瓦斯防治新技术简介.ppt

1、瓦斯防治新技术简介,赵旭生 研究员 中国煤炭科工集团重庆研究院 瓦斯防灭火分院,主要内容,基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术 煤与瓦斯突出综合管理及预警技术 井下瓦斯含量直接测定技术和装备,1、基本原理 多数突出前会产生各种各样的 预兆，部分突出前瓦斯涌出可能 会出现异常。根据煤矿安全监控 系统监测到的瓦斯信息资料，自 动和计算各种瓦斯涌出指标，依 据这些指标的变化进行工作面突 出危险性的实时预警。,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,二、工作面突出危险性预测技术,2、常用指标： （1）反映瓦斯含量的指标 炮后吨煤瓦斯涌出量V30； 移动平均值等 A指标 （2）反映瓦斯解吸特性的指标 峰值

2、与平均值之比 衰减系数等 B指标 （3）反映瓦斯涌出波动类指标 变异系数KV、浓度变化值、浓度均方差等 （4）反映瓦斯涌出趋势类指标 波峰比、波宽比、移动平均值比等 针对不同的煤层和开采工艺条件，瓦斯涌出特征可能不同，反映突出危险性的指标可能不同，敏感指标需要考察确定。,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,3、KJA瓦斯涌出动态突出预警系统,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,3、KJA瓦斯涌出动态突出预警系统 功能1：分析各种常用预警指标，考察指标的敏感性,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,新指标,A指标 B指标 含义及多个矿井考察,瓦斯量指标,工作面一段时间的落煤量相对均匀，

3、工作面一段时间非煤壁瓦斯涌出量除以落煤量获取瓦斯量指标A,A指标,瓦斯解吸指标,B指标,3、KJA瓦斯涌出动态突出预警系统 功能2：对工作面突出危险性进行实时预警,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,巷道2009年11月-2010年1月6日，累计17次预测K1值，平均仅为0.27，最大为0.4,巷道2010年1月30日-2月14日，累计4次预测K1值，平均达0.99，最大为1.38，最小0.67,巷道2010年2月26日-3月20日，累计11次预测K1值，平均仅为0.32，最大为0.42,巷道2010年4月5日、4月6日K1值预测指标分别为1.28、0.84,巷道2010年4月22日-5月

4、13日K1值预测多次超标最小0.41，平均0.5，最大为0.74,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,实例证明A、B指标预警效果明显好于其他指标,1-17日至1-25日井下实际进尺两个循环，实测q值分别为1.51与3.81,1月27日井下预测出现喷口卡钻等现象，q值最大为30.72，有突出危险,2月7日至2-16日井下实际进尺4个循环，实测q值最大仅为1.14,1-25日提前2天预警工作忙前方存在突出威胁，其他区域未出现报警,一、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,突出,3、KJA瓦斯涌出动态突出预警系统 功能2：对工作面突出危险性进行实时预警,一、

5、基于瓦斯涌出动态指标的突出预警技术,1-16日突出,思想和途径：通过信息化综合管理平台的使用，实现精细化、规范化管理，达到防突过程的有效控制。同时，通过安全信息的全面共享，实时、综合分析矿井存在的各种隐患和预兆信息，对工作面的危险状态与发展趋势进行预警。 目标：实现在线监测、超前提醒、实时预报和趋势把握。 预警等级以声光、局域网、手机短信等方式发布。,二、煤与瓦斯突出综合管理及预警技术,二、煤与瓦斯突出综合管理及预警技术,突出预警指标体系,二、煤与瓦斯突出综合管理及预警技术,突出预警级别划分,状态预警 正常：工作面各种指标正常，可以安全作业。 威胁：突出预测没有危险或需要预测确定，但是，需要重

6、点关注，加强管理。 危险：具有突出危险性，停止作业，采取防突措施或进一步确认突出危险性。 灾变：工作面已经发生突出，停电、撤人、组织抢险。 趋势预警 绿色：前方的突出危险性趋向安全。 橙色：前方一定距离处可能存在危险性，提请关注。 红色：前方的突出危险性趋向严重，应重点关注、加强管理、强化措施。,二、煤与瓦斯突出综合管理及预警技术,硬件构成,二、煤与瓦斯突出综合管理及预警技术,软件构成,突出,成果水平及应用,国际领先水平； 被科技部指定在“两会”期间参加国家“十一五”重大科技成果展； 在重庆、淮北、晋城、松藻、水城、通化、潞安等矿区应用。 综合预警系统中的其它子系统（如：瓦斯地质分析系统、瓦斯

7、涌出预警系统、动态防突系统、风网监测系统、瓦斯抽放综合管理及分析系统等）在很多矿区也得到应用。,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术, 井下直接测定技术的现场需求 现行标准 煤层瓦斯含量井下直接测定方法（GB/T23250-2009） 技术原理 和地勘时期瓦斯含量测定方法原理一样，采用解吸法。井下测定瓦斯解吸量和解吸速度，计算损失量，地面继续测定解吸量和粉碎后瓦斯解吸量，测定或计算常压可解吸量（近视于残存量）。四者之和就是瓦斯含量。 该方法不仅可以测定原始瓦斯含量，还可测定残余瓦斯含量。,煤层瓦斯含量井下直接测定中煤层瓦斯含量共包含四个部分：,可解吸瓦斯含量,常压吸附瓦斯量,三、煤矿井下瓦斯含量直

8、接测定技术,修正,煤层瓦斯含量Q,常压吸附量Q4,井下取煤芯,井下瓦斯解吸量和解吸速度测定,地面测定煤芯瓦斯解吸量,粉碎瓦斯解吸量Q3,煤芯水分测定,可解吸瓦斯含量,煤芯秤重、粉碎煤样,取气地面进行气样分析,推算,瓦斯损失量Q1,煤芯瓦斯解吸量Q2, 测定过程,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术, 关键技术 适用于不同煤层硬度的深孔取样设备及取样工艺。要能缩短取芯时间，降低解吸速度，并能准确定点取足煤芯 ； 有效的损失量补偿模型。,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,煤样取样技术及装备 取芯管取芯技术：适用于硬煤 钻孔引射取样技术：适用于软煤,岩芯管取芯装置,压风引射连续定点取样装置,三、煤矿井下

9、瓦斯含量直接测定技术,煤样取芯技术及装备 取样深度 取样深度取决于煤层硬度及稳定性、钻孔深度及倾角、取芯装备、压风压力、操作经验等。 目前国内取芯技术的取样深度可达80m左右，时间在1040min不等。 钻孔引射取样装置取样深度一般在60m左右，取样时间在5min左右。 如何加大取样深度、缩短取样时间仍是目前研究的热点。,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,瓦斯损失量补偿模型,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,i 值与煤样的粒径具有显著相关性,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,考虑井下实际测定时，煤样粒径是随机的，井下又不能实施破碎。为此，将取芯结果分为如右图所示五种类型。针对不同类型的煤芯进行实验室实验，统计确定i的取值。,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,DGC型瓦斯含量测定装置,煤样粉碎机,色谱分析系统,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,三、煤矿井下瓦斯含量直接测定技术,测定误差 间接法与直接法煤层瓦斯含量误