【煤层气技术】煤层气开采技术4.ppt
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1、四、邻近层瓦斯抽采,原理在煤层群开采条件下,由于开采层的采动,在上部空间形成三带:冒落带、裂隙带和缓慢下沉带上部卸压区在阳泉矿区条件下,冒落带高度为采高的68倍裂隙带高度为采高的1030倍缓慢下沉带在裂隙带上部 直至地表,四、邻近层瓦斯抽采,在开采层的下部煤岩层,承受的自重应力大大降低,由压缩状态转为膨胀状态下部卸压区 在卸压区内的煤层,吸附瓦斯解吸形成的游离瓦斯充满层间空隙,并通过层间裂隙涌入回采空间和采空区,这种层间空隙和裂隙不仅是卸压瓦斯的储存地点,也是良好的流动通道。因此,钻孔穿入或透过这些层间空隙裂隙就能取得较好的抽采瓦斯效果。因为卸压瓦斯通过钻孔抽出要比通过层间的纵向裂隙涌向开采空
2、间和采空区容易得多。这就是利用钻孔抽采邻近层瓦斯的基本原理。,四、邻近层瓦斯抽采,钻孔抽采由开采层层内巷道打钻 适用于缓倾斜或倾斜煤层的走向长壁工作面钻场设在工作面副巷内 多用于抽采上邻近层瓦斯,四、邻近层瓦斯抽采,钻场设在工作面进风正巷内 多用于抽采下邻近层瓦斯,在开采层层外巷通打钻 适用于不同倾角的煤层和不同采煤方法的回采面,四、邻近层瓦斯抽采,钻场设在开采层底板岩巷内 多用于抽采下邻近层瓦斯,四、邻近层瓦斯抽采,钻场设在开采层顶板岩巷内 多用于抽采上邻近层瓦斯,四、邻近层瓦斯抽采,布孔主要参数布孔原则 抽采钻孔合理的空间位置应选择在冒落拱上部和卸压角以里的范围内,即钻孔必须深入到邻近层的
3、卸压带内,但又要避开冒落带和大的破坏裂隙区,以免抽采钻孔大量漏气,甚至被切断而失效。,四、邻近层瓦斯抽采,钻孔角度 公式计算法,简化公式法,四、邻近层瓦斯抽采,钻孔角度 作图法钻孔间距,四、邻近层瓦斯抽采,巷道抽采顶板岩石走向高抽巷抽采上邻近瓦斯基本情况 阳煤集团综采放顶煤开采15号煤层,工作面瓦斯涌出量一般在16.2665.16m3/min之间,最大高达108m3/min。工作面瓦斯涌出量90%以上来自邻近层和围岩,四、邻近层瓦斯抽采,走向高抽巷布置层位确定原则上邻近层瓦斯涌出密集区8号、9号、10号、11号和K4灰岩处于有效瓦斯排放范围内冒落带上部充分离层层位,水平通道连通性好工作面采过后
4、不很快破坏超过冒落带高度11.5倍采高层位 自顶板以上4768m,约710倍采高层位,四、邻近层瓦斯抽采,走向高抽巷布置水平位置原则处于充分卸压的裂隙带范围考虑矿井通风负压影响水平距距回风巷外帮水平投影长度52m,约工作面采长1/3距离,四、邻近层瓦斯抽采,抽采效果抽采瓦斯浓度一般60%95%,平均78%抽采率为86.34%93.44%,平均90.87%工作面抽采瓦斯量5060m3/min,四、邻近层瓦斯抽采,顶板岩石倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯高抽巷布置层位:垂高5060m,裂隙带的中下部伸入工作面距离:52m,水平投长度43m充分进入到卸压带高抽巷间距:200多m,四、邻近层瓦斯抽采,顶板岩
5、石倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯效果浓度:75%99%,平均85.77%抽采量:17.0870.59m3/min,平均35.35m3/min抽采率:58%90.17%,平均75.03%,四、邻近层瓦斯抽采,顶板水平长钻孔抽采上邻近层瓦斯(一矿12号煤层4108综采面)钻孔位置层位距开采层26m,6.5m厚的灰色砂岩中钻孔距回风巷的水平距离,0.20.3倍工作面长度,四、邻近层瓦斯抽采,顶板水平长钻孔抽采上邻近层瓦斯(一矿12号煤层4108综采面)成孔工艺 MK-6型钻机,普通回转不取芯钻进,以清水作清洗液。开孔直径200mm,终孔直径150mm,钻进了2个长度分别为508m、603.5m的长钻孔抽
