝化处矿) 效果 预抽时间18个月，工作面预抽率达28.4% 吨煤瓦斯含量降低了28.44% 可充分抽采卸压带瓦斯，有利于降低回采工作面的风排瓦斯量,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 上下布孔，4060m 均匀布孔，孔间距4m左右 钻孔与采面夹

5、角20 钻孔层位，12分层以内 聚氨酯封孔，深度6m以上,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 效果 预抽时间，机巷孔61天，风巷孔105天 一分层工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，下降到5.41m3/min 一分层采面瓦斯超限时间下降到10%以下 边采边抽效果好,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 扇形钻孔(淮北芦岭矿) 布孔 在溜煤眼中一分层以下 中间层位布置左右钻场 在钻场内沿煤层仰斜布置扇 形钻孔 平均孔深80m 孔底间距不大于20m 左右两钻场共打2030个钻孔,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 扇形钻孔(淮北芦岭矿) 效果 抽采时间150天，其

6、中预抽49天，边采边抽45天，卸压抽56天 抽采量，预抽36.88万m3(25.8%)，边采边抽71.43万m3(50%)，卸压抽34.59万m3(24.2%) 实现了预抽，边采边抽和卸压抽采的综合效果,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 交叉钻孔(焦作九里山矿) 布孔 177个孔 平均长64m 斜向孔与平行孔夹角1520 三个交叉点,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 交叉钻孔(焦作九里山矿) 效果 孔口负压为2244KPa，抽采浓度20%89% 单孔瓦斯抽采量为平行孔的1.852.53倍 提高抽采量46%102% 机理 钻孔交叉点裂隙范围增大，透气性提高 避免塌孔、堵孔的影响 边采边抽，较

7、早起作用，效果好,三、开采层瓦斯抽采,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 打钻装备,ZSM-250型顺层强力钻机,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 ZSM-250型顺层强力钻机 钻孔深度：250m 开孔直径：95、115mm 终孔直径：90mm 钻杆直径：63mm 钻孔倾角：050,输出转速：100、60r/min 输出扭矩：1.5、2.4kNm 最大给进力：78kN 最大起拔力：58kN 正常推进速度：01.5m/min 给进行程：720mm,主要技术参数,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 打钻装备,ZY-300型全液压钻机,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 ZY-300型全液压钻机主

8、要技术参数,钻孔深度：300m 开孔直径：95、115、150mm 终孔直径：95mm 钻杆直径：63mm 钻孔倾角：090 输出转速：95、210r/min 输出扭矩：2.3、1kN.m,最大给进力：110kN 最大起拔力：80kN 正常推进速度：01.5m/min 给进行程：850mm 主机外形尺寸：(2.10.81.3)m 主机重量：约2000kg(不包含钻杆),三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 打钻装备 MK-6 MK-7 钻孔深度 600m 开孔直径 200mm 终孔直径 150mm 电机功率 75KW 重 量 3000,三、开采层瓦斯抽采,顺层长钻孔预抽 成孔工艺 风力排渣、供风

9、参数 多级组合钻头 扶正器,三、开采层瓦斯抽采,钻孔有效抽采半径 是指在规定的抽采时间内钻孔抽采瓦斯的有效影响范围，需从实际抽采工作中考察确定 穿层网格顶抽的有效抽采半径考察(北票台吉矿) 西翼不同抽采时间瓦斯压力变化情况 有效抽采半径(30%) r=0.0127t0.915,三、开采层瓦斯抽采,钻孔有效抽采半径 穿层网格顶抽的有效抽采半径考察(北票台吉矿) 东翼不同抽采时间瓦斯压力变化情况 有效抽采半径(30%) r=0.455t0.423,三、开采层瓦斯抽采,合理预抽期的确定,钻孔瓦斯抽采量随时间的变化关系符合负指数曲线， 根据瓦斯抽采量衰减的程度，可以确定一个合理的预抽期,三、开采层瓦斯

