煤矿瓦斯抽采基本指标与瓦斯抽放规范课件.ppt

1、煤炭在中国国民经济中的地位 中国是世界上少数几个一次能源以煤炭为主的国家。中国是世界上少数几个一次能源以煤炭为主的国家。中国的煤炭工业为国民经济发展作出了重要贡献。首先，中国的煤炭工业为国民经济发展作出了重要贡献。首先，煤炭是中国工业动力的基础。在中国生产和消费的一次商煤炭是中国工业动力的基础。在中国生产和消费的一次商品能源中煤炭约占品能源中煤炭约占74%74%，煤炭提供了，煤炭提供了78%78%的发电能源；其的发电能源；其次，煤炭是中国的主要化工原料之一，提供了次，煤炭是中国的主要化工原料之一，提供了70%70%的化工的化工原料；再次，煤炭是农业生产和城镇人民生活的重要物质，原料；再次，煤炭

2、是农业生产和城镇人民生活的重要物质，60%60%的民用商品能源是由煤炭提供。在探明的化石能源中，的民用商品能源是由煤炭提供。在探明的化石能源中，煤炭占煤炭占94.3%94.3%。在未来的。在未来的50605060年内，随着新能源和可再年内，随着新能源和可再生能源、水电和核电的发展，煤炭在一次能源中的消费比生能源、水电和核电的发展，煤炭在一次能源中的消费比重 会 有 所 下 降，但 煤 炭 仍 将 是 我 国 的 主 要 能 源。重 会 有 所 下 降，但 煤 炭 仍 将 是 我 国 的 主 要 能 源。煤炭是我国的主要能源中国和世界的一次性能源结构比较中国和世界的一次性能源结构比较76.86%

3、76.86%2.56%2.56%18.91%18.91%2.42%2.42%0.54%0.54%煤煤石油石油天然气天然气水电水电核能核能3%3%10%10%24%24%24%24%39%39%中国中国世界平均世界平均我国煤矿开采的特点煤矿安全状况严峻煤矿安全状况严峻353322621467579856702915010002000300040005000600070002000200102上半年重大特大事故死亡人数总死亡人数2000-2002年我国煤矿灾害事故死亡人数年我国煤矿灾害事故死亡人数5.025.020.70.70.50.50.230.230.230.230.030.030 01 12

4、 23 34 45 56 6中国 中国 俄罗斯俄罗斯印度印度波兰波兰南非南非美国美国煤矿安全状况严峻煤矿安全状况严峻煤矿安全状况严峻煤矿安全状况严峻国国 家家 死死亡亡率率(人人/百百万万吨吨)兖兖矿矿集集团团 0.11 国国有有重重点点煤煤矿矿 1.02 山山东东省省平平均均 1.20 中中国国 全全国国平平均均 5.03 美美国国 0.030.06 澳澳大大利利亚亚 0.12 我国百万吨死亡人数是美国等先进采煤国家的我国百万吨死亡人数是美国等先进采煤国家的50100倍倍我国煤矿死亡事故构成我国煤矿死亡事故构成1995年死亡率居高不下的原因和条件死亡率居高不下的原因和条件瓦斯瓦斯瓦斯瓦斯30

5、.87%30.87%机电机电机电机电 4.06%4.06%运输运输运输运输13.06%13.06%顶板顶板顶板顶板36.14%36.14%放炮放炮放炮放炮 2.34%2.34%水害水害水害水害 5.06%5.06%火灾火灾火灾火灾 1.51%1.51%其它其它其它其它 6.97%6.97%19861995年全国煤矿死亡事故按事故性质统计所占比例年全国煤矿死亡事故按事故性质统计所占比例我国煤矿死亡事故构成我国煤矿死亡事故构成2001年*瓦斯瓦斯瓦斯瓦斯42.96%42.96%机电机电机电机电 1.70%1.70%运输运输运输运输8.70%顶板顶板顶板顶板33.10%33.10%放炮放炮放炮放炮

6、1.20%1.20%水害水害8.00%火灾火灾火灾火灾 1.00%1.00%其它其它其它其它 3.10%3.10%H H2001年全国煤矿死亡事故按事故性质统计所占比例年全国煤矿死亡事故按事故性质统计所占比例我国煤矿死亡事故构成我国煤矿死亡事故构成l分析（结论）3人以上重大瓦斯灾害事故的比例84%16%瓦斯灾害其它10人以上特大瓦斯灾害事故的比例95%5%瓦斯灾害其它20012001年瓦斯事故死亡人数比例年瓦斯事故死亡人数比例瓦斯灾害事故居高不下瓦斯灾害事故居高不下本标准规定了煤矿瓦本标准规定了煤矿瓦斯抽采应达到的指标斯抽采应达到的指标及测算方法；及测算方法；适用于井工煤矿。适用于井工煤矿。1

