区域消突措施 第四讲.ppt
第六讲,区域性瓦斯治理技术,目 录,一、国家对区域性瓦斯治理的规定二、保护层开采及卸压瓦斯抽采技术三、预抽煤层瓦斯防治煤与瓦斯突出技术四、区域消突效果检验,一、国家对区域性瓦斯治理的规定,煤矿安全规程2004年版,第一百九十二条：对于有突出危险煤层，应采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施。第一百九十三条：在突出矿井开采煤层群时，应优先选择开采保护层防治突出措施。开采保护层后，在被保护层中受到保护的区域可按无突出危险区进行采掘作业；在未受到保护的区域，必须采取综合防治突出措施。第一百九十四条：选择保护层应遵循下列原则：（一）优先选择无突出危险煤层作为保护层。矿井中所有煤层都有突出危险时，应选择突出危险程度较小的煤层作保护层。（二）应优先选择上保护层；选择下保护层开采时，不得破坏被保护层的开采条件。第一百九十八条：开采保护层时，应同时抽放被保护层瓦斯。,国家对区域性瓦斯治理的规定,国有煤矿瓦斯治理规定（2005年1月）第21号局长令,第五条：突出矿井必须首先开采保护层，不具备开采保护层条件的，必须对突出煤层进行预抽，并确保预抽时间和效果。,国家对区域性瓦斯治理的规定,煤矿瓦斯治理经验五十条（2005年3月）,第三十三条：强制性开采保护层，做到可保尽保，并抽采瓦斯，降低瓦斯压力。,国家对区域性瓦斯治理的规定,煤矿瓦斯治理与利用总体方案（2005年6月）,发展导向：坚持采煤采气一体化、地面与井下抽采相结合；坚持“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略瓦斯抽采与利用目标：2006年，有开采保护层条件的矿井，开采保护层比例达到30%以上；煤矿瓦斯抽采率达到30%以上；瓦斯（煤层气）抽采量达到40亿立方米。2010年，开采保护层比例达到90%以上；煤矿瓦斯抽采率达到50%以上；瓦斯（煤层气）抽采量达到100亿立方米。,国家对区域性瓦斯治理的规定,二、保护层开采及卸压瓦斯抽采技术,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,走向高抽巷,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,倾向高抽巷,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,倾向穿层孔,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,顶板走向孔,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,地面钻井,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,底板巷,穿层钻孔,1.采动卸压抽采煤层瓦斯原理,地面钻孔结构图,试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71%。（国家发明专利：ZL200510040410.X）,淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,地面钻孔结构图,试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71%。（国家发明专利：ZL200510040410.X）,淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,地面钻孔结构图,试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71%。（国家发明专利：ZL200510040410.X）,淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,地面钻孔结构图,试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71%。（国家发明专利：ZL200510040410.X）,淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,地面钻孔结构图,试验研究发现：单孔流量832m3/min，瓦斯浓度6095%，瓦斯抽采率64.71%。（国家发明专利：ZL200510040410.X）,淮南谢桥矿采动区域地面钻井法抽卸压瓦斯方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,淮南潘一矿远距离下保护层开采底板巷道网格式上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,淮南谢一矿保护层开采上、下邻近层瓦斯综合抽采方法,参数：B11突出危险煤层瓦斯压力4.5MPa,瓦斯含量14m3/t,B7、B8煤层瓦斯压力1.1MPa,瓦斯含量8m3/t。