煤层瓦斯流动理论及其应用_图文.doc

料 煤 炭 学 报 卷 二 「 门曰曰曰 「七 曰曰厂厂 「 厂厂曰厂门口口 曰 杯二 一匕 阴 卜 卜 卜 吧 , 巨, 竺 门 尸 六 厂 「「厂厂厂尸日 「 厂 「口口巨口口口 , 煤 层 瓦 斯 涌 出量 的 针 算 以单 巷 掘 进 为 为 掘进巷道 ‘ ‘ 卜 舀‘‘ ‘ ‘ 石二 下 二二 二 , 一 一 一 一 例 , 每 日巷道 瓦 斯 涌 出量 落 一 竺 一 一 式中 习 口门口口口 「门口口「厂下口厂 日「 曰曰一曰尸曰曰曰 「尸 曰叮 叮日门 尸 日尸 「日门 「 日 口 门门口口 门日曰 「 一 门曰 「 口曰曰 一 日口日 口 日 二 下 〔二二 巨 二兰 厂一 【二 「了 廿 于 广厂 斤曰目团 「 一十 口 口口口门门口旦口 口口一下 口口口 , 丁 、 ‘ 『 【 , 门 吧, 「 尸 卜 卜 白 少 司 护 , 叫吧 , 吮二全 , 道长度 米 巷 工 作 面 瓦 斯 涌 出 量 一 , 煤 层厚度 , 米 , 二 二。 一俨 , 工作面 掘进 巷道 北 票 三宝 台吉 图 瓦 斯 涌 出 量 与风 量 的 关 系 心 米 “ 日 , 道 掘进 速 度 巷 日 , 巷道 掘进 竟度 米 , 米 气 一 一 牛 今 。 , 余含量 剩 下 的含量 式 代入 得 。‘ 煤层 原 始瓦 斯 含量 和 大 气压 。 将 。 掘 进巷道 瓦 斯 来源 一、 万 。 万。 。 一 , 从 式 中可 以 看 出 巷 道 瓦 斯 涌 出 量 与掘进速 度成正 比 , 巷 道 中瓦 斯 。 浓 度与 巷道 长度呈 抛 物 袋关 系 若煤层厚 度略大于 巷 道 的 高 度 图 工 作 面 前方瓦 斯 压 力分 布 , , 由于 巷 道 的 卸 压 作 用 , , 仍可按 全 部开切煤层 爵算 中孔 径 的 大 小 对 瓦 斯 涌 出 量 影 响 很 小 但 在 特厚 煤 层 。 中应 按 径 向 流 动 爵 算 。 在 径 向流 动 所 以 在 厚 煤 层 中巷 道 瓦 斯 涌 出量 井 不 决 定 于 巷 道 , 尺寸和煤壁 暴 露面积 回 采 工 作面 , 而决定 于 甜参数 回 采 工 作 面 瓦 斯 涌 出与 掘 进 头 前 方 煤 体 瓦 斯 涌 出 情 况 相 同 。 但是在 工 作 面 上 下 方 受 到 了巷 道 排 放 瓦 斯 的 影 响 二 其 涌 出量 。 二 可按下 式 爵算 一 二 一 二 尸 仁 。 一刃, 〕 式中 作 面上 部 和 下 部 瓦 斯 排 放带 的 竟 度 米 工 回 采 推 进 速 度 米 中得 知 瓦 斯 涌 出量 与 回 采 速 度 成 正 比 从 方 程式 肠 场 。 、 , 工 作面 长 度 , 米 , 日 。 。 在一 定开采方法和 推进 速度 下 割 , 工 作 面 每 日 的 瓦 斯 涌 出量 是 不 变 的 如 果 切 割后相 隔长 时简再 进行 回 采 。 此 外 在 后 退 式 采 煤 时 由于 煤 体 四 周 均 有 巷 道 切 , , 所 以 在 刚 开 始 回 采 和 回 采 郎将 拮 束 时 , 瓦 斯 涌 出 量 有从 小 到 大 和 从 大 到 小 的 增 降 规 , 律 。 由于 肠 场值相 当大 , 能大 大降低 工作面的瓦 期 煤层 瓦 斯流 动 理 揣 及 其应用 。 斯 涌 出量 这 些规 律 均 与 实践 相符 。 。 若 煤 层 厚 度 大 于 开 采 高度 或 具 有 邻 近 煤 层 煤 层 瓦 斯 涌 出量 的 方 法 爵 算 〔 的 三 数 、 , 采 空 空 简 的 瓦 斯 涌 出量 应 按 爵 算 邻 近 研 究 处理煤 层瓦 斯 的方 案 抽 放煤层瓦 斯 的 可能性 决定煤 层原 始瓦 斯压力 。 、 确定 抽 放瓦 斯 的可能性 透气 系 含量 系数 。 