【煤層氣技術(shù)】煤層氣開(kāi)采技術(shù)3.ppt

1、三、開(kāi)采層瓦斯抽采,預(yù)抽煤層瓦斯的難易程度指標(biāo),a的測(cè)定計(jì)算方法： 選擇具有代表性的地區(qū)打 75煤孔，先測(cè)其初始瓦斯流量qo，經(jīng)過(guò)t時(shí)間后再測(cè)其瓦斯流量qt，然后按qt=qoe-at計(jì)算，則：,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,鉆孔預(yù)抽 我國(guó)預(yù)抽煤層瓦斯一般不采用巷道法，基本上都采用鉆孔法，其布孔方式有兩種： 穿層網(wǎng)格預(yù)抽 中梁山礦務(wù)局南礦 預(yù)抽時(shí)間19個(gè)月 平均預(yù)抽率48% 瓦斯壓力由2.752.8MPa降至0.40.8MPa 煤體收縮變形1.52.6 煤體硬度增加3倍 煤層透氣性增大9倍,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,穿層瓦斯抽采布孔示意圖,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,芙蓉礦務(wù)局白

2、皎煤礦 預(yù)抽期12個(gè)月 預(yù)抽率25%以上 瓦斯壓力由2.48MPa降至0.65MPa 煤層瓦斯含量從17.8m3/t降為8.96m3/t 煤體收縮變形1.011.37地應(yīng)力下降2.103.8MPa 煤體透氣性增大85倍,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,松藻礦務(wù)局打通二礦 穿層條帶預(yù)抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,松藻礦務(wù)局打通二礦 穿層條帶預(yù)抽 效果 預(yù)抽期68個(gè)月 預(yù)抽率34.0838.86% 基本消除突出危險(xiǎn) 平均月進(jìn)度82.4m，實(shí)現(xiàn)了安全快速掘進(jìn),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,松藻礦務(wù)局打通二礦 采面網(wǎng)格預(yù)抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,松藻礦務(wù)局打通二礦 采面網(wǎng)格預(yù)抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,松藻礦務(wù)局打通二礦 采面網(wǎng)格預(yù)抽

3、 效果 西瓦斯巷鉆孔間距1210m，預(yù)抽時(shí)間2029個(gè)月，東瓦斯巷鉆孔間距66m，預(yù)抽時(shí)間1526個(gè)月 抽采瓦斯總量144.8萬(wàn)m3，預(yù)抽率達(dá)40.95% 補(bǔ)充的順層鉆孔，沒(méi)有因出現(xiàn)動(dòng)力現(xiàn)象而終孔 回采過(guò)程中，瓦斯涌出量較小，未發(fā)生回風(fēng)瓦斯超限和煤與瓦斯突出事故,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,打鉆裝備,ZYG-150型液壓鉆機(jī),ZY-50型全 液壓鉆機(jī),ZY-200型 液壓鉆機(jī),順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 鉆孔布置方式,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 平行鉆孔(焦作焦西礦) 布孔 工作面上下布孔，孔長(zhǎng)4070m 孔徑75，孔間距36m 封孔深度47m,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 平行鉆孔(焦作焦西礦)

4、效果 孔口負(fù)壓1347KPa，抽采濃度20%65% 預(yù)抽時(shí)間18個(gè)月，工作面預(yù)抽率達(dá)39.1% 回采期間未發(fā)生突出,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 平行斜交鉆孔(六枝化處礦) 布孔 上下布孔，孔長(zhǎng)5080m 非均勻布孔 鉆孔與采面夾角5 封孔深度57m 孔徑75,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 平行斜交鉆孔(六枝化處礦) 效果 預(yù)抽時(shí)間18個(gè)月，工作面預(yù)抽率達(dá)28.4% 噸煤瓦斯含量降低了28.44% 可充分抽采卸壓帶瓦斯，有利于降低回采工作面的風(fēng)排瓦斯量,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 平行斜交鉆孔(淮北蘆嶺礦) 布孔 上下布孔，4060m 均勻布孔，孔間距4m左右 鉆孔與采面夾

5、角20 鉆孔層位，12分層以內(nèi) 聚氨酯封孔，深度6m以上,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 平行斜交鉆孔(淮北蘆嶺礦) 效果 預(yù)抽時(shí)間，機(jī)巷孔61天，風(fēng)巷孔105天 一分層工作面平均瓦斯涌出量由6.49m3/min，下降到5.41m3/min 一分層采面瓦斯超限時(shí)間下降到10%以下 邊采邊抽效果好,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 扇形鉆孔(淮北蘆嶺礦) 布孔 在溜煤眼中一分層以下 中間層位布置左右鉆場(chǎng) 在鉆場(chǎng)內(nèi)沿煤層仰斜布置扇 形鉆孔 平均孔深80m 孔底間距不大于20m 左右兩鉆場(chǎng)共打2030個(gè)鉆孔,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 扇形鉆孔(淮北蘆嶺礦) 效果 抽采時(shí)間150天，其

