10第十章_井上下采后抽采瓦斯方法.ppt

安全工程专业,,程远平王亮,中国矿业大学安全工程学院煤矿瓦斯治理国家工程研究中心,矿井瓦斯防治,第十章井上下采后抽采瓦斯方法,一、概述二、井下抽采瓦斯方法三、地面抽采瓦斯方法,一、概述,,一、概述,,采空区瓦斯的涌出，在矿井瓦斯来源中占有相当的比例，这是由于在瓦斯矿井采煤时，尤其是开采煤层群和厚煤层条件下，邻近煤层、未采分层、围岩、煤柱和工作面丢煤中都会向采空区涌出瓦斯，不仅在工作面开采过程中涌出，并且工作面采完密闭后也仍有瓦斯继续涌出。一般新建矿井所占比例不大，随着开采范围的不断扩大，相应地采空区瓦斯的比例也逐渐增大，特别是一些开采年限久的老矿井，采空区瓦斯多数可达25～30，少数矿井达40～50，甚至更大。增加了通风的负担，而且又不经济。,二、井下抽采瓦斯方法,二、井下抽采瓦斯方法,,采场封闭工程剖面图,二、井下抽采瓦斯方法,,采场封闭工程俯视图,三、地面抽采瓦斯方法,,三、地面抽采瓦斯方法,,美国是世界上率先取得煤层气商业化开发成功的国家，也是迄今为止煤层气生产量最高的国家，2003年美国煤层气产量达480亿m3。美国煤层气地面开采有两种情况，一种是在没有采煤作业的煤田内开采煤层气，但对于渗透率低的煤层往往需要采取煤层压裂增产措施；另一种是在生产矿区内开采煤层气，采气与采煤密切相关，特别是采用地面钻孔抽采空区煤层气，由于采煤时引起上覆煤层和岩层下沉和断裂，采空区上方岩石冒落，压力释放，透气性大大增加，瓦斯大量解吸并聚集于采空区，抽气容易，不需要进行煤层压裂处理.,国外地面抽采瓦斯方法,三、地面抽采瓦斯方法,,国外地面抽采瓦斯方法,采场封闭工程俯视图,三、地面抽采瓦斯方法,,国外地面抽采瓦斯方法,从地面打钻孔抽放上邻近层及采空区瓦斯的钻孔布置方式1钻孔；2开切眼；3开采层；4上邻近层；5回风平巷；6回风顺槽；7集中运输平巷；8溜子道,从地面打拐弯钻孔抽采上邻近层及采空区瓦斯的钻孔布置方式1上邻近层；2开采层；3钻孔；4回风巷；5运输巷,,三、地面抽采瓦斯方法,,建议在开采深度小于400～500m并从井下巷道打钻抽瓦斯效果不好或施工困难时采用。对有自燃倾向的煤层，当回采工作面的推进速度不小于45m/月，并在不间断观察采空区的条件下，也可以从地面打钻抽瓦斯。钻孔应穿过开采层，并穿入底板岩层3～5m。第一个抽瓦斯垂直钻孔可打在距开切眼30～40m的地方，其余钻孔沿煤层走向所采用的间距应等于80120m。,国外地面抽采瓦斯方法,,三、地面抽采瓦斯方法,,地面垂直钻孔距回风巷的距离，对于缓倾斜及倾斜煤层建议采用以下数值当上邻近层距开采层的距离为20倍采高时，可采取10～25m；20～40倍采高时，可为15～40m；大于40倍采高时，可采用30～70m（薄煤层取下限值，厚煤层取上限值）。打钻结束后，用水洗净孔内煤粉。在封孔之前必须进行测斜工作。钻孔可封到地表下的第一个煤层，但深度不小于10m。抽瓦斯的负压不小于20kPa。在深度大于400～500m时，可采用从地面从地面打拐弯钻孔的方法。钻孔的水平部分应位于开采层上部20～30m处；当钻孔的水平部分距开采层10～15m时，抽瓦斯效果不大。当钻孔水平部分（长度）大于400～500m时，采用上述方法是经济合理的。这种抽采方式的钻孔间距应等于钻孔水平部分的长度。钻孔应布置在距回风平巷30～40m的地方。,国外地面抽采瓦斯方法,,三、地面抽采瓦斯方法,,我国在20世纪50年代初期就已经开始在抚顺矿区进行井下瓦斯抽采工作.近年来的煤层气勘探，一批勘探区块的产气突破，加速了中国煤层气产业的形成与发展步伐。煤层气勘探突破主要包括产气突破和储量突破。产气突破主要体现在山西的沁水盆地南部、河东煤田、辽宁的铁法、陕西的韩城等地区，均已先后获得了单井产气突破和井组产气突破。储量突破主要体现在2001年沁水盆地南部共获煤层气探明储量755.45亿m3,可采储量388.52亿m3；山西阳泉煤业集团获得煤矿井下抽采煤层气探明储量191.34亿m3；辽宁铁法煤业集团获得煤矿井下抽采煤层气探明储量77.303亿m3，探明加控制地质储量为136.11亿m3。我国煤层气独特的赋存状态和中国复杂的地质背景下形成的低渗低压等煤层气储层条件，决定了中国煤层气开发单井产量不会太高，因此面临着投资回收期长、企业经济效益差等一系列的经济问题。但采后抽采对于煤的自然渗透性依赖较小。,国内地面抽采瓦斯方法,,三、地面抽采瓦斯方法,,铁法矿区是国内最早采用地面垂直采空区钻井技术开发煤层气试验研究的单位，也是在国内煤矿区进行该技术最成功的矿区。截止到2006年年末，伴随着每年2000多万吨煤炭的开采，在铁法煤田已累计施工此类钻井31口。实践证明了地面垂直采空区钻井技术在高瓦斯含量、低透气性煤层，尤其在复合煤层煤层群开采时，是最有效的最好的煤层气开发技术之一。我国最早是在阳泉四矿4016工作面试验和应用，钻孔由地面垂直向下钻进，终孔位于12号煤层顶部0.76m处砂岩中，孔深70m，上段50m，孔径为108mm，下段孔径80mm，钻孔沿倾斜的位置距工作面回风巷43m，距运输巷26m，地面抽瓦斯泵负压20kPa，初期抽采纯瓦斯量4.86～7.65m3/min，瓦斯浓度42～64，正常情况下平均抽采纯瓦斯量3.67m3/min，浓度30～40，有效抽采距离达120m以上。,国内地面抽采瓦斯方法,,三、地面抽采瓦斯方法,,在包头五当沟矿二水平东一采区G2煤层工作面也作过试验和应用，工作面走向长390m，倾斜长90～105m，煤层倾角52～60，共布置钻孔5个，孔深269～329m，孔径开孔127mm，终孔108mm。地面抽瓦斯泵负压26～40kPa。2、3和5号孔抽采效果较好，最大抽采量分别为2.5、6.0和4.2m3/min，钻孔瓦斯抽采率占邻近层瓦斯为56.8。观测分析钻孔的有效抽采距离大于180m，并认为要取得较好的抽采效果，孔口的负压不应低于26.7kPa，钻孔的有效抽采直径不应小于110mm。,国内地面抽采瓦斯方法,