开采煤层瓦斯抽采

山西工程职业学院主讲教师：范红伟

《煤矿安全技术》开采煤层瓦斯抽采开采煤层瓦斯抽采

开采煤层的瓦斯抽釆，是在煤层开釆之前或采掘的同时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽釆工作。煤层回采前的抽采属于未卸压抽采，在受到釆掘工作面影响范围内的抽采属于卸压抽采。决定未卸压煤层抽采效果的关键性因素是煤层的天然透气性系数。按照煤层的透气系数评价未卸压煤层预抽瓦斯的难易程度的指标如表所示。类别钻孔流量衰减系数d-1煤层透气性系数㎡／Mpa2·d容易抽数<0.003>10可以抽放0.003～0.0510～0.1较难抽放>0.05<0.1

我国煤矿的瓦斯抽采方法按瓦斯来源大致可以分为开釆煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽釆、采空区瓦斯抽釆、围岩瓦斯抽采、地面瓦斯抽采五类。开采煤层瓦斯抽采钻孔瓦斯流量衰减系数α钻孔瓦斯流量衰减系数α是表示钻孔瓦斯流量随着时间延长呈衰减变化的系数。其测算方法是选择具有代表性的地区，打直径75mm钻孔，先测定其初始瓦斯流量Q0，经过时间t（10d）以后，再测其瓦斯流量Qt，钻孔瓦斯流量按负指数规律衰减。Qt=Q0e-αtα=（lnQ0－lnQt）/t式中α——钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1Q0——钻孔初始瓦斯流量，m3/min；Qt——经过t时间后的钻孔瓦斯流量，m3/min；

t——时间，d。开采煤层瓦斯抽采煤层透气性系数λ指在1m3煤体的两侧，瓦斯压力平方差为1MPa2时，通过1m长度的煤体，在此1m2煤面上，每日流过的瓦斯量。测定方法是在岩石巷道中向煤层打钻孔，钻孔应尽量垂直贯穿整个煤层，然后堵孔测出煤层的真实瓦斯压力，再打开钻孔排放瓦斯，记录流量和时间。故煤层透气性系数的单位为m2/（MPa2.d）。1m1㎡BA开采煤层瓦斯抽采1、未卸压钻孔抽釆

该法适用于透气系数较大的开采煤层预抽瓦斯。按钻孔与煤层的关系分为穿层钻孔和顺层钻孔；按钻孔角度分为上向孔、下向孔和水平孔。我国多釆用穿层上向钻孔。

未卸压钻孔抽采的优点是施工方便，可以预抽的时间较长。如果是厚煤层下行分层回釆，第一分层回釆后，还可在卸压的条件下抽采未采分层的瓦斯。穿层钻孔是在开釆煤层的顶板或底板岩巷(或煤巷)，每隔一段距离开一长约10m的钻场。从钻场向煤层打3~5个穿透煤层的钻孔，封孔或将整个钻场封闭起来，装上抽瓦斯管并与抽釆系统连接。钻孔法抽釆开釆煤层的瓦斯如图所示。1）穿层钻孔开采煤层瓦斯抽采煤层群穿层钻孔抽采底抽巷穿层钻孔示意图开采煤层瓦斯抽采

顺层钻孔适用于赋存稳定的中厚或厚煤层。由运输平巷每隔一段距离，沿煤层倾斜打钻，或由上、下山沿煤层走向打水平孔（仰角1°~2°）。这类抽釆方法常受采掘接替的限制，抽采时间不长，影响了抽釆效果。国外采用的可弯曲钻，能由岩巷或地面打顺层钻孔，大大延长了抽釆的间。1—回风巷道；2—运输巷道；3—瓦斯管；4—抽采钻孔；5—回采工作面2）顺层钻孔开采煤层瓦斯抽采井下布置多种形式顺层钻孔，强化进行区域递进式抽采开采煤层瓦斯抽采

☆穿层钻孔优点：①由于抽采钻孔和开采煤层呈正交或斜交，钻孔穿透了煤层内的各分层及其层理，瓦斯容易进入钻孔。所以同一煤层和钻孔长度相同的条件下，穿层钻孔抽采瓦斯量大于顺层钻孔。②可以利用开拓巷道提前打钻孔，赢得充分的预抽时间；对有突出危险的煤层可以避免石门揭煤和掘进煤巷采用其他麻烦的局部防突措施。③一般在岩石中开孔，封孔质量可靠。3）顺层钻孔和穿层钻孔比较

☆顺层钻孔的优点：钻孔煤壁暴漏面积大，钻进效率高，成本低。采用未卸压抽放法抽放薄及中厚煤层时，一般优先考虑顺层钻孔布孔方式。突出煤层，可打穿层钻孔。开采煤层瓦斯抽采2、卸压钻孔抽采在受回采或掘进采动影响下，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，透气系数大大增加。如果在这个区域内打钻抽采瓦斯,可以提高抽岀量，并阻截瓦斯流向工作空间。这类抽采方法在现场叫边掘边抽和边釆边抽。

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技术工艺：在掘进巷道的两帮，随掘进巷道的推进，每隔10m～15m施工一个钻机窝，在巷道周围卸压区内打钻孔1～2个，孔径45mm～60mm，封孔深1.5m～2.0m，封孔后连接于抽采系统进行抽采。巷道周围的卸压区一般为5m～15m，个别煤层可达15m～30m。☆

特点：能控制掘进巷道迎头的煤层赋存状况，既保证了掘进巷道迎头的瓦斯抽采，又能降低巷道两帮的瓦斯涌出量，在巷道掘进期间能继续抽采巷道两帮的卸压瓦斯，保证了煤巷的安全掘进。1—掘进巷道；2—钻窝；3—钻孔1）边掘边抽开采煤层瓦斯抽采☆

技术工艺：边采边抽是在采煤工作面前方由运输巷或回风巷每隔一段距离（20～60m），沿煤层倾斜方向、平行于工作面打钻、封孔、抽采瓦斯。布置钻孔时，抽采钻孔需提前布置在煤层内，当卸压带接近前开始抽采瓦斯；当卸压带移至钻孔时瓦斯抽采量增大；之后，当工作面推进到距钻孔1～3m时，钻孔处于煤面的挤出带内，大量空气开始进入孔隙，使抽出的瓦斯浓度降低。