6、中預(yù)抽49天，邊采邊抽45天，卸壓抽56天 抽采量，預(yù)抽36.88萬(wàn)m3(25.8%)，邊采邊抽71.43萬(wàn)m3(50%)，卸壓抽34.59萬(wàn)m3(24.2%) 實(shí)現(xiàn)了預(yù)抽，邊采邊抽和卸壓抽采的綜合效果,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 交叉鉆孔(焦作九里山礦) 布孔 177個(gè)孔 平均長(zhǎng)64m 斜向孔與平行孔夾角1520 三個(gè)交叉點(diǎn),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 交叉鉆孔(焦作九里山礦) 效果 孔口負(fù)壓為2244KPa，抽采濃度20%89% 單孔瓦斯抽采量為平行孔的1.852.53倍 提高抽采量46%102% 機(jī)理 鉆孔交叉點(diǎn)裂隙范圍增大，透氣性提高 避免塌孔、堵孔的影響 邊采邊抽，較

7、早起作用，效果好,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 打鉆裝備,ZSM-250型順層強(qiáng)力鉆機(jī),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 ZSM-250型順層強(qiáng)力鉆機(jī) 鉆孔深度：250m 開(kāi)孔直徑：95、115mm 終孔直徑：90mm 鉆桿直徑：63mm 鉆孔傾角：050,輸出轉(zhuǎn)速：100、60r/min 輸出扭矩：1.5、2.4kNm 最大給進(jìn)力：78kN 最大起拔力：58kN 正常推進(jìn)速度：01.5m/min 給進(jìn)行程：720mm,主要技術(shù)參數(shù),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 打鉆裝備,ZY-300型全液壓鉆機(jī),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 ZY-300型全液壓鉆機(jī)主

8、要技術(shù)參數(shù),鉆孔深度：300m 開(kāi)孔直徑：95、115、150mm 終孔直徑：95mm 鉆桿直徑：63mm 鉆孔傾角：090 輸出轉(zhuǎn)速：95、210r/min 輸出扭矩：2.3、1kN.m,最大給進(jìn)力：110kN 最大起拔力：80kN 正常推進(jìn)速度：01.5m/min 給進(jìn)行程：850mm 主機(jī)外形尺寸：(2.10.81.3)m 主機(jī)重量：約2000kg(不包含鉆桿),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 打鉆裝備 MK-6 MK-7 鉆孔深度 600m 開(kāi)孔直徑 200mm 終孔直徑 150mm 電機(jī)功率 75KW 重 量 3000,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,順層長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽 成孔工藝 風(fēng)力排渣、供風(fēng)

9、參數(shù) 多級(jí)組合鉆頭 扶正器,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,鉆孔有效抽采半徑 是指在規(guī)定的抽采時(shí)間內(nèi)鉆孔抽采瓦斯的有效影響范圍，需從實(shí)際抽采工作中考察確定 穿層網(wǎng)格頂抽的有效抽采半徑考察(北票臺(tái)吉礦) 西翼不同抽采時(shí)間瓦斯壓力變化情況 有效抽采半徑(30%) r=0.0127t0.915,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,鉆孔有效抽采半徑 穿層網(wǎng)格頂抽的有效抽采半徑考察(北票臺(tái)吉礦) 東翼不同抽采時(shí)間瓦斯壓力變化情況 有效抽采半徑(30%) r=0.455t0.423,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,合理預(yù)抽期的確定,鉆孔瓦斯抽采量隨時(shí)間的變化關(guān)系符合負(fù)指數(shù)曲線， 根據(jù)瓦斯抽采量衰減的程度，可以確定一個(gè)合理的預(yù)抽期,三、開(kāi)采層瓦斯

10、抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 穿層網(wǎng)格頂抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 穿層網(wǎng)格頂抽 主要優(yōu)點(diǎn) 不受生產(chǎn)影響，能提供足夠的抽采時(shí)間和空間 能在巷道未揭露煤層前進(jìn)行預(yù)抽，對(duì)防止揭媒和掘進(jìn)突出有著重要作用 施工條件好，成孔率較高 鉆孔服務(wù)時(shí)間長(zhǎng)，可服務(wù)于預(yù)抽、邊采(掘)邊抽和采后卸壓抽采全過(guò)程,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 穿層網(wǎng)格頂抽 主要缺點(diǎn) 需掘進(jìn)底板專用抽采巷 鉆孔工程量大，鉆孔利用率低,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 順層長(zhǎng)鉆孔頂抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 順層長(zhǎng)鉆孔頂抽 主要優(yōu)點(diǎn) 鉆孔工程量相對(duì)較小，不需要底板瓦斯

