第八章 瓦斯抽采基本知識(shí)

1、第八章 瓦斯抽采基本知識(shí)瓦斯抽放發(fā)展概況瓦斯抽放發(fā)展概況 我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展 50年代中期，采用穿年代中期，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯在陽(yáng)泉獲得成功，解斯在陽(yáng)泉獲得成功，解決了煤層群開(kāi)采中首采決了煤層群開(kāi)采中首采面瓦斯涌出量大的問(wèn)題面瓦斯涌出量大的問(wèn)題。同時(shí)，認(rèn)識(shí)到利用煤。同時(shí)，認(rèn)識(shí)到利用煤層開(kāi)采后形成的采動(dòng)卸層開(kāi)采后形成的采動(dòng)卸壓作用進(jìn)行邊采邊抽壓作用進(jìn)行邊采邊抽,可可以有效地抽出瓦斯。以有效地抽出瓦斯。高透氣性煤層抽放高透氣性煤層抽放瓦斯階段瓦斯階段鄰近層卸壓抽放鄰近層卸壓抽放瓦斯階段瓦斯階段 80年代開(kāi)始，隨著年代開(kāi)始，隨著機(jī)采、綜

2、采和放頂煤技機(jī)采、綜采和放頂煤技術(shù)的應(yīng)用，開(kāi)采強(qiáng)度增術(shù)的應(yīng)用，開(kāi)采強(qiáng)度增大，使工作面絕對(duì)瓦斯大，使工作面絕對(duì)瓦斯涌出員大幅度增加。為涌出員大幅度增加。為了解決高產(chǎn)、高效工作了解決高產(chǎn)、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的問(wèn)題，必須斯涌出量的問(wèn)題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)開(kāi)采條結(jié)合礦井的地質(zhì)開(kāi)采條件，實(shí)施綜合抽放瓦斯件，實(shí)施綜合抽放瓦斯 50年代初期，在年代初期，在撫順高透氣性特厚撫順高透氣性特厚煤層中首次成功采煤層中首次成功采用井下鉆孔預(yù)抽煤用井下鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，層瓦斯， 解決了撫解決了撫順礦區(qū)的關(guān)鍵問(wèn)題順礦區(qū)的關(guān)鍵問(wèn)題，在透氣性小于撫，在透氣性小于撫順煤層的其它礦井順煤層的

3、其它礦井未取得明顯的效果未取得明顯的效果。 突出煤層抽放突出煤層抽放瓦斯效果不理想、難瓦斯效果不理想、難以消除突出威脅。從以消除突出威脅。從60年代開(kāi)始，試驗(yàn)研年代開(kāi)始，試驗(yàn)研究了多種強(qiáng)化抽放開(kāi)究了多種強(qiáng)化抽放開(kāi)采煤層瓦斯的方法，采煤層瓦斯的方法，如煤層高、中壓注水如煤層高、中壓注水、水力壓裂、水力割、水力壓裂、水力割縫、松動(dòng)爆破、大直縫、松動(dòng)爆破、大直徑鉆孔等。徑鉆孔等。低透氣性煤層強(qiáng)化低透氣性煤層強(qiáng)化抽放瓦斯階段抽放瓦斯階段綜合抽瓦斯階段綜合抽瓦斯階段 第一節(jié)第一節(jié) 瓦斯抽采瓦斯抽采一、瓦斯抽采的概念一、瓦斯抽采的概念 為了減少和解除礦井瓦斯對(duì)煤礦安全生產(chǎn)為了減少和解除礦井瓦斯對(duì)煤礦安全生

4、產(chǎn)的威脅，的威脅，利用機(jī)械設(shè)備和專(zhuān)用管道造成的負(fù)利用機(jī)械設(shè)備和專(zhuān)用管道造成的負(fù)壓壓，將煤層中存在或釋放出的瓦斯抽出來(lái)，將煤層中存在或釋放出的瓦斯抽出來(lái)，輸送到地面或其他安全地點(diǎn)的做法叫做瓦斯輸送到地面或其他安全地點(diǎn)的做法叫做瓦斯抽采。抽采。二、預(yù)抽煤層瓦斯的方式二、預(yù)抽煤層瓦斯的方式 目前，能做為區(qū)域防突措施的目前，能做為區(qū)域防突措施的只有只有開(kāi)采保護(hù)層開(kāi)采保護(hù)層和和區(qū)域預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域預(yù)抽煤層瓦斯。 對(duì)于突出危險(xiǎn)區(qū)域煤層不對(duì)于突出危險(xiǎn)區(qū)域煤層不具備開(kāi)采保護(hù)層的條件時(shí)，必須采用預(yù)抽煤層瓦斯。具備開(kāi)采保護(hù)層的條件時(shí)，必須采用預(yù)抽煤層瓦斯。 預(yù)抽煤層瓦斯可采用的方式預(yù)抽煤層瓦斯可采用的方式有：有：

