礦井瓦斯抽放技術簡介[共126頁]

1、煤炭科學研究總院撫順分院,煤礦安全科技周專題講座,礦井瓦斯抽放技術簡介 主講：姜文忠 博士 2008年5月17日,煤炭科學研究總院撫順分院,主要內容,1、礦井瓦斯抽放的重要意義 2、我國煤礦抽放瓦斯技術的發(fā)展 3、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介 4、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究 5、鶴崗礦區(qū)瓦斯抽放技術評價及建議,煤炭科學研究總院撫順分院,煤炭科學研究總院撫順分院,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,1、我國煤礦抽放瓦斯技術的發(fā)展 （四個階段） 高透氣性煤層瓦斯預抽 鄰近層卸壓瓦斯抽放 低透氣性煤層強化抽放瓦斯 高產高效礦井（工作面）綜合抽瓦斯,煤炭科學研究總院撫順分院,2、典型礦區(qū)瓦斯抽放技術簡

2、述 淮南礦區(qū)： 9對生產礦井均為煤與瓦斯突出礦井，礦區(qū)瓦斯涌出總量達820 m3/min。 特點是原始煤體透氣性低(0.001135m2/MPa2.d)，瓦斯含量大(1226m3/t)， 瓦斯壓力高(最高達6MPa)，煤質松軟(f=0.2)。 采煤工作面瓦斯涌出量最大為60 m3/min，掘進工作面瓦斯涌出量最大達 8 m3/min。 2004年集團公司抽放瓦斯1.5億m3，平均礦井抽放率41.5。 礦區(qū)采用的抽放技術主要有： 頂板走向鉆孔抽放瓦斯技術； 專用瓦斯抽放巷道穿層鉆孔抽放技術； 地面鉆井抽放采動影響區(qū)域瓦斯技術； 順層鉆孔抽放技術； 采空區(qū)瓦斯抽放技術。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)

3、展,煤炭科學研究總院撫順分院,謝二礦4111（3）工作面順層孔預抽鉆孔布置圖,在機巷和風巷沿煤層傾斜方向施工順層傾向鉆孔。孔間距810m,孔深3035m,孔徑73mm，抽放濃度為515%，抽放流量為13m3/min，煤層瓦斯預抽率達到了32.78%，對降低煤壁瓦斯涌出量及防止煤與瓦斯突出起到了一定的作用。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,潘三礦 1772(3)邊抽邊掘鉆場和鉆孔布置示意圖,參數：每隔50m在巷道兩幫各施工4m4m2.4m的鉆場，在每個鉆場施工4個長65m，直徑91mm的抽放鉆孔。鉆孔距巷道距離2.54.0m。所以每個鉆場內開孔間距500mm，鉆孔方位與巷

4、道中線成13度的夾角，用聚氨酯封孔后不間斷的抽放,前后鉆場鉆孔重疊15m。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,掘進頭超前鉆孔預抽,在掘進迎頭一次性布置9個孔深16m，孔徑75mm的抽放鉆孔（19），鉆孔的抽放范圍控制在巷道輪廓外4.0m。在迎頭向后2.0m處的巷道兩幫各施3個抽放孔（1015），其參數為：方位與巷道中線夾角成20，孔深30.0m，孔徑75mm，傾角分別為+5，0，-5。迎頭抽放鉆孔每進尺8.0m為一個作業(yè)循環(huán)，巷道兩幫鉆孔每掘進16.0m為一個作業(yè)循環(huán)。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,潘一礦2312（3）開采層頂板走向鉆孔（高位鉆

5、孔）瓦斯抽放鉆孔布置圖,在工作面回風巷每隔100m布置一個鉆場，鉆場在回風巷下幫開口，以17傾角向上施工，掘進4m后變平，再施工2m長的鉆機平臺；共布置5個鉆孔，鉆孔直徑91mm，長度115m；鉆孔終孔點控制在回風巷下幫向下323m范圍內，終孔距煤層法距18m左右。瓦斯抽放量為7.012.0m3/min，平均10.5 m3/min。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,采空區(qū)雙埋管法抽放,隨著回采工作面的移動，將抽放管路預埋在采空區(qū)的風巷位置，預埋管口距工作面的距離在1530m左右時投入抽放，在采空區(qū)上下兩巷打密閉，密閉位置距抽放管口5m左右，密閉的間距15m。瓦斯抽放濃度

