矿井瓦斯抽采(放)理论与技术 培训课件 PPT-煤矿安全生产网
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    矿井瓦斯抽采(放)理论与技术 培训课件 PPT

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    个人简介:

    肖知国,男,1980年2月出生,河南南阳人,博士,副教授。

    1997.09-2001.07:本科毕业于淮南工业学院采矿工程专业;

    2001.09-2004.06:硕士毕业于安徽理工大学安全技术及工程专业,研究方向为矿井热害防治(矿井通风方向);

    2006.09-2010.12:博士毕业于河南理工大学安全技术及工程专业,研究方向为矿井瓦斯灾害防治。

    2004.06-至今:河南理工大学专任教师;

    科研方向:矿井瓦斯灾害防治、矿井通风理论与技术、矿井热害评价

    联系方式:Tel:139-49669259 E-mail:zhgxiao97@163.com

    一、瓦斯抽采的意义

    据统计,2008年煤炭产量27.2亿吨,居世界第一位,约占世界煤炭产量的42%,其增量占世界80%以上,分别占一次能源生产和消费的76.7%和68.7%。

    煤炭在我国一次能源生产和消费结构中一直占70%左右:煤炭提供了76%的发电能源、工业燃料和动力、60%的民用商品能源、70%的化工原料。

    1.能源利用方面的意义

    煤炭工业是关系国家经济命脉的重要基础产业,支撑着国民经济持续高速发展。中国煤炭资源一直占化石能源总量的96%以上。

    相对石油、天然气、水电、核电、风电等能源的建设投资,煤炭能源投资强度较低、周期较短、效率较高、技术更为成熟,是最为易得的大规模一次能源;

    国家《能源中长期发展规划纲要(2004~2020年)》中已经确定,中国将“坚持以煤炭为主体、电力为中心、油气和新能源全面发展的能源战略”;中国工程院《国家能源发展战略2030~2050》煤炭年需求高达38亿吨,在能源结构中比例仍占50%。

    显然,在相当长的时期内,煤炭作为我国的主导能源不可替代。

    1.能源利用方面的意义

    煤炭进口量在加大

    2010年我国煤炭进口保持快速增长,出口继续下降。据海关统计,全年进口煤炭16483万吨,同比增长30.99%;出口煤炭1903万吨,下降15.03%;净进口煤炭14580万吨,较上年增加4237万吨。

    从进口情况看,近年来呈现数量逐年增加、品种逐步优化、来源日趋广泛等特点。目前,印尼成为我国最大煤炭进口国,澳大利亚、越南、蒙古和俄罗斯紧随其后,五国占全部进口量的84%。

    从出口情况看,呈逐年递减、地区相对集中等特点。全年低位徘徊,各月煤炭出口量均在200万吨以下,主要出口到韩国、日本、台湾等地。

    1.能源利用方面的意义

    煤矿瓦斯抽采的目的之一:煤矿瓦斯(煤层气)的抽采利用对于缓解我国能源紧张局面具有重要的现实意义。

    煤矿瓦斯是一种清洁能源,又称为非常规天然气,其燃烧值35~36MJ/m3。

    据统计,2001~2005年,全国煤矿瓦斯涌出量在90~130亿m3/a,且以风排瓦斯为主,每年约有100亿m3煤矿瓦斯未加利用直接排空,相当于“西气东输”一年的输气量(120亿m3),造成资源的极大浪费;

    与此同时,我国已开始有大量的天然气需要依赖进口,据统计,2003年我国天然气消费量首次超过供应量,据预测,我国天然气需求量在2010年2010年将达到1400亿m3,进口量约300亿m3(约2000万吨),2015年进口量将达到约400亿m3,而发展煤层气将弥补这一缺口。

    另外我国有大量的煤层气资源,埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36.8万亿立方米,仅次于俄罗斯和加拿大,世界第三。

    2.煤矿安全方面的意义

    煤矿瓦斯抽采的目的之二:强化瓦斯抽采是煤矿瓦斯防治的有效途径,瓦斯抽采工程是煤矿的生命工程和资源工程。

    我国提出了十二字方针“先抽后采、以风定产、监测监控”;