7、 1、瓦斯抽采的必要性、瓦斯抽采的必要性（1 1）瓦斯抽采）瓦斯抽采 防治瓦斯的根本措施。防治瓦斯的根本措施。（2 2）国外经验）国外经验 通过立法强化瓦斯抽采，可以有效通过立法强化瓦斯抽采，可以有效控制瓦斯灾害发生。控制瓦斯灾害发生。（3 3）瓦斯）瓦斯 宝贵的清洁资源、很强的大气温室效应宝贵的清洁资源、很强的大气温室效应气体、煤矿灾害的主要危险源。气体、煤矿灾害的主要危险源。q CH CH4 4是造成温室效应的主要气体之一，据测是造成温室效应的主要气体之一，据测算，大气中算，大气中CHCH4 4浓度每增加浓度每增加1 11010-6-6，地球表，地球表面温度增加面温度增加11。q每摩尔每摩

8、尔CHCH4 4引起气候变化的作用是每摩尔引起气候变化的作用是每摩尔COCO2 2的的2626倍倍，因此，减少，因此，减少CHCH4 4排放要比减少等量的排放要比减少等量的COCO2 2排放对减少温室效应的贡献要大排放对减少温室效应的贡献要大20602060倍倍。（4 4）国家把瓦斯抽采工程视为生命工程和资源工程。先后颁）国家把瓦斯抽采工程视为生命工程和资源工程。先后颁发多个文件，要求强化煤矿瓦斯抽采。如发多个文件，要求强化煤矿瓦斯抽采。如国务院关于预防煤国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定矿生产安全事故的特别规定（国务院令第（国务院令第446446号）、关于促号）、关于促进煤炭工业健康发

9、展的若干意见（国发进煤炭工业健康发展的若干意见（国发200518200518号）、关于号）、关于进一步加强安全生产工作的决定（国发进一步加强安全生产工作的决定（国发2004220042号）。号）。（5 5）国务院办公厅）国务院办公厅“关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见的若干意见”（国办发（国办发200620064747号）号）“五、煤层中吨煤瓦五、煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采。煤矿安斯含量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采。煤矿安监局要会同有关部门组织制订具体标准，并加强监督检查监局要会同有关部门组织制订具体标准，

10、并加强监督检查”。一、一、2 2、标准制定的原则、标准制定的原则p 总体原则总体原则：促进煤矿安全生产、技术经济合理、便于监管。：促进煤矿安全生产、技术经济合理、便于监管。p 循序渐进原则循序渐进原则：202030%30%的矿井能达到标准规定的指标；的矿井能达到标准规定的指标；505060%60%的矿井可以通过调整采掘部署、补足瓦斯抽采的矿井可以通过调整采掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采时间等措施达到标准规定的指标；工程、保证抽采时间等措施达到标准规定的指标；101020%20%的矿井还得降低生产能力来达到标准规定的指标；的矿井还得降低生产能力来达到标准规定的指标；少数无法达到标准的矿井将予

11、于关闭。少数无法达到标准的矿井将予于关闭。p 时机成熟修改标准，提出更高要求。时机成熟修改标准，提出更高要求。3 3、必须进行瓦斯抽采的矿井、必须进行瓦斯抽采的矿井 -规程规程145145条规定条规定 a a）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于 5 m3/min或一个或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于掘进工作面瓦斯涌出量大于 3 m3/min，用通风方法解决，用通风方法解决瓦斯问题不合理时。瓦斯问题不合理时。b b）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于大于或等于 40 m40 m3 3minmin；年产量年产量 1.0 1.5 M

12、t 的矿井，大于的矿井，大于 30 m3min；年产量年产量 0.61.0 Mt 的矿井，大于的矿井，大于 25 m3min ；年产量年产量 0.40.6 Mt 的矿井，大于的矿井，大于 20 m3min ；年产量等于或小于年产量等于或小于 0.4 Mt，大于，大于 15 m3min 。c)c)开采有煤与瓦斯突出危险煤层。开采有煤与瓦斯突出危险煤层。说明：说明：p“用通风方法解决瓦斯问题不合理时用通风方法解决瓦斯问题不合理时”采掘工作面采掘工作面风速不得超过风速不得超过 4 m/s4 m/s，回风流中瓦斯浓度不得超过，回风流中瓦斯浓度不得超过1%1%。p产量小于产量小于0.4 Mt0.4 Mt

13、，绝对瓦斯涌出量接近，绝对瓦斯涌出量接近 15 m15 m3 3min min 的的高瓦斯矿井，用高瓦斯矿井，用a a）款约束。款约束。4 4、必须达到的指标、必须达到的指标 1 1）总体原则）总体原则p基本消除突出危险性；基本消除突出危险性；p确保正常通风能力就可以将风流中瓦斯浓度稀释到规定的安确保正常通风能力就可以将风流中瓦斯浓度稀释到规定的安全指标以内。限制不合理地增加矿井风量，鼓励提高瓦斯抽全指标以内。限制不合理地增加矿井风量，鼓励提高瓦斯抽采量。采量。2 2）突出危险煤层必须达到的指标）突出危险煤层必须达到的指标 煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量（煤层的瓦斯含量降到煤层始突深

