PPT煤矿瓦斯治理技术与抽放技术

淮北矿业集团通防处谢宝卫二OO八年七月煤矿瓦斯治理技术培训-----瓦斯抽放技术目录•矿井瓦斯抽放基本知识•瓦斯抽放方法与抽放工艺•瓦斯强化抽放技术•瓦斯抽放设备与管理•瓦斯抽放计量与监测•瓦斯利用瓦斯抽放在瓦斯治理中的地位瓦斯抽放是煤矿瓦斯防治的根本技术随着煤炭产量增大和矿井向深部延伸，高瓦斯矿井增多，需要抽放瓦斯的矿井越来越多，瓦斯抽放技术已在煤矿生产中推广应用。先抽后采是十二字方针中重要的一条。1.抽放瓦斯的目的和意义目的和意义•简单说来，矿井瓦斯抽放，是指为了减少和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，将矿井中存在或释放出来的瓦斯抽出来，输送到地面或其它安全地点的方法，其重要意义主要有以下3点。•（1）抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防性措施。•（2）抽放瓦斯可以减少通风负担，降低通风费用；还能够解决通风难以解决的难题。•（3）煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源，将瓦斯抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用，“变害为利”、“变废为宝”，可以收到节约煤炭、保护环境的效果和可观的经济效益。•抽放系统与通风系统的比较通风系统抽放系统扇风机房---------瓦斯抽放泵站双回路供供电主扇---------抽放泵机械设备井下局扇---------井下移动抽放泵站三专供电巷道---------抽放管路瓦斯通道风门、风窗、风桥---------阀门、三通防爆门--------抽放系统防爆、防回火装置抽放系统高压负----------通风系统低负压抽放系统高浓度瓦斯----------通风系统低浓度二、矿井瓦斯抽放技术建立瓦斯抽放系统的条件《规程》第一百四十五条规定：有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或下临时抽放瓦斯系统：（一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。（二）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：1．大于或等于40m3/min；2．年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30m3/min；3．年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25m3/min；4．年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20m3/min；5．年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。（三）开采有煤与瓦斯突出危险的煤层。（四）开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。如何判断矿井应地面永久系统还是建井下移动抽放系统凡符合上述建抽放系统的条件，并同时具备下列2个条件的矿井，应建立地面永久瓦斯抽放系统：1、瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2m3／min以上。2、瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。3、矿井总回风是否还有稀释能力，是否已接近超限？4、抽放路线长度是否适合建地面永久系统？5、井下接力泵站（区域性永久）系统。移动抽放系统永久瓦斯抽放系统抽放量小抽放量大，供水、供电方便、安全瓦斯排放到总回或采区回风瓦斯排放到地面抽放管路短，阻力小，可移动抽放管路长、投资小投资大瓦斯抽放可行性论证新建或改扩建矿井，必须将抽放瓦斯工程纳入矿井设计中，但设计所依据的瓦斯参数必须经具有相关资质的专业机构进行可行性论证。论证内容主要包括矿井瓦斯资源评价、煤层透气性及钻孔涌出衰减测定、抽放效果预计、瓦斯抽放规模确定、瓦斯抽放泵及管路初步选型，投资粗略概算等。进行瓦斯抽放可行性证主要是避免盲目投资造成浪费，或避免设计的抽放系统能力小，无法满足安全生产的需要。瓦斯抽放及利用系统示意图。瓦斯抽放钻井瓦斯抽放可行性论证除瓦斯含量、瓦斯压力外••容易抽放100.003•可以抽放10-0.10.003-0.05•难抽放系数0.10.05类别透气性系数(m2/Mpa2.d)钻孔瓦斯涌出衰减系数α(d-1)瓦斯抽放可行性论证透气性与抽放方法——煤层透气性较好，容易抽放的煤层，宜采用本层预抽方法，可采用顺层或穿层布孔方式。——煤层透气性较差，采用分层开采的厚煤层，可利用先采分层的卸压作用抽放未采分层的瓦斯。——单一低透气性高瓦斯煤层，可选用加密钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制预裂爆破等方法强化抽放。