瓦斯综合治理工作体系.ppt

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1、瓦斯综合治理工作体系,煤科沈阳研究院 胡光龙 研究员,2,瓦斯综合治理,煤矿瓦斯治理要点：1、防治采煤作业空间瓦斯积聚；2、防治煤与瓦斯突出；,3,瓦斯综合治理,井下瓦斯积聚的原因：1、煤层瓦斯含量大，在采掘过程中瓦斯大量涌出致使采掘空间通风能力不能将瓦斯稀释到安全界限以下；2、地质构造带异常瓦斯涌出；3、大气压降低使采空区瓦斯涌出；4、发生瓦斯动力现象；5、冲击地压和冒顶使破碎煤体瓦斯大量涌出；6、爆破落煤瓦斯集中涌出7、通风失控导致瓦斯不能正常排放而积聚：8、违章作业,4,瓦斯综合治理,煤与瓦斯突出的原因：1、开采煤层具有突出危险性；2、邻近煤层具有突出危险性；3、对突出危险性认识不清；4

2、、冲击地压或矿压所致；5、残存动力平衡失稳（疲劳失稳）或构造应力释放；6、预测指标不准确；7、抽放瓦斯不到位。,5,瓦斯综合治理工作体系,国家煤矿安监局办公室关于进一步健全煤矿瓦斯综合治理工作体系建设工作机制的通知煤安监司办201211号即“加快建设通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位的瓦斯综合治理工作体系”,6,瓦斯综合治理工作体系,目标：认真落实瓦斯“零超限”目标管理制度，进一步完善通风系统和设施，强化局部通风管理，持续做到通风系统合理可靠、监测监控系统有效；严格执行瓦斯抽采达标和防治煤与瓦斯突出规定，建立瓦斯抽采达标自评估体系，严格落实区域和局部“两个四位一体”防突措施，切实做到先抽后

3、采、抽采达标、不采突出面、不掘突出头。,7,瓦斯综合治理工作体系,通风可靠的基本要求是：系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定；抽采达标的基本要求是：多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标；监控有效的基本要求是：装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速；管理到位的基本要求是：责任明确、制度完善、执行有力、监督严格。,8,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,1、系统合理符合矿井通风设计规范具有完整独立的通风系统：类型：矿井为中央并列、中央边界；两翼对角；分区。机械通风方式：压入和抽出式。一进一回的长壁工作面通风系统：U型后退、U型前进、Z型前进。两进一回或一进两回的工作面通风系统（Y型、W型）。两进两回

4、的工作面通风系统（H型系统）,9,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,符合安全规程的要求：如采掘面应独立通风；串联通风；下行风等符合规程114、115、116、117条要求。风流中气体组分、速度、温度符合规程100、101、102条要求。采用机械通风可反风符合规程121、122条要求。突出矿井符合防突规定第23条要求。禁止巷道一段进风，一段回风等。,10,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,符合通风质量标准要求：,11,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,2、设施完好：符合安全规程109、118条，主要进回风井巷必须设置永久风墙或正反向风门；控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等设施必须可靠。3、风量充足：合理测算

5、矿井有效风量矿井有效风量：为采煤、掘进、硐室、无轨胶轮车及其它巷道用风之和Q有效Q采Q掘Q硐 Q无轨+Q其它,12,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,采煤工作面需要风量计算：1、按瓦斯涌出量计算式中：Q采i采煤工作面需要的风量，m3/min；Q采i 采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；采煤工作面绝对瓦斯涌出量，m3/min；采煤工作面瓦斯涌出不均匀的备用风量系数1.2-1.4。如铁法晓明矿：S3 715工作面需要风量Q1=10011.01.35=1480 m3/minN2 411工作面需要风量Q2=10010.01.35=1350 m3/min备用面供风为1000 m3/min。总计3830

6、m3/min。,13,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,2、按工作面温度计算 Q采i=60V采iS采iK采面长i式中：Q采i按气温计算采煤工作面的需要风量，m3/min；V采i采煤工作面按气温要求的风速，m/s，按气温t2324时，V2.0 m/s；S采i采煤工作面净断面，m2；计算S3715工作面Q1=602.07.01.0=840 m3/minN2411工作面 Q2=602.07.01.0=840 m3/min,14,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,3、按最高风速验算 Q采iS采i Q采i最高风速时（4m/s）采煤工作面允许通过风量，m3/minS采i采煤工作面通风有效断面，m2。验算S2715

