矿井瓦斯的概念

1、矿井瓦斯的概念:广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。狭义的矿井瓦斯是指甲烷。瓦斯流动场. 瓦斯在煤层中由高压流向低压，在煤层中即形成一定的流动范围瓦斯流动场。瓦斯抽的目的:1预防瓦斯超限与确保矿井安全生产。2无保护层可采的矿井，预抽瓦斯可作为区域性或局部防突措施来使用。3.开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井，抽放被保护层的卸压瓦斯。4.开发利用瓦斯资源，变害为利. 瓦斯抽放的意 义 :1.瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施.2.瓦斯抽放能够解决矿井仅靠通风难以解决的问题.降低矿井通风成本.3.瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源。瓦斯抽放的条件 :1一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/mi

2、n或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。2.矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件 大于或等于40m3min； 年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/ min； 年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min； 年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min； 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15 m3/min。3.开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。4开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。 应达到的指标1）突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下。若没有能考察出煤

3、层始突深度的瓦斯含量或压力，必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下下： 2）瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表1规定，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表2规定。3采掘工作面风速不得超过4m/s，风流中瓦斯浓度不得超过1%4）矿井瓦斯抽采率确保矿井正常通风能力足以满足要求、限制不合理地增加矿井风量。瓦斯抽放方法:1按抽放瓦斯来源分类 本煤层瓦斯抽放 邻近层瓦斯抽放 采空区瓦斯抽放2.按抽放与采掘时间关系分类 采前抽放：预抽采中抽放： 采后抽放：采空区抽故 3.按抽放工艺分类 巷道抽放法 钻孔抽放法： 巷道、钻孔混合抽放法

4、4.按煤层卸压因素分类未卸压抽放卸压抽放 (2) 本煤层瓦斯抽放的分类本煤层未卸压抽采 决定未卸压煤层抽采效果的关键性因素，是煤层的自然透气性系数。钻孔综合法本煤层卸压抽采在受回采或掘进的采动影响下，引起煤层和围岩的应力重新分布，形成卸压区和应力集中区。在卸压区内煤层膨胀变形，透气性系数增加，在这个区域内打钻抽采瓦斯，可以提高抽采量，并阻截瓦斯流向工作空间。本煤层瓦斯抽放就是在煤层开采之前或采掘的同时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。煤层回采前的抽放属于未卸压抽放，在受到采掘工作面影响范围内的抽放，属于卸压抽放。 提高本煤层瓦斯抽放量的途径 增大钻孔直径 目前各国的抽放钻孔直径都有增大的趋势

5、 增大煤层透气性 地面钻孔水力压裂 水力破裂 水力割缝 交叉钻孔 提高抽放负压 提高抽放负压是否能显著增加抽放量还存在着不同的看法 综合瓦斯抽放法就是采用邻近层抽放、开采层抽放或空区抽放等多种抽放方法相结合的抽放方法。煤层瓦斯压力赋在煤层孔隙中的游离瓦斯所表现出的气体压力.煤层瓦斯含量主要决定因素:1.煤的变质程度2煤层围岩性质3.煤层赋存条件地质构造地层的地质史根据煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定煤的瓦斯含量矿井瓦斯的来源掘进区瓦斯煤壁瓦斯落煤瓦斯采空区瓦斯采煤区瓦斯开采层瓦斯煤壁瓦斯落煤瓦斯.2邻近层瓦斯3采空区瓦斯矿井瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量：矿井在单位时间内涌出的瓦斯体积，单位是m3

6、/min或m3/d。QCH4 = QfC 相对瓦斯涌出量积矿井正常生产条件下平均每采一吨煤所涌出的瓦斯体积，单位是m3/t.qCH4 = QCH4/T 分源预测法的原始资料：各煤层瓦斯含量测定资料、瓦斯风化带深度以及瓦斯含量等值线图； 地层剖面和柱状图，图上应标明各煤层和煤夹层的厚度、层间距离和岩性；煤的工业分析（灰分、水分、挥发分和密度）和煤质牌号 开拓和开采系统图，应有煤层开采顺序、采煤方法、通风方式等煤层透气性系数及其影响因素1煤的孔隙结构2煤的裂隙3地应力4煤的水分瓦斯抽放的可行性类 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 0.00310可以抽放0.0