煤与瓦斯突出危险严重煤层，应选择穿层网格布孔方式。——煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边掘边抽或先抽后掘的抽放方法。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺矿井瓦斯抽放方法划分矿井瓦斯抽放方法分类矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺矿井瓦斯抽放方法按来源详细划分瓦斯抽放方法本煤层抽放邻近层抽放采空区抽放上邻近层下邻近层预抽边采边抽边掘边抽半封闭抽放全封闭抽放矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法•本煤层瓦斯抽放是指采用送巷道或打钻孔的方式直接抽放开采煤层内含有的瓦斯的方法。•按照抽放与采掘的时间关系。本煤层抽放可分为“预抽”和“边抽”两种方法。•所谓“预抽”，就是在开采之前预先抽出煤体中的瓦斯。“预抽”又可分为巷道预抽和钻孔预抽2种；•所谓“边抽”，是指边生产边抽放瓦斯，即生产和抽放同时进行。“边抽”又包括边采边抽和边掘边抽2种。•本层抽放钻孔有顺层和穿层两种。所谓“预抽”，就是在顺层钻孔抽放瓦斯技术矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺瓦斯抽放钻孔钻场巷道瓦斯抽放泵7矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺8穿层钻孔抽放瓦斯技术瓦斯抽放泵岩石巷道瓦斯抽放钻孔矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法本煤层瓦斯采前预抽矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法交叉钻孔75°交叉钻孔预抽本煤层瓦斯（新）矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺9交叉钻孔抽放瓦斯技术瓦斯抽放泵煤层走向煤层倾向瓦斯抽放钻孔煤层巷道矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法•交叉钻孔除有斜交钻孔的优点以外，还可以增加煤层裂隙与钻孔的气体动力学联系，有利于煤层瓦斯向钻孔流动，优点是不增加钻孔量的条件下，提高了抽放效果。经在焦作九里山矿开展顺层交叉钻孔抽放突出煤层瓦斯试验，比平行钻孔抽放提高效果1.5倍，“九五”期间又在平顶山进行了试验应用。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法本煤层瓦斯掘前预抽矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法回下风抽放管卸压带运输巷回风巷山输山下运下山轨道超前支护单体支柱抽放支管软管本煤层瓦斯边采边抽矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法本煤层瓦斯边掘边抽矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法50-70m50-70mAA“钻墙”布孔边掘边抽瓦斯（新）A—A剖面钻场钻孔矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法地面钻孔预抽矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法地面钻孔预抽矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺本煤层瓦斯抽放方法地面钻孔预抽俯视图矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺2、邻近层瓦斯抽放方法•在开采煤层群时，受采动影响，开采煤层上下一定距离内的其他煤层中的瓦斯就会沿着由于卸压作用造成的裂隙流入开采煤层的工作面空间，我们称这些煤层为这一开采煤层的邻近层。在开采煤层上方的邻近层，叫上邻近层；反之，叫下邻近层。•为了解除邻近层涌出的瓦斯对开采煤层的威胁，常从开采煤层或围岩大巷中向邻近层打钻，抽放邻近层中的瓦斯，以减少邻近层的瓦斯涌出量，这种抽放方法被称为邻近层瓦斯抽放。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法裂隙带形成裂隙带形裂隙带形成机理的物理模拟试验结果C14-1C14-2冒落带裂隙带下沉带C13-1瓦斯富集区瓦斯与空气共存，瓦斯具有漂移性，处在上风巷上部的“裂隙圈”是瓦斯富集区瓦斯富集区研究开采岩石移动规律与瓦斯运移和富集的关系27模拟试验和现场实测表明：瓦斯富集区在煤层顶板垂直向上8~25m、回风巷向下0~30m的裂隙圈范围内。