    颁布了《关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》、《关于促进煤炭工业健康发展的若干意见》、《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》等法规和标准。

    我国煤矿百万吨死亡率,2009年为0.892, 2010年为0.749,(2008年美国0.028,俄罗斯0.41,波兰0.25,印度0.32),与世界先进水平差距较大,安全形势严峻。

    在众多煤矿灾害中,瓦斯灾害防治是我国煤矿安全工作中的重中之重

    新中国成立以来,全国煤矿共发生一次死亡百人以上的事故24起,死亡3846人。其中,21起是瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等,死亡3432人,事故起数和死亡人数分别占89.23%和87.50%。

    2001年至2005年2月底,全国煤矿发生一次死亡30人以上的事故28起,死亡1689人。其中,瓦斯事故24起,死亡1558人,事故起数和死亡人数分别占85.71%和92.2%。

    我国煤矿百人以上事故

    瓦斯抽采量与瓦斯事故死亡人数呈反变关系

    另外,据统计,一些瓦斯灾害严重矿区强化了瓦斯抽采,瓦斯灾害事故显著减少。

    这些矿区主要集中在山西(晋城、阳泉)、重庆(松藻)、安徽(淮南、淮北)、贵州(盘江、水城)、黑龙江(鸡西)、辽宁(抚顺)和宁夏(宁煤)的国有重点矿井。

    山西阳泉一直重视瓦斯抽采,煤矿瓦斯事故一直保持在较低水平,晋城原来主要开采低瓦斯矿井,1998年后逐步进入高瓦斯矿区,期间发生过重大瓦斯事故,这几年瓦斯抽采量飞速增长,瓦斯事故也得到有效控制。

    安徽淮南:

    安徽淮北矿区属于严重瓦斯事故区,淮北矿区芦岭矿2003年前瓦斯重特大事故多发(2002年4.7特大突出事故死亡13人(突出煤岩量8729t 、瓦斯量93万m3 )和2003年5.13瓦斯爆炸事故死亡86人),2004年后强化瓦斯抽采,全矿杜绝死亡事故,2006年杜绝重伤事故。

    黑龙江鸡西矿区2003年前年年发生瓦斯事故(如2002年6.20事故和2003年1.20事故),强化瓦斯抽采后已连续五年杜绝瓦斯事故。

    综上所述,煤矿瓦斯抽采的目的之二:瓦斯抽采是瓦斯治理的治本措施。

    3.保护环境方面的意义

    煤矿瓦斯抽采的目的之三:煤矿瓦斯抽采是利用的前提,通过利用才有可能降低其对大气环境的破坏作用。

    煤矿瓦斯作为一种温室气体,其温室效应为二氧化碳的20-24倍,煤矿瓦斯的大量排对全球大气变暖的贡献率约为15%,仅次于二氧化碳。

    而目前我国因采煤向大气中排放的甲烷气体总量接近200亿m3,并且随着煤炭产量的增加而递增,引起了国际社会的普遍关注。

    我国煤矿瓦斯利用尚处于起步阶段,主要集中在瓦斯抽采量高的国有重点矿区,目前以民用和工业燃气为主,部分用于瓦斯发电。2004年,全国45户重点监控煤矿瓦斯抽采总量1660Mm3,利用量410Mm3,平均利用率24.7%;2007年,全国煤矿瓦斯抽采量4300Mm3,利用量约1300Mm3,利用率仅30.2%。

    一、瓦斯抽采的意义(总结)

    瓦斯是资源、是煤矿灾害的主要危险源、是主要的大气温室效应气体;

    重特大瓦斯事故的连续发生引起各界广泛关注;

    石油价格持续上扬,引起对能源安全的高度关注;

    瓦斯抽采是瓦斯治理的治本措施,国外成功控制瓦斯灾害的经验告诉我们,通过立法强化瓦斯抽采,以达到控制采掘作业前煤层中瓦斯含量是有效途径。

    另外,我国《AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标 》,《防治煤与瓦斯突出规定》,对瓦斯抽采都提出了要求。

