一通三防抽采技术知识课件word - 图文

一、煤矿瓦斯抽采基础知识

二、煤矿瓦斯抽采方法

三、煤矿瓦斯抽采设备与设施及适用条件

四、煤矿瓦斯抽采操作技术

五、提高瓦斯抽采的方法

六、瓦斯抽采设计

七、矿井瓦斯抽采相关规定及标准

八、目前存在的问题及改进方向

一、 瓦斯抽采基础知识

1、瓦斯抽采含义：为了减少或解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中赋存或释放的瓦斯抽放出来，送到地面或其他安全地点的方法。 2、瓦斯抽放的目的

瓦斯抽采主要是为了降低风流中的瓦斯浓度，改善矿井生产的安全状况，并使通风处于合理和良好的状况，因此，应尽可能在瓦斯进入矿井风流之前将它抽放出来。在实际应用中，瓦斯抽放还可作为一项防治煤与瓦斯突出的措施。此外，抽出的瓦斯是一种优质能源，只要保持一定的抽放瓦斯量和浓度，则可加以利用，从而形成以抽促用，以用促抽的良性循环。瓦斯抽放的来源 3、抽放瓦斯分类

1）按抽放瓦斯的来源分类有本煤层抽放、邻近层抽放、采空区抽放和围岩瓦斯抽放。 2）按抽放瓦斯的煤层是否卸压分类有卸压煤层抽放瓦斯和未泄压煤层抽放瓦斯。

3）按抽放瓦斯与采掘时间分类有煤层预抽瓦斯、边采（掘）边抽和采后抽放瓦斯。

4）按抽放工艺分类有钻孔抽放、巷道抽放、和钻孔与巷道混合抽放。 4、瓦斯抽采参数

为了判断瓦斯抽采的可能性和抽采效果，安全的进行抽采工作，必须对一些基本参数进行测算。

瓦斯抽采基础参数包括：煤层瓦斯含量、瓦斯储量、可抽瓦斯量、抽采率、煤层透气性系数、百米钻孔瓦斯流量衰减系数等。 （1）煤层瓦斯含量定义：

在自然条件下，单位质量或体积的煤体中所含的瓦斯量。m3/t煤或m3/ m3煤。 煤层瓦斯含量是决定煤层瓦斯储量、瓦斯涌出量和突出危险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理工作的基础参数。 （2）瓦斯储量的计算

矿井瓦斯储量是指矿井开采过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层（包括可采、不可采煤层）与岩层储存的瓦斯总量 W=W1+W2+W3+W4

W-矿井瓦斯总储量，m3

W1—可采煤层的瓦斯储量，m3 W2—局部可采煤层的瓦斯储量，m3

W3—采动影响范围内不可采邻近层的瓦斯储量，m3 W4—采动影响范围内的围岩瓦斯储量，m3 （3）可抽瓦斯量概算

可抽瓦斯量是指瓦斯储量中可能被抽放出来的瓦斯量。可按下式计算

Wk=W*dk/100

Wk—矿井可抽瓦斯量，m3 W—矿井瓦斯储量，m3 dk—矿井抽采率，% （4）抽采率

矿井抽采率是指矿井或采空区抽出的瓦斯量占其风排量与抽采瓦斯量的百分比。

Dk=100Qkc/Qkc+Qky dk-矿井抽采率，% Qkc-矿井抽采量，m3/min Qky-矿井风排瓦斯量，m3/min

（5）钻孔瓦斯流量衰减系数

在不受采动影响条件下，煤层内钻孔的瓦斯流量随时间呈衰减变化的特性系数称钻孔瓦斯流量衰减系数。

β=lnqo-lnqt/t

qt-百米钻孔t日排放时的瓦斯流量，m3/(min*100m) qo-百米钻孔成孔初始时的瓦斯流量，m3/(min*100m) t-钻孔涌出瓦斯经历时间，d β-钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1 6）煤层透气性系数

煤层透气性系数是衡量瓦斯在煤层内流动难易程度的系数，其意义是：1m3煤体的两侧作用的瓦斯压力平方差为1MPa2时，每日流过该煤体的瓦斯量。 λ =r02/p0t*F(P/P0) λ—煤层透气性，M2/(MPa*d) r0 —钻孔半径，m

p0 — 煤层原始瓦斯压力，MPa t — 时间，d

二、煤矿瓦斯抽采方法 顺层钻孔 1、采区大面积抽放 预先抽放 穿层钻孔 地面打钻孔 2、石门揭开前和煤巷掘进局部抽放 未泄压煤层和围岩抽放 3、围岩裂隙及溶洞抽放 4、采煤工作面边采边抽 边采边抽 5、煤巷掘进工作面掘边抽 6、水力压裂 7、水力割缝 强化抽放 8、松动爆破 瓦斯卸压煤层9、煤层物理化学处理 从巷道打钻 抽10、上邻近层抽放 和岩层抽 从地面打钻 放 11、下邻近层抽放 放 专门抽放巷 12、密闭插管抽放 采空区抽13、密闭和钻孔抽放 放 14、打钻到冒落拱抽放 15、地面垂直钻孔 16、采取大面积抽放+打钻冒落拱上方抽放 17、采取大面积抽放+地面垂直打钻抽放 综合抽放 18、采取大面积抽放+地面垂直抽放+上下邻近层抽放 19、水力压裂+密闭插管抽放

1、本煤层

本煤层瓦斯抽放，又称开采煤层瓦斯抽放，目的是为了减少煤层中的瓦斯含量和降低回风流中的瓦斯浓度，以确保矿井安全生产。本煤层瓦斯抽放是指在开采煤层内预先掘进或打钻孔抽放本煤层内含有的瓦斯。

