1、一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统二、煤矿瓦斯抽采工程设计要点与技术管理二、煤矿瓦斯抽采工程设计要点与技术管理三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数 1、煤层瓦斯压力、煤层瓦斯压力 2、煤层瓦斯含量、煤层瓦斯含量 3、煤层透气性系数、煤层透气性系数 4、钻孔流量衰减系数、钻孔流量衰减系数 5 5、矿井瓦斯储量矿井瓦斯储量 6 6、可抽瓦斯量、可抽瓦斯量 7 7、瓦斯抽采率、瓦斯抽采率 8 8、瓦斯抽采量、瓦斯抽采量( (标量标量) )换算换算 9 9、一些单位换算、一些单位换算一、一、煤矿瓦斯抽采系统煤矿瓦斯抽采系统 煤矿瓦斯抽采系统是指借助钻孔、煤矿瓦斯抽采系统是指借助钻孔、巷道或向
2、采空区埋管等工程设施收巷道或向采空区埋管等工程设施收汇瓦斯源，经管路和瓦斯泵等装备汇瓦斯源，经管路和瓦斯泵等装备进行安全抽采、检测或监测监控和进行安全抽采、检测或监测监控和压送工作系统的总称。压送工作系统的总称。 1、建立条件、建立条件 1）建立抽采瓦斯系统条件）建立抽采瓦斯系统条件 有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统：统或井下临时抽采瓦斯系统：（1）一个采煤工作面瓦斯涌出量）一个采煤工作面瓦斯涌出量5m3min或一个掘进工作面或一个掘进工作面瓦斯涌出量瓦斯涌出量3m3min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的，
3、用通风方法解决瓦斯问题不合理的（2）矿井绝对瓦斯涌出量）矿井绝对瓦斯涌出量Qch4达到以下条件的：达到以下条件的： QCH4 40m 3min； 矿井年产量矿井年产量1.01.5Mt， QCH4 30 m3min ；矿井年产量矿井年产量0.61.0Mt， QCH4 25 m3min ；矿井年产量矿井年产量0.40.6Mt， QCH4 20 m3min ；矿井年产量矿井年产量 0.4Mt ， QCH4 15 m3min ;（3) 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。1、建立条件、建立条件 2）建立地面永久瓦斯抽采系统条件）建立地面永久瓦斯抽采系统条件： 应同时具备2个条件
4、：瓦斯抽采系统的抽采量可稳定在2m m3min 以上。瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。1、建立条件、建立条件 地面抽采瓦斯泵站地面抽采瓦斯泵站1、建立条件、建立条件 3）建立井下临时抽放系统规定）建立井下临时抽放系统规定 不具备建立永久瓦斯抽放系统条件的，应建立井下井下临时抽放系统临时抽放系统，其应遵守下列规定规定：（1）井下临时泵站井下临时泵站应安设在抽放瓦斯地点附近的新新鲜风流鲜风流中。（2）抽出的瓦斯可引排到地面、总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷，但必须保证稀释后风流中的瓦风流中的瓦斯浓度不超限斯浓度不超限。在建有地面永久抽放系统的矿井，移动泵站抽出的瓦斯可送至
5、地面永久抽放系统的管路，但矿井抽放系统的瓦斯浓度应遵守有关规定。1、建立条件、建立条件3）建立井下临时抽放系统规定）建立井下临时抽放系统规定： （3）抽出的瓦斯排入回风巷时，在排瓦斯管路出口必须设置栅栏、悬挂警戒牌设置栅栏、悬挂警戒牌等。栅栏设置的位置是上风侧距管路出口5m、下风侧距管路出口30m，两栅栏间禁止任何作业。1、建立条件、建立条件 3）建立井下临时抽放系统规定）建立井下临时抽放系统规定： (4）在下风侧栅栏外必须在下风侧栅栏外必须设甲烷断电仪设甲烷断电仪或矿井安全或矿井安全监控系统的监控系统的甲烷传感器甲烷传感器，巷道风流中瓦斯浓度，巷道风流中瓦斯浓度超超限时，实现报警、断电限时，
6、实现报警、断电，并进行处理，并进行处理。(5）井下移动泵站必须实行井下移动泵站必须实行“专用变压器、专用开专用变压器、专用开关和专用线路关和专用线路”供电。供电。2、抽采瓦斯的安全规定、抽采瓦斯的安全规定抽放瓦斯必须遵守下列规定：抽放瓦斯必须遵守下列规定： 。1）利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火、装设有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，抽放瓦斯浓度不得低于25%。2）井上下敷设的瓦斯管路，不得与带电物体接触并应有防止砸坏管路的措施。2、抽采瓦斯的安全规定、抽采