7、工作面允许通风量Q12407.01680 m3/min；N2411工作面允许通风量Q22407.01680 m3/min；,15,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,掘进工作面的风量计算掘进总需要量按矿井各独立通风掘进工作面实际需要量总和计算。1、按瓦斯出量计算式中：Q掘掘进工作面的需风量，m3/min；qCH4掘进工作面的瓦斯涌出量，m3/min，如晓明矿每个煤巷掘进头的瓦斯涌出量为1.75 m3/min；K掘通掘进工作面的瓦斯不均匀系数，如晓明矿煤巷掘进工作面瓦斯不均匀系数K掘通1.6。,16,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,计算每个煤巷掘进工作面的风量（共4个工作面）Q掘=1001.751.6=

8、280 m3/min2、按局部通风机吸风量计算 Q掘=Q风机+15SQ掘掘进工作面需要的通风量，m3/min；Q风机局部通风机实际吸风量，m3/min；煤巷掘进采用FDN06/30局部通风机其额定吸风量Q=300 m3/min。S局部通风机至掘进工作面回风之间的净断面积，m2，按S8 m2计算每个掘进工作面需风量 Q掘300+158420 m3/min（4个面1680m3/min）,17,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,3、按最低风速验证：规程规定煤巷掘进风速V0.25m/s Q掘S15 m3/minS掘进巷道断面，m2，如晓明矿大巷断面为1012m2。最低风速验算 Q掘1215=180 m3/

9、min硐室风量计算晓明矿硐室供风量均经验配风，机电硐室配风量为8010 m3/min。中央系统共8个硐室共需850 m3/min；边界系统共4个硐室共需400 m3/min；全矿硐室需风量 Q硐850+4001250 m3/min。,18,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,稀释无轨胶轮车（柴油机车）废气需风量依据现代矿井辅助运输设备选型及计算中的统计：美国、澳大利亚要求一般井下使用柴油机巷道风量不少于3m3/(kWmin)。美国矿业安全局规定：当多台柴油机车辆在同一巷道中运行时，第1台按上述规定值配风，第2台按75%，3台及更多时，按每台加50%配风。英国要求不少于5.44m3/(kWmin)。德

10、国、日本要求使用柴油机的配风量不少于46m3/(kWmin)。其它巷道用风计算 矿井已采区仍有些巷道需要供风，亦按其经验供风，如晓明矿，中央系统需400 m3/min；边界系统需1000 m3/min。全矿其它用风为Q其它=400+1000=1400 m3/min。,19,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,计算全矿需要的总风量 Q需Q有效K矿通式中：K矿通矿井通风系数，考虑矿井的内部漏风和风量分配不均匀等因素。（抽出式通风K矿通1.151.2，压入式K矿通=1.251.3）。如铁法晓明矿：Q有效Q采.备Q掘Q硐Q其它3830+1680+1250+14008160 m3/min计算全矿需风量：Q需8

11、1601.29792 m3/min。目前矿井实际供风量中央系统为4389 m3/min，边界系统为4267 m3/min。全矿总供风量为8656 m3/min，不能满足矿井需要风量9792 m3/min，因此矿井需要进行通风改造。,20,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,4、风流稳定：保障要点：足够的通风能力与以风定产；减少矿井外部、内部漏风；进风段、用风段、回风段风阻适宜。核定通风能力总体核算法，根据矿井上年度的实际供风量、瓦斯涌出量和平均日产1t煤的实际供风量来计算。低瓦斯矿井的通风能力核定计算公式,21,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,式中：P矿井通风能力，104 t/a；Q矿井总进风量，m3

12、/min；q1平均日产1 t煤需要供风量，m3/min；q1的取值应对上年度实际有效风量的安全，合理和经济性进行分析，取其合理值；K1矿井通风系数，考虑矿井漏风和配风不均匀等因素的备用系数，取1.31.5，取值范围由矿井根据实际情况选取，但必须验算瓦斯不超限。高瓦斯矿井（包括突出矿井和有冲击地压矿井）计算公式,22,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,式中：P矿井通风能力，104 t/a；Q矿井总进风量，m3/min；矿井瓦斯相对涌出量，m3/t；可按瓦斯鉴定的数值确定，矿井有瓦斯抽放时应扣除地面抽放量；K矿井通风备用系数，包括矿井产量不均匀，瓦斯涌出不均匀，备用工作面用风系数以及矿井内部漏风系数等