14、度的瓦斯含量（或或8m3/t ）以下，或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压）以下，或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力（力（0.74MPa）以下。）以下。3 3）突出危险煤层达到指标的范围）突出危险煤层达到指标的范围 a a）石门（井筒）揭煤工作面控制范围应根据煤层的）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（煤层倾角以上（煤层倾角8 8时，底部或下帮时，底部或下帮 5m ）。钻）。钻孔必须穿透煤层的顶（底）板孔必须穿透煤层的顶（底）板0.5m 以上。若不能穿透以上。若不能穿透煤层全厚，

15、必须控制到工作面前方煤层全厚，必须控制到工作面前方 15m 以上。以上。5-8m8m石门8m5-8m井筒5-8m8m斜井 b b）煤巷掘进工作面控制范围为：巷道轮廓线外煤巷掘进工作面控制范围为：巷道轮廓线外8m8m以以上（煤层倾角上（煤层倾角8 8时，底部或下帮时，底部或下帮5m5m）及工作面前方）及工作面前方10m10m以上。以上。c c）采煤工作面控制范围：工作面前方采煤工作面控制范围：工作面前方20m20m以上以上。8m5-8m平巷 4 4）关于掘进工作面前方）关于掘进工作面前方10m10m控制范围控制范围前方控制范围可以理解为最小超前距。也就是说要想进行前方控制范围可以理解为最小超前距

16、。也就是说要想进行采掘推进，前方必须有更大范围满足抽采指标要求；允许采掘推进，前方必须有更大范围满足抽采指标要求；允许推推进的距离进的距离是满足指标要求的范围与最小控制范围之差。是满足指标要求的范围与最小控制范围之差。国外是要求整个工作面都符合条件的前提下才能采掘，而国外是要求整个工作面都符合条件的前提下才能采掘，而我国目前技术水平还难以达到这种要求，因此没有照搬国外我国目前技术水平还难以达到这种要求，因此没有照搬国外的经验。的经验。推进距离推进距离最小超前距最小超前距L为了有效遏制突出伤亡事故的发生，应尽可能的采取为了有效遏制突出伤亡事故的发生，应尽可能的采取区域性防突技术措施。本标准的目的

17、就是希望把习惯区域性防突技术措施。本标准的目的就是希望把习惯于局部措施扭转到习惯于区域措施的途径上来。只有于局部措施扭转到习惯于区域措施的途径上来。只有在因地质构造等影响、区域性防突技术措施没有有效在因地质构造等影响、区域性防突技术措施没有有效消除突出危险的地带，执行补充措施时，才使用局部消除突出危险的地带，执行补充措施时，才使用局部防突技术措施，减少与突出短兵相接的机会，减少突防突技术措施，减少与突出短兵相接的机会，减少突出伤亡事故。出伤亡事故。5 5）采煤工作面瓦斯抽采指标）采煤工作面瓦斯抽采指标瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯

18、抽采率应满足表斯抽采率应满足表1 1规定，规定，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20m20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表2 2规定。规定。工作面绝对瓦斯涌出量工作面绝对瓦斯涌出量Q(mQ(m3 3/min)/min)工作面抽采率工作面抽采率（%）风排瓦斯风排瓦斯(m(m3 3/min)/min)5Q5Q101020204 4 8 810Q10Q202030307 7 14 1420Q20Q4040404012 12 24 2440Q40Q707050502020 35 3570Q70Q100100606

19、028 28 40 40Q 100Q 10070703030工作面日产量工作面日产量（t t）可解吸瓦斯量可解吸瓦斯量WWj j（mm3 3/t/t）对应的瓦斯涌出量对应的瓦斯涌出量mm3 3/min/min1000t1000t8 8 5.6 5.6100110012500t2500t7 74.94.912.312.3250125014000t4000t6 610.410.416.716.7400140016000t6000t5.55.515.315.322.922.9600160018000t8000t5 520.820.827.827.88001800110000t10000t4.54.5

20、25.025.031.331.310000t10000t4 427.827.8表表2 2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标 6 6）矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井绝对瓦斯涌出量矿井绝对瓦斯涌出量Q(mQ(m3 3/min)/min)矿井抽采率矿井抽采率（%）风排瓦斯量风排瓦斯量(m(m3 3/min)/min)QQ20202525151520Q20Q4040353514 14 26 2640Q40Q8080404024 24 48 4880Q80Q160160454544 44 88 88160Q160Q3003