5、地面井預(yù)抽煤層瓦斯地面井預(yù)抽煤層瓦斯井下穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯井下穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶層瓦斯穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶層瓦斯順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯穿層鉆孔預(yù)抽石門(mén)揭煤區(qū)域煤層瓦斯穿層鉆孔預(yù)抽石門(mén)揭煤區(qū)域煤層瓦斯順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯 預(yù)抽煤層瓦斯的方法，一般可用上述的排列順序預(yù)抽煤層瓦斯的方法，一般可用上述的排列順序優(yōu)先選取，或多種方法并用。優(yōu)先選取，或多種方法并用。 有條件的礦井，應(yīng)優(yōu)采選用地面井預(yù)抽煤層瓦斯有條件的礦井，應(yīng)優(yōu)采選用地面井預(yù)抽煤層瓦斯這種區(qū)域防突方法

6、，但我國(guó)目前對(duì)于該種方法的相關(guān)這種區(qū)域防突方法，但我國(guó)目前對(duì)于該種方法的相關(guān)技術(shù)參數(shù)，效果等還缺少必要的試驗(yàn)考察，在一些礦技術(shù)參數(shù)，效果等還缺少必要的試驗(yàn)考察，在一些礦井此方法還不宜單獨(dú)使用。井此方法還不宜單獨(dú)使用。 其余五種，便可按其排列順序優(yōu)先選取。由于預(yù)抽其余五種，便可按其排列順序優(yōu)先選取。由于預(yù)抽煤層瓦斯，還不能向開(kāi)采保護(hù)層那樣可靠的防突效果，煤層瓦斯，還不能向開(kāi)采保護(hù)層那樣可靠的防突效果，而且預(yù)抽煤層瓦斯的實(shí)施條件，效果特點(diǎn)也有差別，而且預(yù)抽煤層瓦斯的實(shí)施條件，效果特點(diǎn)也有差別，所以有條件的礦井最好采用多種方式聯(lián)合使用的預(yù)抽所以有條件的礦井最好采用多種方式聯(lián)合使用的預(yù)抽煤層瓦斯。煤層

7、瓦斯。三、預(yù)抽煤層瓦斯的基本條件和要求三、預(yù)抽煤層瓦斯的基本條件和要求 （一）采取預(yù)抽煤層瓦斯，區(qū)域防突時(shí)的要求（一）采取預(yù)抽煤層瓦斯，區(qū)域防突時(shí)的要求1、穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突、穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制區(qū)段內(nèi)的整個(gè)開(kāi)采塊段，兩措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制區(qū)段內(nèi)的整個(gè)開(kāi)采塊段，兩側(cè)回采巷道及其外側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。要求鉆側(cè)回采巷道及其外側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。要求鉆孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜，急傾斜煤孔控制回采巷道外側(cè)的范圍是：傾斜，急傾斜煤層巷道上幫輪廓線(xiàn)外至少層巷道上幫輪廓線(xiàn)外至少20M，下幫至少，下幫至少10M，其它幫道輪廓線(xiàn)外至少其它幫道

8、輪廓線(xiàn)外至少15M，（上度指，沿層面，（上度指，沿層面的距離）的距離） 2、穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，區(qū)域防突、穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯，區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整條煤層巷道及其兩側(cè)一定措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整條煤層巷道及其兩側(cè)一定范圍內(nèi)的煤層。范圍內(nèi)的煤層。 3、順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯，、順層鉆孔或穿層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯，區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整個(gè)開(kāi)采塊段的煤區(qū)域防突措施的鉆孔應(yīng)當(dāng)控制整個(gè)開(kāi)采塊段的煤層。層。 4、石門(mén)揭煤時(shí)，鉆孔應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層、石門(mén)揭煤時(shí)，鉆孔應(yīng)當(dāng)在揭煤工作面距煤層的最小法向距離的最小法向距離7米米以前實(shí)施。以前實(shí)施。 5、順層鉆孔預(yù)

9、抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措、順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施施 的鉆孔應(yīng)控制的條帶長(zhǎng)度不小于的鉆孔應(yīng)控制的條帶長(zhǎng)度不小于60M。 6、當(dāng)煤巷掘進(jìn)和采煤工作面在預(yù)抽防突效果有效、當(dāng)煤巷掘進(jìn)和采煤工作面在預(yù)抽防突效果有效的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時(shí)，工作面距未預(yù)抽或者預(yù)抽防突的區(qū)域內(nèi)作業(yè)時(shí)，工作面距未預(yù)抽或者預(yù)抽防突效果無(wú)效范圍的前方邊界不得小于效果無(wú)效范圍的前方邊界不得小于20M。 7、厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，預(yù)抽鉆孔應(yīng)當(dāng)控制開(kāi)采的、厚煤層分層開(kāi)采時(shí)，預(yù)抽鉆孔應(yīng)當(dāng)控制開(kāi)采的分層及其上部至少分層及其上部至少20M，下部至少，下部至少10M。、對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔的一般性要求、對(duì)預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔的一般性要求 （