13、的综合系数，可取1.5-1.8，大型矿井取小值，中、小矿井取大值；0.0926总回风巷瓦斯浓度不超过0.75%的换算数，即1/（24600.75%）。按矿井需风量计算方法核算，矿井需风量的计算是按照生产矿井的采煤工作面、掘进工作面、硐室和其它巷道等用风地点分别进行计算，并计算出各个采区的需风量和全矿总需风量。,23,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,按照矿井总风量与矿井各个用风地点的需风量（有效风量），并按采掘计划列出的采掘工作面个数和相应的计划产量（出煤量），计算出矿井通风能力。式中：P矿井通风能力，104t/a；P采i第i个煤工作面正常条件下的年产量，104t/a；P掘i第i掘进工作面正常掘进

14、条件下年进尺的出煤量，104t/a；m、n分别为矿井采煤工作面、煤巷掘进工作面的个数。,24,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,矿井主要通风机能力的验证按照矿井主要通风机的实际运行性能曲线和矿井通风系统的通风能力曲线相运行确定的风机运行的实际工况点，即风量Q和风压H应处于风机稳定和合理的区域内，并检验风机供给矿井的总进风量应大于矿井需要的总进风量。其进风比应满足下列要求：,25,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,矿井通风系统能力的验算:矿井通风系统的供风量的通过能力与矿井通风网络各井巷通风阻力大小有直接关系(11页）。这就要进行矿井井巷风阻的计算和测定，并进行矿井通风网络的解算，验证矿井的总进风量和各

15、个用风地点的风量分配是否满足实际需要，风量分配与各用地点的需风量不符时，应进行风量调节，之后，再进行通风网络解算，使之风量分配符合各用风地点的风量需求。若解算结果风量分配仍不能满足需风量的要求，此时应减少采掘工作面的产量或个数，降低矿井的生产能力(以风定产）；否则进行通风系统改造（一般采用扩修井巷），使之满足矿井供风量的要求。,26,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,矿井通风能力核定实例 根据铁法晓明矿困难时期的通风系统进行通风能力核定。晓明矿计划产量170万t/a，对中央风井系统的通风改造：（1）新掘一条长525 m断面12 m2的并联风道，从南一排4号层分岔口到中央风井底；（2）扩修风道由原断

16、面6-7 m2扩修为12 m2，从南三东翼回风巷至南一排4号层岔口，全长2160 m；（3）中央风井更换主要通风机，选用BD-8-24（HP）对旋通风机，其额定风量为110 m3/s，额定风压3230 Pa，额定功率420 KW。改造后的矿井通风系统经通风网络解算结果为：中央风井系统通风5765m3/min，边界风井系统通风量达4608 m3/min，全矿总供风量为10373 m3/min，矿井困难时期的风量计算总需风量应达9792 m3/min。矿井供风比Q供/Q需=10313、9792=1.06，达到要求。通风网络解结果表明各用地点供风量均能满足需风量的要求。,27,瓦斯综合治理工作体系通

17、风可靠,通过矿井供风量的解算结果来进行矿井通风能力的核定。S2715工作面能力核定：式中：P1S3715采面的日产能力，t/d；Q1S3715采面的供风量，m3/min，Q1=1500 m3/min；q1S3715采面的瓦斯相对涌出量，m3/t，q1=7.0 m3/tK采煤瓦斯涌出不均匀通风系数，机采面K=1.2-1.5，本次核定K=1.35。,28,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,N2411工作面能力核定：式中：P2N2411采面的日产能力，t/d；Q2N2411采面的供风量，m3/min，Q21500 m3/min；q2N2411采面的瓦斯相对涌出量，m3/t，q26.35 m3/t；K采煤

18、瓦斯涌出不均匀通风系数，取K1.35,29,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,全矿采煤工作面的通风能力：P采（P1P2）350168.17万t/aP采矿井采煤面的能力，万t/a；P1S3715采面日产能力，t/d；P2N2411采面日产能力，t/d；350矿井年工作日数，按350天计算。煤巷掘进面通风能力核定晓明矿S3采面有2条综掘煤巷和N2采面有2条综掘煤巷，每条综掘煤巷月进尺100 m，掘进断面为10 m2。,30,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,每条综掘煤巷的年出煤能力：P掘12LS=17400 t/a式中：P掘综掘煤巷的年出煤能力，t/aL综掘煤巷的月进尺，m，按L100 m计算；S煤巷掘进

