煤矿瓦斯抽放(1).ppt

煤矿瓦斯抽放抚顺分院胡光龙,1、煤矿瓦斯与控制方法,煤矿瓦斯主要是指煤中伴生的CH4，从褐煤到无烟煤，吨煤生成CH4量为68～419m3。CH4吸附和游离两种状态赋存于煤孔隙表面和空隙中，一般吸附量占85以上。,影响吸附瓦斯量和游离瓦斯量决定性因素P瓦斯压力；a煤的性质即纯煤极限吸附量；b与P有关的吸附常数，所以吸附量,,,,,,,Xo,,（1-1）0℃时纯煤吸附CH4量。,XtXoe-nt（1-2）t℃时纯煤吸附CH4量。,n,,（1-3）与压力有关的常数。,XW,,（1-4）水份为Mad时吸附CH4量。,X′tXW,,（1-5）原煤吸附CH4量。,Xp,,（1-6）煤中游离的CH4量。,WoX′tXp（1-7）煤温t℃，瓦斯压力为P等时的原煤CH4量。,CH4主要物化性CH4无色、无味、无臭、可燃、可爆气体（5～15），分子直径0.41nm，密度（标况）0.716kg/m3，是空气的0.5547倍（0℃），扩散速度是空气的1.34倍。空气中CH4达43时O2则小于12，人窒息。煤矿瓦斯控制方法（1）矿井通风目的稀释CH4至1，0.75以下。（2）抽放瓦斯目的减少采煤过程中井巷中的CH4量，以适应矿井通风能力。2、煤层瓦斯三个基本规律（1）瓦斯赋存规律Wo大小规律a.在瓦斯带Wo正比于H；b.Wo在开放性断层附近小，封闭性断层附近则大；c.围岩致密完整Wo大；d.煤质Wo随煤阶升高而增加；e.地下水活跃区Wo小（溶和增加透气性）。,Wo的测定方法直接法（解吸法）和间接法。直接法WoW1W2W3W1解吸CH4量；W2损失量；W3残存量。间接法,,ents-t,）,Wo（,,,,,（2）瓦斯涌出规律按采掘归纳,汇矿井瓦斯涌出,生产采区瓦斯涌出,,,,,源已采采空区瓦斯涌出,,,,,,掘进工作面瓦斯涌出,源生产采空区瓦斯涌出,回采工作面瓦斯涌出,,,,,源开采层及围岩瓦斯涌出,源邻近层瓦斯涌出,,,,,源煤壁瓦斯涌出,源落煤瓦斯涌出,,,采掘过程中瓦斯涌出计算开采层CH4涌出q1K（Wo-Wc）（2-2）邻近层CH4涌出q2ΣkiWoimi/m（2-3）煤掘进CH4涌出q3nmvqo[2L/v0.5-1]svr（Wo-Wc）（2-4）采区CH4涌出q4q1q2q3C1（2-5）C1采区已采工作面采空区CH4涌出比例系数。矿井CH4涌出q5q4C2（2-6）C2已采采空区CH4涌出比例系数。（3）瓦斯衰减规律QtQoe-αt（2-7）α衰减系数；t时间为d或min。Qo采掘过程中受影响的瓦斯涌出源初始释放CH4量。QtCH4源t时释放CH4量，m3/minm3/d。如钻孔qtqoe-αt（2-8）,3、煤矿瓦斯抽放（1）抽放量的确定采、掘面风排可控的CH4量Q风采CH4，Q风掘CH4。采、掘面瓦斯涌出量（q1q2），q3采、掘面抽放瓦斯量Q抽采A1q1q2/1440-Q风采CH4（3-1）Q抽掘A2q3/1440-Q风掘CH4（3-2）Q风采CH4CQ风采/K（3-3）Q风掘CH4CQ风掘/K（3-4）（2）抽放方法的确定a.开采层钻孔预抽，边采边抽等。b.邻近层顶板钻孔，顶板巷道，底板钻孔等。c.采空区尾巷，埋管，插管等。d.确定原则适应采面配风能力保证实现应抽瓦斯量实现控制瓦斯保障安全生产,例一交叉钻孔抽放开采层CH4例二顶板钻孔抽放邻近层CH4例三特厚煤层采空区抽放CH4例一、焦作九里山矿13051采面，S677m，L56-90m，m5.6m，α16～18，132个交叉孔，总长8296m。qt交0.1012e-0.0104t（百米钻孔）（3-5）K（1-e-0.0104tx）（3-6）如K0.8，tx155d,Q交,,（1-e-0.0104155）（3-7）,11209.6m3/hm若钻孔实际有效长度l则Ql,QlQ交l/100（3-8）n,,（3-9）,Q抽工作面需抽量m3；Ql一个孔在tx时间内抽量m3；单孔控制范围内煤层瓦斯储量Qc；QcmrLghWo（3-10）Lg工作面原始CH4含量带。