瓦斯抽放课堂试讲

1、煤层瓦斯抽放技术与方法 提 纲一、煤层瓦斯抽放二、煤层瓦斯抽放的必要性三、国内外瓦斯抽放的发展与现状四、矿井瓦斯抽放方法分类五、掘进工作面瓦斯抽放六、回采工作面瓦斯抽放七、采空区瓦斯抽放八、我国煤矿瓦斯抽放存在问题及对策九、总结煤层瓦斯抽放技术与方法 一般是指利用瓦斯泵或其它抽放设备，抽取煤层中的高浓度瓦斯，通过与井下巷道相隔离的管网系统，把抽出的高浓度瓦斯排放至地面或矿井总回风巷中。一、煤层瓦斯抽放定义煤层瓦斯抽放技术与方法1、矿矿井瓦斯危害 据统计，在我国煤矿发生3人以上的死亡事故中，瓦斯事故占70%以上；在10人以上的死亡事故中，瓦斯事故占90%以上。全国国有重点煤矿657个，其中煤尘爆

2、炸危险矿井567个，占86.3%，突出矿井130个，高瓦斯矿井180个。全国年产3万t以上的地方国有煤矿1650个，其中煤尘煤炸危险矿井700个，突出矿井120个，高瓦斯矿井700个。 因此，煤层瓦斯的存在极大地威胁着煤矿企业的安全生产。瓦斯抽放是有效预防瓦斯异常涌出和煤与瓦斯突出的重要措施和手段。二、煤层瓦斯抽放的必要性煤层瓦斯抽放技术与方法二、煤层瓦斯抽放的必要性2、瓦斯抽放的作用 1）通过抽放，可降低矿井瓦斯涌出量和回采空间的瓦斯浓度。避免瓦斯超限、燃烧及由此引发的瓦斯和煤尘爆炸，保证矿井正常、安全生产； 2）通过抽放，可降低煤层中瓦斯压力和瓦斯含量，预防煤与瓦斯突出，减少矿井伤亡事故及

3、重大恶性事故的发生； 3）瓦斯是一种不可再生的高发热量洁净燃料，可以为工业生产（发电）和人民生活（燃气）服务，具有较大的商业利用价值； 4）通过抽采和利用瓦斯，可减少瓦斯对大气的污染（据研究资料表明，CH4作为一种温室气体，对臭氧层的破坏性比CO2强16倍）；因此，对于生态环境的保护起到至关重要的作用。 煤层瓦斯抽放技术与方法三、国内外瓦斯抽放的发展与现状1、国外 1）早在1730年，英国Whitehaven煤矿的Saltom竖井掘至76.8m深时，遇到了一层0.61m厚的薄煤层，有瓦斯（当时可能还不知道是瓦斯）涌出，当时人们用直径50mm的管密闭后，引至井外，供当地的一位学者的实验室用。 2

4、）原苏联的尤索夫克中央矿井（1907年，自然压力排放）； 3）日本1923年在夕张煤矿抽放自然涌出的瓦斯；1934年在新幌内开始第一次抽放密闭采空区的瓦斯； 4）德国鲁尔煤田第一次向顶板打直径280mm的钻孔，贯穿各个煤层。煤层瓦斯抽放技术与方法三、国内外瓦斯抽放的发展与现状2、国内国内 1）最早的煤矿排放瓦斯历史，是在1637年宋应星所著的天工开物中，当时记载了利用竹管引排瓦斯的方法。 2）1938年，抚顺龙凤矿进行了具有工业规模的机械抽放瓦斯试验；1940年开始，用瓦斯泵将井下采空区的瓦斯经管路抽到地面瓦斯罐内，供当地居民使用。19511954年又试验成功了利用煤层巷道和钻孔预抽煤层瓦斯的

5、新方法，为后来大规模预抽煤层瓦斯开辟了新的技术途径。 3）1957年，阳泉四矿又试验成功了利用穿层钻孔抽放上邻近层卸压瓦斯的方法。自此，我国煤矿瓦斯抽放工作有了迅速的发展。煤层瓦斯抽放技术与方法四、矿井瓦斯抽放方法分类 瓦斯抽放可行性论证（煤层瓦斯抽放难易程度评价） 类 别钻孔流量衰系数（d-1） 煤层透气性系数（m2/atm2.d）抽放率容易抽放可以抽放较难抽放0.0150.0030.0030.050.050.10.10.0010.00140%25%40%25%煤层瓦斯抽放技术与方法四、矿井瓦斯抽放方法分类 按照抽放瓦斯的地点分类：掘进工作面瓦斯抽放；回采工作面瓦斯抽放；采空区瓦斯抽放。 按