19、断面（全断面），m2，按S10 m2计算；r煤炭的容重，t/m3，r1.45 t/m3。全矿掘进煤巷的年出得能力P掘4 P掘169400 t/a式中：P掘全矿掘进出煤能力，t/a；4共4条煤巷；,31,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,矿井通风能力核算P矿P采P掘168.17+6.94175.11万t/a按照晓明矿2个综采工作面的和4个综掘煤巷面的通风能力核实，其年通风能力达175.11万t，比计划产量170万t增加5.11万t的能力，说明矿井经通风系统改造后，矿井的通风能力能满足矿的计划产量，而且有5万t的富裕能力，说明矿井制定的计划产量是合理的。,32,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,高瓦斯工作

20、面通风能力核定根据规程第101条：“综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘措施后，其最大风速不得超过5m/s”的规定。说明高瓦斯工作面的通风能力（通风量）受最高风速5m/s所限制：U形工作面的通风有效通风断面综采（综放）工作面的通风能力受断面和风速所限制。取工作面的有效断面S为,33,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,式中：S工作面的有效断面积（或称通风断面积），m2；h工作面的采高，m；B工作的控顶距，m，综采、综放工作面控顶距取B3.0m（即5个循环宽度，B50.6m=3.0m）；0.7工作面通风有效断面系数。不同采高U型工作面的通风量和排瓦斯能力工作面最高的通风量：工作面通风最

21、大稀释的瓦斯量,34,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,上式中Q工作面最高通风量，m3/min；S工作面的有效通风断面，m2；V工作面最高允许风速，m/s，V5m/s300m/min；C工作面风流中最高瓦斯浓度，%，C1%；工作面通风最大稀释的瓦斯量，m3/min。其通风能力和排瓦斯能力计算如下表所示：,35,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,不同采高U型工作面通风能力核算根据工作面相对瓦斯涌出量qX（m3/t）、绝对瓦斯涌出量q0（m3/min）、通风量Q（m3/min）和通风能力T（产量t/d）的关系可按下式表示：,36,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,式中：T工作面通风能力，t/d；qX工作面相对

22、瓦斯涌出量，m3/t；Q工作面允许最大通风量，m3/min，Q60VhB0.7，其中V：工作面最大风速5m/s；h：工作面采高，m；B：工作面控顶距，m，取B3.0m；0.7：工作面有效通风断面系数。K瓦斯涌出不均衡系数，K1.21.7，取K1.45。将上述各已知参数代入则工作面的通风能力（产量）与瓦斯相对涌出量及采高间的关系：（t/d）由此可以列出U型工作面采高、瓦斯相对涌出量和工作面的通风能力（产量）的关系如下表所示：,37,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,U型工作面通风能力T与采高h和相对瓦斯涌出量qX的关系,38,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,掘进工作面风筒阻力和通风能力计算高瓦斯掘进工

23、作面必须采用压入式的通风方式，供给风量必须满足稀释掘进过程中涌出瓦斯量的要求。因此选择好局部通风机和导风筒是掘进通风的关键。掘进工作面供风量和风筒的通风阻力计算高瓦斯掘进工作面的通风量，常以稀释瓦斯的条件来计算：Q掘100 q掘K掘式中：Q掘掘进工作面的需要风量，m3/min；q掘掘进工作面的绝对瓦斯涌出量，m3/min；K掘掘进工作面瓦斯涌出不均匀系数，应根据实测结果确定，机掘工作面一般可取K掘1.41.8。,39,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,局部通风机的供风量：考虑到风筒的漏风，局部通风机的供风量Qf，应按下式计算QfQ掘（1LL100）式中：Qf局部通风机的供风量，m3/minL掘进工

24、作面风筒长度，按100m为计算单位；L100按风筒长度相应的百米漏风率，%。风筒通风阻力计算压入式风筒通风阻力可按下式计算：hLR100L（QfQ出）式中：hL风筒的通风阻力，（Pa），亦即是压入式局部通风机的全压；R100风筒的百米风阻，NS2/m8；Qf局部通风机的供风量，m3/S；Q出风筒出口的风量，m3/S，应满足工作面的需风；L风筒的长度，以每100m为计算单位。,40,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,局部通风机的选型：根据风筒通风阻力计算，即可计算出风筒通风的工况Qf和hL。根据风筒工况的要求，选择合适的局部通风机的型号，使风筒工况的Qf与hL正好落在所选的局部通风机性能曲线上，而且