、 煤 层 厚度 等参 数 然而 迄 今尚 未 有一 个 合 理 的 指 标用 以 作为 选 择 排 放 瓦 , 斯 方 案 的依 据 浪费 , 往 往 采 用 估 爵 或拭输 的 方 法 决 定 措施 , , 这 样会造成生产 的困难或投 备的 毫米垂道贯 穿 我 侧 根 据 国 内外 抽 放 瓦 斯 查 料 的 分 析 初 步认为 在 当一 个 直径 , 煤层 的排瓦 斯钻 孔 在排瓦 斯时 简 。 日时 其 钝 瓦 斯 涌 出量 低 于 , 米 “ 分左右时 , , 进行抽 放是不樱济的 抽放瓦 斯合 理 性 标 志 将 这 一 数 据 代入 径 向流 量 方程 式 一 入夕苏 可 导 出一 个 粽 合 数 据 牙 作为 式中 入 。 尹 当 气 系数 米 透 原 始 瓦 斯 压 力 煤 层 厚 度 米 , 抽 放煤层瓦 斯合理性标志 ” , 米 日 , “ 日 大气压 “ ・ 艳对 压力 。 大气压 , 为 优 良抽放 条件 为 中等 抽 放 条 件 为 不 良 抽 放 条件 , 斗 这一 指 标不 仅可 用 于 开采 煤 层 瓦 斯 抽 放 同样可用于邻近煤层瓦 斯抽放 。 例 如撅 顺 式 , 龙凤矿 煤层 瓦 斯 参 数夕 一 得 此 , 。 大气压 , 入一 。 米 ” 大气压 。 ・ 日 , 一翎米 , , 代入 夕 。, 一斗 , 由此 可 兄 其 自然 条 件 的 优 越 , 而 在 一 般 的煤 层 中 , 其 , 值均低 于 斗 在 入 , 因 不 采 取 措施 , 道 接进行抽放其 效 果是不 良的 入 的可能性较大 。 , 为 了 增 大 万值 中可 改 变 的参 数 倍 , 以改变 。 如 能使煤 层 卸压 具 能大大 提 高 入 值 可达数千 从 而 可造成 抽 放 的条 件 研 究钻孔抽 放瓦 斯 简题 如 不 能 抽 放 应 按 藉 参 数 求 出各 地 点 可 能 产 生 的 瓦 斯 量 用 通 风 的方法解 决 在抽瓦 斯时 , , 尸 值一般为 入成正 比 , 。 ” “ , 所以按 径 向流量方 , 程 式 得 知 钻 孔 瓦 斯 涌 出量 。 与川成 正 比 与 , 与 , “ ’ 。 成正比 个 郎可 与 ” ’ ““ 成正 比 , 与 成 正 比 这 一 拮 渝 与 生 产 实 践 相 待 〔 〕 因此 抽 瓦 斯 钻 孔 道 径 不 宜 过 大 , , 毫 米 郎可 。 同理 在 一 钻 窝 中也 没 有 必 要 布 置 过 多 的 钻 孔 , , 有 。 钻孔抽瓦 斯负 。 压 的大 小 从 方 程 式 中得 知 对 开 采 煤 层 和 下 邻 近 煤 层 的 瓦 斯 抽 放 是 没 有 什 么 作 用 的 , 如 突 然提 高负压 按 迭 加 定 理 能 在 短 时 简 内增 加 流 量 。 , 但 不 久 即恢 复 到 原 有 状 态 。 从撅 顺 龙 凤 矿 和 北 票 台吉 矿 在 抽 放 开 采 煤 层 和 邻 近 煤 层 瓦 斯 的 实 践 中 也 征 明 自然 排 放 与 负 压 抽 放 的瓦 斯 量 是 相 近 的 。 若抽放上邻近煤 层瓦 斯 , , , 适 当地 提 高 负压 可 能 扩 大 钻 孔 在岩 石 冒 , 落变 形 区 域 的 影 响 范 围 减 少 邻 近 煤 层 向采 空 空 简 的 瓦 斯 排 放 但 它 并 不 能 加 速 邻 近 煤 层 本 身 的瓦 斯 排 放 加钻孔瓦 斯量 入 大 量 空气 四 , 在 抽 放 采 空 区 瓦 斯 时 因 一 般 采 空 区 中瓦 斯 压 力 较 低 提 高 负 压 可 以 增 , , 。 所 以在 抽 放 瓦 斯 时 。 应 根 据 具 体 条 件 和 管路 情 况 确 定 抽 放 负压 , 以免吸 降低瓦 斯浓度 测 定煤层 瓦 斯 涌 出甜 参数 煤 。 正 确而迅 速地 侧定 夕 , 炭 学 , 报 卷 , 入 , 径 向流量 方 程 式 和 迭 加定 理 的 测量 入 “ 。 建磷利 用 。 