瓦斯抽放方法2.doc

“先抽后采,以风定产,监测监控”的十二字方针。防突效果检验 1.高位巷道抽放技术其主要参数有巷道离开采层的垂距巷道离工作面开切眼的距离顶板巷道的有效抽放距离巷道规格巷道口密闭效果 采用高位巷道抽放后,采面回采后巷道出现下沉并产生大量的可见裂隙 2. 卸压瓦斯抽放技术煤层采动泄压，煤体膨胀，孔隙率增大，使得煤层透气性系数增大。其抽放方式有高位钻孔（在风巷下帮开口施工高位钻场自钻场向工作面上方施工近水平钻孔）和高位巷道两种形式（是沿工作面上风巷内错一定距离在顶板上开掘一条走向巷道将抽放管路与巷道中的封孔管道连通）。高位钻孔抽放技术既可以释放煤壁瓦斯“又可以抽放上隅角和采空区瓦斯“抽放瓦斯纯流量大”高位巷瓦斯有效抽放时间长抽放范围大浓度高“适宜于具有上邻近层的低透气性煤层瓦斯抽放）根据抽放理论,高位巷道距上隅角越近,抽放效果越好,但如果距轨道顺槽过近,易造成抽放系统漏风,为使其充分发挥作用,结合实际将高位巷道选择在距轨道顺槽内错14m位置。 3. 本煤层抽放。煤层中风巷和机巷布置平行和交叉抽放钻孔对煤层瓦斯进行预抽。在本煤层预抽中由于煤层透气性差使瓦斯压力难以释放本煤层预抽时间短抽放瓦斯量小钻孔和长度不够使抽放在采面中间留有空白带等难以达到满意的要求 4. 上隅角抽放。在风巷专门敷设一趟大直径抽放管路这样会导致施工量大抽放时间长抽采接替紧张一次性投入及运行费用高等问题而且其抽排的最大瓦斯浓度较低瓦斯纯流量小 5.煤矿瓦斯抽采的目的为 1 减少瓦斯涌出、预防瓦斯超限、降低瓦斯积聚,为矿井通风创造有利的条件; 2 降低煤层中存储的瓦斯能量、提高煤体强度,防治煤与瓦斯突出; 3 开发利用高效洁净的能源; 4 降低对环境的污染. “区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则.若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力,则必须将煤层瓦斯含量降到8 m3 /t 以下,或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa表压以下. 6. 开采层抽采、邻近层抽采、采空区抽采和围岩抽采.未卸压煤层和围岩抽采、卸压煤层和围岩抽采、采空区抽采和综合抽采.以上两种分类方法主要依据开采煤层和邻近煤岩层的空间关系在煤矿生产实践中,不可能通过单一的瓦斯抽采方法解决矿井瓦斯问题,往往需要采用多种瓦斯抽采方法的组合,实现对煤矿瓦斯的综合抽采. 7.中国煤矿安全规程第192条规定“对于有突出危险煤层,应采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施”.第193 条规定“在突出矿井开采煤层群时,应优先选择开采保护层防治突出措施”.第198 条规定“开采保护层时,应同时抽采被保护层瓦斯”.国有煤矿瓦斯治理规定[16],第5条明确规定“突出矿井必须首先开采保护层,不具备开采保护层条件的,必须对突出煤层进行预抽,并确保预抽时间和效果”.井下顺层钻孔是在工作面煤层巷道掘进过程同时施工的,这样靠近工作面切眼施工的钻孔瓦斯抽采时间相对较短,必须根据煤层赋存、瓦斯赋存、煤层透气性、瓦斯抽采钻孔的布置及经过考察的瓦斯抽采效果,确定最短瓦斯抽采期,以确保瓦斯抽采效果. 8. 地面钻井采前抽采瓦斯水压裂和CO2 压裂 9.