25、处于高效区。实例计算：设某机掘工作面，掘进巷长度为950m，掘进工作面的瓦斯涌出量为1.5m3/min，求算局部通风机和风筒的选型。计算掘进工作面的需要风量Q掘100q掘K1001.51.5=225m3/min=3.75m2/s式中：Q掘掘进工作面的需风量，m3/min，即风筒的出口风量；q掘掘进工作面的瓦斯涌出量，m3/min；K掘掘进工作面瓦斯涌出不均匀系数，机掘工作面取1.5。,41,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,计算风筒的风阻、通风阻力和局部通风机的供风量根据常用的胶皮柔性风筒的规格，选用直径d=600mm，每节长为10m风筒，用作工作面导风设备。风筒的总风阻R和漏风率P风筒的总风阻R

26、R100L23.09.5218.5 NS2/m8式中：R风筒的总风阻，NS2/m8；R100风筒的百米风阻，取R10023.0 NS2/m8；L风筒的长度，以每100m为计算单位，L9.5。风筒的漏风率P：PL100L3%9.528.5%式中：P风筒总漏风率，P28.5%；L100每100m风筒的漏风率，取L1003.0%。,42,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,风筒的入口风量和风筒通风阻力计算。风筒的入口风量计算：根据工作面的需风量和风筒的漏风率，则风筒入口风量，即风机的供风量Qf按下式计算：QfQ入Q掘（1+P）2251.285289.1 m3/min4.82 m3/s风筒通风阻力计算：hf

27、R（Q入Q掘）218.5（4.823.75）3949.4 Pa式中：hf风筒的通风阻力，Pa，即风机供给的全风压。根据风筒通风工况hf和Qf，选取FD-5.6-215的对旋局部通风，根据其性能曲线，当风机的工况Qf300m3/min时，风机风压hf4020Pa，基本上与风筒需要的工况吻合。因此选择FD-5.6对旋局部通风机是适合的，能满足该掘进工作面的通风要求。,43,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,减少矿井外部、内部漏风：外部漏风规程121条：外部漏风：主扇井口无提升设备5%，有提升设备15%。有效控制地表塌陷裂隙漏风。内部漏风通风设施完善、可靠。,44,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,进风段、

28、用风段、回风段风阻适宜如有自然发火危险工作面通风能力核定：矿井防灭火技术规范规定有自然发火危险的采煤工作面，工作面的通风阻力损失（即工作面进、回口的压力差P）应不大于200Pa，依据此规定核定工作面的通风能力。由此可列出工作面的采高h和工作面的允许风速的关系。,45,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,式中：P工作面通风阻力，Pa,P200 Pa；R工作面风阻，NS2/m8；Q工作面通风量，m3/s；L工作面长度，m，取L200 m；S工作面断面，m2，ShB；式中h：采高m，B：工作面控顶距，m，取B3.0 m；V工作面风速，m/s工作面通风摩擦阻力系数，NS2/m4，综采面四柱支撑式液压支架，取

29、40010-4 NS2/m4。将这些参数代入式内得：,46,瓦斯综合治理工作体系通风可靠,即只有当采高h1.015 m时，工作面阻力P200 Pa时，风速不超过5.0 m/s，按允许风速5.0 m/s（规程101条）计算h1.015 m的采高条件下的通风阻力P均小于200Pa，而且随采高增大工作面阻力下降，也说明了P200 Pa的条件对于高产工作面皆能满足。,47,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,一、掌握瓦斯三要素：煤层瓦斯含量、瓦斯压力、采掘瓦斯涌出量。1、煤层瓦斯含量瓦斯以游离和吸附状态赋存于煤的孔隙中,m3/t。煤层瓦斯含量的测定：直接和间接测定方法，直接法即按标准采取煤样测定瓦斯解吸量并

30、计算解吸损失量和在实验室测定煤样残存瓦斯量来确定煤层瓦斯含量；间接法即测定瓦斯压力和有关参数用上式计算煤层瓦斯含量。,48,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,直接测定法煤样解吸法 瓦斯含量=解吸量+损失量+残存量 解吸量：在每次钻孔中取煤样装罐，进行解吸量测定（用排水取气法测定）；残存量：（实验室测定）损失量：作图推定，煤样解吸测定前的暴露时间为t0，t0=t2-t1；不同时间t下测定的Vt值，绘制全部测点(t0+t)0.5，Vt曲线图，将测点的直线关系段延长与纵坐标轴相交，直线在纵坐标轴上的截距即为瓦斯损失量。如下图：,49,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,损失量图示法：,50,瓦斯综合治理工作体