6、為510%，平均為8%，瓦斯抽放純流量為13.0m3/min，平均為2.0m3/min。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,綜合抽放：,a.回采工作面綜合抽放： 以高抽巷、頂板走向鉆孔為主，巷幫邊孔為輔，結合本煤層順層鉆孔預抽，上隅角埋(插)管做補充的方式治理瓦斯。 瓦斯預抽率只能達到7%10%。而綜合抽放時本煤層抽放濃度能保持在8%左右，高抽巷最大濃度為42%，最大純量為32m3/min,采煤工作面瓦斯抽放率能達到50%以上。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,b.地面鉆井與泵站示意圖,地面鉆井抽放功能：1）采前預抽，預抽期24個月； 2）采動卸壓

7、后抽放卸壓帶瓦斯； 3）工作面回采完畢后，可利用其進行采空區(qū)瓦斯抽放。 單井日平均抽出瓦斯14943m3，單井抽放瓦斯量最高達28800m3/d。正常抽放瓦斯?jié)舛仍?5%左右。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,撫順老虎臺礦： 礦井是一座“水、火、瓦斯、煤塵、煤與瓦斯突出、沖擊地壓”六害俱全的礦井，相對瓦斯涌出量52.76m3/t，絕對涌出量314.21m3/min。綜放面瓦斯涌出高達200m3/min；煤與瓦斯突出嚴重，1997年10月3日，-780m運輸石門揭煤在煤層中掘進時由于構造應力的作用發(fā)生突出，突出煤量1,067t，涌出瓦斯10萬m3；沖擊地壓每年發(fā)生近400

8、0次左右，1993年至2002年共發(fā)生沖擊地壓38,383次，其中大于3級（里氏震級）44次，最大達3.7級。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,瓦斯抽放： 撫順礦區(qū)開采的是特厚煤層，從20世紀50年代開始就采取預抽煤層瓦斯的方式進行瓦斯抽放，一般預抽23年左右，主要有采前預抽、邊采邊抽和采空區(qū)抽放等方法。 2003年礦井瓦斯抽放量為105.06Mm3，平均抽放速度為199.89m3/min，平均抽放濃度為50%，生產噸煤抽放量為29.18m3/t。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,1-反斜鉆孔；2-隔離式鉆孔； 3-上抽鉆孔；4-下截式鉆孔,上抽

9、式：在采區(qū)上部煤柱中布置鉆場，每個鉆場內打57個鉆孔，一直穿透全煤層，鉆孔角度一般為03； 下截式：將鉆孔布置在采區(qū)下部階段煤柱內，布置與上抽式相同； 反斜式：將鉆場設在階段的下部和煤層的頂部或頂板油母頁巖內，然后打斜交上向鉆孔； 隔離式：將鉆場和鉆孔布置在邊界（區(qū)間）煤柱中，抽放受采動影響的卸壓瓦斯； 原預抽孔的邊采邊抽。 總抽放率為36.8,505采區(qū)邊采邊抽鉆孔布置平斷面圖,邊采邊抽,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,78001I巷道布置與瓦斯抽放系統(tǒng)示意圖,采空區(qū)抽放 78001-I綜放面回采時瓦斯涌出量：119.55m3/min，采用尾巷插管，頂板巷道和采空區(qū)埋

10、管抽放空區(qū)瓦斯，其中風排量19.28m3/min，抽放量達到100.27m3/min，抽放率高達83.87%。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,20002003年撫順礦井瓦斯涌出、抽放與利用量,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,晉城寺河礦： 2004年7月礦井瓦斯鑒定，礦井絕對涌出量為386m3/min，抽放量為130m3/min，風排量256.30m3/min，相對瓦斯涌出量21m3/t。 抽放方法有三種，即地面抽放、本煤層預抽和采空區(qū)抽放。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,（1）地面鉆孔抽放 2004年在寺河礦潘莊井田施

11、工30口煤層氣井，井距為310250m，控制面積為3.64km2,2004年度累計產氣量538萬m3。二期工程的70口煤層氣井于2004年底開工，于2005年10月份完工，年底形成了0.81.5億m3/a的煤層氣生產能力；2010年完成三期工程，進行整個潘莊井田的煤層氣開發(fā)，實現(xiàn)年產氣量3億m3。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,寺河礦掘進時預抽鉆孔布置,寺河礦回采工作面預抽鉆孔布置,掘進巷道兩側間隔150m布置鉆場，鉆場內鉆孔呈扇形布置，鉆孔設計長200米，實現(xiàn)對掘進面前方和圈定區(qū)域內的瓦斯進行抽放； 回采前又進行采前預抽。,（2）本煤層預抽,二、我國煤礦抽放瓦斯技術