21、00505080 80 150 150300Q300Q5005005555135 135 225 225Q500Q50060602002007 7）采掘工作面风速不得超过）采掘工作面风速不得超过4m/s4m/s，回风流中瓦斯浓度，回风流中瓦斯浓度不得超过不得超过1%1%。表表1 1、表、表2 2、表、表3 3指标制订考虑到现有技术的可行性。指标制订考虑到现有技术的可行性。即使达到了规定指标，即使达到了规定指标，有些高瓦斯矿井的风排瓦斯量有些高瓦斯矿井的风排瓦斯量仍然非常大，所以还需强调强化通风。仍然非常大，所以还需强调强化通风。这一条实际上这一条实际上暗含了取消暗含了取消煤矿安全规程煤矿安全规

22、程放限管理的规定，目的放限管理的规定，目的就是促使企业强化瓦斯抽采。就是促使企业强化瓦斯抽采。PkM.MAbPabPWadadd10310111001001五、指标的测定与计量方法五、指标的测定与计量方法1 1）瓦斯压力和瓦斯含量）瓦斯压力和瓦斯含量q按按MT/T 638MT/T 638规定测定瓦斯压力。规定测定瓦斯压力。q按按MT/T 77 MT/T 77 规定测定瓦斯含量。规定测定瓦斯含量。q瓦斯压力与瓦斯含量的关系瓦斯压力与瓦斯含量的关系。TPVTVP000TPVPTVXg000)(11.000TTMPaPPkPVXg1010 kM.MAb.ab.Wadaddc3101110010010

23、1102 2）煤的残存瓦斯含量）煤的残存瓦斯含量 煤的残存瓦斯含量按下式测算。煤的残存瓦斯含量按下式测算。3）可解吸瓦斯量的确定）可解吸瓦斯量的确定 式中：式中：Wj-煤的可解吸瓦斯量，煤的可解吸瓦斯量，m3/t；W-抽放后煤层瓦斯含量，抽放后煤层瓦斯含量，m3/t；Wc-煤在标准大气压下的残存瓦斯含量。煤在标准大气压下的残存瓦斯含量。cjWWW说明说明:因为，因为，所以，保证产量情况下，使工作面瓦斯瓦斯所以，保证产量情况下，使工作面瓦斯瓦斯 浓度不超限，必须控制煤层瓦斯解浓度不超限，必须控制煤层瓦斯解 吸瓦斯量。吸瓦斯量。)A,W(fQjCH43 3）抽采率）抽采率q按按AQ 1025-20

24、06AQ 1025-2006测定和计算绝对瓦斯涌出量。测定和计算绝对瓦斯涌出量。q工作面和矿井瓦斯抽采率计算时，计算时间内工作面或工作面和矿井瓦斯抽采率计算时，计算时间内工作面或矿井范围内矿井范围内地面钻井、永久系统和移动系统地面钻井、永久系统和移动系统抽出的瓦斯抽出的瓦斯都可算作抽出量。都可算作抽出量。矿井月平均瓦斯抽采率：矿井月平均瓦斯抽采率：kfkckckQQQ6 6、其它、其它矿井必须综合抽采瓦斯，并且提前矿井必须综合抽采瓦斯，并且提前3 35 5年制定抽采瓦斯年制定抽采瓦斯规划，每年年底前编制下年度的抽采瓦斯计划，以确保规划，每年年底前编制下年度的抽采瓦斯计划，以确保抽采瓦斯工作面的

25、正常衔接，做到抽采瓦斯工作面的正常衔接，做到“抽、掘、采抽、掘、采”平衡。平衡。低瓦斯矿井新水平、新采区应测定煤层原始瓦斯含量和低瓦斯矿井新水平、新采区应测定煤层原始瓦斯含量和压力，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井每个采区垂深每增加压力，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井每个采区垂深每增加50m50m应测定煤层原始瓦斯含量和压力。应测定煤层原始瓦斯含量和压力。本标准具有强制性，是与煤矿相关的各级安全监察部门本标准具有强制性，是与煤矿相关的各级安全监察部门执法监察的主要法律依据之一。执法监察的主要法律依据之一。安监总煤矿安监总煤矿20062452006245号号“关于遏制国有重点煤矿重特关于遏制国有重点煤矿重特大

26、瓦斯事故的通知大瓦斯事故的通知”之之 “二、二、未严格执行未严格执行煤矿瓦斯抽采基本指标煤矿瓦斯抽采基本指标（20062006年年1212月月1 1日起生效），至日起生效），至20072007年年1010月月1 1日仍未达到瓦斯抽采基本日仍未达到瓦斯抽采基本指标要求的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，一律停产整顿。指标要求的高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，一律停产整顿。”重点依靠企业自身监管，企业自身监管必须强化领导人重点依靠企业自身监管，企业自身监管必须强化领导人的意识，正确处理瓦斯抽采与煤炭生产的关系；的意识，正确处理瓦斯抽采与煤炭生产的关系；政府监督监察部门重点监察规划、设计、工程、系统、政府监督监察

