矿井煤层气抽采技术.docx

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1、矿井煤层气抽采技术第八章矿井煤层气抽采技术矿井瓦斯是成煤经过中的一种伴生产物，是各种气体的混合物，成分复杂。矿井瓦斯一般由甲烷、二氧化碳、氮气和数量不等的重烃以及微量的稀有气体组成，但主要成分是甲烷。第一节主要内容：一、矿井瓦斯涌出形式在矿井开采经过中，受采掘活动的影响，煤体遭到毁坏，储存在煤体或岩层内的瓦斯会进入到采掘空间，这种现象叫做矿井瓦斯涌出，可分为普通涌出和特殊涌出两种形式。普通涌出也称为正常涌出，是瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙缓慢而长时间的放出。普通涌出是矿井瓦斯涌出的只要形式，其特征是涌出范围广，时间持续长，数量相对稳定。特殊涌出是指采掘经过中瓦斯在极短

2、时间内忽然地大量涌出，也称为瓦斯喷出。瓦斯特殊涌出的范围是局部的，时间经过一般比拟短，但涌出数量可能很大，且由于其发生的忽然性，往往造成极大危害。二、矿井瓦斯涌出量1、矿井瓦斯涌出量表示方法矿井瓦斯涌出量是指开采经过中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，通常用单位时间或单位质量的煤所放出的瓦斯体积来表示，分为绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量两种。2、矿井瓦斯等级划分及鉴定根据相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，将矿井瓦斯等级划分为三类：低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。高瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量大于或等于10m3/t且矿井绝对瓦

3、斯涌出量大于或等于40m3/min。煤岩与瓦斯二氧化碳突出矿井3、矿井瓦斯涌出量预测现有的矿井瓦斯涌出量预测方法能够概括为两大类：一是矿山统计预测法，二是根据煤层瓦斯含量进行预测的分源预测法。三、影响瓦斯涌出量的主要因素煤层和围岩的瓦斯含量煤炭开采规模开采程序采煤方法与顶板管理办法生产工序地面大气压力的变化通风压力采空区管理办法第二节主要内容：一、矿山压力的概念1、原岩应力在采动以前，由于岩柱自重以及构造应力场在地层内部引起的应力，称为原岩应力。2、矿山压力由于采掘工作毁坏了岩体原始应力状态，引起应力重新分布，在其采掘空间周围岩体和支撑物上表现的力，称为矿山压力。矿山压力的主要影响因素有地质因

4、素和生产因素。1地质因素：岩石性质及其构造特征开采深度煤层倾角2生产因素：巷道位置支护形式开采顺序工作面推进速度控顶方法二、矿山压力显示规律1、采煤工作面矿山压力显示规律1支撑压力2初次来压3周期来压2、掘进工作面矿山压力显示规律1巷道顶压2巷道侧压3巷道底压4斜巷压力三、围岩应力卸压特征与抽采瓦斯通常，把工作面的应力分为三种类型，即垂直应力、水平应力和采掘附加应力。垂直应力是岩石自重造成的，它受控于该地点距地表的垂深；水平应力通常是指构造应力，它受规模较大的地质构造的影响；采掘附加应力是指采掘活动毁坏了采掘地点的原始应力状态，在工作面前方依次构成的卸压区、增压区应力集中区和正常压力区。在三个

5、区带内进行抽采瓦斯，效果也会有所不同。卸压区内，煤体膨胀变形，煤体内产生大量裂隙，有利于瓦斯抽采；集中应力区内，煤体压缩变形，易发生卡钻、塌孔等现象，进而降低抽采效果；正常压力区内，煤体受力平衡，瓦斯压力、瓦斯含量等参数处于正常值状态。第三节主要内容：一、本煤层瓦斯抽采技术本煤层瓦斯抽采又称为开采煤层瓦斯抽采，是指在开采煤层内预先掘进或施工钻孔抽采本煤层瓦斯，目的是减少煤层瓦斯含量，降低回风流中的瓦斯浓度，以确保矿井安全生产。1、本煤层未卸压钻孔抽采本煤层预抽瓦斯是钻孔打入未卸压的原始煤体进行抽采瓦斯，抽采效果与原始煤体透气性和瓦斯压力有关。1穿层钻孔抽采穿层钻孔抽采是在开采煤层的顶板或底板岩