7、瓦斯的安全规定： 3）在有自然发火危险煤层的采空区抽采瓦斯有自然发火危险煤层的采空区抽采瓦斯时，必须经常检测经常检测CO浓度和气体温度浓度和气体温度等有关参数的变化。发现有自然发火征兆时，要采取措施。抽出瓦斯浓度不得低于瓦斯浓度不得低于25。应采用自动监控装置，以保证抽采工作的安全。？ 3 3、地面管路布置、地面管路布置 地面管路布置应符合下列要求地面管路布置应符合下列要求：1)尽量避免布置在车辆频繁的主干道旁；2)不得将抽瓦斯管路和自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内。3)主干管应与城市、矿区发展规划建筑布置相结合。 3 3、地面管路布置、地面管路布置
8、 地面管路布置应符合下列要求地面管路布置应符合下列要求：4)抽瓦斯管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距应符合工业企业总平面设计规范的有关规定。5)瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。6）通往井下的抽采管路应采取防雷措施。4、井下管路布置与安设、井下管路布置与安设 1 1）管路布置）管路布置 由矿井生产及其发展等因素确定，应符合下列要求：由矿井生产及其发展等因素确定，应符合下列要求：（1)抽采管路拐弯少、长度短。（2)抽采管路宜沿回风巷或矿车不经常通过的巷道布置； 若设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小
9、于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽采管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。（3)当抽采设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐室内。（4)管道运输、安装和维护方便。 4、井下管路的布置与安设、井下管路的布置与安设 2 2）管路安设）管路安设（1）在倾斜巷道中，管路应设防滑卡，28。以下的斜巷，防滑卡间距一般取1520m，斜巷管路下端应按设放渣器。 （2）管路应有一定的坡度，一般 1，在管路最低点应安设放水器。（3）抽采管路应采取防腐蚀、防漏气、防砸坏、防带电等措施。一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统5 5、抽采管路附属装置及设施、抽采管路附属
10、装置及设施： 1)主管、分管、支管及其与钻场连接处应装设瓦斯流量计量装置。 2)抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路每隔200300m，（最大不超过500m)应设置放水器。 3)在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。5 5、抽采管路附属装置及设施、抽采管路附属装置及设施： 人人 工工 放放 水水 器器5 5、抽采管路附属装置及设施、抽采管路附属装置及设施： 4) 管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与管径相匹配。 5)地面主管上的阀门应设置在地表下用不燃性材料砌成的不透水的观察井内，其间距一般为5001000m。 6）宜选用快速接头等新材料、新设备。6 6、抽采瓦斯泵站、抽采瓦
11、斯泵站1 1）抽采瓦斯泵站）抽采瓦斯泵站位置位置应符合下列要求： （1）设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带，应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等。（2）宜设在回风井工业场地内，站房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。（3）站房及站房周围20m范围内严禁明火。（4）站房应建在靠近公路和有水源的地方。（5）站房进出管路应考虑敷设方便；有利瓦斯输送，并尽可能留有扩能的余地。一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统6 6、抽采瓦斯泵站、抽采瓦斯泵站2 2）抽采泵站）抽采泵站建筑建筑应符合下列要求： (1)站房建筑必须采用不燃性材料，耐火等级为二级（2）站房周围必须设置栅栏或围墙。一、煤矿瓦
12、斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统6 6、抽采瓦斯泵站、抽采瓦斯泵站3)3)站房站房管道系统管道系统设置设置应有防爆、防回火应有防爆、防回火、放放水、放空及压力、流量、浓度测量水、放空及压力、流量、浓度测量等装置，并应设置采样孔、阀门等附属装置，放空管设置在泵的进、出口，管径大于或等于泵的进、出口直径，放空管口应高出泵房屋顶3m以上。 4)泵房内电气设备、照明和其它电气、检测仪表均应采用矿用防爆型。一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统6 6、抽采瓦斯泵站、抽采瓦斯泵站一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统水封式防爆防回火装置水封式防爆防回火装置铜网式防爆防回火装置铜网式防爆防回火装置6 6、