6、照抽放瓦斯的来源分类： 本煤层瓦斯抽放； 邻近层瓦斯抽放； 采空区瓦斯抽放；围岩瓦斯抽放。 按照抽放煤层是否卸压分类：未卸压抽放；卸压抽放。 按照抽放瓦斯与采掘生产的时间关系分类：采（掘）前预抽；边采（掘）边抽；采后抽放。 按照抽放工艺分类：钻孔抽放；巷道抽放；钻孔与巷道混合抽放。 西欧各国根据开采关系分类：煤层预抽瓦斯；工作面抽放；采空区抽放；地面钻孔抽放。 在实际应用中，对抽放方法的选择要考虑瓦斯来源、煤层状在实际应用中，对抽放方法的选择要考虑瓦斯来源、煤层状况、采掘条件、抽放工艺等因素。况、采掘条件、抽放工艺等因素。煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放1、掘进进工作面瓦斯抽放的必

7、要性 在突出危险工作面及高瓦斯工作面，为保证掘进工作面安全快速掘进，必须对煤层瓦斯进行抽放。 1）瓦斯涌出量大严重制约了巷道掘进速 度 。 2）据统计，瓦斯突出主要发生在煤巷掘进工作面，瓦斯突出灾害不仅严重威胁安全生产，而且制约着掘进速度。煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 2、掘进工作面瓦斯来源分析 涌入掘进巷道中的瓦斯来源可分为三部分： 1）工作面前方破坏煤体瓦斯； 2）掘进落煤瓦斯； 3）巷道两侧卸压带瓦斯。 在长距离掘进工作面，巷道两侧卸压带瓦斯是重要的瓦斯来源，直接影响掘进工作面瓦斯涌出量的多少。 煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放3、掘进进工作面瓦斯抽放条条件

8、掘进工作面瓦斯抽放条件煤矿安全规程明确要求： 1）当巷道瓦斯涌出量大于3m3/min，且利用通风系统解决瓦斯问题不合理时； 2）具有煤与瓦斯突出危险性的掘进工作面。4、掘进进工作面抽放瓦斯方法 1）隔断式抽放；2）超前抽放；3）预抽煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 隔断式抽放隔断式抽放巷道卸压范围抽放有效作用边界抽放钻孔煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 设计原则设计原则 A、有效隔断巷道两侧卸压带瓦斯向巷道空间的涌出，减少巷道两侧卸压带瓦斯涌出量。 B、对掘进工作面前方的煤体起到预抽作用，消除工作面前方的抽放空白带，减少工作面前方破坏煤体向工作面空间的涌出。煤层瓦斯抽放

9、技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 设计要求 A、根据煤层在原始透气性条件下有效抽放半径与时间的关系、巷道掘进速度，确定隔断式抽放钻孔的布置参数（钻孔孔径、深度、角度、至巷帮的距离等）。 B、隔断式钻孔抽放的最低要求是，当巷道掘进至某一位置时，应保证钻孔抽放影响半径到达掘进断面两帮。 最低要求煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 C、隔断式钻孔抽放的最佳效果的方案是，当巷道掘进至某一位置时，钻孔抽放影响半径扩展到巷道影响断面内，即消除抽放空白带，保证巷道在抽放影响带内掘进。最佳效果煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放应用实例应用实例钻孔布置参数图图4 4 钻场、钻孔布置平面图钻场

10、、钻孔布置平面图煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放图图5 5 钻场、钻孔布置倾向剖面图钻场、钻孔布置倾向剖面图图图6 6 钻场、钻孔布置走向剖面图钻场、钻孔布置走向剖面图煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 优点和缺点优点和缺点 优点：优点：可边掘边抽，与生产互不影响；抽放时间长，抽放效果比较好。 缺点：缺点：钻场工程量比较大；由于钻孔深而不易维护。煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放超前抽放超前抽放 作用机理作用机理 通过施工超前抽放钻孔，抽放掘进工作面前方煤体和局部卸压瓦斯。用钻孔对巷道工作面前方的煤体瓦斯进行超前抽放，可以降低掘进区域煤层瓦斯含量，最终降低落煤及

11、新暴露煤壁的瓦斯涌出量。除了减少瓦斯涌出量，超前抽放还起到防止煤与瓦斯突出的作用。 煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 钻孔布置参数钻孔布置参数 超前钻孔沿巷道掘进方向平行轴向施工或控制到巷道轮廓线以外35m。超前钻孔直径42100mm，长度从510m到2550 m，最小超前距离36 m。钻孔数量根据煤层厚度、巷道断面、煤层瓦斯含量、突出危险性大小和掘进速度而定，一般布置12排510个钻孔。当钻孔密封并入抽放系统时，抽放时间710d，一般不超过15d。钻孔抽放负压不低于6500Pa。煤层瓦斯抽放技

