【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
2、涌向开采空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
3、须深入到邻近层的卸压带内,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
4、,水平通道连通性好 工作面采过后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
5、卸压带 高抽巷间距:200多m,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 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
6、,终孔直径150mm,钻进了2个长度分别为508m、603.5m的长钻孔 抽采效果 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
7、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% 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
8、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,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
9、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
10、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
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