瓦斯抽采原理开采下保护层时不得破坏被保护层的开采条件,这样就要求被保护层应在断裂带和弯曲带常用的方法有顶板或底板穿层钻孔多用于急倾斜煤层 法、走向高位钻孔法、倾向高位钻孔法、走向长钻孔法、走向高抽巷法、倾向高抽巷法、地面钻井法等. （1）地面钻井抽采卸压瓦斯方法适用于下保护层开采条件,其优点为 1 地面钻井将穿过下保护层顶板上覆卸压煤岩层,抽采范围大、抽采效果好; 2 从地面钻井处在保护层开采的卸压区开始,到地面钻井报废止钻井损坏或抽不出瓦斯 , 全部为抽采期,抽采期长; 3 地面钻井施工不受井下巷道工程条件的限制,只要保证保护层工作面推进到钻井设计位置之 前,地面钻井施工完成,即可满足瓦斯抽采的需要. （2）井下穿层钻孔抽采方法 （3）淮南新庄孜煤矿沿空留巷穿层钻孔瓦斯抽采方法在保护层无煤柱开采工作面可采用沿空留巷穿层钻孔瓦斯抽采方法从沿空留巷风巷和机巷内向顶底板被保护煤层施工一定数量的穿层钻孔抽采被保护层卸压瓦斯. 13.打顺层钻孔打顺层钻孔是在工作面运输机巷平行煤层向上打抽放钻孔。其优点是钻孔施工速度快,钻孔全长均在煤层中,抽放暴露面积大,若封孔质量好,则能取得较好的抽放效果 14.煤层处于集中应力带时孔隙空间减少煤层透气性系数大大降低煤层处于卸压带时煤体膨胀孔隙空间增大可使煤层透气性系数大大增加* 10.顺层钻孔抽采方法工作面煤层巷道在穿层钻孔掩护下施工完成后,便可从风巷、机巷内施工顺层钻孔抽采工作面开采区域瓦斯,顺层长钻孔递进掩护区域性瓦斯抽采方法该方法不需要底板岩巷,瓦斯抽采工程量小,适用于煤体硬度高、倾角小、赋存稳定、构造相对简单的煤层.交叉钻孔抽采方法为提高顺层钻孔预抽煤层瓦斯效果,研发了交叉钻孔抽采方法[20 ] . 其原理是平行钻孔与倾向钻孔相间布置,形成交叉钻孔组,交叉钻孔在交叉区内的相互作用结果,使得钻孔的塑性应力圈半径加大,相当于加大了抽采钻孔直径. 另外,由于斜向钻孔是斜向工作面伪倾斜布置,工作面推进过程中一定数量的斜向钻孔始终位于工作面前方的卸压带内进行卸压瓦斯抽采,并且作用时间比平行钻孔要长,进而提高煤层瓦斯抽采效果,因此交叉钻孔抽采方法比平行钻孔抽采方法效果要好,顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯抽采方法，预抽煤巷条带瓦斯抽采方法的顺层钻孔应区域性控制整条煤层巷道及其两侧一定范围内的煤层, 11.采空区埋管抽采方法采空区埋管抽采方法是通过在风巷上帮铺设一趟抽采管抽采采空区瓦斯,减少采空区瓦斯流入工作面.常见的有抽采管吸气口位于采空区底板处；采空区长立管瓦斯抽采方法 12.打穿层钻孔打穿层钻孔是利用岩石中间巷向煤体打抽放钻孔其优点是钻孔横穿煤层层理面,瓦斯易于沿层理流入钻孔,孔口位于岩石内,封孔容易 15. 在采煤工作面垂直煤壁向前方煤体施工直径75100mm,孔深1020m的顺层平行钻孔，钻孔的有效抽放半径是指在规定的抽放时间内钻孔抽放瓦斯的有效影响范围,其范围大小与煤质、瓦斯等因素有关,应从实际抽放中测定，增大钻孔直径可以提高钻孔抽放量,但钻孔直径越大,越不利于钻孔施工,并且发生突出的危险性增加，由于工作面浅孔卸压抽放钻孔深度一般为1020m,要穿过工作面前方集中应力高峰区而不超出动力区,所以钻孔直径以75100mm比较合适.。原始应力区处于三向应力平衡状态;应力集中区处于煤壁前方620m左右,峰值在煤壁前方610m;卸压区处于煤壁前26 m. 16. 突出预测或效果检验指标体系采用瓦斯涌出初速度q,钻屑量S和瓦斯流量衰减指标Cq,突出临界值q4. 0 L/min,S5. 0 kg/m和Cq0. 62,只要任一指标超限即认定为工作面具有突出危险性 17. 消突机理在突出煤层的软分层中集中施工一定数量的卸压排放钻孔,形成卸压槽,在利用钻孔自身作用降低钻孔周围煤体的应力、排放钻孔周围煤体中的瓦斯,降低煤层中的瓦斯含量的同时,在地应力作用下,受卸压槽影响,其上部、下部的煤体均产生弯曲变形,增加煤体裂隙,提高煤层透气性、增强卸压效果。再利用卸压钻孔进行浅孔抽放,能进一步提高钻孔的有效影响半径,降低采、掘煤体的瓦斯含量,在卸压、抽放的共同作用下,促使煤体的突出危险性降低或消失,达到安全掘进的目的。 18. 采煤工作面前三带在采取卸压抽放措施后,使工作面前方应力集中带前移,加宽卸压带宽度,在消突后掘进 19. 