13、抽采瓦斯泵站、抽采瓦斯泵站5) 站场应有防雷电、防火灾、防洪涝、防冻等设施。6)抽采瓦斯泵站应有双回供电线路。7）站房必须有直通矿并调度室的电话。8）抽采泵站应有供排水系统。站房设备冷却水一般采用闭路循环。给水管路及水池容积均应考虑消防水量。污水应设置地沟排放。一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统6 6、抽采瓦斯泵站、抽采瓦斯泵站9）抽采泵站采暖与通风应符合现行的煤炭工业矿井设计规范的有关规定。10）废水、噪声和放空瓦斯不得超过环保指标，否则，应有治理措施。11）抽采泵站场地应搞好绿化。12）抽采泵站建筑用地应符合煤炭工业工程项目建设用地指标的有关规定。一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采
14、系统 6 6、抽采瓦斯泵站、抽采瓦斯泵站13）干式抽放瓦斯泵吸气测管路系统必须装设防回火、防回气、防爆炸的安全装置。14）矿井抽放瓦斯系统应装设监控设备，监测抽放管道中的瓦斯浓度、流量、负压、温度和一氧化碳等参数，同时监测水位和抽放站内瓦斯泄漏等。当出现瓦斯浓度过低、瓦斯泄漏和一氧化碳超限等情况时，应能报警相对抽放泵主电源断电。一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统 6 6、抽采瓦斯站、抽采瓦斯站15）抽放站内应配置专用检测各项参数的仪器仪表。）抽放站内应配置专用检测各项参数的仪器仪表。1616）抽采瓦斯泵站必须建立瓦斯抽采参数监控系统抽采瓦斯泵站必须建立瓦斯抽采参数监控系统 (1)用途用途
15、 连续监测抽采管路系统中的瓦斯浓度、流量、正压、负连续监测抽采管路系统中的瓦斯浓度、流量、正压、负压、温度及一氧化碳等参数和泵房内泄漏瓦斯浓度、抽放压、温度及一氧化碳等参数和泵房内泄漏瓦斯浓度、抽放泵和电机的轴温等参数，由微机完成测量显示、打印等功泵和电机的轴温等参数，由微机完成测量显示、打印等功能。当任一参数超限时，可发出声光报警信号，并按给定能。当任一参数超限时，可发出声光报警信号，并按给定的程序停止或启动抽采泵的程序停止或启动抽采泵。 (2)使用条件：使用条件： 供电电压：供电电压： 380V ； 相对湿度：相对湿度：98； 使用温度：使用温度：20400。 一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿
16、瓦斯抽采系统6 6、抽采瓦斯站、抽采瓦斯站1616）抽采瓦斯泵站监测系统抽采瓦斯泵站监测系统 (3)技术参数：技术参数： 管道内瓦斯浓度：管道内瓦斯浓度：0100CH4； 管道内气体的流量：管道内气体的流量：0150m3min； 正压：正压：0100kPa；负压：负压：0100kPa； 泵压内泄漏瓦斯浓度：泵压内泄漏瓦斯浓度：04CH4； 抽放泵和电机轴温：最多抽放泵和电机轴温：最多8点；点； 测量精度：测量精度：05满量程；满量程； 警报点误差：满量程不大于警报点误差：满量程不大于i05； 轴温警报误差：不大于士轴温警报误差：不大于士2。 (3)使用条件：使用条件：供电电源：一供电电源：一2
17、20V土土l0； 工作环境温度：工作环境温度：1525；相对湿度：不大于相对湿度：不大于85。 (3)抽采抽采泵站监泵站监测系统测系统监测参监测参考指标考指标如右表如右表所示：所示：一、煤矿瓦斯抽采系统一、煤矿瓦斯抽采系统监测指标名称监测指标名称精精 度度测试范围测试范围抽放量抽放量土土2全范围全范围瓦斯浓度瓦斯浓度(050)士士3(50一一80)土土 5(80一一90)土土100-99环境瓦斯浓度环境瓦斯浓度士士105管道内正压管道内正压士士l0一一8.5MPa正压温度正压温度士士10100负压温度负压温度l0l00泵水流量泵水流量土土2全范围全范围泵铀温度泵铀温度土土10100管道内负压管
18、道内负压士士100.1MPa6、抽采瓦斯站、抽采瓦斯站15）抽采瓦斯泵站监测系统）抽采瓦斯泵站监测系统7、钻场钻孔布置、钻场钻孔布置1)钻场的布置应免受采动影响，避开地质构造带.便于维护，利于封孔，保证抽放效果。2)尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场。3)对开采层未卸压抽放，除按钻孔抽放半径确定合理的孔间距外，应尽量增大钻孔的见煤长度。 底板岩巷穿层钻孔放水器流量计瓦斯抽采干管钻孔施工顶板走顶板走向穿层向穿层钻孔抽钻孔抽采卸压采卸压瓦斯方瓦斯方法法钻孔长度：钻孔长度：170200m钻场间距：钻场间距：130m顶板倾斜高抽巷顶板倾斜高抽巷抽采卸压瓦斯法抽采卸压瓦斯法顶板走向高抽巷顶板走向