12、發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,（3）采空區(qū)瓦斯抽放 通過采空區(qū)密閉插管進行半封閉抽放，有效的改變上隅角風流運移方向，達到治理上隅角瓦斯的目的。 工作面回采結束后，對密閉工作面采空區(qū)繼續(xù)進行全封閉抽放，以減小采空區(qū)瓦斯涌出量。 采空區(qū)抽放瓦斯混合量：7580m3/min；抽放CH4濃度：1317%；抽放純瓦斯量1114m3/min。,二、我國煤礦抽放瓦斯技術發(fā)展,煤炭科學研究總院撫順分院,1、煤礦抽放瓦斯類型按抽放瓦斯來源可分為4個類型： 開采煤層瓦斯抽放類型 鄰近層瓦斯抽放類型 圍巖瓦斯抽放類型 采空區(qū)瓦斯抽放類型,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,巖巷揭煤層預抽瓦

13、斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,鄰近層瓦斯抽放方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,圍巖瓦斯抽放方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,采空區(qū)抽放瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,2、開采煤層瓦斯抽放方法技術 （1）開采煤層未卸壓瓦斯抽放方法 巖巷揭煤層預抽（排）瓦斯方法 煤巷掘進預抽（排）瓦斯方法 回采工作面大面積預抽瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,適用條件：用于傾斜、緩傾斜中厚以上突出危險煤層超前預抽（排）瓦斯。 技術工藝參數：

14、沿井筒周邊外1.5m處，扇形布置108mm鉆孔，井筒圍內均勻布置75mm鉆孔，孔間距約1m，一般抽排時約1個月，使煤層瓦斯含量下降30%以上，或煤層瓦斯壓力下降到0.74MPa以下。防突措施應遵照防治煤與瓦斯突出細則有關規(guī)定。 應用說明：用于鐵法大興礦等。抽排瓦斯時，應防止鉆孔積水影響瓦斯涌出。,1-井壁；2-超前鉆孔；3-煤層 立井揭煤層超前鉆孔抽排瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,適用條件：用于石門揭開突出煤層前預抽排瓦斯，煤層傾角、厚度不限，單一煤層，近間距煤層群均可采用。 技術工藝參數：主要抽排石門上方（78m）及二側（56m）保護圈內的瓦斯。孔徑7

15、5mm，間距12m.抽排時間3個月至一年（與孔間距有關），其它防突措施按防治煤與瓦斯突出細則有關規(guī)定執(zhí)行。 應用說明：用于重慶天府煤礦。為了提高瓦斯抽排效果，可采用煤層擴孔鉆擴大煤層段鉆孔直徑；鉆孔可與抽放系統(tǒng)聯(lián)接，用負壓進行抽放。,石門揭煤層超前鉆孔抽排瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,適用條件：用于突出煤層 煤巷掘進工作面前方煤體瓦斯抽排。 技術工藝參數：鉆孔直徑7590mm，軟煤選用小直徑，孔間距應按鉆孔在有效抽放時間內的排放半徑確定，一般為0.52.0m，鉆孔應控制巷道兩幫外23m，還應控制巷道頂部煤層。鉆孔長度應超過巷道前方應力集中帶。一般為152

16、0m。有關防突措施應按防治煤與瓦斯突出細則執(zhí)行。 應用說明，平頂山十礦等。該方法為突出煤層煤巷掘進最常用的防突技術措施。,煤巷掘進超前鉆孔抽（排）瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,煤巷先抽后掘抽放瓦斯方法,適用條件：各類煤層，抽放瓦斯的巷道位置應處于鉆機能力范圍內，一般不大于200m。下向孔抽放時，鉆孔應為緩傾角，否則應采用鉆孔排水措施。 技術工藝參數：孔徑7590mm，間距10m左右，鉆孔長度必須超過巷道所在位置處，抽放時間應滿足巷道掘進時通風安全或防治突出的預抽瓦斯指標要求。 應用說明：隨著鉆機能力的提高，該方法結合采煤工作面大面積預抽瓦斯，同時先抽后掘

17、巷道的瓦斯，應是一項較實用的先抽后掘巷道的方法。平煤十礦采用了煤巷先抽后掘抽放瓦斯方法。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,a.單一煤層穿層鉆孔抽放瓦斯方法 1.采空區(qū)；2-階段煤柱,穿層鉆孔預抽煤層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b.煤層群穿層鉆孔抽放瓦斯方法,穿層鉆孔預抽煤層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,c.網格式穿層鉆孔抽放瓦斯方法,穿層鉆孔預抽煤層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,順層鉆孔預抽開采煤層瓦斯方法,a.順層上向鉆孔預抽開采煤層瓦斯方法,