层间距：B11B9b 70m;B9aB9b 5.6m;B9aB9b 5.6mB8B9b 9.0m;B7B9b 20.5m;B6B9b 35.0m,方法：开采层顶板走向钻孔抽卸压瓦斯法；开采层B9b采空区埋管法；B10底板网格式穿层孔抽卸压瓦斯法；B6底板网格式穿层钻孔抽卸压瓦斯法；,2.卸压瓦斯抽采基本方法,淮南新庄孜煤矿煤层群多重上保护层开采底板巷上向穿层钻孔卸压瓦斯抽采方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采系统,顶板倾斜钻孔,安全出口,瓦斯泵房,进风平硐,顶板倾斜钻孔,顶板倾斜钻孔,瓦斯管,瓦斯管,2.卸压瓦斯抽采基本方法,顶板倾斜高抽巷抽采卸压瓦斯法,顶板走向高抽巷抽采卸压瓦斯法,顶板倾斜钻孔抽采卸压瓦斯法,阳泉上邻近层卸压瓦斯抽采方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,进风巷,保护层顶板高位抽放巷,阳泉三矿超远距离保护层及被保护层瓦斯抽采方法,保护层,被保护层底板卸压瓦斯抽放巷,被保护层,卸压瓦斯抽放钻孔,顶板走向高位抽放钻孔,内错式瓦斯尾巷,进风巷,回风巷,进风巷,回风巷,2.卸压瓦斯抽采基本方法,钻孔施工,封堵钻孔施工,抽采卸压瓦斯,采煤工作面,松藻煤矿被保护层卸压瓦斯抽采方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,沈阳红菱矿极薄上保护层开采瓦斯抽采方法,2.卸压瓦斯抽采基本方法,顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法,铁法晓南矿顶板走向穿层钻孔抽采卸压瓦斯方法,钻孔长度：170200m钻场间距：130m,2.卸压瓦斯抽采基本方法,三、预抽煤层瓦斯的治理技术,通过抽放煤层瓦斯：首先，降低煤层瓦斯压力和瓦斯含量，释放煤体内的瓦斯潜能。其次，煤体收缩变形，煤体所受的应力降低，透气性增大；同时煤体中的弹性潜能得到释放。此外，增大煤体的机械强度和煤体的稳定性，从而使煤与瓦斯突出的阻力增大，进一步减弱或消除突出危险性，起到防突效果。,1.预抽瓦斯消突原理,抽采方法通常有：底板巷道网格式上向密集穿层钻孔；底板岩巷穿层钻孔+顺层钻孔；倾向顺层长钻孔递进掩护。,2.抽采方法,底板巷道网格式上向密集穿层钻孔：,2.抽采方法,淮北芦岭煤矿底板双岩巷网格式穿层钻孔瓦斯抽采,2.抽采方法,中梁山底板网格式穿层钻孔预抽煤层瓦斯方法,底板岩巷,穿层钻孔,放水器,流量计,瓦斯抽采干管,2.抽采方法,底板巷道网格式上向密集穿层钻孔抽采瓦斯：由于突出煤层透气性低，为了缩短抽放时间，钻孔布置密集，通常钻孔间距不超过10m，钻场间距不超过30m。钻孔工程量大，通常用于单一无保护层可采的强突出危险煤层、掩护煤巷掘进、保护层保护范围以外的区域。,2.抽采方法,2.抽采方法,底板岩巷穿层钻孔+顺层钻孔,2.抽采方法,倾向顺层长钻孔递进掩护,3.预抽煤层瓦斯实例分析,淮北芦岭矿底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,芦岭煤矿8、9煤层为主采煤层，8煤层平均厚为8.96m，9煤层位于8煤层下部，间距为23m，平均厚度3.01m，两层煤都为突出煤层，曾发生上万吨的突出；由于历史原因，矿井二水平8、9煤层多数采区已不具备开采10煤层作保护层的条件；8煤层厚度大、煤质软、地压大，长距离的煤层巷道难以支护，巷道变形维护困难，经过长期实践形成了目前二水平底板双岩巷加斜石门形成回采巷道的工作面布置方式；瓦斯治理采用底板钻孔大面积预抽及顶分层保护层开采的方式。,3.预抽煤层瓦斯实例分析,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,8、9煤层工作面巷道布置情况,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,煤层瓦斯预抽,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,煤层瓦斯预抽,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,煤层瓦斯预抽,煤层瓦斯抽采期为11.5a，抽采率约为30%，煤层瓦斯含量由20m3/t下降到14m3/t,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,顶分层保护层开采及卸压抽采,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,顶分层保护层开采及卸压抽采,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,顶分层保护层开采及卸压抽采,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,顶分层保护层开采及卸压抽采,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层,9煤层,穿层钻孔,集中巷,轨道巷,顶分层保护层开采及卸压抽采,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,一是卸压瓦斯直接进入顶分层工作面采空区，经顶分层工作面的抽排系统解决；二是利用前期预抽煤层瓦斯的底部穿层钻孔抽采卸压瓦斯，穿层钻孔间距10m。