矿井瓦斯抽放文告演示文稿.ppt
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1、第第6 6章章 矿井瓦斯抽放矿井瓦斯抽放6.1 6.1 煤矿瓦斯抽放可行性分析煤矿瓦斯抽放可行性分析防止瓦斯超限的两类方法:防止瓦斯超限的两类方法:(1 1)利用矿井主要通风机,将瓦斯冲淡到安全浓度并将)利用矿井主要通风机,将瓦斯冲淡到安全浓度并将烷空混合物排放到地面大气中(烷空混合物排放到地面大气中(通风方法通风方法););(2 2)利用瓦斯泵抽放瓦斯,在负压下人工抽放高浓度瓦)利用瓦斯泵抽放瓦斯,在负压下人工抽放高浓度瓦斯并通过巷道隔离的管网抽放到地面(斯并通过巷道隔离的管网抽放到地面(抽放方法抽放方法)。)。一、抽放瓦斯的目的一、抽放瓦斯的目的 1 1、预防瓦斯超限、确保矿井安全;、预防
2、瓦斯超限、确保矿井安全;2 2、开采保护层并具有抽放系统的矿井,应抽放被保护、开采保护层并具有抽放系统的矿井,应抽放被保护层的卸压瓦斯;层的卸压瓦斯;3 3、预抽瓦斯作为区域性或局部防措施;、预抽瓦斯作为区域性或局部防措施;4 4、开发利用瓦斯资源,变害为利。、开发利用瓦斯资源,变害为利。二、新建抽放瓦斯矿井应同时具备的条件二、新建抽放瓦斯矿井应同时具备的条件 1 1、一个回采工作面的瓦斯涌出量、一个回采工作面的瓦斯涌出量大于大于5m5m3 3/min/min;2 2、矿井瓦斯涌出量大于、矿井瓦斯涌出量大于15m15m3 3/min/min;3 3、矿井抽放瓦斯总量应稳定在、矿井抽放瓦斯总量应
3、稳定在4m4m3 3/min/min以上;以上;4 4、瓦斯抽放系统的服务年限、瓦斯抽放系统的服务年限1010年年;5 5、煤层透气性系数应大于一定值。、煤层透气性系数应大于一定值。三、采区抽放瓦斯标准三、采区抽放瓦斯标准 当一个工作面瓦斯涌出量当一个工作面瓦斯涌出量5 m5 m3 3/min/min,或一,或一个掘进工作面瓦斯涌出量个掘进工作面瓦斯涌出量3 m3 m3 3/min/min。当采用通风。当采用通风方法解决瓦斯问题不合理时,应抽放瓦斯。方法解决瓦斯问题不合理时,应抽放瓦斯。四、抽放瓦斯必须遵守下列规定四、抽放瓦斯必须遵守下列规定(1 1)利利用用瓦瓦斯斯时时,瓦瓦斯斯浓浓度度不不
4、得得低低于于30%30%,且且在在利利用用瓦瓦斯斯的的系系统统中中必必须须装装设设有有防防回回火火、防防回回气气和和防防爆爆炸炸作作用用的的安安全全装装置置。不不利利用用瓦瓦斯斯、采采用用干干式式抽抽放放瓦瓦斯斯设设备备时时,抽放瓦斯浓度不得低于抽放瓦斯浓度不得低于2525。(2 2)抽抽放放容容易易自自燃燃和和自自燃燃煤煤层层的的采采空空区区瓦瓦斯斯时时,必必须须经经常常检检查查一一氧氧化化碳碳浓浓度度和和气气体体温温度度等等有有关关参参数数的的变变化化,发现有自然发火征兆时,应立即采取措施。发现有自然发火征兆时,应立即采取措施。(3 3)井井上上下下敷敷设设的的瓦瓦斯斯管管路路,不不得得与
5、与带带电电物物体体接接触触并并应应有防止砸坏管路的措施。有防止砸坏管路的措施。6.2 瓦斯抽放设计基础瓦斯抽放设计基础一、矿井概况一、矿井概况 矿井储量、煤层赋存条件、矿井生产能力、巷道矿井储量、煤层赋存条件、矿井生产能力、巷道布置、开采方法、通风状况、矿井瓦斯涌出量、瓦斯布置、开采方法、通风状况、矿井瓦斯涌出量、瓦斯来源分析等。来源分析等。二、瓦斯基础参数二、瓦斯基础参数 包括包括:煤层瓦斯含量、瓦斯储量、可抽瓦斯量、抽放:煤层瓦斯含量、瓦斯储量、可抽瓦斯量、抽放率、煤层透气系数等。率、煤层透气系数等。1 1、瓦斯储量、瓦斯储量 -矿井开采过程中能够向矿井排放的煤(岩)所储矿井开采过程中能够