31、系抽采达标,损失量计算法：Vt=a+bt 按上述的图示确定直线段的数值,按最小二乘法确定a、b值。t=0时a值即为损失量。幂函数计算损失量法：qt=q0.(1+t)-n(此法即将t、Vt转化为解吸速 度(ti+ti-1)/2、qt）损失量:Vs=,51,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,2、矿井瓦斯涌出规律煤层瓦斯由吸附和游离状态赋存，其数量均决定于瓦斯压力即游离瓦斯作用于孔隙壁的气体压力，当矿井采煤时，由于煤岩碎裂、巷道和采空区的存在则形成煤层瓦斯解吸和流动的条件，而导致矿井（采区、工作面）风流中含有瓦斯，其含有量称之为矿井（采区、工作面）瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量为m3/min，相对瓦斯涌出量

32、为m3/t。,52,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,1）矿井瓦斯来源对一个生产矿井，必须清楚矿井瓦斯来源，了解各瓦斯源涌出瓦斯量。,53,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,2）矿井瓦斯涌出影响因素煤层和岩层瓦斯含量：含量大涌出量大开采深度：由于深度增加瓦斯含量增加开采规模：开采规模越大绝对瓦斯涌出量越大开采顺序与开采方法：煤层群首采层，特厚煤层第一分层瓦斯涌出量大，冒落比充填大(5)地质构造、煤层厚度变化(6)大气压力的变化是采空区瓦斯涌出量发生变化：气压变低采空区瓦斯涌出量加大；反之变小。,54,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,瓦斯涌出量预测可用矿山统计法和分源预测法。分源预测法：采煤工作面瓦斯涌出

33、量；掘进工作面瓦斯涌出量；采区瓦斯涌出量；矿井瓦斯涌出量。计算式分别如下：采面和邻近层瓦斯涌出量计算：,55,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,掘进面煤壁和落煤瓦斯涌出量计算：煤壁：q3=nmvq02(L/v)1/2-1落煤：,56,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,回采工作面：q5=q1+q2；掘进面：q6=q3+q4。采区瓦斯涌出量：矿井瓦斯涌出量：,57,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,3、煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力是指原始煤体孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。（MPa）井下布置钻孔直接测定煤层瓦斯压力。间接法推算煤层瓦斯压力：利用新鲜煤样，直接测定煤层瓦斯含量，然后利用它与煤

34、层瓦斯压力之间的关系反推煤层瓦斯压力。,58,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,式中：X煤层瓦斯含量，m3/t；a煤的瓦斯吸附常数，试验温度下煤的可燃质极限吸附量，m3/t.r；b煤的瓦斯吸附常数，MPa-1；P煤层瓦斯压力（绝对），MPa；Ad煤的灰份，；Mad煤的水份，%；煤的孔隙率，m3/m3；煤的视密度，t/m3。,59,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,二、抽采瓦斯的必要性与抽采方法1、必要性之一是符合矿井通风的要求即：当 qjqt=0.6vSC/K式中：qj、qt工作面绝对瓦斯涌出量和通风可允许的瓦斯量，m3/min；v巷道或工作面允许的最大风速，m/s；S风流通过的最小断面，m2；C规程

35、允许的风流瓦斯浓度，%；K瓦斯涌出不均衡系数，1.2-1.7。,60,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,应抽瓦斯量qc，m3/min：（必须满足工作面配风量要求）qc qj-qt qj工作面实际涌出量或预测涌出量，m3/min；qt工作面风量允许的瓦斯涌出量，m3/min。2、必要性之二是符合防突规定的要求，消除煤层突出危险性：对于具有突出危险的煤层，采面抽排瓦斯指标：小于始突深度瓦斯压力或含量，参考指标即瓦斯压力0.74MPa，或含量8m3/t。石门和煤掘面范围符合规定49条。,61,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,3、煤层预抽瓦斯可能性煤层预抽瓦斯难易程度分类：,62,瓦斯综合治理工作体系抽采达

36、标,：是1m长的煤体上当压力平方差为1MPa2时，通过1m2煤层断面每日流过的瓦斯m3。1m2/MPa2.d=0.025md。：是钻孔瓦斯流量随时间呈衰减变化的系数，qt=q0e-t=（lnq1-lnq2)/(t2-t1)。,63,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,Q t=1440q0(1-e-t)/。t时间钻孔瓦斯抽采量Qj：Qj=1440q0/。钻孔极限抽采量m3。Qt/Qj=K=1-e-t。有效抽采时间ty：当K=0.8时，ty=1.609/。K=0.9时，ty=2.303/。因此，煤层预抽瓦斯是有限度的。,64,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,4、瓦斯抽采方法按抽采瓦斯源：本煤层瓦斯抽采；邻