瓦斯抽放,通常是指用专用瓦斯抽放泵,在一定的负压下,将煤、岩体或采空区的瓦斯抽出,排至安全地点或抽到地面。抽放瓦斯的方法,按抽放机理可分为未卸压抽放和卸压抽放两类。 20. 为了消除煤巷掘进过程中的突出危险性,主要采取巷帮边掘边抽与迎头超前短孔抽放、深孔注水和深孔松动爆破等防突技术方案。不同的方法及相应参数在不同矿区收到了良好的效果,祁南煤矿选择了巷帮边掘边抽与掘进工作面前方短孔排放相结合的边掘边抽技术方案。 巷帮边掘边抽是利用巷道掘进形成的松动圈,提高煤体的透气性,抽放其瓦斯,切断巷道两侧煤体瓦斯涌出的通道,对在掘进过程中涌出的瓦斯进行拦截抽放,并在巷帮两侧形成宽度约为10m的、可防止两帮煤体煤与瓦斯突出动力的卸压保护带。具体施工工艺在掘进巷道内每隔50 m在巷道两帮分别布置一个3m3m3m钻场,在每个钻场内距底板距离12m处施工4个直径94mm的扇形瓦斯抽放钻孔,钻孔长度56 m,钻孔向帮外侧偏离角度19,孔底间距25 m。巷道每掘进50 m开始施工下一个钻场,即钻孔超前距离为6 m。掘进工作面前方短孔排放是密集短钻孔排放,在巷道掘进范围短钻孔数目达到36个,能够在较短的时间内大幅度地降低钻孔控制范围内的瓦斯储量,消除掘进前方的煤与瓦斯突出能量。具体施 工掘进工作面前方、平行于掘进巷道方向施工18个直径为91 mm长度为13 m的瓦斯排放钻孔,孔底间距为15 m,控制巷帮外2 m,进尺范围内有效排放半径为05 m。在钻孔施工的同时进行突出指标的测试,经检验无煤与瓦斯突出危险后,开始掘进工作,巷道每掘进8m开始施工下一轮钻孔,钻孔超前距离为5 m 21. 国内外所采用的提高煤层透气性的方法有[3]水力压裂法、大直径钻孔卸压法、松动爆破法、泡沫压裂法及酸性处理法等 22. 交叉钻孔抽放瓦斯措施的防突原理在回采工作面上、下风道布置交叉抽放瓦斯钻孔,使断面相同的相邻钻孔平面交叉,在相交区内产生集中应力,增大钻孔塑性区半径,从而增加了煤层的透气性,有利于钻孔的瓦斯抽放。由于斜向孔是向工作面推进方向沿伪倾斜布置,钻孔容易穿透煤层伪倾斜方向的节理,可以增大煤层的透气性。斜向钻孔受采动影响时间长,增加了卸压带内瓦斯抽放时间,使抽放量增加。钻孔相互交叉后,钻孔间相互连通、互相影响,当某一钻孔出现塌孔堵孔时,与它相交的钻孔可以代替堵孔继续抽放瓦斯,克服了平行 钻孔在抽放中存在的堵孔问题,提高了煤层瓦斯抽放的效果,释放了煤层瓦斯压力,削弱了瓦斯突出能力 水力割缝措施的防突原理在回采工作面预抽和边采边抽的前提下,为进一步控制煤与瓦斯突出,沿回采工作面倾斜方向每隔一定距离向煤壁打孔,在钻孔内运用高压水射流对钻孔两侧的煤体进行切割,在钻孔两侧形成一条具有一定深度的扁平缝槽,在工作面煤体中形成超前缝隙,利用水流将切割下来的煤块带出孔外,由于扁平缝槽相当于局部范围内开采了一层极薄的卸压槽,缓减了钻孔附近煤体的承载,导致煤体裂隙增多,增加了煤体中瓦斯抽排的通道。此外,由于煤浸湿后导致透气性降低,使预抽期打好的交叉钻孔的孔道受到挤压,孔道被破碎煤体填实,残余瓦斯无法顺利排出,通过割缝以后,使原有的交叉孔道得到进一步疏通,改善了瓦斯流动条件,从而将煤层中的残存瓦斯顺利放出,再一次降低了煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量,减少了瓦斯突出的危险。水射流对孔壁作用时,激发应力和瓦斯对煤体的作用,可以认为,在该处破坏煤的大部分功是由地应力和瓦斯压力造成的。瓦斯除了破坏煤体外,并使破坏的碎煤从孔洞内排出,使工作面前方集中应力带向煤体深部位移,增大了卸压带的宽度,起到一定的抵抗突出的作用。因此,形成超前槽的全过程,包括煤的破坏及其输送,符合水力瓦斯动力学的本质 23. 边掘边抽可降低工作面的瓦斯涌出;瓦斯超限次数大大减少;。 1钻孔主要用作抽放工作面前方煤体的瓦斯,同时对工作面前方起超前卸压作用 2及3钻孔主要用于截流巷道两帮煤体的瓦斯以降低瓦斯涌出