27、部门重点监察规划、设计、工程、系统、抽采计量和数据、瓦斯超限、通风等情况，并采取不定抽采计量和数据、瓦斯超限、通风等情况，并采取不定期抽查实际情况与相关资料的符合程度。期抽查实际情况与相关资料的符合程度。本标准主要界定在瓦斯抽采指标，没有涉及瓦斯利用与本标准主要界定在瓦斯抽采指标，没有涉及瓦斯利用与排放的相关内容。国务院办公厅排放的相关内容。国务院办公厅“关于加快煤层气（煤关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见矿瓦斯）抽采利用的若干意见”（国办发（国办发200620064747号）号）“七、限制企业直接向大气中排放煤层气，环保总七、限制企业直接向大气中排放煤层气，环保总局要研究制订煤层气

28、大气污染物排放的具体标准，并对局要研究制订煤层气大气污染物排放的具体标准，并对超标准排放煤层气的企业依法实施处罚超标准排放煤层气的企业依法实施处罚”。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式q 抽放瓦斯的方法：抽放瓦斯的方法：按瓦斯的来源分为按瓦斯的来源分为：开采煤层的抽放、邻近层抽放和采空：开采煤层的抽放、邻近层抽放和采空区抽放；区抽放；按抽放的机理分为按抽放的机理分为：未卸压抽放和卸抽放两类；：未卸压抽放和卸抽放两类；按汇集瓦斯的方法分为按汇集瓦斯的方法分为：钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻：钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻孔综合法三类。孔综合法三类。二、我国煤层条件下瓦斯抽采

29、模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式q 提高抽放效果的保障提高抽放效果的保障1 1、合理抽掘采部署、合理抽掘采部署234下邻近层瓦斯抽采意图下邻近层瓦斯抽采意图二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式2 2、优、优化抽放参数抽放钻孔的布置；抽放钻孔的布置；合理钻孔预抽时间合理钻孔预抽时间 钻孔预抽有一个合理的时间，预抽时间过短，钻钻孔预抽有一个合理的时间，预抽时间过短，钻孔抽采工程得不到有效利用。而一味地延长抽采时间孔抽采工程得不到有效利用。而一味地延长抽采时间也不科学，钻孔瓦斯流量随抽采时间的延长而衰减基也不科学，钻孔瓦斯流量随抽采时间的延长而衰减基本符合负指数方程，当超过

30、一定的预抽时间，钻孔瓦本符合负指数方程，当超过一定的预抽时间，钻孔瓦斯流量衰减到很小，再继续预抽已没多大意义，况且斯流量衰减到很小，再继续预抽已没多大意义，况且影响采掘接替。影响采掘接替。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式tteQQ1tteqq0瓦斯抽采量随时间变化关系示意图瓦斯抽采量随时间变化关系示意图二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式有效抽采半径有效抽采半径 钻孔的有效抽采半径是指在规定的抽采时间内钻钻孔的有效抽采半径是指在规定的抽采时间内钻孔抽采瓦斯的有效影响范围。显然，钻孔的有效抽采孔抽采瓦斯的有效影响范围。显然，钻孔的有效抽采半径与

31、抽采时间、瓦斯及煤层透气性有关。半径与抽采时间、瓦斯及煤层透气性有关。测定方法：测定方法：一是通过观测抽采钻孔四周不同距离测压一是通过观测抽采钻孔四周不同距离测压钻孔瓦斯压力随抽采时间的变化来确定，二是通过测钻孔瓦斯压力随抽采时间的变化来确定，二是通过测定钻孔累计抽出瓦斯量随抽采时间的变化来确定。定钻孔累计抽出瓦斯量随抽采时间的变化来确定。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式瓦斯抽采影响范围随时间变化示意图瓦斯抽采影响范围随时间变化示意图二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式 （一（一）地面钻孔抽放瓦斯模式地面钻孔抽放瓦斯模式 地面钻孔瓦斯抽放技术

32、与石油天然气开发基本相同，地面钻孔瓦斯抽放技术与石油天然气开发基本相同，主要采用如图所示方式抽取煤层瓦斯。通常经过主要采用如图所示方式抽取煤层瓦斯。通常经过钻井、完钻井、完井、固井、煤层强化处理、排水、抽气井、固井、煤层强化处理、排水、抽气和和气水分离气水分离等工艺等工艺过程。过程。地表采空区抽放未采动区钻孔抽放拐弯钻孔 抽放地面钻孔抽放瓦斯方式示意二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式 20 20世纪世纪8080年代末借鉴美国的经验，开展地面钻孔抽放瓦年代末借鉴美国的经验，开展地面钻孔抽放瓦斯的勘探及试验工作，主要试验垂直钻孔进入煤层或采空区斯的勘探及试验工作，主要试验