,8煤层底分层及9煤层卸压瓦斯抽排方案,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,煤层瓦斯预抽后，有效降低了8、9煤层的突出危险性；8煤层顶分层保护层工作面巷道掘进及工作面开采采用“四位一体”综合防突措施；巷道掘进期间采用迎头排放钻孔结合巷帮抽采钻孔的抽排方案；工作面消突措施包括超前钻孔排放和工作面煤层注水；工作面随抽随抽措施一般包括顺层钻孔瓦斯抽采、顶板走向钻孔瓦斯抽采和采空区埋管瓦斯抽采三种瓦斯抽采方式，部分工作面配合使用了地面采空区井瓦斯抽采。,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,82采区三区段走向长平均为680m，倾斜长110130m，平均120m，原始瓦斯压力为3.1MPa，原始瓦斯含量为20m3/t；共计抽采瓦斯818m3，根据统计82采区三区段内瓦斯储量为2700m3，则顶分层采掘前，煤层预抽率达到30%。,工程实践,82采区三区段穿层钻孔单孔瓦斯抽采量随时间的变化图,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层顶分层825-1工作面布置图,工程实践,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,825-1工作面回采期间瓦斯抽排量变化图,825-1工作面回采期间瓦斯涌出量变化图,顶分层工作面绝对瓦斯涌出量为19.50m3/min，相对瓦斯涌出量41.87m3/t。,工程实践,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,8煤层底分层突出危险性考察,1考察钻孔残余瓦斯的变化曲线,3和4考察钻孔残余瓦斯的变化曲线,最大残余瓦斯压力为0.3MPa。测定的最大的钻屑瓦斯解吸指标仅为80Pa，在底分层825-2工作面机巷掘进中，回风流中的瓦斯浓度在0.18%0.54%之间，综上所述，底分层已消除突出危险。,工程实践,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,各阶段瓦斯抽排比例分析,各工作面瓦斯相关参数统计表,工程实践,底板双岩巷穿层钻孔瓦斯抽采及特厚突出煤层顶分层保护层开采瓦斯抽采技术,3.预抽煤层瓦斯实例分析,四、区域消突效果检验,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。,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；,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3050m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,（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；,穿层钻孔预抽石门揭煤区域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；（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。,钻孔控制范围与间接计算残余瓦斯含量时适当扩大的评价计算范围示意图,第五十七条 在石门揭煤工作面对无突出危险区进行的区域验证，应当采用本规定第七十一条所列的石门揭煤工作面突出危险性预测方法进行。在煤巷掘进工作面和回采工作面分别采用本规定第七十四条、第七十八条所列的工作面预测方法对无突出危险区进行区域验证时，应当按照下列要求进行：（一）在工作面进入该区域时，立即连续进行至少两次区域验证；（二）工作面每推进1050m（在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值）至少进行两次区域验证；（三）在构造破坏带连续进行区域验证；（四）在煤巷掘进工作面还应当至少打1个超前距不小于10m的超前钻孔或者采取超前物探措施，探测地质构造和观察突出预兆。,第五十八条 当区域验证为无突出危险时，应当采取安全防护措施后进行采掘作业。但若为采掘工作面在该区域进行的首次区域验证时，采掘前还应保留足够的突出预测超前距。只要有一次区域验证为有突出危险或超前钻孔等发现了突出预兆，则该区域以后的采掘作业均应当执行局部综合防突措施。,谢谢大家！,