入值 模 仿 石 油 工 业 中就 井 测 定 油 层 参 数 的 方 法 进 行 夕 , , “ 等参 数是重要 的 但 现 有 方 法 比 较 费事 , 其 做 法 是 先 测 定 垂 直 贯 穿 煤 层 的 钻 孔 瓦 斯 涌 出量 , 然后将 钻 孔略 加封 阴 , 侯压 力上 升到 某一 数 值后 在 厘米 “ 观 察在 蔽 边 界压力下 的流 量 。 , 。 按流量 方程式和迭 加 定 理 求 尹 和 值可 采 用 静 算 或 测 定 方 法 事 先确 定 左右 大气压 五 。 从 模 型 就 骇 的 多 次 测 定 中得 知 其 改 差 一 般 大气 压 , 在 北票三宝一坑 ・ 。 煤 层用 蔽方 法 侧 得 夕 一 。 入一 时 , 与实际情况 夕 大气压相近 斌 。 预 测 矿 井瓦 斯 等极 一 。 若根 据 煤面 瓦 斯 涌 出规 律 斯 涌 出量 , 公的关 系和 掘进 速度 、 巷道长度 值 。 、 煤层 厚度 。 、 瓦 值 可按方程式 、 , 爵 算 出 煤 层 瓦 斯 涌 出特 性 系 数 , 由于 值 反 映 了瓦 。 斯压力 、 透气 系数 含量 系数 以 及矿山压力的影 响 , 而 不 包含 时 简 与 地 点 的 因素 基 本 上 反 映 了煤 层 瓦 斯 的 特 征 因此 可 应 用 它 作 为 标 志 矿 井 瓦 斯等 极 的 指 标之 一 就 是根 据 现有其他矿井 中 。 用 值 镇 侧 矿 井 瓦 斯 涌 出量 的 方 法 和 邻近 煤层 的赋存 情况 可按 , 值 和 采 区 瓦 斯 涌 出量 的 关 系 断 在 新 建 矿 井 中可 能 产 生 的 矿 井 瓦 斯 涌 出 量 , 在 生 产 矿 井 中也 , 值随 深 度增 长 的梯 度 预 侧 深 部 开 采 时 的 瓦 斯 涌 出量 。 粽 合 以上 所述 用 于 生 产 实践 中 , , 得 知 瓦 斯 流 动 理 蔬 不 仅 有 助 于 圃 明煤 层 瓦 斯 涌 出现 象 。 并 可 初 步应 此 外亦 可 用于 研 究镇防煤 及 瓦 斯 突 出的措施 , 最 后 应 当指 出 以 上 的研 究 还 是 初 步 的 、 , 实 际 的观 侧 贰 墩 还 不 多 、 , 还 有待 于 进 一 步 、 贰骇 研究 最后 。 , 禅 向 撅 顺 煤 炭 科 学 研 究所 北 票 矿 务局 包 头矿 务局 、 攘 顺 矿务局 。 焦 作矿 务 局 等 有 关 单 位 几 年 来 在 研 究 工 作 中 抬 予 的 指 导 和 帮助 表 示 衷 心 的 榭 意 参 〔 〕推 〔 〕 , 考 文 献 , 拍 , 谢 尔加 切 夫 , 地 下水 力学 , , 燃 料 工 业 出版 社 , 。 雷柯夫 , 热 传 导理 蒲 , 高 等 教 育 出版 社 , 。 〔 〕撅 顺 煤 炭 科 学 研 究 院 〔 〕平 松 良 雄 , 中国 煤 矿 瓦 斯的抽放 声 誉止 于 炭层 力 亡 夕 万又 , , 流出 。 二 卜下 , 日本矿 业会 志 , 施 。 〔 〕矢野 真 三 〔 〕 , 理 渝 实技 炭 矿 万 又 拔 洛法 一 国际 煤 矿 安 全 会 哉 年 , 荷 兰查 料 , , 〔 〕 〔 〔 〕 , , , , , 〕 , 一 郎 以” 甘 , ” 丁 , , , 旦 八 〔 〕 〔 〕 〔幻 〔 〕 ’ 口 , 皿 月。, 月 几 ”月 竹以 日 。月 月 丁 认 吸 几 只 已 ’ , 。匕 曰 个 。。 , 仑 一 讨 月 那 ”只 , ” 几 , , 甘 , 八 , 〔 〕 月 “ 代 ”自 , 八 ” 刀 , 月 丈 月 , 刀 期 煤层 瓦 斯 流 动 理 榆 及 其 应 用 扛 八 忍 只 皿 任 水 水 艰 沁 肪 以 一月 八 以 ”衬 ” 水 。刀 “ 何 ” 丁 韶 , 日 月 曰 刀 丁、 ” 以 认 刀 八月 认 只 , 只 八 丁 , 。月 , 认 中 刀 丁 八 , 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