37、近层瓦斯抽采；采空区瓦斯抽采。按抽采瓦斯方法：钻孔法抽采瓦斯；巷道法抽采瓦斯；埋管法抽采瓦斯应抽尽抽，多措并举,65,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,下面介绍几种有效地抽采瓦斯方法：例一：交叉钻孔预抽开采层瓦斯焦作九里山矿13051工作面走向长677m，倾斜长 5690m，煤层厚平均5.6m，倾角1618。钻孔布置在进风巷，顺煤层倾斜方向共打177个钻孔，交叉孔132个，总长8296m，平行钻孔45个，总长2995m，孔径65mm，孔长50m80m，孔间距39m。100m钻孔瓦斯抽放量q随时间t的变化规律为：平行布孔：q=0.04e0.009t 交叉布孔：q=0.1012e0.0104t,66,

38、瓦斯综合治理工作体系抽采达标,布孔方式：,67,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,交叉钻孔合理参数确定百米交叉孔累计抽瓦斯量：,68,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,若钻孔抽放有效系数K=0.8=（1t0.0104t）时：Q交=11209.6m3/hmK=0.9时：Q交=12610.8m3/hm若钻孔有效长度为L，则钻孔累计抽量Q孔：Q孔=Q交.L/100（m3）每孔控制范围内煤层瓦斯储量为QC：QC=mwoLgH（m3）m煤层厚度，m；煤容重，t/m3；w0煤层原始含量，m3/t；H孔间距，m；Lg工作面原始瓦斯含量带长，m；工作面钻孔控制范围内瓦斯抽放率，:n钻孔数量,69,瓦斯综合治理工作体系

39、抽采达标,则：交叉布孔方式是利用钻孔交叉时产生的卸压带叠加影响，相当于加大了钻孔直径，提高了抽放效果。比平行钻孔可提高抽放量1.5倍以上。,70,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,例二、淮南潘一矿开采保护层穿层钻孔抽采瓦斯效果经开采B11保护层（距被保护C13煤层70m左右）后，抽放C13煤层瓦斯，对C13煤层掘进工作面进行防突效果检验，卸压区域内钻孔瓦斯涌出初速度的最大值小于临界值4 L/min，钻屑量最大值低于临界值6kg/m，消除了突出危险性。煤巷平均月掘进速度提高2.5倍，达到200m/月以上，瓦斯涌出量仅1.8m3/min。回采工作面产量提高3倍左右，达到5100吨/天。瓦斯涌出量由25

40、m3/min降低到5m3/min。回风流平均瓦斯浓度由1.15%降低到0.5%。,71,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,卸压煤层底板岩巷和网格式上向穿层钻孔布置图,72,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,例三、顶板高位钻孔抽放采空区或上邻近层瓦斯钻孔迎工作面的推进方向布置，钻孔覆盖工作面长度的1/3或1/2；钻孔的倾角和方位角必须使钻孔终孔在冒落拱顶的裂隙发育带内；两个钻场之间的钻孔重叠长度应保持在30m以上。抽放效果：铁法晓南矿开采4号煤层，采用顶板高位长钻孔抽2号上邻近层瓦斯抽放率达73.1%，426d抽出瓦斯2068km3。布置如下图：,73,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,例四、阳泉顶板高抽巷

41、抽上邻近层瓦斯,74,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,巷道一般应处在顶板裂隙带的中上部即65米左右，高抽巷的水平投影距回风巷一般为60米，高抽巷的抽出率在8090%，最大抽放量可达80m3/min以上，一般在4060m3/min之间。例五、尾巷抽放 采空区尾巷抽放是边抽边采主要应用手段之一，也是老虎台矿近年来综放开采瓦斯抽放较为成功的经验。尾巷抽放就是在工作面后部掘进一条专用巷道至开切眼上方1020m处。然后在巷道内设325mm、426mm瓦斯管路与抽采系统连接，并将巷道用河砂充填封闭，工作面推进510m后，其顶板与尾巷巷道冒通，形成较大的瓦斯赋存空间，随着工作面的推进，空间越来越大，然后进行低

42、负压大流量高浓度抽放。解决上隅角、架后及回风流的瓦斯超限。应用尾巷抽放以来，综放面回风流的瓦斯浓度降至规程规定以下。,75,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,尾巷布置图：,76,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,例六、淮南地面钻井抽采采动区和采空区瓦斯开采11-2下保护层，采用地面钻井抽采上覆的13-1煤层松动区域瓦斯。下保护层采后，继续抽采其卸压瓦斯，被保护层回采，抽采采空区瓦斯。如右图：抽采效果：第一口井日平均抽出瓦斯14943m3，最高22190m3/d，共抽出瓦斯1225207m3。实测单井抽采有效影响半径211m。正常条件下，抽采浓度95%左右。淮南矿区已经应用地面钻井20口，其中潘三矿14