6、巷或煤巷内，每隔一段距离开约10m的钻场，从钻场向煤层施工35个穿透煤层全厚的钻孔，封孔或将整个钻场封闭起来，安装抽采管路并与抽采系统连接起来进行抽采。2顺层钻孔抽采顺层钻孔是在巷道进入煤层后再沿煤层所打钻孔，能够用于石门见煤处、煤巷及采煤工作面。2、本煤层卸压钻孔抽采1边采边抽边采边抽技术即在工作面前方，在进风巷或回风巷中每隔一定距离打平行于工作面的钻孔，然后插管、封孔进行抽采。2边掘边采边掘边抽是在掘进巷道两帮每隔一定距离掘一钻场深度小于6m，在钻场向工作面推进方向打510个超前钻孔，然后插管、封孔进行抽采。二、邻近层瓦斯抽采技术能向开采煤层采掘空间涌出瓦斯的邻近煤层称为邻近层。为了防止和

7、减少邻近层的瓦斯通过层间的裂隙大量涌向开采层，可采用抽采的方法处理这一部分瓦斯，这种抽采方法称邻近层瓦斯抽采。1、上邻近层瓦斯抽采上邻近层瓦斯抽采，即邻近层位于开采层的上部，通过巷道或钻孔来抽采上邻近层的瓦斯。上邻近层瓦斯抽采按抽采钻孔的分布位置，分为下面两种；开采层层内巷道打钻抽采。开采层层外巷道打钻抽采。2、下邻近层瓦斯抽采下邻近层瓦斯抽采即邻近层位于开采层的下部，通过巷道或钻孔来抽采下邻近层的瓦斯。同上邻近层瓦斯抽采一样，下邻近瓦斯层抽采也分为两种方式：开采层层内巷道打钻抽采。开采层层外巷道打钻抽采。三、远距离保护层卸压瓦斯抽采该项技术是指保护层采面在开采之前，在被保护层的下方约3040

8、m的稳定岩层中施工贯穿于整个采面的走向抽采专用巷道，向被保护煤层施工网格穿层钻孔，进行抽采。第四节主要内容：采空区瓦斯主要来源于两个方面：一是未能采出而被留在采空区的煤炭中存有的一定数量的残存瓦斯，二是顶板和周围煤岩中的瓦斯。一、采煤工作面采空区瓦斯抽采1、采煤工作面插管采空区瓦斯抽采进行采煤工作面采空区瓦斯抽放时，应将采空区封闭严密，防止漏风，在回风巷的密闭处插管进行抽采。2、钻孔抽采采空区瓦斯钻孔抽采采空区瓦斯是指在采煤工作面回采经过中，在工作面回风巷每隔30100m掘一钻场，向采空区上方施工顶板走向或倾向钻孔，钻孔进入冒落带或裂隙带，然后将封闭或将钻孔逐个封闭进行抽采。3、施工走向巷道抽

9、采采空区瓦斯沿工作面走向距回风巷1030m的上覆岩层裂隙带内布置巷道，封闭港口，插管联入抽采系统，对采煤工作面采空区裂隙带内的高浓度瓦斯进行抽采。二、回采结束后的采空区瓦斯抽采对回采工作已经结束的采煤工作面或采区，可在进、回风巷修建永久性密闭，两个密闭之间用河砂或黏土充满、充实，并接设瓦斯管路进行抽采。三、采空区瓦斯抽采注意事项1控制抽采负压，保证瓦斯质量2定期检查与测定，防止自然发火第五节主要内容：一、煤层气开发形式讨论：1、CBMCoalbedMethane方式在未受采动影响的原始煤层中，通过地面钻井工程进入煤层，利用煤层气本身赋存压力与钻井空间的压力差释放煤层气。2、CMM(CoalMi

10、neMethane)方式利用煤炭开采工程，在井下施工煤层气开发工程，或利用煤炭开采对煤层的采动影响在地面施工钻井工程，并利用真空泵产生负压轴抽采煤层气。二、采煤采气一体化1、“采煤采气一体化瓦斯综合治理形式统筹规划，先抽后采煤炭开采前地面预抽与井下抽采相结合建立一井多用的高效抽采形式2、“采煤采气一体化瓦斯综合治理形式特点在时间上，可实现煤层气抽采与矿井开发、生产的全经过协调一致在空间上，可实现地面煤层气井位布置与矿井采掘之间的密切衔接与协调在功能上，煤层气井可实现“地质勘探、采前抽、采动抽、采后抽一井四用3、施行“采煤采气一体化的关键1从地面抽采钻井布置密度方面：考虑单井的抽采效果考虑允许抽采的时间考虑使煤层瓦斯均匀的降低2从给煤炭开采创造安全条件方面：考虑避让井下采掘巷道和井筒硐室考虑使采面抽采效果到达最佳考虑在抽采全经过真正能够做到一井四用4、实行“采煤采气一体化的重要性和必要性采煤采气主体不一致，则采煤和采气从时间上很难协调一致采煤采气主体不一致，则采煤和采气从空间上很难协调一致采煤采气主体不一致，则很难实现一井多用