6、采效果1号孔孔内垮塌未出瓦斯,2号孔初始抽采量10.67m3/min,最大为23.92m3/min,平均20.3m3/min。瓦斯浓度最高90%,平均60%,五、采空区瓦斯抽采,采空区瓦斯涌出 我国煤矿采空区瓦斯涌出量在矿井瓦斯平衡中占有相当大的比例,在160多对矿井中,比例为25%35%者约占半数,个别矿井高达40%50%,五、采空区瓦斯抽采,O型圈理论,全封密闭抽取示意图,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法全封闭抽取(松藻局打通一矿)布置,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法全封闭抽取(松藻局打通一矿)效果累计抽采552d,共抽瓦斯72万m3平均抽采负压10.4KPa瓦斯浓度25%45%,平均37.8%
7、平均抽采量0.906m3/min抽采期间必须经常检测密闭内的CH4,CO、O2、温度参数,如有发火征兆,应控制抽采或暂停抽采。,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法全封闭抽取法(六枝局化处矿)布置效果 解决相邻回采工作面上隅角及回风流瓦斯超限,效果明显,方法简单、可行,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法全封闭抽取法密闭示意图,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法半封闭抽取法插管抽采法向冒落拱上方打钻沿倾向打钻孔,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法向冒落拱上方打钻沿走向打水平钻孔,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法向冒落拱上方打钻沿走向打水平长钻孔,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法向冒落拱上方打钻沿走向打水平钻孔,五、采空区瓦斯抽采
8、,抽取方法上隅角埋管抽采法,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法上隅角埋管抽采法,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法工作面尾巷抽采(水城老鹰山矿、阳泉一矿)效果(水城老鹰山矿)抽采瓦斯浓度25%40%抽采量1.213.12m3/min效果(阳泉一矿)抽采瓦斯浓度25%左右抽采量15m3/min以上,五、采空区瓦斯抽采,抽取方法内错高位巷,六、瓦斯抽采附属装置,三防装置抽采系统可能出现的意外:瓦斯管路漏气突然停泵或因机械故障使抽采失常,有可能形成回流或带进火源放空管排出的瓦斯受雷击起火抽采管路上积存静电或井下杂散电流引燃瓦斯机械碰撞管路或电缆漏电产生火花,六、瓦斯抽采附属装置,三防装置水封式装置,六、瓦斯抽采
9、附属装置,三防装置铜网式装置,六、瓦斯抽采附属装置,三防装置波纹板式装置,六、瓦斯抽采附属装置,放水器简易人工放水器,六、瓦斯抽采附属装置,放水器高负压人工放水器,六、瓦斯抽采附属装置,放水器U型管自动放水器,六、瓦斯抽采附属装置,放水器自动放水器,七、瓦斯抽采检测装置,抽采瓦斯浓度检测低负压时,直接用高浓度光学瓦斯检定器测定高负压时,用高负压抽气筒或CO检知管抽气筒取气,直接送入高浓度光学检定器测定,七、瓦斯抽采检测装置,抽采瓦斯流量测定皮托管法,七、瓦斯抽采检测装置,抽采瓦斯流量测定孔板法,七、瓦斯抽采检测装置,抽采瓦斯流量测定均速管法,七、瓦斯抽采检测装置,抽采瓦斯压力测定测量仪表真空压
10、力表真空表U型汞柱计或水柱计低压传感器,七、瓦斯抽采检测装置,WGC瓦斯抽采管道参数测定仪便携式本安型智能测定仪测定参数甲烷浓度抽采负压管道温度流量(配合孔板、均速管、皮托管等)存储、显示、打印,八、提高矿井瓦斯抽采效果的技术途径,钻场、钻孔合理空间位置的确定 针对主要瓦斯源,结合煤层地质和井巷确定钻场、钻孔的合理空间位置邻近层抽采抽采上邻近层瓦斯钻孔应满足在冒落拱上部和卸压角以里的范围抽采下邻近层瓦斯钻孔应在卸压带内布孔邻近层瓦斯抽采钻孔间距应保证安全抽采量以上连续接替顶板岩巷或水平长钻孔位置应在裂隙带中下部,与风巷水平距离约1/3工作面长采空区抽采采空区插管、埋管抽采吸风口应设在采空区的上
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