43、102（1）地面钻井单井平均抽采量达15 m3/min，潘一矿2361（1）地面钻井单井平均抽采量达18.2m3/min。,77,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,例七、晋城寺河煤矿大面积预抽瓦斯寺河矿X1301工作面预抽钻孔布置图：,78,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,寺河煤矿西井区3号煤层的瓦斯含量达16.6m3/t，最大瓦斯压力达2.12MPa，瓦斯放散初速度P为3347；寺河煤矿（西井）3号煤层为煤与瓦斯突出煤层。X1301工作面共施工23个水平羽状长钻孔。再是在X13013巷打顺层钻孔钻孔覆盖6m煤厚，设计钻孔长度150m，开孔间距2m，施工钻孔150个，钻孔总长度为22500m。X13

44、011巷施工钻孔320个。钻孔总长度为48000m。如前图所示。,79,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,5、钻孔法抽瓦斯增效技术措施 系指用钻孔预抽煤层瓦斯，当煤层透气性较低、抽放困难且抽放时间有限时，可采用钻孔人为增效措施，我国试验有效措施有以下几种：（1）扩大钻孔直径；（2）控制预裂爆破；（3）水力割缝或冲孔；（4）煤层水力压裂；（5）交叉钻孔，网格钻孔，密集钻孔等。为了有效抽采瓦斯增加钻孔密度是首选技措。如：（前图）例七、晋城寺河煤矿X1301工作面密集钻孔大面积预抽瓦斯,80,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,三、瓦斯抽采系统与抽采设计瓦斯抽采系统：永久和临时。系统组成：抽采瓦斯泵、管路、安

45、全装置、计量装置、供电与供水等。抽采瓦斯设计程序：1）、确认瓦斯抽采的必要性与可能性；2）、确认瓦斯抽采源；3）、确认瓦斯抽采量；4）、确认瓦斯抽采方法；5）、管路布置与选择；6）、计算管路阻力；7）、选择抽采瓦斯泵；8）、供电供水；9）、配套装置；10）、抽采瓦斯管理。,81,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,地面抽采系统：,82,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,83,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,五、抽采达标与抽采平衡（瓦斯抽采达标暂行规定）1、矿井抽采达标评判（规定第27-30条）1)、抽采后可解吸瓦斯含量达标；（表1）2)、抽采后采面抽采率达标（表2），并风流瓦斯不超限；3)、抽采后矿井瓦斯

46、抽采率达标(表3）。4)、抽采后抽采达标煤量符合矿井生产能力要求。（规定第11和32条）,84,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,1)、抽采后可解吸瓦斯含量（表1 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标）W可=W残-W常压 表1,85,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,2)、抽采后采面抽采率（采煤工作面瓦斯抽采率按附录A5计算）满足表2规定）A5中Qmc是回采期间当月抽采量，未包括预抽时的量，应加上备用面，否则抽率计算小。表2,86,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,3)、抽采后矿井瓦斯抽采率（矿井瓦斯抽采率按附录A6计算满足表3规定）A6中 表3,87,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,4)、抽采后抽

47、采达标煤量符合矿井生产能力要求 A达标A面.T抽需 式中：A达标备用工作面最后钻孔控制单元抽采达标煤量，t；A面采面平均日产煤量，t/d；T抽需备用工作面最后钻孔控制单元抽采达标需要的时 间，d。即备用工作面开切眼前方需要预抽的煤体。抽采达标煤量与备用预抽工作面准备及抽采情况密切相关，这样才可保持抽、掘、采平衡关系。矿井应结合实际情况制定平衡关系图表。,88,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,2、突出煤层抽采达标评判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（应符合防突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

48、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。,89,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,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

49、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3050m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3050m，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；（二）对穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦

50、斯区域防突措施进行检验时，在煤巷条带每间隔3050m至少布置1个检验测试点；,90,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,(一）小于120m一排检测点；大于120m两排检测点。（检测点布置应根据抽放钻孔布置而定）,91,瓦斯综合治理工作体系抽采达标,（三）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时，至少布置4个检验测试点，分别位于要求预抽区域内的上部、中部和两侧，并且至少有1个检验测试点位于要求预抽区域内距边缘不大于2m的范围；（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2030m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