2、邻近层

在煤层群中，由于开采层的采动影响，使其上部或下部的围岩及煤层卸压并引起这些煤层岩的膨胀变形和透气性的大幅度提高，引起这些煤层的瓦斯向开采层采掘空间涌出。能向开采煤层采掘空间涌出瓦斯的煤层称为邻近层。邻近层瓦斯抽放按邻近层的位置分为上邻近层抽放和下邻近层抽放；按汇集瓦斯方法分为钻孔抽放、巷道抽放、巷道和钻孔综合抽放三类。 （1）上邻近层瓦斯抽放是邻近层位与开采层的上部，通过巷道或钻孔来抽放上邻近层的瓦斯。根据岩层的破坏程度与位移状态可把顶板划分为冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，底板划分为裂隙带和变形带。

冒落带高度一般为采厚的5倍，在距开采层近的处于冒落带内煤层，随冒落带的冒落而冒落，瓦斯完全释放到采空区内，很难进行上邻近层抽放。裂隙带的高度为采厚的8-30倍，此带因充分卸压，瓦斯大量解吸，是抽放瓦斯的最好区带，抽放量大，浓度高，因此上邻近层取冒落带高度为下限距离，裂隙带的高度为上限距离。

弯曲 下沉 带 裂隙 带 冒 落带机巷 底 鼓破 碎带

地表风巷首采煤层屯兰矿常见上邻近层瓦斯抽采钻孔示意图

（2）下邻近层瓦斯抽放是邻近层位于开采层下部，通过巷道或钻孔来抽放下邻近层的瓦斯。

3、采空区抽放

通常的采空区抽放有密闭抽采、上隅角吊管抽采、通过横贯埋管利用沿空留巷抽采、高抽巷、从地面和井下向采空区打钻。

密闭抽采示意图

上隅角插管抽采示意图

通过横贯埋管利用沿空留巷抽采示意图

高抽巷示意图

地面向井下采空区打钻抽采示意图

三、瓦斯抽采设备与设施及适用条件 1、1、目前我矿使用的钻车和钻具有:

（1）ZDY-4000L型煤矿用履带式全液压坑道钻车，该钻车适合巷道空间较大施工本煤层和邻近层钻孔；

（2）ZDY-4000LP型煤矿用履带式全液压坑道钻车主要适用于掘进或回采巷道采取跨越障碍物的方式施工本煤层钻孔；

置。

3、封孔质量

我们在日常封孔后有部分钻孔存在漏气、煤渣多堵孔现象的发生。

经过长时间的总结经验与探索我们目前钻孔深度低于100m的封孔长度可以达到16m，超过100m的钻孔封孔长度达到24m，加长了封孔长度，长钻孔并使用2个麻袋片聚氨酯和4个挡圈，很大程度上避免了因封孔问题导致的漏气。 后续我们会继续在封孔质量方面，总结经验、改革创新、大胆尝试新工艺，不断提高钻孔的抽采效果。

4、新工艺的研究和探索

如水力压裂和二氧化碳预裂的抽采半径和有效深度及继续完善。 5、研究瓦斯的来源

煤与瓦斯突出事故严重威胁着煤矿的安全开采。随着煤矿开采深度的加大，煤层瓦斯含量逐渐增加，煤与瓦斯事故发生率也越来越大，直接影响了煤矿的生产和矿工的人身安全。屯兰矿煤层开采为近距离突出煤层群开采，煤层瓦斯含量高，在开采过程中，临近层卸压瓦斯大量涌入采煤工作面，极易造成瓦斯超限，且很难定量识别瓦斯的来源煤层及比例，难以进行相应的治理对策。 2、主要研究内容

通过采集工作面开采工程中涉及的煤层煤样以及不同抽采方式所得的混合瓦斯样品，测试煤中有机碳同位素值以及混合气体中烷烃气体碳同位素值。根据端元混合模型分析并计算各端元所占比例。具体研究内容如下： （1）煤层和煤层瓦斯中碳同位素的相关性研究

通过对煤层中有机碳同位素和煤中吸附性气体中的烷烃碳同位素测试分析，研究两者的相关性。

（2）煤层群开采多源瓦斯混合气体来源模型研究

通过判别底抽巷、高抽巷、顺层孔及高位钻孔等不同形式抽采的混合气体与相应煤中碳同位素的亲疏性，建立多元气体混合数学模型，计算出混合气体端元所占比率。

（3）影响气源比例的因素的探讨

主要探讨工作面地质条件、推进速度、采煤量等因素对瓦斯运移、瓦斯浓度的影响，在此基础上，判别混合瓦斯气源的比例。 （4）煤、瓦斯碳同位素示踪技术研究

通过抽采气体中地球化学指标，提出矿井开采过程中的瓦斯来源识别方法，应用于今后矿井煤层群开采所带来的多源瓦斯混合气体识别技术。 3、总体目标

以屯兰矿12505和18401工作面为研究对象，通过采集不同煤层煤样和其中的瓦斯气体，查明不同煤层中瓦斯的主要成分特征，通过碳同位素特征来分析煤层气体成分与煤层成分间的关系。寻找识别气体源的科学方法，以多源瓦斯混合气体的识别为定量分析瓦斯来源提供科学论据，为今后煤矿高产、安全、高效生产提供论据，并可应用于其他类似条件的矿井。

本次瓦斯样品来自本煤层和临近层瓦斯抽采钻孔及巷道，对各种瓦斯抽采方式进行瓦斯来源定量分析，确定工作面混合瓦斯气源不同来源所占比例。

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