    二、瓦斯抽采的可行性与必要性

    1.瓦斯抽采相关参数及其测试

    ⑴瓦斯压力测定

    本煤层测压是一个问题

    ⑵煤层原始瓦斯含量测定

    煤层瓦斯含量测定(间接法)

    ⑶煤层透气性系数(λ)

    煤层透气性系数(λ)是衡量煤层中瓦斯流动难易程度的重要指标,是评价煤层瓦斯能否实行预抽的基本参数。

    其物理意义是:在1m长煤体上,当压力平方差为1MPa2时,每日流过1m2煤层断面的瓦斯量(m3)。单位:m2/(MPa2.d),相当于0.25mD。

    在井下直接测定煤层透气性系数的方法中以中国矿业大学周世宁院士提出的径向不稳定流动法较为简便:

    计算透气性系数时,究竟用哪个公式进行计算?

    采用试算法。即先用其中任何一个公式计算出λ值,再将这个λ值带入F0=Bλ中校验F0值,如果F0值在原选用的公式范围内,结果正确;

    如果不在所选公式范围,则根据算出的F0值,选其所在范围的公式进行计算。一般t<1d时,先用F0=1-10之公式;t>10d,可选用F0=102-103公式进行试算。

    ⑷钻孔自然瓦斯流量衰减系数α

    钻孔自然初始瓦斯涌出强度q0和钻孔自然瓦斯流量衰减系数α是表征钻孔自然瓦斯涌出特征的参数。 q0和α值要通过测定不同时间的钻孔自然瓦斯涌出量并按下式回归分析求得的。

    求出q0和α后,百米钻孔瓦斯极限涌出量量Q1就可以通过对qt在【0,∞】内积分求得。

    测定步骤为:

    ①选择新鲜暴露煤壁,沿煤层打一个孔径50~89mm,长30~40m的钻孔,封孔,并记录开始钻进、成孔和封孔时间;

    ②定期测量钻孔自然瓦斯流量,要求第一天测定2~3次,以后每天测定一次,并记录流量测定时间t;

    ③根据不同自排时间下的钻孔自然瓦斯流量测定数组(ti, ),按公式回归分析求出和α。

    ⑸钻孔钻孔抽放瓦斯有效半径

    钻孔在预抽煤层瓦斯时,在煤层瓦斯压力和孔底负压的共同作用下,钻孔周围煤体的瓦斯不断进入钻孔被抽走,形成以钻孔中线为轴心的类似圆形的抽放影响圈,抽放影响圈的半径称之为抽放影响半径;

    在钻孔抽放影响圈内,煤体的瓦斯压力会不断降低;在抽放钻孔周边不同距离地点布置孔口密封的测试钻孔,通过测定测试钻孔内瓦斯压力的变化,即可确定钻孔的抽放影响半径。

    2.瓦斯抽放的必要性

    根据《煤矿安全规程》第145条及《AQ1027-2006煤矿瓦斯抽放规范》第4.1.1~4.1.3条规定:

    有下列情况之一的矿井,必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统:

    ⑴1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。

    ⑵矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:

    ①大于或等于40m3/min;

    ②年产量1.0~1.5Mt的矿井,大于30m3/min;

    ③年产量0.6~1.0Mt的矿井,大于25m3/min;

    ④年产量0.4~0.6Mt的矿井,大于20m3/min;

    ⑤年产量小于或等于0.4Mt的矿井,大于15m3/min。

    ⑶开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。

    当一个矿井、采区或工作面的绝对瓦斯涌出量大于通风所能允许的瓦斯涌出量时,就要抽放瓦斯,即:

    式中 q—矿井(采区或工作面)的瓦斯涌出量,m3/min;

    qf—通风所能承担的最大瓦斯涌出量,m3/min;

    v—通风巷道(或工作面)允许的最大风速,m/s;