10、1）、鉆孔應(yīng)當(dāng)在整個(gè)預(yù)抽區(qū)域）、鉆孔應(yīng)當(dāng)在整個(gè)預(yù)抽區(qū)域均勻均勻布置，以使煤層布置，以使煤層內(nèi)各處的瓦斯和地應(yīng)當(dāng)普遍，均勻地降低。內(nèi)各處的瓦斯和地應(yīng)當(dāng)普遍，均勻地降低。 （2）、鉆孔間距離應(yīng)根據(jù)實(shí)際考察的煤層有效）、鉆孔間距離應(yīng)根據(jù)實(shí)際考察的煤層有效抽采半抽采半徑徑確定。確定。 （3）、）、 預(yù)抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴(yán)密，穿層鉆孔的封孔預(yù)抽瓦斯鉆孔封堵必須嚴(yán)密，穿層鉆孔的封孔長(zhǎng)度不得小于長(zhǎng)度不得小于5M，順層鉆孔的封孔長(zhǎng)度不得小于，順層鉆孔的封孔長(zhǎng)度不得小于8M。 （4）鉆孔孔口負(fù)壓不得小于）鉆孔孔口負(fù)壓不得小于13KPa,預(yù)抽瓦斯?jié)舛鹊陀陬A(yù)抽瓦斯?jié)舛鹊陀?0%時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取改進(jìn)封孔措施。時(shí)，應(yīng)當(dāng)采取

11、改進(jìn)封孔措施。開(kāi)采保護(hù)層時(shí)應(yīng)考慮抽放被保護(hù)層瓦斯。開(kāi)采保護(hù)層時(shí)應(yīng)考慮抽放被保護(hù)層瓦斯。 瓦斯抽放的條件瓦斯抽放的條件 礦井絕對(duì)瓦礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)斯涌出量達(dá)到以下條件到以下條件 一個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于一個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m5m3 3/min/min或一或一個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大于個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大于3m3m3 3minmin，用，用通風(fēng)方法解決瓦斯問(wèn)題不合理的。通風(fēng)方法解決瓦斯問(wèn)題不合理的。 開(kāi)采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。開(kāi)采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。 大于或等于大于或等于40m40m3 3minmin； 年產(chǎn)量年產(chǎn)量1.01.01.5Mt1.5Mt的礦井，大

12、于的礦井，大于30m30m3 3/ min/ min； 年產(chǎn)量年產(chǎn)量0.60.61.0Mt1.0Mt的礦井，大于的礦井，大于25m25m3 3/min/min； 年產(chǎn)量年產(chǎn)量0.40.40.6Mt0.6Mt的礦井，大于的礦井，大于20m20m3 3/min/min； 年產(chǎn)量小于或等于年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt0.4Mt的礦井，大于的礦井，大于15 m3/min15 m3/min。3、煤礦安全規(guī)程煤礦安全規(guī)程對(duì)抽采瓦斯的規(guī)定對(duì)抽采瓦斯的規(guī)定4、煤層瓦斯抽采難易程度的指標(biāo)、煤層瓦斯抽采難易程度的指標(biāo) 煤層抽放瓦斯難以程度（可行性）主要針對(duì)預(yù)抽方法而言，煤層抽放瓦斯難以程度（可行性）主要針對(duì)預(yù)抽方法

13、而言，主要有主要有鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（瓦斯壓力）鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（瓦斯壓力）和和煤層透氣性系煤層透氣性系數(shù)數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)，是用來(lái)衡量開(kāi)采層瓦斯抽放難易程度的重要參兩項(xiàng)指標(biāo)，是用來(lái)衡量開(kāi)采層瓦斯抽放難易程度的重要參數(shù)。數(shù)。 根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)將未卸壓原始煤層的抽放難以程度劃分為三根據(jù)這兩項(xiàng)指標(biāo)將未卸壓原始煤層的抽放難以程度劃分為三類(lèi)，即類(lèi)，即容易抽放、可以抽放和較難抽放。容易抽放、可以抽放和較難抽放。類(lèi)別類(lèi)別鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)d-1煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù)m2MPa-2d-1容易抽放容易抽放0.00310可以抽放可以抽放0.0030.05100.1較難抽放較難抽放0.05