研究开采岩石移动规律与瓦斯运移和富集的关系0~308~2529矿井瓦斯抽放方法和抽放工艺裂隙圈开采层回风巷进风巷抽放钻孔抽放巷道首采煤层顶板走向长钻孔或巷道法抽放瓦斯方法30开采近距离邻近层煤层底板集瓦斯抽放巷位于开采层上部抽放卸压瓦斯矿井瓦斯抽放方法和抽放工艺弯曲下沉带裂隙带冒落带顶板瓦斯抽放巷抽放钻孔开采煤层卸压煤层70m33开采近距离邻近层煤层底板集瓦斯抽放巷位于开采层下部抽放卸压瓦斯开采层B8回风巷进风巷下卸压层B7下卸压层B6底板岩石巷抽放钻孔底板卸压区域18m15m37矿井瓦斯抽放方法和抽放工艺矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法顶板岩石定向水平长钻孔抽放邻近层瓦斯技术就是针对高瓦斯无煤柱综采工作面的特点，为解决瓦斯超限问题，采用沿开采层顶板岩层走向布置迎面定向水平长钻孔代替顶板瓦斯巷抽放上邻近层瓦斯。该抽放方法与顶板岩巷抽放法、顶板穿层短钻孔抽放法相比，技术和经济上具有显著的优越性，尤其对于采掘接续紧张的矿井，其优越性更为突出。在铁法、淮南、淮北广泛应用。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法钻场及钻孔布置钻场布置为保证顶板岩石定向水平长钻孔的施工质量和抽放瓦斯效果，钻孔的施工应在钻场内进行，开设钻场有以下优点：1）由于钻场抬高了开孔位置，也缩短了开孔点与进风巷道的距离，从而使钻孔的倾角和方位角减小，这增加了长钻孔的有效钻孔长度，减少了无用孔段；2）在岩层内开孔，有利于钻孔的密封；3）钻场深入工作面，有利于增加钻孔控制工作面的范围；虽然开设钻场有上述优点，但它一方面增加了生产辅助工程量，另一方面钻场掘进时，对生产出煤会有一些干扰，所以，一般钻场应在工作面系统形成且未投入生产时进行。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法采面切眼钻场B-B剖面顶板孔A-A剖面矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法钻孔采用迎工作面的推进方向进行布置，钻孔覆盖工作面的长度（距离回风巷）约为工作面全长的1/2或2/3，钻孔在平面图上基本上呈扇形布置。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法（二）钻孔参数1.钻场间距钻场间距主要是依据钻机的能力和钻进施工技术来确定，只要抽放时间允许，不影响正常掘、抽、采关系，应尽量加大钻场之间的间距，这样可节省许多辅助工程。2.钻孔个数和钻孔长度每个钻场应布置几个钻孔，应根据钻孔抽放的影响半径和工作面的控制范围来确定。一般每个钻场的钻孔个数为3～5个，控制工作面长度的1/2或2/3左右。考虑到在工作面推进接近钻场时，本钻场内的钻孔因为漏气等原因将不能继续进行抽放，所以下一钻场内布置的钻孔在长度上应与前一个钻场进行搭接，一般两个钻场之间的钻孔重叠长度应保持20m以上。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法上邻近层抽放斜交穿层钻孔•开采层层内巷道打钻抽放开采层层内巷道打钻抽放上邻近层瓦斯的钻孔布置示意图矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法上邻近层抽放斜交穿层钻孔•开采层层外巷道打钻抽放开采层层外巷道打钻抽放上邻近层瓦斯的钻孔布置示意图矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法下邻近层抽放斜交穿层钻孔•开采层层内巷道打钻抽放开采层层内巷道打钻抽放下邻近层瓦斯的钻孔布置示意图矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法下邻近层抽放斜交穿层钻孔•开采层层外巷道打钻抽放开采层层外巷道打钻抽放下邻近层瓦斯的钻孔布置示意图矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺邻近层瓦斯抽放方法地面钻孔抽放邻近层瓦斯矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺采空区瓦斯抽放方法采空区的瓦斯来源采空区的瓦斯主要有两个来源：•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。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺采空区瓦斯抽放方法采空区的瓦斯危害采空区积聚的大量瓦斯，往往被漏风带入采煤工作面或生产巷道，影响正常生产；另外，有时由于大气压力或通风系统变化的影响，当工作面与采空区之间的压力平衡被破坏时，采空区的瓦斯会大量涌入工作面，威肋安全生产，甚至酿成重大事故。矿井瓦斯抽放方法及抽放工艺采空区瓦斯抽放方法采空区瓦斯抽放方法：全封闭采空区瓦斯抽放所谓封闭式采空区瓦斯抽放是煤层或采区（工作面）全部开采结束，为减少采空区瓦斯涌向采掘空间或涌向矿井而影响生产，或为了有效地利用瓦斯资源提高瓦斯抽放率，将