h孔间距。,η,,（3-11）,例2铁法晓明矿N2405采面、采4层，采用在工作面回顺里帮打迎面顶板钻孔边采边抽采空区裂隙带瓦斯和上隅角瓦斯，采面参数CH4相对量8.5m3/t，日产3500t/d，绝对量20.66m3/min，回风控制CH40.7，配风1100m3/min，应抽瓦斯量为12.96m3/min。（1）钻场间距按2～3倍来压步距L压15～25m计L场（2-3）L压22550m（3-12）（2）终孔距煤层垂高K顶板跨落系数为（5-10）H垂KH采102.424m（3-13）（3）钻孔距回顺距离L回L回为小于1/3工作面长水平投影长度（4）钻孔与回顺夹角βarctg（L回/K场L场）（3-14）K场跨钻场系数2.5。（5）钻孔垂高HHH垂tgrK场L场tgaL回（3-15）r回顺走向倾角，a煤层倾角。,（6）钻孔长度LL[H2K场L场/cosβ2]1/2（3-16）（7）钻孔倾角α′α′arcsinH/L（3-17）（8）钻孔孔径终孔＞φ90mm，开孔φ140mm。（9）封孔聚胺脂或水泥沙浆封孔，长度大于3m。（10）同时抽放钻孔数按测试单孔1m3/min计算，应抽12.96m3/min，同时抽放钻孔15个。每个钻场8-9个孔，二个钻场同时抽。（11）采面抽放率ηη12.96/20.6662.7（3-18）（12）移动泵排出口（排至总回风）CH4浓度核定排出口处风量4000m3/min，CH4控制0.4。移动泵抽纯CH4为q1，混量q2计算排出口CH4D0.4q1/q24000100（3-19）,例3，老虎台矿78001-Ⅰ采面，煤厚平均72m，分层综放，采厚平均12m，推进275.55m，预测q相53.87m3/t；计划Acp3200t/d，预抽CH4d预16.37K瓦1.6，应抽率d空85。①计算采面配风Q需0.0694Acp1-d预q相1-d空K瓦2401m3/min②采面最大能配风按5m/s风速计2040m3/min。由于实际供风小于2040m3/min，采面初期配风1772m3/min，回风CH41.38（规程136条，控制CH4小于1.5），Q瓦风24.37m3/min，正常生产配风1453m3/min，回风CH41.23。Q瓦风17.8m3/min，Acp2223t/d，平均瓦斯涌出119.55m3/min，77.45m3/t，总涌出80.91Mm3抽67.86Mm3（100.27m3/min），风排19.28m3/min，抽率83.87。,4、存在问题及对策（1）低透气煤层预抽；强化。（2）打钻喷孔、塌孔；穿层布孔网格化。（3）掘进CH4涌出大（突出煤层）；边掘边抽。（4）采掘抽紧张；先抽后采、统筹安排。（5）低浓度（采空区）抽放；双系统抽放。（6）应抽源不全；综合抽放。（7）抽放未到位；补充抽放（如乌达黄白茨矿）。（8）抽和用结合；以抽促用，以用促抽。,5、我国煤矿抽放瓦斯现状和树立新观念抽放现状2002年国有重点抽放矿井数168个，统计148个抽放矿井抽放量为1134.03Mm3/a，抽放最大矿区抚顺127.60Mm3/a松藻92.70Mm3/a，阳泉196.93Mm3/a，淮南111.97Mm3/a。10Mm3/a以上矿区有15个。2003年晋城寺河矿抽瓦斯70Mm3。2003年晋城地方矿抽放矿井29个共抽407.52Mm3/a，现我国高突矿井国有重点约300个；地方乡镇（据山西统计）按10估计为2300多个，全国共2600个，而抽放矿井数还不到10。新观念安全先抽后采，逢采必抽；新能源能抽即抽，以用促抽；减排环保高低浓度都抽扩大利用；,谢谢大家,