18、1-回風巷道 2-運輸巷道 3-瓦斯管 4-抽放鉆孔 5-回采工作面,適用條件：具有底（頂）板圍巖巷或鄰近煤層巷道，可以從該巷道向抽放瓦斯煤層打鉆； 圖a適用于容易及可以抽放煤層。 鉆場間距一般為30m，每個鉆場內扇形布孔5-7個，孔徑90mm左右。 在撫順各礦應用 。,順層鉆孔抽瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b.順層下向鉆孔預抽開采煤層瓦斯方法,圖b可用于各類瓦斯抽放難易程度的煤層。對于較難抽放瓦斯的煤層或突出煤層，在采前進行預抽后，當先采一層（開采保護層）后，可以繼續(xù)預先抽放開采煤層的卸壓瓦斯（詳見本節(jié)層外先采，預抽開采煤層卸壓瓦斯方法）；鉆場間距一

19、般為30m，每個鉆場內扇形布孔5-7個，孔徑90mm左右。 在重慶中梁山煤礦應用,順層鉆孔抽瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,c.順層走向水平鉆孔預抽煤層瓦斯方法,圖c適用于預抽嚴重突出煤層的瓦斯，可以作為區(qū)域性防突措施，有關要求應符合防治煤與瓦斯突出細則規(guī)定。 要求在開采煤層的范圍內均勻布孔，孔間距一般為1010m，要求抽放時間一年左右，抽放率（抽放量與煤層瓦斯儲量的比值）大于30%。 在芙蓉白皎礦，北票臺吉礦等應用,順層鉆孔抽瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,d.順層交叉網狀鉆孔預抽煤層瓦斯方法,順層鉆孔抽瓦斯方法,三

20、、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,順層鉆孔抽放時，要求的鉆孔量（m/t）,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,焦作焦西礦順層上、下鉆孔預抽煤層瓦斯方法,順層鉆孔抽瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,2、開采煤層瓦斯抽放方法技術 （2）開采煤層采動卸壓瓦斯抽放方法 開采煤層采掘巷道周邊卸壓瓦斯抽放方法 開采保護層抽放開采煤層卸壓瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,適用條件：適用于容易抽放瓦斯煤層，煤巷掘進工作面區(qū)域瓦斯涌出量較大（超過3m3/min）時。 技術工藝參數：巷幫鉆孔主要

21、應避開巷道周圍松動圈，且處于巷幫煤體卸壓范圍內，鉆孔封孔段長度應超過巷道松動圈范圍?？讖?5100mm，孔長50100m，鉆場間距3050m，每個鉆場內布置24個孔，孔底距巷幫平距815m。 應用說明：在雞西穆梭礦掘進1.71.9m厚的煤巷時，掘進巷道瓦斯涌出達8.2m3/min，采用該方法后，抽出瓦斯57m3/min，巷道瓦斯涌出量降低6070%。,a巷幫斜交鉆孔抽瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,適用條件：適用于煤與瓦斯突出危險煤層，用于消除掘進工作面突出危險性。 技術工藝參數：巷幫鉆孔主要應避開巷道周圍松動圈，且處于巷幫煤體卸壓范圍內，鉆孔封孔段長度應

22、超過巷道松動圈范圍?？讖?5100mm，孔長50100m，鉆場間距3050m，每個鉆場內布置24個孔，孔底距巷幫平距815m。 應用說明：在淮南局各礦應用，潘三礦掘進巷道平均抽放瓦斯1.5m3/min，最高3.2m3/min，抽放率達3550%,一年內累計安全掘進1080m，平均月進90m，最高115m，認為這是防治掘進過程中瓦斯超限和防治突出的治本措施。,b巷幫鉆孔結合超前鉆孔抽放瓦斯方法 邊掘邊抽卸壓瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,邊采邊抽卸壓瓦斯抽放方法 適用條件：受回采工作面前方礦壓變化的影響，回采工作面前方一段范圍內，煤體被壓碎松動卸壓，該地段煤