19、高抽巷抽采卸压瓦斯法抽采卸压瓦斯法顶板倾斜钻孔抽采顶板倾斜钻孔抽采卸压瓦斯法卸压瓦斯法7、钻场钻孔布置、钻场钻孔布置 4)邻近层卸压抽放，应将钻孔打在采动形成的裂隙带内，并避开冒落带。5)强化抽放布孔方式应根据所采取的措施确定，除应取得好的抽放效果外，还应考虑施工方便。6)采取边采边抽时，宜让钻孔方向与开采推进方向相迎，避免采动首先破坏孔口或钻场。钻孔施工钻孔施工封堵钻孔施工封堵钻孔施工抽采卸压瓦斯抽采卸压瓦斯7、钻场钻孔布置、钻场钻孔布置7)钻孔方向应尽可能正交或斜交煤层层理。8)穿层孔应终孔在穿过煤层顶(底)板0.5m处。9）“多打孔、严封闭、综合抽”是加强瓦斯抽采工作的方向，抽采瓦斯矿井
20、要增加抽采瓦斯钻孔量，提高瓦斯管路敷设质量、严封孔及采用综合抽采方法，以提高抽采效果。10）为提高抽采效果，可采用人为的卸压措施，如水力冲孔、割缝、压裂和深孔控制卸压爆破等。顶板倾顶板倾斜钻孔斜钻孔安全安全出口出口瓦斯瓦斯泵房泵房储瓦斯罐储瓦斯罐进风平硐顶板倾顶板倾斜钻孔斜钻孔顶板倾顶板倾斜钻孔斜钻孔瓦斯管瓦斯管瓦斯管瓦斯管松藻打通二矿瓦斯抽采系统示意图松藻打通二矿瓦斯抽采系统示意图8、抽采瓦斯管路参数的确定、抽采瓦斯管路参数的确定 1）管径应按最大流量分段计算，并与抽采设备能力相适应。抽采系统管材的备用量可取10。 2）当采用专用钻孔敷设抽采管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；
21、当沿竖井敷设抽采管路时，应将管道固定在罐道梁或专用管架上。8、抽采瓦斯管路参数的确定、抽采瓦斯管路参数的确定 3）抽采管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的1020。矿井抽采系统的总阻力，必须按管网最大阻力计算。 4）矿井抽采瓦斯设备的能力，应满足矿井抽采瓦斯期间或在抽采瓦斯设备服务年限内所达到的开采范围的最大抽采量和最大抽采负压的要求，且应有不小于15的富裕能力。8、抽采瓦斯管路参数的确定、抽采瓦斯管路参数的确定 5）在一个抽采泵站内，抽瓦斯泵及附属设备只有套工作时，应备用一套；两套或两套以上工作时，其备用量可按工作
22、数量的60计。钻机备用量按工作台数的60计。 6）抽采管路应具有良好的气密性、足够的机械强度，并应满足防冻、防腐蚀的要求。二、二、煤矿瓦斯抽采工程设计要点煤矿瓦斯抽采工程设计要点与技术管理与技术管理1 1、煤矿瓦斯抽采工程设计要点、煤矿瓦斯抽采工程设计要点1)矿井概况：煤层赋存条件、矿井煤炭储量、生产能力、巷道布置、采煤方法及通风状况。2)瓦斯基础数据：瓦斯鉴定参数，矿井瓦斯涌出量，煤层瓦斯压力、含量，矿井瓦斯储量及可抽量，煤层透气性系数与钻孔瓦斯流量及其衰减系数。3)抽采方法：钻孔(巷道)布置与抽采工艺参数。4)抽采设备：抽采泵、管路系统、监测及安全装置。1 1、煤矿瓦斯抽采工程设计要点、煤
23、矿瓦斯抽采工程设计要点5)泵站建筑：泵房、供水、供电、采暖、避雷及其它。6)瓦斯利用：利用方式和利用量、利用方案、资金概算。7)技术经济指标：投资概算及工期。8)设计文件：设计说明书、设备与器材清册、资金概算、图纸。2、抽采瓦斯矿井必备的技术管理资料、抽采瓦斯矿井必备的技术管理资料1 1图纸图纸 1)抽采瓦斯系统图； 2)泵站平面与管网(包括阀门、安全装备、检测仪表等)布置图； 3)抽采钻场及钻孔布置图； 4)泵站供电系统图。2 2记录记录 1)抽采工程和钻孔施工记录； 2)抽采参数测定记录； 3)泵房值班记录。2、抽采瓦斯矿井必备的技术管理资料、抽采瓦斯矿井必备的技术管理资料3 3）报表）报
24、表。1)抽采工程年、季、月报表；2)抽采量年、季、月、旬报表。4 4）台账）台账。1)抽采设备台账；2)抽采工程台账；3)抽采量台账。5 5）报告）报告1)矿井和采区抽采工程设计文件及竣工报告；2)瓦斯抽采总结与分析报告。3、抽采瓦斯技术管理指标、抽采瓦斯技术管理指标1)瓦斯抽采参数(抽采量、瓦斯浓度、负压、正压、大气压、温度)测定。可安装自动检测系统监测，当人工测定时，泵房内每小时测定1次，井下干管、支管每周测定1次。2)抽采量的计算要统一换算成用大气压为101.325kPa、温度为20标准状态下的数值。3、抽采瓦斯技术管理指标、抽采瓦斯技术管理指标3)地面永久抽采系统的年抽采瓦斯量不小于1
25、00万m3，井下临时（移动）泵站不小于10万m3。4)瓦斯抽出率。 (1)预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率不小于20回采工作面抽出率不小于25； (2)邻近层卸压瓦斯抽采的矿井：矿井抽出率不小于35， 回采工作面抽出率不小于45； (3)采用混合抽采方法的矿井：矿井抽出率不小于25。3、抽采瓦斯技术管理指标、抽采瓦斯技术管理指标5)预抽煤层瓦斯的钻孔量： (1) 采用顺层孔抽采时钻孔量见下表； (2) 采用穿层孔抽采时，钻孔见煤点的间距可参照下列数据：容易抽采煤层1520m；可以抽采煤层1015m；较难抽采煤层810m。煤层类别煤层类别薄煤层薄煤层中厚煤层中厚煤层厚煤层厚煤层容易抽放容易抽放0.