7、030.05100.l较难抽放0.05 0.1在“容易抽放”的煤层中抽放瓦斯，往往可以获得较大的抽出量，取得较好的抽放效果。如抚顺各矿的预抽煤层瓦斯。在“可以抽放”的煤层中抽放瓦斯，虽能取得一定的效果，但需要较长的抽放时间和较多的钻孔工程量才能达到顶定的效果如焦作、鹤壁等矿区。属于“较难抽放”的煤层，采用一般的抽放方法已经失去作用，需采取特殊措施方可收到一定的抽放效果。研究报告主要内容包括：矿井地质与煤层赋存资料、开拓方式与采煤方法、通风与瓦斯涌出情况、瓦斯储量与可抽量、抽放规模与服务年限、所需设备、投资概算和社会经济效益等。一)矿井概况 主要包括：矿井煤炭储量及勘探程度、煤层赋存条件、矿井生

8、产能力、巷道布置、开拓及开采方法、通风状态、矿井瓦斯涌出量、瓦斯来源分析、特殊瓦斯涌出情况、瓦斯影响矿井安全生产的严重程度等。(二)瓦斯基础参数 主要包括：煤层瓦斯含量、矿井瓦斯储量、可抽瓦斯量、抽放率、煤层透气性系数、百米钻孔瓦斯流量衰减系数等。1)矿井瓦斯抽放设计的原则 编制矿井抽放瓦斯设计要以上级批准的设计任务书和经审批的矿井瓦斯抽放可行性研究报告提供的瓦斯基础资料为依据。确定抽放规模与抽放能力时、应能适应矿井生产能力和服务年限的需要，并应满足矿井生产期间最大抽放瓦斯量的要求。 设计抽放系统与抽放方法时，要有利于多抽瓦斯、保证矿井安全生产，应结合矿井及煤层的具体地质开采条件，矿井及采区主

9、要瓦斯来源，以选择适宜的抽放方法：要有适宜打抽放瓦斯钻孔的地点及充足的施工和抽放时间；抽放瓦斯钻孔的孔口应有足够的抽放负压,要配备一定的抽放瓦斯专业人员和装备，以实施抽放瓦斯工程和进行维护管理工作。 抽放瓦斯泵站的位置，应考虑利用瓦斯的方便。一般应设在用户集中区附近并考虑到地面敷设输送瓦斯管路的可能性和经济上的合理性。 新建抽故系统的设计，报矿务局批准，并报省(区)煤炭局备案。经批准的设计。不得随意变更，如有重大修改，须重新审批。矿井瓦斯储量W 瓦斯储量一般系指煤田开发过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层(包括不可采煤层)及围岩所赋存的瓦斯总量，其计算公式为：瓦斯抽放有效性系数K 瓦斯抽放有效性系数

10、是指抽放瓦斯后较抽放瓦斯前回风流中瓦斯涌出量的减少程度。1)矿井瓦斯抽放设计的原则 编制矿井抽放瓦斯设计要以上级批准的设计任务书和经审批的矿井瓦斯抽放可行性研究报告提供的瓦斯基础资料为依据。确定抽放规模与抽放能力时、应能适应矿井生产能力和服务年限的需要，并应满足矿井生产期间最大抽放瓦斯量的要求。 设计抽放系统与抽放方法时，要有利于多抽瓦斯、保证矿井安全生产，应结合矿井及煤层的具体地质开采条件，矿井及采区主要瓦斯来源，以选择适宜的抽放方法：要有适宜打抽放瓦斯钻孔的地点及充足的施工和抽放时间；抽放瓦斯钻孔的孔口应有足够的抽放负压,要配备一定的抽放瓦斯专业人员和装备，以实施抽放瓦斯工程和进行维护管理

11、工作。 抽放瓦斯泵站的位置，应考虑利用瓦斯的方便。一般应设在用户集中区附近并考虑到地面敷设输送瓦斯管路的可能性和经济上的合理性。 新建抽故系统的设计，报矿务局批准，并报省(区)煤炭局备案。经批准的设计。不得随意变更，如有重大修改，须重新审批。2)矿井瓦斯抽放设计的内容抽放瓦斯设计主要包括抽放瓦斯工程设计说明书、抽放瓦斯工程机电设备与器材清册、抽放瓦斯工程设计概算书、施工图纸等四个部分。 (1)抽放瓦斯工程设计说明书包括：矿井概况， 抽放瓦斯， 瓦斯泵站，供电系统及设备， 劳动组织和经济技术指标 (2)抽放瓦斯工程机电设备与器材清册，应详列整个抽放瓦斯工程所需要的设备和器材的名称、型号、规格、数