6、向矿井排放的煤(岩)所储存的瓦斯量。存的瓦斯量。W=W1+W2+W3+W4式中:式中:W1-可采煤层瓦斯储量;可采煤层瓦斯储量;W2-局部可采煤层瓦斯储量;局部可采煤层瓦斯储量;W3-采动影响范围内不可采煤层瓦斯储量;采动影响范围内不可采煤层瓦斯储量;W4-采动影响范围内围岩瓦斯储量。采动影响范围内围岩瓦斯储量。2、可抽瓦斯量概算、可抽瓦斯量概算 -瓦斯储量中可能被抽放出来的瓦斯量。瓦斯储量中可能被抽放出来的瓦斯量。式中式中 W-瓦斯储量;瓦斯储量;dk-矿井瓦斯率。矿井瓦斯率。3、瓦斯抽放率、瓦斯抽放率 (1)矿井抽放率)矿井抽放率 -指矿井的抽出瓦斯量占其风排瓦斯量与抽放量之和指矿井的抽出
7、瓦斯量占其风排瓦斯量与抽放量之和的百分比。的百分比。式中式中 Qky-矿井风排瓦斯量;矿井风排瓦斯量;Qkc-矿井抽放瓦斯量。矿井抽放瓦斯量。(2)本开采煤层抽放率)本开采煤层抽放率式中式中 QBy-开采层抽放瓦斯量;开采层抽放瓦斯量;QBc-开采层涌出瓦斯量。开采层涌出瓦斯量。(3)工作面邻近层抽放率)工作面邻近层抽放率 式中式中 QLy-邻近层抽放瓦斯量;邻近层抽放瓦斯量;QLc-邻近层涌出瓦斯量。邻近层涌出瓦斯量。(4)工作面总抽放率)工作面总抽放率 4、钻孔瓦斯流量衰减系数、钻孔瓦斯流量衰减系数 -不受采动影响条件下,煤层内钻孔的瓦斯流量随时不受采动影响条件下,煤层内钻孔的瓦斯流量随时
8、间衰减变化特性系数。间衰减变化特性系数。作用作用:可以作为煤层预抽瓦斯难易程度的一个指标。:可以作为煤层预抽瓦斯难易程度的一个指标。衰减系数的推导过程:衰减系数的推导过程:tqt5 5、煤层瓦斯透气性系数及人工增透方法、煤层瓦斯透气性系数及人工增透方法 -是衡量瓦斯在煤层流动难易程度的重要参数。是是衡量瓦斯在煤层流动难易程度的重要参数。是决定抽放效果的主要因素。决定抽放效果的主要因素。测定方法见附录。测定方法见附录。人工增透方法人工增透方法:(1 1)使煤层有机物溶解;)使煤层有机物溶解;如:从煤层中取出一部分物如:从煤层中取出一部分物质,形成新的裂隙、注入酸液质,形成新的裂隙、注入酸液。(2
9、 2)在煤层内注入支撑剂;)在煤层内注入支撑剂;如:注入高压水或压气,如:注入高压水或压气,将煤压裂,然后注入砂等。将煤压裂,然后注入砂等。(3 3)破坏煤的结构。)破坏煤的结构。如:水力破裂、深孔松动爆破如:水力破裂、深孔松动爆破。三、煤层可抽放性分类三、煤层可抽放性分类 根据煤层可抽瓦斯的难易程度分为:根据煤层可抽瓦斯的难易程度分为:(1)容易抽放)容易抽放 (2)勉强抽放)勉强抽放 (3)难以抽放)难以抽放类别钻孔流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数(m2/MPa2.d)容易抽放10可以抽放0.0030.05100.1较难抽放0.050.16.3 抽放瓦斯方法及工艺参数抽放瓦斯方法及工艺
10、参数一、抽放类型、方法和适用条件一、抽放类型、方法和适用条件1、抽放类型的划分、抽放类型的划分按空间对象分按空间对象分:按地按地应力划分应力划分:按时间对比划分(采掘与抽放)按时间对比划分(采掘与抽放):2、抽放方法、抽放方法 钻孔法、巷道法、综合法。钻孔法、巷道法、综合法。3、各种抽放方法的适用条件、各种抽放方法的适用条件 抽放方法的选择主要根据瓦斯来源、地质采矿条抽放方法的选择主要根据瓦斯来源、地质采矿条件确定。具体见表件确定。具体见表6-2 6-4。(1)未卸压抽放)未卸压抽放-预抽预抽 A)巷道法)巷道法 优点优点:暴露面积大,流量大,稳定,流动阻力小。:暴露面积大,流量大,稳定,流动