26、050.050.030.030.010.01可以抽放可以抽放0.050.10.050.10.030.050.030.050.010.030.010.03较难抽放较难抽放0.10.10.050.050.030.03吨煤钻孔量表吨煤钻孔量表 单位：单位：mt岩石坚固岩石坚固性系数性系数f8f68f6(包括煤包括煤)钻机效率钻机效率 600m/月月台台 1200m月月台台 1600m月月台台3、抽采瓦斯技术管理指标、抽采瓦斯技术管理指标6）钻机效率 3 3、抽采瓦斯技术管理指标、抽采瓦斯技术管理指标7）封）封 孔孔(1)钻孔封孔设计应满足密封性能好、操作便捷、封钻孔封孔设计应满足密封性能好、操作便捷
27、、封孔速度快、造价低的要求。孔速度快、造价低的要求。(2)封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤封孔方法的选择应根据抽采方法及孔口所处煤(岩岩)层位、岩性、构造等因素综合确定，因地制宜选用层位、岩性、构造等因素综合确定，因地制宜选用新方法、新工艺，并应符合下列要求：新方法、新工艺，并应符合下列要求： 岩壁钻孔；宜采用封孔器封孔。岩壁钻孔；宜采用封孔器封孔。 煤壁钻孔，宜采用充填材料进行压风封孔。煤壁钻孔，宜采用充填材料进行压风封孔。 封孔材料应根据具体条件优先选用膨胀水泥、聚封孔材料应根据具体条件优先选用膨胀水泥、聚氨脂等新型材料。在钻孔所处围岩条件较好的情况氨脂等新型材料。在钻孔所处围岩条
28、件较好的情况下，可选用水泥砂浆或其它封孔材料。下，可选用水泥砂浆或其它封孔材料。 3 3、抽采瓦斯技术管理指标、抽采瓦斯技术管理指标7）封）封 孔孔 封孔长度应根据钻孔孔口段煤封孔长度应根据钻孔孔口段煤(岩岩)性质、裂隙发育程度及性质、裂隙发育程度及孔口负压等因素确定，并应符合防突规定第孔口负压等因素确定，并应符合防突规定第50条规定条规定和下列要求：和下列要求： a)孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时，封孔孔口段围岩条件好、构造简单、孔口负压中等时，封孔长度长度不小于不小于5m。 b)孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压很高时，封孔长度孔口段围岩裂隙较发育、或孔口负压很高时，封孔长度可适
29、当可适当加长到加长到68m。 c)对于在对于在煤壁开孔的钻孔，封孔长度不小于煤壁开孔的钻孔，封孔长度不小于8m。 当采用地面钻孔抽采瓦斯时，抽采结束后应全孔封孔。当采用地面钻孔抽采瓦斯时，抽采结束后应全孔封孔。三、三、瓦斯抽采基本参数瓦斯抽采基本参数 矿井应抽采与利用瓦斯，并且提前35年制定抽采与利用瓦斯规划，每年年底前编制下年度的抽采瓦斯与利用计划，以确保抽采瓦斯工作面的正常衔接，做到“抽、掘、采”平衡。 瓦斯抽采基本参数是瓦斯抽采基本参数是抽采与利用瓦斯规划、设计和技术管理的基本科学依据与基础，应保证测定数据的真实与准确。 每个采区垂深每增加50m，应测定煤层原始瓦斯含量和压力。 瓦斯抽采
30、量的计量器具必须采用符合国家标准的计量器具。 瓦斯来源分析瓦斯来源分析 矿井瓦斯来源是确定抽放方法的主要依据，因此，应尽量详细地做好下述测定工作：(1)必须测定出掘进、采煤与采空区的瓦斯涌出量分别占全矿井瓦斯涌出量的比例；(2)必须准确地判断出采区工作面的瓦斯主要是来自本煤层还是邻近层。 一般把回采工作面老顶初次冒落前的平均瓦斯涌出量认为是本煤层的瓦斯涌出量。而将老顶初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量认为是邻近层的瓦斯涌出量。1 1瓦斯压力瓦斯压力1 1）定义、重要性与规律）定义、重要性与规律（1）定义：）定义： 煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力是煤中游离瓦斯分子热运动撞击所形成的压强。 未受采动影响区域
31、的瓦压力称为原始瓦斯压力原始瓦斯压力， 受采动影响已排放瓦斯区域的煤层瓦斯压力称为残存瓦斯残存瓦斯压力压力。（2 2）重要性：）重要性：煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量和突出危险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理等工作的基础参数。1 1瓦斯压力瓦斯压力1 1）定义、重要性与规律）定义、重要性与规律（3 3）分布规律：）分布规律：当煤层有露头时，在瓦斯风化带以下，甲烷带上部边界煤层当煤层有露头时，在瓦斯风化带以下，甲烷带上部边界煤层瓦斯压力一般为瓦斯压力一般为0.250.3MPa，煤层瓦斯压力随深度而增加。根据北票、南桐、天府、鸡西煤层瓦斯压力随深度而增加。根据北票、南桐、天府、鸡西等矿井统计，
32、每等矿井统计，每100m垂深，瓦斯压力约增加垂深，瓦斯压力约增加0.060.16MPa。煤层连续稳定同一深度的瓦斯压力基本相同。如中梁山煤矿煤层连续稳定同一深度的瓦斯压力基本相同。如中梁山煤矿K1煤层在垂深煤层在垂深378m水平沿走向水平沿走向128m范围内，实测瓦斯压范围内，实测瓦斯压力均在力均在2.8MPa左右。左右。地质构造带煤层瓦斯压力可能异常。地质构造带煤层瓦斯压力可能异常。1 1瓦斯压力瓦斯压力1 1）定义、重要）定义、重要性与规律性与规律（3 3）分布规律：）分布规律：我国部分矿井我国部分矿井实测煤层原始瓦斯实测煤层原始瓦斯压力及其梯度表压力及其梯度表阳泉一矿阳泉一矿34151.