14、0.1瓦瓦斯斯抽抽放放的的意意 義義 瓦斯抽放是消除煤礦重大瓦斯事故的治本措施瓦斯抽放是消除煤礦重大瓦斯事故的治本措施 瓦斯抽放能夠利用寶貴的瓦斯資源。瓦斯抽放能夠利用寶貴的瓦斯資源。瓦斯抽放能夠解決礦井僅靠通風(fēng)難以解決的問(wèn)題，瓦斯抽放能夠解決礦井僅靠通風(fēng)難以解決的問(wèn)題，降低礦井通風(fēng)成本降低礦井通風(fēng)成本5、瓦斯抽采的意義、瓦斯抽采的意義第二節(jié)第二節(jié) 瓦斯抽采系統(tǒng)和抽采參數(shù)瓦斯抽采系統(tǒng)和抽采參數(shù) 一、瓦斯抽采系統(tǒng)一、瓦斯抽采系統(tǒng)n 由瓦斯抽采設(shè)備和管路等構(gòu)成的系統(tǒng)，成為瓦斯由瓦斯抽采設(shè)備和管路等構(gòu)成的系統(tǒng)，成為瓦斯抽采系統(tǒng)，瓦斯抽采系統(tǒng)主要由抽采系統(tǒng)，瓦斯抽采系統(tǒng)主要由瓦斯泵瓦斯泵、管路系管路系

15、統(tǒng)統(tǒng)、流量計(jì)流量計(jì)和和安全裝置安全裝置等組成。等組成。防治煤與瓦斯突出規(guī)定防治煤與瓦斯突出規(guī)定突出礦井必須建立滿(mǎn)足突出礦井必須建立滿(mǎn)足防突工作要求的防突工作要求的地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)地面永久瓦斯抽采系統(tǒng)。離心式瓦斯泵回轉(zhuǎn)式瓦斯泵水環(huán)真空泵 n 瓦斯抽放管瓦斯抽放管孔板流量計(jì)礦井瓦斯儲(chǔ)量礦井瓦斯儲(chǔ)量 可抽瓦斯量可抽瓦斯量 瓦斯抽放率瓦斯抽放率 鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù) 煤層透氣性系數(shù)煤層透氣性系數(shù) 可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： W=W1+W2+W3+W4W=W1+W2+W3+W4=K/2pn=K/2pn 可按下式計(jì)算：可按下式計(jì)算： Wk=WWk=Wdk/100dk/100礦井瓦

16、斯抽放率礦井瓦斯抽放率 工作面本開(kāi)采層的抽放率工作面本開(kāi)采層的抽放率 工作面鄰近層的抽放率工作面鄰近層的抽放率 工作面總抽放率工作面總抽放率 dkdk=100Qkc/(Qky+Qkc)=100Qkc/(Qky+Qkc) db=100Qbc/(Qbc+Qby)db=100Qbc/(Qbc+Qby) Dl=100Qlc/(Qlc+Qly)Dl=100Qlc/(Qlc+Qly)dg=100(Qbc+Qlc)/( dg=100(Qbc+Qlc)/( Qlc+Qly+Qbc+QbyQlc+Qly+Qbc+Qby) ) Qt=Q0e-tQt=Q0e-t=（lnQ0-lnQtlnQ0-lnQt）/t/t 施

17、施工工參參數(shù)數(shù)為了判斷瓦斯抽采的可能性和抽采效果，安全的進(jìn)行抽采工為了判斷瓦斯抽采的可能性和抽采效果，安全的進(jìn)行抽采工作，必須對(duì)一些基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)算。作，必須對(duì)一些基本參數(shù)進(jìn)行測(cè)算。其中包括其中包括施工參數(shù)施工參數(shù)、檢測(cè)參數(shù)檢測(cè)參數(shù)和和管理參數(shù)管理參數(shù)。二、二、瓦斯抽采的基本參數(shù)166 瓦斯抽放量、瓦斯?jié)舛取毫蜏囟鹊葏⑼咚钩榉帕?、瓦斯?jié)舛?、壓力和溫度等參?shù)的測(cè)定，可隨時(shí)調(diào)閱泵站各種指標(biāo)變化數(shù)的測(cè)定，可隨時(shí)調(diào)閱泵站各種指標(biāo)變化曲線(xiàn)、數(shù)值、工作狀態(tài)，以及顯示、打印和曲線(xiàn)、數(shù)值、工作狀態(tài)，以及顯示、打印和編制抽放瓦斯報(bào)表。當(dāng)任一參數(shù)超限時(shí)自動(dòng)編制抽放瓦斯報(bào)表。當(dāng)任一參數(shù)超限時(shí)自動(dòng)報(bào)警，并按設(shè)定的程序停止或啟動(dòng)抽放泵。報(bào)警，并按設(shè)定的程序停止或啟動(dòng)抽放泵。 抽放泵因故停抽或抽放的瓦斯?jié)舛?/p>