    S—通风巷道(或工作面)断面积,m2;

    C—《煤矿安全规程》允许的风流中的瓦斯浓度,%;

    K—瓦斯涌出不均衡系数,取值为1.2~1.7。

    2.瓦斯抽放的必要性

    对于生产矿井,由于矿井的通风能力已经确定,对于回采工作面,当需风量大于最大供风量时,应考虑抽放;

    其最大供给风量为:

    Qg=L*H*D*V*60

    式中:Qg——工作面可以供给风量,m3/min;

    L——最小控顶距,m;

    H——采高,m;

    D——有效断面系数;

    V——工作面允许最高风速,m/s;

    对于改(扩)建矿井及生产矿井,矿井瓦斯涌出量可以实测;

    对于新建矿井,矿井瓦斯涌出量要进行预测,预测依据《AQ1018-2006矿井瓦斯涌出量预测方法》。

    3.瓦斯抽放的可行性

    瓦斯抽放的可行性一般是指煤层在自然透气性条件下,进行可抽放的可行性。目前衡量煤层瓦斯可抽性的指标主要有:

    ①煤层的透气性系数λ;

    ②钻孔瓦斯流量衰减系数α;

    根据上述两个指标,可将煤层瓦斯抽放的难易程度进行分类,如表1所示。

    3. 瓦斯抽放的可行性

    在“容易抽放”的煤层中抽放瓦斯,往往可以获得较大的抽出量,取得较好的抽放效果。如抚顺、山西晋城等矿区。

    在“可以抽放”的煤层中抽放瓦斯,虽能取得一定的效果。但有些勉强,往往需要较长的抽放时间和较多的钻孔工程量才能达到顶定的效果。如焦作、鹤壁等矿区。

    容易抽放与可以抽放煤层,一般在未卸压的条件下即可抽放瓦斯;

    在“较难抽放”的煤层,采用一般的抽放方法已经失去作用,一般应采取密集钻孔或专门的或采动的卸压措施,才能进行抽放。 为提高抽放效果,可采用人为的卸压措施如水力割缝、水力压裂、松动爆破和深孔控制卸压爆破等。

    三、瓦斯抽采技术原理

    ⑴单向流动示意图

    ⑵径向流动示意图

    3.1 未卸压煤层抽采原理

    未卸压抽放煤层瓦斯是利用煤层原始的裂隙和孔隙以及瓦斯压力达到抽放的目的。

    预抽煤层瓦斯一般是属于末卸压煤层的瓦斯抽放。

    一般情况下,未卸压瓦斯抽放需要经历较长的时间才能达到预期的目的。而未卸压煤层的瓦斯抽放效果:则主要取决于从煤体向钻孔涌出瓦斯的强度和延续时间,这两者又取决于煤体中的瓦斯压力和透气性。瓦斯压力是煤层中瓦斯流动的动力或势能。透气性则是反映瓦斯在煤层中流动的难易程度。

    3.2 卸压煤层瓦斯抽采原理

    抽采原理:⑴三区三带

    采空区瓦斯抽放属于煤层卸压后的瓦斯抽放。

    根据煤层顶板上覆岩层的运动特征,上覆岩层下沉稳定后,可将上覆岩层采动裂隙划分为“竖三带”和“横三区”,

    在离层区的裂隙带容易形成良好的抽放条件。

    3.3 采空区瓦斯抽采原理

    抽采原理:⑵“O”形圈

    “O”形圈为采空区以及上覆岩层裂隙带的瓦斯流动和储存提供了通道和空间,是采空区瓦斯聚积的地方。

    “O”形圈形成过程:

    第一阶段从开切眼开始,随着工作面推进,离层裂隙不断增大,采空区中部离层裂隙最发育;

    第二阶段采空区中部离层裂隙趋于压实,离层率下降,而采空区两侧离层裂隙仍能保持;