33、2垂深H(m)垂深H(m)瓦斯压力瓦斯压力p(Mpa)p(Mpa)瓦斯压力梯度瓦斯压力梯度(MPa/hm)(MPa/hm)淮北芦岭矿淮北芦岭矿81.1淮南潘一矿淮南潘一矿C134936501.3鸡西滴道鸡西滴道120.62454820.22.965207803.634.92.44.4六枝四角田矿六枝四角田矿71南桐鱼田堡矿南桐鱼田堡矿41.6702070.451.912184321.524.95白沙里王庙井白沙里王庙井60.7涟邵立新蛇形山井涟邵立新蛇形山井41.1401183880.571.282.972142522.182.61.1天府磨心坡矿天府磨心坡矿K21.55607135.126.
34、863635136336523.54.87.57.85矿井矿井煤层煤层北票台吉一井北票台吉一井41 1瓦斯压力瓦斯压力2 2）瓦斯压力的测定）瓦斯压力的测定 煤层瓦斯压力测定方法有直接测定法和间接测定法煤层瓦斯压力测定方法有直接测定法和间接测定法2 2类。类。 直接测定法直接测定法分为打钻、封孔、测压3个步骤。其关键的是严密封闭钻孔，微量的漏气将导致测得瓦斯压力值大大小于真实的瓦斯压力值。 传统的测定方法是在岩石巷道中向煤层打钻孔，然后用不传统的测定方法是在岩石巷道中向煤层打钻孔，然后用不同材料封堵孔口，最后安设测压表测压。近年中国研制了同材料封堵孔口，最后安设测压表测压。近年中国研制了新封孔
35、材料和方法，很好地解决了煤层中的钻孔封孔不严新封孔材料和方法，很好地解决了煤层中的钻孔封孔不严的难题，因而目前也可在煤层中打钻测压。的难题，因而目前也可在煤层中打钻测压。 封孔的方法有人工填料封孔、机械压入填料封孔、胶圈封封孔的方法有人工填料封孔、机械压入填料封孔、胶圈封孔、胶囊密封液封孔和三相泡沫密封煤层钻孔等。只要封孔、胶囊密封液封孔和三相泡沫密封煤层钻孔等。只要封孔严密，直接测定法能测出准确的瓦斯压力值，应用普遍。孔严密，直接测定法能测出准确的瓦斯压力值，应用普遍。 Prof. Dr. Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1瓦斯压力瓦斯压力2）瓦斯压力的测定）瓦斯压力的测定
36、前端筛管前端筛管压力表压力表钻孔钻孔5075mm测压管测压管610mm木锲木锲填充材料填充材料挡料圆盘挡料圆盘不小于不小于8m人工填料封孔示意图人工填料封孔示意图三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1瓦斯压力瓦斯压力2）瓦斯压力的测定）瓦斯压力的测定煤层煤层测压钻孔测压钻孔测压室测压室抽放钻场抽放钻场测压导管回液管回液管注浆管注浆管封孔段封孔段机械压入填料封孔示意图机械压入填料封孔示意图三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1瓦斯压力瓦斯压力2）瓦斯压力的测定）瓦斯压力的测定1234569781012111、补充气体入口、补充气体入口 2、固定把、固定把 3、加压手把、加压手把 4、推力
37、轴承、推力轴承 5、胶圈、胶圈 6、粘液压力表、粘液压力表 7、胶圈、胶圈 8、高压胶管、高压胶管 9、阀门、阀门 10、二氧化碳瓶、二氧化碳瓶 11、粘液、粘液 12、粘液罐、粘液罐胶圈密封液封孔示意图胶圈密封液封孔示意图1 1瓦斯压力瓦斯压力2 2）瓦斯压力的测定）瓦斯压力的测定 测定测定选点与测定工作应注意选点与测定工作应注意：(1)测定地点要选在无断层、裂隙等地质构造处，瓦测定地点要选在无断层、裂隙等地质构造处，瓦斯赋存状况要具有代表性；斯赋存状况要具有代表性；(2)测压巷道距煤层的岩柱距离不应小于测压巷道距煤层的岩柱距离不应小于10m；(3)测压孔的孔径以测压孔的孔径以75mm为宜，
38、要贯穿整个煤层为宜，要贯穿整个煤层(厚厚煤层应钻入煤层煤层应钻入煤层3m以上以上)，完钻后应及时封孔，完钻后应及时封孔，封孔要严密，测压管接头不得漏气。封孔要严密，测压管接头不得漏气。1 1瓦斯压力瓦斯压力3 3）瓦斯压力间接测定方法：）瓦斯压力间接测定方法：测定出煤层瓦斯含量后，按式下计算瓦斯压力：测定出煤层瓦斯含量后，按式下计算瓦斯压力： X=abp/(1+bp)(100-Aad-Wad）/1001/(1+0.31Wad)+ +10kp/r （1） 式中式中 X 煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量，m3/t； a、b 吸附常数；吸附常数； p煤层绝对瓦斯压力，煤层绝对瓦斯压力，MPa； Aad煤的