10、抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 穿层网格顶抽,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 穿层网格顶抽 主要优点 不受生产影响，能提供足够的抽采时间和空间 能在巷道未揭露煤层前进行预抽，对防止揭媒和掘进突出有着重要作用 施工条件好，成孔率较高 钻孔服务时间长，可服务于预抽、边采(掘)边抽和采后卸压抽采全过程,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 穿层网格顶抽 主要缺点 需掘进底板专用抽采巷 钻孔工程量大，钻孔利用率低,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 顺层长钻孔顶抽,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 顺层长钻孔顶抽 主要优点 钻孔工程量相对较小，不需要底板瓦斯

11、抽采巷，成本低 单孔流量大，见效快 能服务于预抽，边采(掘)边抽,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 顺层长钻孔顶抽 主要缺点 在煤巷中施工困难 打钻过程中，易发生卡钻，夹钻，喷孔，塌孔，不易成孔 长钻孔定向钻进还缺乏相应的技术和手段 受生产接替影响，抽采时间难以保证,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 穿层条带平行钻孔预抽,三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 传层条带平行钻孔预抽(芙蓉白皎煤矿),三、开采层瓦斯抽采,大面积预抽瓦斯的基本模式 模块抽采(晋城寺河矿),三、开采层瓦斯抽采,边采边抽 实质 抽采采面前方卸压条带的瓦斯,三、开采层瓦斯抽采,边采边抽 作用

12、 工作面接近钻孔810m时，钻孔瓦斯流量显著增加，有的增加近10倍 工作面至孔口1.5m左右时，瓦斯流量明显下降，钻孔报废，下一个孔接着起作用 利用这一规律，在整个回采期间，都可进行边采边抽,三、开采层瓦斯抽采,边掘边抽 实质 抽采巷道两帮的卸压条带瓦斯 布孔原则 避开松动区和原始区，布置在卸压区内,三、开采层瓦斯抽采,边掘边抽 效果(淮南) 巷道瓦斯涌出量减少44.5%，突出超限次数减少87.5%，平均月进度由4050m，增加到90m,三、开采层瓦斯抽采,边掘边抽 布孔 效果(鸡西矿务局穆陵矿) 掘进瓦斯涌出量高达8.2m3/min，抽出瓦斯57m3/min，降低60%70%以上,三、开采层

13、瓦斯抽采,提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径 提高预抽瓦斯效果最根本的措施提高煤层透气性 国内外试验和运用过的方法有： 水力化措施水力压裂、水力疏松、水力割裂、水力冲孔等 孔内爆破 化学处理 应用前景较好的方法 深孔控制预裂爆破 高压水射流扩孔,三、开采层瓦斯抽采,提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径 深孔控制预裂爆破 钻孔布置,三、开采层瓦斯抽采,提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径 深孔控制预裂爆破 原理 不同于普通松动爆破，控制孔为爆破孔提供自由面，爆破后在煤体内形成爆破、控制孔相互连通的裂隙网，从而在很大程度上提高煤层的透气性,三、开采层瓦斯抽采,提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径 深孔控制预裂爆破 装药 含水粉状炸药压风连续耦合装药孔内导爆索电雷管双炮头正向起爆黄泥封孔(1012m) 效果 瓦斯压力由1.32.0MPa下降到0.50.75MPa，煤层瓦斯含量减少56.5m3/t，风排瓦斯量由10m3/min下降到7.5m3/min，工作面推进度提高了43%,三、开采层瓦斯抽采,提高煤层预抽瓦斯效果的技术途径 高压水射流扩孔 原理 在已施工的煤孔中，采用旋转的高压水射 流， 对钻孔周围煤体进行切割 钻孔直径扩大数倍 增大煤体暴露面积 扩大钻孔卸压范围 增加钻孔抽采瓦斯半径 提高预抽瓦斯效果