11、阻力小。缺点缺点:工程量大,掘进费用高。:工程量大,掘进费用高。B)钻孔法)钻孔法 (i)穿层钻孔)穿层钻孔 抽放率约抽放率约20%(个别大于(个别大于30%)。)。优点优点:施工方便,掘进巷道少。:施工方便,掘进巷道少。缺点缺点:单孔流量小。:单孔流量小。适用条件适用条件:(:(1 1)煤层透气性较大;)煤层透气性较大;(2 2)煤层群开采;)煤层群开采;(3 3)开拓岩巷超前较多;)开拓岩巷超前较多;(4 4)可抽放时间长。)可抽放时间长。(ii ii)沿层钻孔)沿层钻孔 抽放率约抽放率约 2060%2060%。优点优点:施工方便。:施工方便。缺点缺点:可抽时间短,对煤层赋存条件要求:可抽
12、时间短,对煤层赋存条件要求高。高。(2)卸压抽放(采动影响)卸压抽放(采动影响)特点特点:卸压后,煤层的透气性大大增加。所以必然能:卸压后,煤层的透气性大大增加。所以必然能抽出瓦斯。抽出瓦斯。主要包括主要包括:边采边抽边采边抽边掘边抽边掘边抽煤巷钻场钻孔邻近层抽放邻近层抽放开采层开采层邻近层邻近层邻近层邻近层二、未卸压抽放钻孔参数二、未卸压抽放钻孔参数 1、孔径、孔径 孔径愈大孔径愈大 煤壁暴露面积大煤壁暴露面积大 瓦斯流量增大。瓦斯流量增大。如:阳泉一矿,如:阳泉一矿,从从73mm 300mm,S提高提高4倍,瓦斯倍,瓦斯抽放量提倍。抽放量提倍。一般地,采用瓦斯抽放钻孔直径为一般地,采用瓦斯
13、抽放钻孔直径为60 110 mm。2、钻孔长度、钻孔长度 单一钻孔瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系。单一钻孔瓦斯抽放量与其孔长基本上成正比关系。即:即:沿层钻孔,尽可能长沿层钻孔,尽可能长。3、钻孔间距、钻孔间距 钻孔有效排放半径钻孔有效排放半径:规定的排除放时间内,该范围内瓦:规定的排除放时间内,该范围内瓦斯压力斯压力or瓦斯含量降低到安全容许值,此时的有效范围。瓦斯含量降低到安全容许值,此时的有效范围。L2R RL2R钻孔有效排放半径测定方法。钻孔有效排放半径测定方法。多孔法:多孔法:R(m)P(MPa)P0PT1T2T3T1、T2、T3为不同抽放时间测定结果。且T1T2T3R1R2R3
14、01抽放孔抽放孔测量孔123456784、抽放时间、抽放时间确定依据确定依据:钻孔瓦斯有效抽放率;钻孔瓦斯衰减系数。:钻孔瓦斯有效抽放率;钻孔瓦斯衰减系数。计算公式:计算公式:式中式中 T-抽放时间,抽放时间,d;-钻孔瓦斯衰减系数,钻孔瓦斯衰减系数,d-1;k-系数(系数(or抽放率)抽放率),取取0.7 0.8。5、孔口抽放负压与封孔长度、孔口抽放负压与封孔长度 抽放负压与煤层透气性系数、封孔质量、管路质量抽放负压与煤层透气性系数、封孔质量、管路质量有关。一般取有关。一般取 13.6 26.6 kPa。封孔长度封孔长度:岩孔:岩孔:25m;煤孔:;煤孔:410m 三、卸压抽放瓦斯参数(邻近
15、层抽放)三、卸压抽放瓦斯参数(邻近层抽放)邻近层邻近层:开采煤层顶底板内赋存的能向开采煤层涌出:开采煤层顶底板内赋存的能向开采煤层涌出瓦斯的煤层。瓦斯的煤层。1、开采煤层回采后对邻近层影响特征、开采煤层回采后对邻近层影响特征(1)形成采动裂隙和卸压带)形成采动裂隙和卸压带 顶板顶板:冒落、移动、卸压、变形:冒落、移动、卸压、变形 底板底板:膨胀、卸压变形:膨胀、卸压变形 按裂隙发育情况分为按裂隙发育情况分为“三带三带”I带内带内:瓦斯大量流向开采煤:瓦斯大量流向开采煤 层采空区。层采空区。当层间距小于当层间距小于810m时,煤层处于冒落带内。时,煤层处于冒落带内。II带带:瓦斯流向开采煤层采空
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