23、體內瓦斯會大量解吸，隨著回采工作向前推進，此松動卸壓地段也會不間斷的向前移動。因此抽放該地段內的卸壓瓦斯，會取得較好的效果。但順層單一平行鉆孔孔口，孔底與回采工作面距離相同，所以鉆孔孔口與孔底同時被破壞，鉆孔抽放松動卸壓區(qū)內瓦斯的時間短。而交叉鉆孔中的斜向鉆孔或斜交鉆孔，當孔底被回采工作面采過后，仍有部分鉆孔段留在卸壓煤體內抽放瓦斯，因而能取得較好的抽放瓦斯效果。 技術工藝參數：與回采工作面大面積預抽瓦斯方法抽瓦斯方法相同，在抽放期間，要嚴格抽放瓦斯鉆孔管理，發(fā)現(xiàn)鉆孔大量漏氣時，必須及時關閉，以免影響整個抽放系統(tǒng)的抽放負壓及瓦斯?jié)舛取?應用說明：焦作九里山礦等應用效果較好。關鍵在于對預抽鉆孔堅

24、持繼續(xù)抽放及加強抽放瓦斯的管理。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,開采保護層抽放瓦斯的作用： 減少被保護層卸壓瓦斯向保護層回采工作面涌出，等于抽放了下鄰近層涌出的卸壓瓦斯，保障了保護層安全開采； 消除被保護層煤與瓦斯突出危險； 減少被保護層（主開采煤層）巷道掘進及回采的瓦斯涌出，消除瓦斯威脅。 開采保護層抽放開采煤層卸壓瓦斯的方法: 上保護層開采抽放被保護層（開采層）瓦斯方法； 下保護層開采抽放被保護層（開采層）瓦斯方法； 混合式抽放上、下被保護層瓦斯方法。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,a 底板穿層鉆孔抽放被保護層瓦斯方法,上保護層開

25、采抽放被保護層（開采層）瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b 頂板反向穿層鉆孔抽放被保護層瓦斯方法 c 混合式鉆孔抽放被保護層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,d 順層鉆孔抽放被保護層瓦斯方法 上保護層開采抽放被保護層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,適用條件：開采煤層群的礦井，有圍巖巷道或相鄰煤層巷道，開采煤層厚度，傾角不限，煤層為較難抽放瓦斯煤層及突出煤層。 技術工藝參數：穿層鉆孔的鉆場間距一般為45m，每個鉆場布孔4-6個，鉆孔角度1040孔底間距1520m，孔徑75mm左右，鉆孔

26、長度要求穿過各個抽放瓦斯的煤層，并在保護范圍內。 順層鉆孔的長度應大于回采工作長度的一半，間距可為預抽順層鉆孔間距的12倍，為單一平行或扇形布孔方式。 應用說明：穿層鉆孔抽放被保護層瓦斯方法應用較廣泛。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,上、下保護層開采抽放被保護層瓦斯方法,下保護層開采抽放被保護層瓦斯方法,適用條件：急傾斜煤層群開采礦井可以選用此法，被保護層主采煤層為嚴重突出后，其它防突措施效果不佳時，可選用此法。 技術工藝參數：鉆場距煤層頂板10m，鉆場間距3060m，鉆場孔數一般為35個，孔間距3015m。 應用說明：該方法在中梁山煤礦淺部開采時，取得了較滿意效

27、果，但隨著礦井開采深度增加，因頂板大量涌水已不再繼續(xù)使用。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,混合式抽放上、下被保護層瓦斯方法,1-h30m(上保護層),開采上、下保護層時鉆孔流量曲線,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,3、開采煤層瓦斯抽放方法技術及適用性 （3）人為（強化）卸壓瓦斯抽放方法 水力壓裂強化抽放開采煤層瓦斯方法 水力割縫強化抽放開采煤層瓦斯方法 長鉆孔控制預裂爆破強化抽放開采煤層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,1）水力壓裂強化抽放開采煤層瓦斯方法 適用條件：地面鉆孔水力壓裂方法適用于地表較平

28、坦，具備鉆井、壓裂、抽放施工條件，地面鉆孔水力壓裂的煤層應為可以及容易抽放厚度為中厚以上、傾角為緩及傾斜煤層。井下水力破裂法適用條件較廣。 技術工藝參數：地面鉆孔水力壓裂及井下鉆孔水力破裂技術工藝的差別是：井下鉆孔水力破裂過程中不加支撐劑（砂子），其它工藝都相同，有鉆井（打鉆）完井（封孔）壓裂排水抽放瓦斯。工藝參數中的關鍵是孔間距、壓裂液注入速度、加砂量、排水效果等，因煤層賦存條件不同，各技術工藝參數也不同。 應用說明：地面鉆孔水力壓裂法在我國的白沙紅衛(wèi)礦，撫順北龍鳳及焦作中馬礦做過試驗，由于煤層透氣性較小、工程較大，沒有推廣應用。晉城地區(qū)抽放效果良好。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭

29、科學研究總院撫順分院,a、地面鉆孔水力壓裂抽放煤層瓦斯方法,煤炭科學研究總院撫順分院,b、井下鉆孔水力破裂抽放煤層瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,2）水力割縫強化抽放開采煤層瓦斯方法 適用條件：中硬或軟（打鉆不自噴）的厚煤層，采用順層上向孔及水平孔的煤層均可采用水力割縫強化抽瓦斯措施。 技術工藝參數：鉆孔布置參數與順層預抽瓦斯鉆孔相同。 水射流參數為：水量1015 m3/h時，軟分層中割縫，水壓為8Mpa時，在鉆孔兩側形成深0.8m、高0.2m的縫槽；在中硬煤層中，水壓超過10MPa才能割出深0.4m的縫。 應用說明：在鶴壁、白沙等礦試驗應用。鶴壁礦水力割

30、縫的結果表明，割縫前，未卸壓煤層鉆孔瓦斯抽放量平均為0.041m3/min百米，割縫后，鉆孔抽放量為0.122 m3/min百米，增大3.4倍。瓦斯抽放時間為三個月。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,1壓力表；2高壓閥；3鉆割推進裝置；4射流器；5高壓膠管； 6液壓系統(tǒng)；7供水管；8割成的縫；9煤水排送系統(tǒng) 水力割縫鉆孔及系統(tǒng),三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,3）長鉆孔控制預裂爆破強化抽放開采煤層瓦斯方法 適用條件：工作面長度為100150m，在煤層中打孔深3070m鉆孔，成孔率應大于80%。 技術工藝參數：當爆破孔徑為75mm，控制孔徑

31、為90mm，連續(xù)耦合裝藥時，爆破貫迫裂隙長度可達8m左右，所以合理孔間距為58m，鉆孔長度應根據工作面長度及是否進、回風巷均布孔的方式確定。爆破孔封孔長度1012m，控制孔封孔長度1m，一次起爆孔數23個孔，爆破孔裝藥量可達60170kg。 應用說明：在焦作、淮南等礦試驗應用。在焦作對比結果表明，預裂爆破區(qū)的鉆孔瓦斯抽放量90d內為0.067m3/min 百米，未預裂爆破區(qū)為0.036m3/min百米，比值為1.86；6個月內，預裂爆破區(qū)抽放瓦斯總量為未預裂爆破區(qū)的2.5倍。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,順層長鉆孔控制預裂爆破強化抽放煤層瓦斯,三、我國煤礦抽放瓦

32、斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,3、鄰近層卸壓瓦斯抽放方法技術及適用性 （1）上鄰近層卸壓瓦斯抽放方法 鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法 頂板專用巷道抽放上鄰近層卸壓瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,上鄰近層卸壓瓦斯抽放方法匯總圖,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,a 從回風尾巷打鉆抽上鄰近層瓦斯的方法 1回風尾巷 2回風平巷 3抽瓦斯工作面的運輸平巷 4采區(qū)抽瓦斯管 5鉆場,鉆孔抽放上鄰近層卸壓瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b 迎面斜交鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的方法 1抽瓦斯工作面回風平巷 2

33、抽瓦斯工作面的運輸平巷,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,c 頂板水平長鉆孔抽放上鄰近層瓦斯布置,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,d 地面鉆孔抽放鄰近層與采空區(qū)瓦斯方法 1-運輸巷；2-回風巷；3-地面鉆孔；4-中間巷,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,各種布孔方式抽放上鄰近層卸壓瓦斯效果,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,a 走向高抽巷布置（a平面圖，b剖面圖）,頂板集瓦斯巷道抽放上鄰近層卸壓瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b 傾向抽瓦斯巷布置方式(

34、a平面圖 b剖面圖),三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,c 走向高、中、低位抽瓦斯巷道相結合布置方式,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,陽泉各種高抽巷抽放瓦斯效果,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,a 上向孔抽放下鄰近層卸壓瓦斯方法,鉆孔抽放下鄰近層卸壓瓦斯方法,（2）下鄰近層卸壓瓦斯抽放方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b 下向孔抽放下鄰近層卸壓瓦斯方法,鄰近層卸壓瓦斯，尤其是上鄰近層卸壓瓦斯涌出量，有時會比開采煤層瓦斯涌出量大幾倍甚至幾十倍，而且上鄰近層卸壓瓦斯抽放方法也較成功，因