33、垂直钻孔进入煤层或采空区抽放未采动煤层或采空区瓦斯。抽放未采动煤层或采空区瓦斯。从测井数据看，美国地面钻孔开发煤层气选区标准要求煤从测井数据看，美国地面钻孔开发煤层气选区标准要求煤层渗透率不低于层渗透率不低于110-3m2，而我国煤层渗透率普遍低于此而我国煤层渗透率普遍低于此标准。标准。地面钻孔抽放采空区瓦斯在淮北、铁法等矿区都取得成地面钻孔抽放采空区瓦斯在淮北、铁法等矿区都取得成功，淮北矿区功，淮北矿区1994年底开始在桃源矿年底开始在桃源矿1018首采面进行采空区首采面进行采空区抽放试验，前半年平均抽放量抽放试验，前半年平均抽放量577m3/d，以后衰减，共抽以后衰减，共抽14个月，抽出瓦

34、斯个月，抽出瓦斯180km3，瓦斯抽放达到瓦斯抽放达到64.1%，瓦斯浓度一，瓦斯浓度一直保持在直保持在90%以上，钻孔抽放半径可达以上，钻孔抽放半径可达300m以上。以上。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式 铁法矿区首先在大兴矿北一采区铁法矿区首先在大兴矿北一采区405405面进行地面钻孔面进行地面钻孔抽放采空区瓦斯试验，共打抽放采空区瓦斯试验，共打3 3个试验孔，孔间距个试验孔，孔间距150150mm，套管直径套管直径180180mmmm，初期单孔抽气量初期单孔抽气量34403440mm3 3/d/d，后呈后呈递减趋势，瓦斯浓度一直保持在递减趋势，瓦斯浓度一直保持

35、在95%95%以上。以上。显然，地面钻孔抽放采空区瓦斯的技术是成功的，显然，地面钻孔抽放采空区瓦斯的技术是成功的，只要气源充足，并合理设计孔间距和平面位置，能够取只要气源充足，并合理设计孔间距和平面位置，能够取得很好的抽放效果。但地面钻孔抽放存在初期投资大，得很好的抽放效果。但地面钻孔抽放存在初期投资大，地面抽放系统管理困难等不利因素。地面抽放系统管理困难等不利因素。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式淮淮南南矿矿区区地地面面抽抽采采钻钻孔孔布布置置二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式v 潘一矿的地面采空区钻孔抽放瓦斯流量为潘一矿的地面采空区钻孔

36、抽放瓦斯流量为5 51515 mm3 3/min/min，浓度为浓度为60608585。v 张北矿张北矿地面采空区钻孔抽放地面采空区钻孔抽放瓦斯流量为瓦斯流量为10102525mm3 3/min/min，浓度为浓度为60608080。v 谢桥矿谢桥矿地面采空区钻孔抽放地面采空区钻孔抽放瓦斯流量为瓦斯流量为10102020mm3 3/min/min，浓度为浓度为60609090。v 谢一矿的一个谢一矿的一个地面采空区钻孔抽放地面采空区钻孔抽放瓦斯量为瓦斯量为4 45 5 mm3 3/min/min，浓度为浓度为5050。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式（二）顺层钻孔预

37、抽煤层瓦斯（二）顺层钻孔预抽煤层瓦斯 顺层钻孔预抽煤层瓦斯是一种主流发展技术顺层钻孔预抽煤层瓦斯是一种主流发展技术，它能确，它能确保采掘工作在低瓦斯含量条件下进行，给采掘工作创造安保采掘工作在低瓦斯含量条件下进行，给采掘工作创造安全环境，抽放瓦斯成本相对较低。全环境，抽放瓦斯成本相对较低。由于我国煤层透气性较低，煤层可钻性差，加之预抽由于我国煤层透气性较低，煤层可钻性差，加之预抽时间长，造成采掘接替紧张，因此，往往一些企业难以接时间长，造成采掘接替紧张，因此，往往一些企业难以接受。但受。但单一煤层单一煤层开采条件下，要取得安全高效生产效果，开采条件下，要取得安全高效生产效果，采取顺层钻孔预抽煤

38、层瓦斯是采取顺层钻孔预抽煤层瓦斯是最佳选择最佳选择。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式现状：现状：二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式l国家发改委煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术研发与国家发改委煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术研发与装备研制项目装备研制项目“松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻进装备与配松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻进装备与配套工艺套工艺 ”,二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式l 顺层钻孔布置方式顺层钻孔布置方式走向方向顺煤层长钻孔走向方向顺煤层长钻孔倾斜方向顺煤层长钻孔倾斜方向顺煤层长钻孔二、我国煤层条件下瓦斯