    最终,受采空区四周煤壁的支撑作用影响,在采空区四周形成近似“O”形圈的采动裂隙发育区。

    采动卸压抽采煤层瓦斯原理演示

    采动卸压抽采煤层瓦斯原理演示

    采动卸压抽采煤层瓦斯原理演示

    4.1 矿井瓦斯抽放方法分类

    4.2 常用的瓦斯抽放方法

    顺层钻孔

    4.3 瓦斯抽放率

    4.4瓦斯抽放方法选择

    选择瓦斯抽放方法,应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素,经技术经济比较确定。并应符合下列要求:

    a) 尽可能利用开采巷道抽放瓦斯,必要时可设专用抽放瓦斯巷道。

    b) 适应煤层的赋存条件及开采技术条件。

    c) 有利于提高瓦斯抽放率。

    d) 抽放效果好,瓦斯抽放瓦斯量和瓦斯抽放浓度尽可能满足利用要求。

    e) 尽量采用综合抽放。

    f) 抽放瓦斯工程系统简单,有利于维护和安全生产,建设投资省,抽放成本低。

    4.5 瓦斯抽放实例

    11-2瓦斯含量4-7.5m3/t;13-1煤层12-22m3/t,曾发生突出事故。

    通过回采B11-2煤层,对C13-1进行保护,层间距约70m,相对层间距35.

    B11-2煤层厚度1.5-2.4m,平均厚度1.9m,层间距离66.7m;

    5.1我国瓦斯抽采发展阶段

    我国煤矿瓦斯抽采经历了五个发展阶段:

    (1) 高透气性煤层瓦斯抽采阶段

    50年代初期,首次在抚顺矿区高透气性特厚煤层中采用井下钻孔预抽煤层瓦斯,获得了成功。

    解决了抚顺矿区向深部发展的安全关键问题。

    (2) 邻近层卸压瓦斯抽采阶段

    50年代中期,采用穿层钻孔、顶板收集瓦斯巷(高抽巷)抽采上邻近层瓦斯的试验在阳泉矿区首先获得成功。解决了煤层群开采中首采工作面瓦斯涌出量大的问题。

    (3) 低透气性煤层瓦斯强化抽采阶段

    60年代,试验了地面、井下水力压裂,水力割缝,松动爆破,大直径(扩孔)钻孔,网格式密集布孔,预裂控制爆破,交叉布孔等多种强化措施。 对降低突出危险性煤层瓦斯压力和煤层消突起到积极作用。

    (4) 综合抽采瓦斯阶段

    80年代开始、为适应综采和综放采煤技术的推广应用,试验研究了开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在一个采区内综合抽采瓦斯措施。 解决了高产、高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的难题。

    我国古代煤窑瓦斯引排方法

    1637年: 宋应星所著《天工开物》记载“利用竹管引排煤中瓦斯”的方法。

    6.2 近年来全国瓦斯抽采量变化

    1990年:全国年瓦斯抽采量433Mm3;

    1995年:全国年瓦斯抽采量600Mm3;

    2000 年:全国共有141座矿井在地面建立瓦斯抽采泵站,年瓦斯抽采量为866.6Mm3。

    2002年:全国共有53户企业的193座矿井在地面建立瓦斯抽采泵站,年瓦斯抽采量1146.1Mm3。

    2003年:全国年瓦斯抽采量1300Mm3;

    2005年: ①全国年瓦斯抽采量达到2300Mm3;

    ②利用量超过1000Mm3;

    ③阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城和抚顺7个矿业集团的年瓦斯抽采量超过100 Mm3。

    2006年: ①原国有重点煤矿286处高瓦斯和突出矿井开展瓦斯抽采的有264处,占92%;全国煤矿抽采瓦斯3200Mm3,同比增幅近40%。

    ②利用量达到1200Mm3;山西、辽宁、重庆等3个省(市)瓦斯利用量超过100Mm3 。抚顺、松藻、宁煤、重庆中梁山等4个矿区瓦斯利用率在50%以上,其中抚顺、中梁山等矿区利用率达到100%。

    ③山西、辽宁、安徽、贵州、重庆等5省(市)年抽采量超过200Mm3 。阳泉、晋城、淮南、松藻、盘江、水城、抚顺、淮北等10个矿业集团的年瓦斯抽采量超过100Mm3;