35、此在煤層群開采的礦井，應大力開展上下鄰近層卸壓瓦斯抽放方法。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,4、采空區(qū)瓦斯抽放方法技術及適用性 （1）回采工作面采空區(qū)瓦斯抽放方法 采空區(qū)冒落拱（帶）卸壓瓦斯抽放方法 回采工作面采空區(qū)積聚瓦斯抽放方法 工作面上隅角瓦斯抽放方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,鉆孔抽放采空區(qū)冒落拱卸壓瓦斯方法,a 從回風巷布孔抽放冒落拱瓦斯方法,適用條件：當開采煤層頂板含有近距離上鄰近層或煤層分層開采，存在近距離下鄰近層卸壓瓦斯大量涌向回采工作面采空區(qū)時，均可采用打鉆孔到冒落拱上方抽放采空區(qū)卸壓瓦斯的方法。,三、我國煤礦抽

36、放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b高位鉆場抽放冒落拱瓦斯方法,技術工藝參數：抽放效果較好，但增加了斜巷鉆場掘進量。鉆場間距一般為5060m，每個鉆場打直徑75mm的鉆孔6個，終孔位置距回風巷12m左右，在冒落拱上方12m的老頂裂隙帶內，鉆孔長度約70m。 應用說明：在水城礦區(qū)每孔抽放量為0.230.44m3/min，一個鉆場抽放量平均約為2m3/min，抽放瓦斯?jié)舛葹?5%，使上隅角瓦斯?jié)舛葟?%下降到0.76%。,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,回采工作面采空區(qū)積聚瓦斯抽放方法 插（埋）管抽放采空區(qū)瓦斯方法 頂煤專用巷道抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法 專用巷

37、與埋(插)管相結合抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,a 密閉橫貫抽放采空區(qū)瓦斯方法,插（埋）管抽放采空區(qū)瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,b 密閉尾巷抽放采空區(qū)瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,c 埋管抽放采空區(qū)瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,頂煤專用巷道抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,專用巷與埋(插)管相結合抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫

38、順分院,工作面上隅角瓦斯抽放方法,井下移動泵站抽放上隅角瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,（2）老采空區(qū)瓦斯抽放方法 密閉插管大面積老采空區(qū)瓦斯抽放方法 井下鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法 地面鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,井下鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,煤炭科學研究總院撫順分院,綜合抽放瓦斯方法,三、我國煤礦抽放瓦斯主要技術簡介,5、綜合抽放瓦斯方法,煤炭科學研究總院撫順分院,一、我國煤層瓦斯賦存特點 從我國煤層瓦斯?jié)B透率分布比率來看，我國的絕大部分煤層瓦斯儲層屬于低滲透儲層

39、。這正是我國瓦斯預抽率低的主要原因。 我國95以上的高瓦斯和突出礦井所開采的煤層屬于低透氣性煤層，透氣性系數只有l(wèi)0-310-4 mD，即0040004 m2(MPa2d)，透氣系數均小于01 m2(MPa2d)，絕大部分礦井煤層均屬難以抽采煤層。,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,我國煤儲層的滲透率分布比率,煤炭科學研究總院撫順分院,1、“十一五”國家科技支撐計劃專題“低透氣性煤層增透及強化抽采瓦斯技術與裝備” 主要研究水射流割縫、擴孔卸壓增透抽放煤層瓦斯技術，通過理論和實際應用研究，最終形成一套技術裝備，提高瓦斯抽

40、放效果。,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,煤炭科學研究總院撫順分院,煤炭科學研究總院撫順分院,2、國家重大技術裝備研制和重大產業(yè)技術開發(fā)項目“煤礦瓦斯綜合治理與利用重大關鍵技術研發(fā)與裝備研制”專項“低透氣性煤層瓦斯抽采增效技術開發(fā)” （1）低透氣性煤層瓦斯抽采“空氣彈造穴”增效技術與裝備； （2）深孔控制水壓爆破提高低透氣性煤層瓦斯抽采效率技術； 低透氣性煤層增透和抽采技術提供一整套裝備與技術，解決低透氣性煤層抽采難題，使低透氣性煤層瓦斯抽采率提高40%50。,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,煤炭科學研究總院撫順分院,氣流

41、噴射軌跡示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,4,2,1,3,1-沖擊鉆孔，2-噴嘴，3-高壓風管，4-沖落煤體氣流切割煤體示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,1-沖擊鉆孔，2-控制鉆孔，3-抽采鉆孔 鉆孔布置示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,抽采瓦斯工藝技術主要包括鉆孔工藝技術和抽采系統(tǒng)參數設定技術。 鉆孔工藝技術：低透氣性煤層具有煤質較軟、鉆孔極易塌孔的特點，為防止抽采瓦斯鉆孔塌孔，造成抽采瓦斯通道堵塞，