39、抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式l特点特点：可利用煤层开拓巷道施工水平钻孔，能够保证：可利用煤层开拓巷道施工水平钻孔，能够保证足够的预抽时间。对于近水平煤层，若孔深只能达到足够的预抽时间。对于近水平煤层，若孔深只能达到200500200500mm时，可调整为倾斜长壁开采方式。时，可调整为倾斜长壁开采方式。钻孔二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式l一般矿井都能采用，该方式上向钻孔尽量打长，不足一般矿井都能采用，该方式上向钻孔尽量打长，不足一个工作面长时，可在风巷打下向钻孔补充，确保钻一个工作面长时，可在风巷打下向钻孔补充，确保钻孔控制整个工作面。孔控制整个工作面。钻

40、孔回风顺槽二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式l 顺层钻孔抽放适用条件及特点：顺层钻孔抽放适用条件及特点：煤层厚度煤层厚度2 2mm以上、赋存稳定、构造简单、煤层坚固性系数大于以上、赋存稳定、构造简单、煤层坚固性系数大于0.80.8。可利用开拓巷道施工钻孔，能够保证足够的预抽时间。可利用开拓巷道施工钻孔，能够保证足够的预抽时间。尽量采用长孔钻机，如：国外引进的千米钻机。尽量采用长孔钻机，如：国外引进的千米钻机。可采用高负压，低流量抽放。可采用高负压，低流量抽放。l 制约因素制约因素顺层长钻孔施工困难。但利用顺层长钻孔施工困难。但利用压风排渣压风排渣钻进技术，对提高松软煤

41、钻进技术，对提高松软煤层的钻孔成孔深度效果较好，只要满足风量和风压要求，利用液层的钻孔成孔深度效果较好，只要满足风量和风压要求，利用液压压150150型钻机型钻机的成孔深度能够达到的成孔深度能够达到8010080100mm以上；以上；煤层透气性低时，预抽效果难以令人满意，在提高煤层透气性方煤层透气性低时，预抽效果难以令人满意，在提高煤层透气性方面，可采用面，可采用控制预裂松动爆破技术控制预裂松动爆破技术。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式 深孔预裂控制松动爆破增透技术（降低或消除煤层突出危险性；增大掘进工作面前方煤体煤层透气性。）巷帮钻场掘进迎头抽放钻孔二、我国煤层条

42、件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式l1、迎头爆破孔和控制孔布置、迎头爆破孔和控制孔布置3453610m掘进5m超前距5m某掘进工作面爆破和控制钻孔布置示意图706006001234660060058760060034006005002300二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式2、作用原理、作用原理 深孔控制松动爆破是在工作面前方存在一定卸压煤深孔控制松动爆破是在工作面前方存在一定卸压煤体（不小于体（不小于5 5mm）的防护下，在前方引爆几个深孔炮眼的防护下，在前方引爆几个深孔炮眼形成煤体松动爆破，其中控制孔（不装药）在爆破过程形成煤体松动爆破，其中控制孔（不

43、装药）在爆破过程中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用，形成卸中起到控制爆破方向与补偿爆破裂缝空间作用，形成卸压槽。其目的是增加煤体的裂隙长度和范围，以提高爆压槽。其目的是增加煤体的裂隙长度和范围，以提高爆破煤体的透气性，使煤体瓦斯得以提前缓慢排放、瓦斯破煤体的透气性，使煤体瓦斯得以提前缓慢排放、瓦斯压力下降；使煤体原岩集中应力带及高压瓦斯带移向煤压力下降；使煤体原岩集中应力带及高压瓦斯带移向煤体深部；同时有利于消除由于煤质因软硬不均而引起的体深部；同时有利于消除由于煤质因软硬不均而引起的应力集中应力集中。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式3、施工工艺（1）钻孔 可

44、采用煤电钻和预测预报钻杆施工。（2）装药结构和装药工艺 钻孔完孔后，装药前对爆破孔用压气仔细吹净钻孔内钻粉。每个爆破孔中放雷管2个，采用串联起爆，雷管脚线用塑料电线加长，每孔装药量3 5Kg，用活节木炮棍送入孔底。炮泥水炮泥炸药卷雷管导爆索2m0.5m二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式（3 3）封孔封孔 4 4、爆破参数设计、爆破参数设计 （1 1）爆破孔和控制孔孔径选择）爆破孔和控制孔孔径选择 爆破孔径在爆破孔径在42 7542 75mmmm之间较为合理，采煤电钻打眼之间较为合理，采煤电钻打眼时取时取50 mm 50 mm，控制孔孔径控制孔孔径 为为5050mmmm