39、灰分，煤的灰分，%； Wad煤的水分，煤的水分，%； k煤的孔隙率，煤的孔隙率，m3/m3； r 煤的容重煤的容重(假比重假比重)，t/m3。2 2、煤层瓦斯含量、煤层瓦斯含量 1）定义）定义 在自然条件下，单位质量或体积的煤体中所含的瓦斯量。m3/t煤或m3/m3煤. 2 2）重要性：）重要性： 煤层瓦斯含量是决定煤层瓦斯储量、瓦斯涌出量和突出危险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理等工作的基础参数。Prof. Dr. Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数Prof. Dr. Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数Prof. Dr. Cheng1506767罐盖罐盖罐
40、体罐体压紧螺丝压紧螺丝垫垫圈圈胶胶垫垫密封罐密封罐煤心瓦斯解析仪煤心瓦斯解析仪量管量管水槽水槽弹簧弹簧夹夹放水放水管管螺旋螺旋夹夹吸气球吸气球温度计温度计弹簧弹簧夹夹排气排气管管穿刺针头穿刺针头密封灌密封灌-1000-800-600-400-20002004006008001000020406080100120（t0+t）0.5解吸瓦斯量（ml）漏失瓦斯量（ml）直接法测定煤层直接法测定煤层瓦斯含量仪表与瓦斯含量仪表与曲线图曲线图Prof. Dr. Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本
41、参数三、瓦斯抽采基本参数1m1MPaP21m1m1mm3/m2.d3、煤层透气性系数、煤层透气性系数Prof. Dr. Cheng煤层煤层钻孔钻孔流量计流量计阀门阀门压力表压力表测压管测压管钻孔密封段钻孔密封段3、煤层透气性系数、煤层透气性系数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数部分矿井的煤层透气性系数部分矿井的煤层透气性系数4 4、钻孔流量衰减系数、钻孔流量衰减系数1 1）定义）定义：钻孔瓦斯流量随着时间延续呈衰减变化关 系的系数2）测算方法）测算方法：选择具有代表性的地区打钻孔，先测其初始瓦斯流量q0，经过时间t后，再测其瓦斯流量qt，然后以下式
42、计算之： qt = q0e-at式中a钻孔瓦斯流量衰减系数，d-1； q0钻孔初始瓦斯流量，m3min； qt经t时间后的钻孔瓦斯流量，m3min； t时间，d。4 4、钻孔流量衰减系数、钻孔流量衰减系数 3）用途用途：可作为评估煤层预抽瓦斯难易程度的指可作为评估煤层预抽瓦斯难易程度的指标之一。标之一。类类 别别钻孔流量衰减系数钻孔流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数煤层透气性系数(m2/Mpa2.d)容易抽放容易抽放0.00310可以抽放可以抽放0.0030.05100.l较难抽放较难抽放0.050.1煤层抽放瓦斯难易程度分类表煤层抽放瓦斯难易程度分类表5 5、矿井瓦斯储量矿井瓦斯储量 瓦斯
43、储量瓦斯储量系指煤田开发过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤岩层储存的瓦斯总量。其计算公式为： WkW1十W2十W3 式中Wk矿井瓦斯储量，万m3； W1可采煤层的瓦斯储量总和，万m3； W1 n Ali Xli Ali矿井每一个可采煤层的煤炭储量，万t； n矿井可采煤层数； Xli每一个可采煤层的瓦斯含量，m3t；5 5、矿井瓦斯储量、矿井瓦斯储量 瓦斯储量计算式：WkW1十W2十W3 式中 W2可采层采动影响范围内不可采邻近层的瓦斯储量总和，万m3; n W2AiXi i=1 Ai可采层采动影响范围内每一个不可采煤层的煤炭储量，万t。采动影响范围，上邻近层取5060m，下邻近层取2030m；
44、 Xi可采层采动影响范围内每一个不可采煤层的瓦斯含量，m3t； n矿井可采煤层采动影响范围内的不可采煤层数； W3围岩瓦斯储量，万m3,当围岩瓦斯很小时,W3=0； 若含瓦斯量多时，可据经验取之或实测而定。6 6、可抽瓦斯量、可抽瓦斯量 可抽瓦斯量是指可抽瓦斯量是指瓦斯储量中在当前技术水平能被抽出来的最大瓦斯量。 可抽瓦斯量概算法是： 可抽瓦斯量瓦斯储量可抽瓦斯量瓦斯储量x抽采率抽采率 7 7、瓦斯抽采率、瓦斯抽采率 (1)矿井(或采区)抽采率： dk100 Qkc/ （Qkc十Qkf) 式中dk 矿井(或采区)抽放率，%； Qkc矿井抽采瓦斯量，m3min； Qkf矿井风排瓦斯量，m3min