42、影響抽采系統(tǒng)整體效果，本項目擬采用帶壓沖孔工藝，即利用高壓空氣沖孔尾氣壓力對鉆孔進行護孔。 抽采系統(tǒng)參數設定技術：主要通過試驗、考察得出抽采低透氣性煤層具體參數（包括抽采量、抽采負壓等），最終確定出合理抽采瓦斯系統(tǒng)參數值。,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,本項技術研究的基本思路是： 在原有“深孔控制預裂爆破”技術的基礎上，開發(fā)形成“深孔控制水壓爆破”技術及裝備。原有的深孔控制預裂爆破技術，采用可連接式塑料被筒實現(xiàn)了60m以上深孔連續(xù)裝藥；爆破封孔是采用研制的壓風噴泥封孔器和抗靜電阻燃塑料管進行連續(xù)快速封孔；起爆、傳爆是采用了雙起爆藥包正向起爆，爆破孔全段敷設

43、煤礦許用型導爆索加強傳爆的裝藥結構。,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,可連接式塑料被筒圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,封孔裝備圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,深孔爆破裝藥結構示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,鉆孔充水示意圖,煤炭科學研究總院撫順分院,定向聚能炸藥被筒示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院

44、撫順分院,井下中間試驗鉆孔布置示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,井下工業(yè)試驗鉆孔布置示意圖,四、低透氣性煤層強化抽放瓦斯技術研究進展,煤炭科學研究總院撫順分院,五、鶴崗礦區(qū)瓦斯抽放技術評價及建議,1、鶴崗礦區(qū)瓦斯賦存情況 鶴崗礦區(qū)瓦斯涌出量大，且有突出危險性。2004年瓦斯涌出量達到了278.9 m3/min，2005年4月礦井絕對瓦斯涌出量高達398 m3/min，其中單井最大絕對涌出量為119.7 m3/min，采煤工作面最大絕對瓦斯涌出量為48.5 m3/min，掘進工作面最大絕對瓦斯涌出量為7 m3/min。目前9個生產礦井中，就有3個突出礦井

45、（南山礦、益新公司、興安礦）和3個高瓦斯礦井（峻德礦、興煤公司、振興公司二井），瓦斯災害十分嚴重。,煤炭科學研究總院撫順分院,2、南山煤礦瓦斯情況 南山煤礦是高瓦斯突出礦井，瓦斯涌出量大，且有突出危險性。礦井絕對涌出量為119.7 m3/min，采煤工作面最大絕對瓦斯涌出量為48.5 m3/min，掘進工作面最大絕對瓦斯涌出量為7 m3/min，是鶴崗礦區(qū)礦井瓦斯災害最嚴重、但瓦斯治理工作開展得比較全面的具有廣泛代表性的典型礦井。 南山礦煤層透氣性系數為:0.7761.558毫達西.相當31.0462.32 m2/(Mpa2.d)，屬于易抽瓦斯煤層。,五、鶴崗礦區(qū)瓦斯抽放技術評價及建議,煤炭科

46、學研究總院撫順分院,南山礦煤層瓦斯基礎參數匯總表,五、鶴崗礦區(qū)瓦斯抽放技術評價及建議,煤炭科學研究總院撫順分院,3、瓦斯爆炸 1970年至今，南山煤礦共發(fā)生瓦斯災害事故13起，死亡92人，傷25人。特別是1994年235采煤工作面的“9.17”瓦斯爆炸事故，一次死亡56人。當年的“11.30”自然發(fā)火事故，火區(qū)連續(xù)爆炸26次，當時大半個礦井被迫封閉，導致全礦停產，嚴重干擾了全礦正常工作的開展，當年全礦虧損9700萬元。 4、煤與瓦斯突出 南山煤礦1983年鑒定為煤與瓦斯突出礦井，到目前為止，共發(fā)生瓦斯突出5起，死亡1人，其中最大一次突出為發(fā)生在1983年7月18日在二水平-110 m總機道的大型煤與瓦斯突，最大突出煤量627噸，涌出瓦斯量11830m3。,五、鶴崗礦區(qū)瓦斯抽放技術評價及建議,煤炭科學研究總院撫順分院,南山煤礦突出情況統(tǒng)計表,五、鶴崗礦區(qū)瓦斯抽放