45、。（2 2）爆破孔和控制孔间距选择）爆破孔和控制孔间距选择 当煤层条件一定时，孔间距的大小应与爆破孔和控制当煤层条件一定时，孔间距的大小应与爆破孔和控制孔的直径相匹配孔的直径相匹配 ，淮南矿区试验结果表明，合理的孔间距，淮南矿区试验结果表明，合理的孔间距应不大于应不大于1 1m m（根据现场实际条件确定），根据现场实际条件确定），（3 3）爆破孔和控制孔个数的确定）爆破孔和控制孔个数的确定 根据爆破有效影响半径值确定，每一循环迎头布置爆根据爆破有效影响半径值确定，每一循环迎头布置爆破孔破孔2 32 3个，控制孔个，控制孔3 63 6个。个。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽

46、采模式“先抽后掘，边抽边掘先抽后掘，边抽边掘”抽放技术抽放技术 在煤层条件复杂时，可采用边抽边掘的方式降低在煤层条件复杂时，可采用边抽边掘的方式降低掘进条带的瓦斯。目前已从掘进条带的瓦斯。目前已从“迎头超前钻孔抽放或排迎头超前钻孔抽放或排放放”过渡到过渡到“两帮钻场钻孔两帮钻场钻孔+迎头钻孔迎头钻孔”的边抽的边抽边掘方法。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式q布孔参数：布孔参数：迎头施工迎头施工1020个钻孔，孔深个钻孔，孔深20m左右；左右；两帮钻场分别施工两帮钻场分别施工36个孔，孔深个孔，孔深4060m，两帮钻两帮钻场采用迈步式布置；场采用迈步式布置；迎头钻孔保持

47、迎头钻孔保持5m以上超前孔，帮孔保持以上超前孔，帮孔保持10m以上压以上压茬距。茬距。q效果分析效果分析通过合理的钻孔布置，使工作面前方约通过合理的钻孔布置，使工作面前方约50m，两帮两帮一定范围内的煤体均在钻孔控制下；一定范围内的煤体均在钻孔控制下；二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式现场测定，迎头钻孔现场测定，迎头钻孔1616h h抽出的瓦斯量占有效时间内抽抽出的瓦斯量占有效时间内抽放量的放量的80%80%，故迎头钻孔抽放时间为，故迎头钻孔抽放时间为1616h h，帮孔在掘进帮孔在掘进过程中保持连续抽放；过程中保持连续抽放；帮孔能有效地探控掘进前方地质构造，有利于及

48、时准确帮孔能有效地探控掘进前方地质构造，有利于及时准确地采取针对性措施；地采取针对性措施；帮孔抽放瓦斯不受掘进施工的影响，可有效拦截巷道周帮孔抽放瓦斯不受掘进施工的影响，可有效拦截巷道周边松动煤体向工作面涌出的瓦斯；边松动煤体向工作面涌出的瓦斯；基本上可消除炮后瓦斯超限现象，瓦斯抽放浓度一般在基本上可消除炮后瓦斯超限现象，瓦斯抽放浓度一般在12%12%左右。左右。掘进速度在一定程度上受到限制。掘进速度在一定程度上受到限制。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式（三）利用采动卸压网格抽放煤层瓦斯 最有效的卸压瓦斯抽放技术是开采保护层，如图。开开采采保保护护层层抽抽放放卸卸压

49、压瓦瓦斯斯保护线二、我国煤层条件下瓦斯抽放模式二、我国煤层条件下瓦斯抽放模式q技术关键技术关键合理选择首采煤层，否则首采层瓦斯治理难度大；合理选择首采煤层，否则首采层瓦斯治理难度大；根据首采层与其它煤层的层间距、层间岩层岩性，尽根据首采层与其它煤层的层间距、层间岩层岩性，尽量考虑合理开采程序，不宜破坏邻近层又要使邻近层量考虑合理开采程序，不宜破坏邻近层又要使邻近层处于有效卸压范围内；处于有效卸压范围内；一般地，采高达到一般地，采高达到1.41.4mm以上以上时，开采下保护层卸压时，开采下保护层卸压高度能够达到高度能够达到6060mm以上，采高达到以上，采高达到1.81.8mm以上以上时，开时，

50、开采下保护层卸压高度能够达到采下保护层卸压高度能够达到100100mm。开采上保护层。开采上保护层的卸压深度一般在的卸压深度一般在6060mm以内；以内；合理布置卸压抽放钻孔，孔间距不大于两倍抽放钻孔合理布置卸压抽放钻孔，孔间距不大于两倍抽放钻孔排放半径。排放半径。二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式二、我国煤层条件下瓦斯抽采模式（四）煤层顶板走向钻孔（巷道）抽放瓦斯（四）煤层顶板走向钻孔（巷道）抽放瓦斯 1 1、作用、作用 从回风顺槽沿煤层走向在煤层顶板向采空区上方施工从回风顺槽沿煤层走向在煤层顶板向采空区上方施工巷巷道道或或钻孔钻孔，抽放采空区顶板裂隙或冒落空间内积存的高浓度，抽放采空区顶板裂隙