12、量等。 (3)抽放瓦斯工程设计概算书，要详列项目名称和金额，包括工程费、设备费、主要材料费、安装施工费等，并适当考虑备用费和管理费。 (4)施工图纸亦是抽放瓦斯工程设计的重要组成部分，应包括泵房建筑、设备安装、供水、供电、采暖、抽放瓦斯的监控、安全设施、管路安装、抽放钻孔布置及密封、巷道和钻孔的施工等图纸。瓦斯泵的选型计算必须具备下列资料：抽放管路所经过的巷道系统图，并标明巷道长度；预计的矿井抽放瓦斯总量和各个分区的抽放瓦斯量(纯瓦斯)；矿井利用瓦斯时瓦斯浓度不低于30，利用瓦斯而又采用干式抽放泵时，应不低于25；瓦斯综合利用的待殊要求等。(二)管网阻力计算 摩擦阻力（Hm）瓦斯抽放率 瓦斯抽

13、放率通常是指矿井、采区或工作面等的抽出瓦斯量占瓦斯涌出总量的百分数。1）瓦斯泵站的设计原则 泵房要用不燃性材料建筑； 泵房内的电气设备和照明灯具均应为防爆型否则必须采取有效的隔离； 泵房内要有专门的供电系统采用独立的双回路电源，并有可靠的供水系统； 抽放泵(真空泵或鼓风机等)及其附属设备至少要设置两套，其中一套备用； 泵房内通风、照明设施良好、房顶设天窗、冬季寒冷地区要有供热取暖设施； 泵房通讯设备完好，并有直通矿井调度室电话； 泵房内应配备必要的检测仪表，如正、负压计，瓦斯浓度测定仪、流量计、温度计或综合参数测定仪等；机械室、电气室和司机室都要有单独房间，避免相互干扰，司机室的地面最好略高于

14、机房地面，以便观察； 泵站应设避雷装置，避雷装置要高于瓦斯放空管； 泵房建筑面积要考虑更换设备或扩建的可能性。（1）瓦斯泵的选型原则 瓦斯泵的流量必须满足矿井抽放期间预计最大瓦斯抽出量的要求； 在抽放期间，瓦斯泵的负压必须能克服管路系统的最大阻力； 瓦斯泵要具备良好的气密性。煤矿瓦斯抽采与利用方面存在的问题 （1）高瓦斯矿区煤层瓦斯含量高、压力大、透气性低、抽采难度大（2）煤矿瓦斯抽采系统不健全，瓦斯治理不到位（3）科研经费和人才严重短缺，科研体系尚未形成，瓦斯治理基础研究和技术攻关尚未突破，现有技术难以满足需要4）技术人员匮乏，职工队伍素质较低 煤矿技术人才数量严重不足，严重影响着煤矿的安全

15、管理。由于煤矿工作环境恶劣、职工收入低，煤炭类高校采矿及安全专业生源的数量和质量都很难保证，企业难以引进并留住高校毕业生。目前国有煤矿大专以上的技术人员占职工总数的3%左右。据了解，仅涟邵地区就缺2000多名技术人员。 （5）技术标准不配套（6）煤矿瓦斯利用相对滞后（7）煤矿瓦斯治理与利用的政策不完善（8）煤矿瓦斯治理的监管机制和制度不健全，煤炭生产直接关系到地方利益，在缺乏权力制约机制的情况下，行业监管失灵，有效的监管机制和相应的制度尚不健全。为了便于进行瓦斯抽放工作的管理，需要建立相应的合理的管理制度，这些制度包括： 抽放瓦斯矿井必须搞好采、掘、抽平衡，要把抽放瓦斯工程计划(包括工程量、材料、设备、劳动力、抽放率、抽放量和瓦斯利用量等指标)纳入矿井年、季度生产建设计划，并按期完成。 瓦斯泵、打钻、封孔、铺设管理以及瓦斯压力、流量浓度等技术数据的测定，都要建立工种操作规程，并严格贯彻执行。要做到所有工种都能熟练掌握本工种操作技术，及时、准确、全面地完成本职工作。 每个抽放系统(泵站、干支管路、钻场)必须定期测定瓦斯流量、负压与浓度、测定次数由矿务局自定。打钻要有设计，设计中应明确规定钻孔的数量、位置、倾角、穿透与到达的层位以及封孔方法、封孔长度等，并要求严格按设计规定施工。瓦斯泵的