11、抽采巷，成本低 單孔流量大，見(jiàn)效快 能服務(wù)于預(yù)抽，邊采(掘)邊抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 順層長(zhǎng)鉆孔頂抽 主要缺點(diǎn) 在煤巷中施工困難 打鉆過(guò)程中，易發(fā)生卡鉆，夾鉆，噴孔，塌孔，不易成孔 長(zhǎng)鉆孔定向鉆進(jìn)還缺乏相應(yīng)的技術(shù)和手段 受生產(chǎn)接替影響，抽采時(shí)間難以保證,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 穿層條帶平行鉆孔預(yù)抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 傳層條帶平行鉆孔預(yù)抽(芙蓉白皎煤礦),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,大面積預(yù)抽瓦斯的基本模式 模塊抽采(晉城寺河礦),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,邊采邊抽 實(shí)質(zhì) 抽采采面前方卸壓條帶的瓦斯,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,邊采邊抽 作用

12、 工作面接近鉆孔810m時(shí)，鉆孔瓦斯流量顯著增加，有的增加近10倍 工作面至孔口1.5m左右時(shí)，瓦斯流量明顯下降，鉆孔報(bào)廢，下一個(gè)孔接著起作用 利用這一規(guī)律，在整個(gè)回采期間，都可進(jìn)行邊采邊抽,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,邊掘邊抽 實(shí)質(zhì) 抽采巷道兩幫的卸壓條帶瓦斯 布孔原則 避開(kāi)松動(dòng)區(qū)和原始區(qū)，布置在卸壓區(qū)內(nèi),三、開(kāi)采層瓦斯抽采,邊掘邊抽 效果(淮南) 巷道瓦斯涌出量減少44.5%，突出超限次數(shù)減少87.5%，平均月進(jìn)度由4050m，增加到90m,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,邊掘邊抽 布孔 效果(雞西礦務(wù)局穆陵礦) 掘進(jìn)瓦斯涌出量高達(dá)8.2m3/min，抽出瓦斯57m3/min，降低60%70%以上,三、開(kāi)采層

13、瓦斯抽采,提高煤層預(yù)抽瓦斯效果的技術(shù)途徑 提高預(yù)抽瓦斯效果最根本的措施提高煤層透氣性 國(guó)內(nèi)外試驗(yàn)和運(yùn)用過(guò)的方法有： 水力化措施水力壓裂、水力疏松、水力割裂、水力沖孔等 孔內(nèi)爆破 化學(xué)處理 應(yīng)用前景較好的方法 深孔控制預(yù)裂爆破 高壓水射流擴(kuò)孔,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,提高煤層預(yù)抽瓦斯效果的技術(shù)途徑 深孔控制預(yù)裂爆破 鉆孔布置,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,提高煤層預(yù)抽瓦斯效果的技術(shù)途徑 深孔控制預(yù)裂爆破 原理 不同于普通松動(dòng)爆破，控制孔為爆破孔提供自由面，爆破后在煤體內(nèi)形成爆破、控制孔相互連通的裂隙網(wǎng)，從而在很大程度上提高煤層的透氣性,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,提高煤層預(yù)抽瓦斯效果的技術(shù)途徑 深孔控制預(yù)裂爆破 裝藥 含水粉狀炸藥壓風(fēng)連續(xù)耦合裝藥孔內(nèi)導(dǎo)爆索電雷管雙炮頭正向起爆黃泥封孔(1012m) 效果 瓦斯壓力由1.32.0MPa下降到0.50.75MPa，煤層瓦斯含量減少56.5m3/t，風(fēng)排瓦斯量由10m3/min下降到7.5m3/min，工作面推進(jìn)度提高了43%,三、開(kāi)采層瓦斯抽采,提高煤層預(yù)抽瓦斯效果的技術(shù)途徑 高壓水射流擴(kuò)孔 原理 在已施工的煤孔中，采用旋轉(zhuǎn)的高壓水射 流， 對(duì)鉆孔周圍煤體進(jìn)行切割 鉆孔直徑擴(kuò)大數(shù)倍 增大煤體暴露面積 擴(kuò)大鉆孔卸壓范圍 增加鉆孔抽采瓦斯半徑 提高預(yù)抽瓦斯效果