45、。7 7、瓦斯抽采率、瓦斯抽采率(1)(1)瓦斯管道流量测量：瓦斯管道流量测量： 测速管（皮托管测速管（皮托管 Pitot Pitot ） 同心套管与压差计同心套管与压差计RAB实际应用的毕托管示意图实际应用的毕托管示意图 7、瓦斯抽采率、瓦斯抽采率 (1)瓦斯管道流量测量瓦斯管道流量测量孔板流量计孔板流量计 孔板孔板：测量元件测量元件； 缩脉缩脉：孔板后1/32/3 d 处。 R121002d1S1u1d0S0u0d2S2u2 孔板流量计孔板流量计22222211vPvPrr+=+ V V型锥流量计是型锥流量计是2020世纪世纪8080年代年代提出具有革命提出具有革命性的新型流量性的新型流量
46、计，它是一个计，它是一个悬挂在管道中悬挂在管道中央的锥形体，央的锥形体，高压高压P1P1取自锥取自锥体前流体未扰体前流体未扰动的管壁动的管壁 ；低；低压压P2P2取自后锥取自后锥体中央，差压体中央，差压P= P1- P2P= P1- P2的的平方根与流量平方根与流量成正比。成正比。L V V型锥流量传感器的型锥流量传感器的工作原理工作原理22222211vPvPrr+=+项目项目孔板流量计孔板流量计涡街流量计涡街流量计V V锥流量计锥流量计工作原理工作原理差压型（伯努利差压型（伯努利原理原理)技术成熟技术成熟卡门涡街技术，技术成熟卡门涡街技术，技术成熟差压型，美差压型，美McCROMETER公
47、公司发明，国内多为司发明，国内多为仿造仿造管径范围管径范围l0-1500mm15- 3000mm15-3000mm直管段要直管段要求求前前10D后后5D前前10D后后5D ，加等流变径后，加等流变径后可减小到前可减小到前5D后后2D前前1 3D后后0-1D量程比量程比3:14:18:115:1加等流变径可最大加等流变径可最大扩到扩到30:110:1压力损失压力损失60%差压差压孔板的孔板的1/151/20孔板的孔板的I/2 I/3流量测量方法及其比较流量测量方法及其比较项目项目孔板流量计孔板流量计涡街流量计涡街流量计V V锥流量计锥流量计振动振动影响影响有影响，通过安装工艺可以将影响降到有影响
48、，通过安装工艺可以将影响降到最低最低有影响，通过安装有影响，通过安装工艺可以将影响降工艺可以将影响降到最低到最低被一直杆固定在管道中被一直杆固定在管道中心呈悬臂态，会由流体心呈悬臂态，会由流体流动诱发震荡，有影响流动诱发震荡，有影响信号信号特性特性非线性非线性线性线性非线性非线性不确不确定度定度1.5%-2.5%，流量低于流量低于30%时，误差增大，气体测定时，误差增大，气体测定时更为严重。介质的长期磨损，锐角变时更为严重。介质的长期磨损，锐角变钝，也严重影响精度钝，也严重影响精度1.0%、2.5%在量程范围内和使在量程范围内和使用寿命期内精度几用寿命期内精度几乎不变乎不变0.5%2.5%与安
49、装工艺关系密切与安装工艺关系密切维护维护成本成本需消漏，定期排污，灌隔离液，更换导需消漏，定期排污，灌隔离液，更换导压管、阀门、保温，清洗孔板等，尤其压管、阀门、保温，清洗孔板等，尤其北方地区室外存在防冻问题北方地区室外存在防冻问题除在计量上要求周除在计量上要求周期性标定外，一般期性标定外，一般不会出现故障不会出现故障具有自动清洗功能，但具有自动清洗功能，但锥体表面状况对测量有锥体表面状况对测量有影响影响标准标准情况情况有国际国内标准有国际国内标准有国际国内标准有国际国内标准新技术，国际国内均无新技术，国际国内均无相关标准相关标准流量测量方法及其比较流量测量方法及其比较 7 7、瓦斯抽采率、瓦
50、斯抽采率 (2)矿井(或采区)抽采率： dk100 Qkc/ （Qkc十Qkf) 式中dk 矿井(或采区)抽放率，%； Qkc矿井抽采瓦斯量，m3min； Qkf矿井风排瓦斯量，m3min。7 7瓦斯抽采率瓦斯抽采率 (3)工作面工作面(开采层开采层)瓦斯抽放率瓦斯抽放率： dgk =100 Qs / Wg 式中dgk工作面(开采层)瓦斯抽放率，； Qs在一定时间内工作面(开采层)抽出的总瓦斯量，万m3； Wg抽放工作面(开采层)的瓦斯储量，万m3。 (4)工作面工作面(邻近层邻近层)瓦斯抽放率瓦斯抽放率： dgl=100 qlc /(qlc十qy) 式中qlc工作面(邻近层)瓦斯抽放率，；