    ④全国钻探各类煤层气井796口,总数达到约1400口;地面抽采煤层气1.3亿立方米,同比增长4倍多。2006年,共打了21口多分支水平井,产量最大的一口井日产气3.5万立方米。

    ⑤发电装机容量12×104kW,建设中的装机容量达34×104kW。

    2007年:全国煤矿瓦斯抽采量4300Mm3,瓦斯利用量约1300Mm3 ,利用率30.2%。其中原国有重点煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井中,累计抽放瓦斯3058Mm3 ,同比增加4.45亿立方米,增长17.0%;瓦斯利用量为9.13亿立方米,同比增加2.98亿立方米,增长48.5%。地面瓦斯抽采量320 Mm3 ,同比增加200Mm3

    2008年:全国煤矿瓦斯抽采量达到58亿立方米,利用量18亿立方米。截止目前,我国瓦斯发电机组有1400台,总装机容量达到92万千瓦。

    二.煤矿瓦斯抽采概况

    6.3 煤矿瓦斯抽采目标

    根据《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划》:到2010年,全国煤层气(煤矿瓦斯)产量达100亿立方米。其中,地面抽采煤层气50亿立方米,全部利用;井下抽采瓦斯50亿立方米,利用30亿立方米;新增煤层气探明地质储量3000亿立方米。

    我国煤矿瓦斯储量:埋深2000m以浅煤层气地质资源量约36万亿立方米,可采资源总量约10万亿立方米,其中大于1000亿立方米的盆地(群)有15个:二连、鄂尔多斯盆地东缘、滇东黔西、沁水、准噶尔、塔里木、天山、海拉尔、吐哈、川南黔北、四川、三塘湖、豫西、宁武等。二连盆地约2万亿立方米;鄂尔多斯盆地东缘、沁水盆地1万亿立方米以上,准噶尔盆地约为8000亿立方米。

    强化瓦斯抽放方法

    煤层压裂

    松动爆破

    水力冲孔、水力扩孔、水力割缝

    注气驱替(CO2)

    煤矿井下定向长钻孔钻机

    煤科总院西安院钻机研制方面取得长足进展,已研制出300m、500m、1000m系列钻进装备。

    7.1防治煤与瓦斯突出规定

    国家安全生产监督管理总局令第19号

    《防治煤与瓦斯突出规定》已经2009年4月30日国家安全生产监督管理总局局长办公会议审议通过,现予公布,自2009年8月1日起施行,原煤炭工业部1995年1月25日发布的《防治煤与瓦斯突出细则》同时废止。

    第一条 为了加强煤与瓦斯突出的防治工作,有效预防煤矿突出事故,保障煤矿职工生命安全,根据《安全生产法》、《矿山安全法》、《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》等法律、行政法规,制定本规定。

    第二条 煤矿企业(矿井)、有关单位的煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出(以下简称突出)的防治工作,适用本规定。

    现行煤矿安全规程、规范、标准、规定等有关突出防治的内容与本规定不一致的,依照本规定执行。

    第三条 本规定所称突出煤层,是指在矿井井田范围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层。

    本规定所称突出矿井,是指在矿井的开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。

    第四条 有突出矿井的煤矿企业主要负责人及突出矿井的矿长是本单位防突工作的第一责任人。

    有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构,建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。

    第五条 有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当根据突出矿井的实际状况和条件,制定区域综合防突措施和局部综合防突措施。

    区域综合防突措施包括下列内容:

    (一)区域突出危险性预测;

    (二)区域防突措施;

    (三)区域措施效果检验;

    (四)区域验证。

    局部综合防突措施包括下列内容:

    (一)工作面突出危险性预测;

    (二)工作面防突措施;

    (三)工作面措施效果检验;

    (四)安全防护措施。

    第六条 防突工作坚持区域防突措施先行、局部防突措施补充的原则。突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面。未按要求采取区域综合防突措施的,严禁进行采掘活动。