12、术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放 优点和缺点优点和缺点 优点：优点：简单易行，施工时间短；直接抽放掘进工作面前方煤体瓦斯，有助于卸压和防突。 缺点：缺点：在掘进工作面迎头施工，与生产冲突；抽放时间短，抽放不彻底，特别是针对松软、低透气性煤层，单靠这一种抽放方式，往往难以从根本上消除突出威胁。煤层瓦斯抽放技术与方法五、掘进工作面瓦斯抽放预抽瓦斯预抽瓦斯作用机理作用机理 A、布置岩巷条带式预抽、布置岩巷条带式预抽B、在采面的机巷（或风风巷）向未掘进进的风风巷（或机巷）位置打钻进钻进行预预抽，可以大大降低巷道瓦斯涌出量。煤层瓦斯抽放技术与方法六、回采工作面瓦斯抽放顺顺煤层层扇形布孔预预抽煤层瓦斯抽放技

13、术与方法六、回采工作面瓦斯抽放顺煤层平行布孔预抽顺煤层平行布孔预抽 煤层瓦斯抽放技术与方法六、回采工作面瓦斯抽放边采边抽边采边抽 煤层瓦斯抽放技术与方法六、回采工作面瓦斯抽放本煤层预层预抽强化方法利用交叉钻孔抽放瓦斯利用交叉钻孔抽放瓦斯煤层瓦斯抽放技术与方法六、回采工作面瓦斯抽放上上 风风 巷巷下下 风风 巷巷西块段西块段 中块段中块段东块段东块段1234 煤层瓦斯抽放技术与方法六、回采工作面瓦斯抽放 利用邻近层卸压抽放利用邻近层卸压抽放煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放埋管抽放 随工作面的推进，在风巷处向采空区埋入抽放管路每隔3050 m在管路上设一吸气口。由于抽放管处于冒落带，抽放浓

14、度低，一般在515%之间，瓦斯纯流量低，对采空区瓦斯抽放效果不显著。目前采空区抽放很少采用埋管抽放，主要作为辅助措施采用。煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放钻孔抽放钻孔抽放 顶板（高位钻场）水平长钻孔抽放顶板（高位钻场）水平长钻孔抽放煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放风巷70m80m80m80m80m80m80m80m70m80m85m85m121110987654321机巷切眼停采线17150综采工作面风巷2.2m钻场25406m0.5m2.2m543214m254310.8m钻场风巷2.4m4.6m4m4m 煤层瓦斯抽放技术与方法高位钻孔

15、抽放高位钻孔抽放 A斜交高位钻钻孔抽放煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放B回风风巷高位钻场钻场抽放煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放巷道抽放巷道抽放 巷道抽放可分为顶板水平高抽巷和顶板倾斜高抽巷两种，对于U型通风后退式采煤法来讲，主要采用顶板水平高抽巷抽放。其抽放原理与顶板水平长钻孔相同。技术关键是选择合理的巷道层位和距风巷的距离。根据阳泉、淮南、盘江等矿区应用情况，均取得良好效果。煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放顶板水平高抽巷煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放顶板倾斜高抽巷煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放风机引排风机引排 针对采面上隅角瓦斯容易积聚，处理困难

16、，针对采面上隅角瓦斯容易积聚，处理困难，“九五九五”期间期间研制成功了无火花风机引排上隅角瓦斯技术和装置。引排系统安研制成功了无火花风机引排上隅角瓦斯技术和装置。引排系统安装在上风巷内，吸风口位于支架后方，距切顶线装在上风巷内，吸风口位于支架后方，距切顶线0.20.6 m，负，负压风筒长小于压风筒长小于150 m，排气端直接进入采区回风巷。据平顶山十，排气端直接进入采区回风巷。据平顶山十二矿己二矿己1517170采面试验结果，引排瓦斯混合量采面试验结果，引排瓦斯混合量254 m3/min，瓦斯浓度瓦斯浓度1.211.57%，引排纯瓦斯，引排纯瓦斯3.14 m3/min，使用后回风，使用后回风瓦斯浓度平均降低瓦斯浓度平均降低20%。目前，上隅角风机引排技术在平顶山矿。目前，上隅角风机引排技术在平顶山矿区得到了广泛应用。区得到了广泛应用。煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放煤层瓦斯抽放技术与方法七、采空区瓦斯抽放地面钻孔抽放地面钻孔抽放 煤层瓦斯抽放技术与方法综合抽放煤层瓦斯抽放技术与方法八、我国煤矿瓦斯抽放存在问题及对策1、我国国煤矿矿瓦斯抽放存在的问题问题抽放时间短钻孔工程量不足封孔质量差抽放系统不匹配