    区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。

    第四十五条 区域防突措施是指在突出煤层进行采掘前,对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。

    开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。

    预抽煤层瓦斯可采用的方式有:地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。

    预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选取,或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。

    顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施

    穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施

    第四十九条 采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当符合下列要求:

    (一)穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应当控制区段内的整个开采块段、两侧回采巷道及其外侧一定范围内的煤层。要求钻孔控制回采巷道外侧的范围是:倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮至少10m;其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m。以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离,以下同;

    预抽区段煤层瓦斯区域防突措施——用穿层钻孔

    第四十九条 采取各种方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当符合下列要求:

    (四)穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施应当在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施(在构造破坏带应适当加大距离)。钻孔的最小控制范围是:石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m(急倾斜煤层底部或下帮6m),同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线(包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线)的最小距离不小于5m,且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时,应当保持煤孔最小超前距15m;

    穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施控制范围

    第五十条 预抽煤层瓦斯钻孔应当在整个预抽区域内均匀布置,钻孔间距应当根据实际考察的煤层有效抽放半径确定。

    预抽瓦斯钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔段长度不得小于5m,顺层钻孔的封孔段长度不得小于8m。

    应当做好每个钻孔施工参数的记录及抽采参数的测定。钻孔孔口抽采负压不得小于13kPa。预抽瓦斯浓度低于30%时,应当采取改进封孔的措施,以提高封孔质量。

    第五十一条 开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验(应符合本规定第四十二条要求的程序)证实有效的指标和方法,也可以结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。

    当采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量检验时,应当根据实测的最大残余瓦斯压力或者最大残余瓦斯含量按本规定第四十三条第(三)项的方法对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区,保护效果为无效。

    第五十二条 采用预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验(应符合本规定第四十二条要求的程序)证实有效的指标和方法进行措施效果检验。其中,在采用残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量指标对穿层钻孔、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,必须依据实际的直接测定值,其他方式的预抽煤层瓦斯区域防突措施可采用直接测定值或根据预抽前的瓦斯含量及抽、排瓦斯量等参数间接计算的残余瓦斯含量值。

    对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施也可以参照本规定第七十三条的方法采用钻屑瓦斯解吸指标进行措施效果检验。

    检验期间还应当观察、记录在煤层中进行钻孔等作业时发生的喷孔、顶钻及其他突出预兆。

    穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施

    第五十三条 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,应当根据经试验考察(应符合本规定第四十二条要求的程序)确定的临界值进行评判。在确定前可以按照如下指标进行评判:可采用残余瓦斯压力指标进行检验,如果没有或者缺少残余瓦斯压力资料,也可根据残余瓦斯含量进行检验,并且煤层残余瓦斯压力小于0.74MPa或残余瓦斯含量小于8m3/t的预抽区域为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效;也可以采用钻屑瓦斯解吸指标对穿层钻孔预抽石门(含立、斜井等)揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验,如果所有实测的指标值均小于表4的临界值则为无突出危险区,否则,即为突出危险区,预抽防突效果无效。

    第五十三条

    但若检验期间在煤层中进行钻孔等作业时发现了喷孔、顶钻及其他明显突出预兆时,发生明显突出预兆的位置周围半径100m内的预抽区域判定为措施无效,所在区域煤层仍属突出危险区。

    当采用煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量的直接测定值进行检验时,若任何一个检验测试点的指标测定值达到或超过了有突出危险的临界值而判定为预抽防突效果无效时,则此检验测试点周围半径100m内的预抽区域均判定为预抽防突效果无效,即为突出危险区。

    第五十四条 对预抽煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,均应当首先分析、检查预抽区域内钻孔的分布等是否符合设计要求,不符合设计要求的,不予检验。

    第五十五条 采用直接测定煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量等参数进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时,应当符合下列要求:

    (一)对穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若区段宽度(两侧回采巷道间距加回采巷道外侧控制范围)未超过120m,以及对预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施进行检验时若回采工作面长度未超过120m,则沿回采工作面推进方向每间隔30~50m至少布置1个检验测试点;若预抽区段煤层瓦斯区域防突措施的区段宽度或预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施的回采工作面长度大于120m时,则在回采工作面推进方向每间隔30~50m,至少沿工作面方向布置2个检验测试点。

    当预抽区段煤层瓦斯的钻孔在回采区域和煤巷条带的布置方式或参数不同时,按照预抽回采区域煤层瓦斯区域防突措施和穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的检验要求分别进行检验;

    第五十五条

    (二)对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,在煤巷条带每间隔30~50m至少布置1个检验测试点;

    穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施检验测试点布置

    第五十五条

    (四)对顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施进行检验时,在煤巷条带每间隔20~30m至少布置1个检验测试点,且每个检验区域不得少于3个检验测试点;

    (五) 各检验测试点应布置于所在部位钻孔密度较小、孔间距较大、预抽时间较短的位置,并尽可能远离测试点周围的各预抽钻孔或尽可能与周围预抽钻孔保持等距离,且避开采掘巷道的排放范围和工作面的预抽超前距。在地质构造复杂区域适当增加检验测试点。

    第五十六条 采用间接计算的残余瓦斯含量进行预抽煤层瓦斯区域措施效果检验时,应当符合下列要求:

    (一)当预抽区域内钻孔的间距和预抽时间差别较大时,根据孔间距和预抽时间划分评价单元分别计算检验指标;

    (二)若预抽钻孔控制边缘外侧为未采动煤体,在计算检验指标时根据不同煤层的透气性及钻孔在不同预抽时间的影响范围等情况,在钻孔控制范围边缘外适当扩大评价计算区域的煤层范围。但检验结果仅适用于预抽钻孔控制范围。

    7.2《AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标 》

    标准号:AQ1026-2006 2006年11月2日发布,2006年12月1日实施 国家安全生产监督管理总局发布

    7.2《AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标 》

    煤矿瓦斯抽采应满足《AQ1026-2006煤矿瓦斯抽采基本指标 》的要求。

    ⑴采掘作业前能通过瓦斯抽采达到消除突出危险性的目的

    突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下。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8m3/t以下,或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa以下。

    控制范围如下:

    a)石门(井筒)揭煤工作面控制范围应根据煤层的实际突出危险程度确定,但必须控制到巷道轮廓线外8m以上(煤层倾角>8°时,底部或下帮5m)。钻孔必须穿透煤层的顶(底)板0.5m以上。若不能穿透煤层全厚,必须控制到工作面前方15m以上。

    b) 煤巷掘进工作面控制范围为:巷道轮廓线外8m以上(煤层倾角>8°时,底部或下帮5m)及工作面前方10m以上。

    c) 采煤工作面控制范围为:工作面前方20m以上。

    2、瓦斯抽采使采煤作业前瓦斯量降低到正常通风能够解决的程度

    瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表1规定,瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表2规定。

    2、瓦斯抽采使采煤作业前瓦斯量降低到正常通风能够解决的程度

    表2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标

    4.2瓦斯抽放指标

    3、矿井瓦斯抽采率确保矿井正常通风能力足以满足要求、限制不合理地增加矿井风量。

    ◆ 4、工作面瓦斯抽采应确保工作面风速不超、瓦斯浓度不超。采掘工作面风速不得超过4m/s,风流中瓦斯浓度不得超过1%。

    ◇突出矿井要求达到以上所有指标,其它矿井除对突出矿井的特殊要求外也都要达到。

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    2、实现抽采达标的可行性

    ◆对单一突出危险煤层煤巷掘进时

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    2、实现抽采达标的可行性

    ◆对非突出高瓦斯单一煤层

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    2、实现抽采达标的可行性

    ◆对煤层群开采条件

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    2、实现抽采达标的可行性

    ◆对煤层群开采条件

    二、瓦斯抽采目标及可行性

    二、瓦斯抽采目标及可行性

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  • 文档格式:PPT
  • 上传日期:2015年04月11日
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