《煤矿瓦斯抽采》PPT课件

1 煤矿瓦斯抽采 2 讲 授 主 要 内 容一 、 瓦 斯 抽 放 系 统 二 、 瓦 斯 抽 放 基 本 方 法 3 第 一 部 分 瓦 斯 抽 放 系 统一 、 瓦 斯 抽 放 的 目 的 意 义（ 一 ） 、 抽 放 瓦 斯 的 目 的 意 义 矿 井 瓦 斯 抽 放 是 为 了 减 少 和 解 除 瓦 斯 对 煤矿 安 全 生 产 的 威 胁 ， 利 用 机 械 设 备 （ 抽 放 泵 ）和 专 用 管 道 （ 抽 放 管 路 ） 造 成 的 负 压 ， 将 煤 岩层 中 存 在 或 释 放 出 来 的 瓦 斯 抽 出 来 ， 输 送 到 地面 或 其 它 安 全 地 点 并 加 以 利 用 。 抽 放 的 目 的 就 是 通 过 抽 放 降 低 风 流 中 的 瓦斯 浓 度 ， 来 改 善 矿 井 的 安 全 生 产 条 件 和 安 全 状况 。 4 瓦 斯 抽 放 的 意 义 1、 减 少 瓦 斯 涌 出 ， 避 免 瓦 斯 燃 烧 或 爆 炸 ，保 证 矿 井 安 全 生 产 ； 2、 防 治 煤 与 瓦 斯 突 出 ， 减 少 人 员 伤 亡 ； 3、 瓦 斯 为 工 业 生 产 和 人 民 生 活 服 务 ,变害 为 利 ,创 造 良 好 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 ； 4、 减 少 瓦 斯 对 大 气 的 污 染 ,有 利 于 生 态环 境 的 保 护 5 二 、 瓦 斯 抽 放 系 统 的 构 成 瓦 斯 抽 放 系 统 分 为 地 面 固 定 式 瓦 斯抽 放 系 统 和 井 下 临 时 瓦 斯 抽 放 系 统 。 瓦 斯 抽 放 系 统 主 要 有 管 道 、 瓦 斯 泵 、流 量 计 、 安 全 装 置 等 组 成 。 6 （ 一 ） 、 抽 放 瓦 斯 的 管 道 抽 放 瓦 斯 的 管 道 由 总 管 、 分 管 、 支 管 及其 附 属 装 置 所 组 成 ， 管 材 一 般 选 用 钢 管 、铸 铁 管 、 镀 锌 螺 旋 管 、 聚 乙 烯 管 等 材 料 ，但 井 下 禁 止 采 用 玻 璃 钢 管 。 管 道 附 属 装 置 有 阀 门 、 钻 孔 （ 钻 场 ） 连接 装 置 、 排 渣 放 水 器 等 。 7 （ 二 ） 、 瓦 斯 泵 常 用 的 瓦 斯 泵 有 水 环 真 空 泵 、 离 心式 瓦 斯 泵 和 回 转 式 瓦 斯 泵 。 水 环 真 空 泵的 特 点 是 真 空 度 高 、 负 压 大 、 安 全 性 好（ 工 作 室 内 充 满 介 质 ， 不 会 发 生 瓦 斯 爆炸 ） 。 由 于 水 环 真 空 泵 安 全 性 好 ， 抽 放 负压 大 ， 所 以 煤 矿 使 用 较 为 广 泛 。ZWY60/90 ZWY105/132 8 9 10 11 矿 用 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站 皮 带 式 传 动 结 构 简 图 12 矿 用 移 动 式 瓦 斯 抽 放 泵 站 直 联 传 动 式 结 构 简 图 13 （ 三 ） 、 孔 板 流 量 计 为 了 全 面 掌 握 与 管 理 井 下 瓦 斯 抽 放 情况 ， 需 要 在 总 管 、 支 管 和 各 个 钻 场 、 钻 孔安 设 测 定 瓦 斯 流 量 的 流 量 计 。 孔 板 流 量 计是 根 据 气 体 流 经 节 流 装 置 时 ， 会 产 生 压 力降 （ 压 差 ） 的 原 理 ， 来 测 定 管 道 内 气 体 流量 的 一 种 装 置 。 孔 板 流 量 计 是 煤 矿 瓦 斯 抽放 广 泛 使 用 的 计 量 装 置 ， 它 的 制 作 加 工 、安 装 和 使 用 都 有 严 格 的 要 求 。 14 图 4流 量 计 量 及 负 压 测 定 装 置 15 16 17 18 （ 四 ） 、 安 全 装 置 地 面 瓦 斯 抽 放 系 统 安 全 防 护 装 置 有防 爆 、 防 回 火 装 置 ， 放 空 和 避 雷 装 置等 。 井 下 临 时 瓦 斯 抽 放 系 统 瓦 斯 排 入回 风 巷 时 ， 在 抽 放 瓦 斯 管 路 出 口 处 必须 设 置 栅 栏 、 悬 挂 警 戒 牌 等 。 19 第 二 部 分 瓦 斯 抽 放 基 本 方 法 本 煤 层 抽 放 邻 近 层 抽 放 采 空 区 抽 放 20 第 一 节 本 煤 层 瓦 斯 抽 放 本 煤 层 瓦 斯 抽 放 就 是 在 煤 层 开 采 之 前或 采 掘 的 同 时 ， 用 钻 孔 进 行 该 煤 层 的 瓦斯 抽 放 工 作 。 煤 层 回 采 前 的 抽 放 属 于 未卸 压 抽 放 ， 在 受 到 采 掘 工 作 面 采 动 影 响或 人 为 的 松 动 影 响 后 的 抽 放 ， 属 于 卸 压抽 放 。 21 1、 穿 层 钻 孔 抽 放 穿 层 钻 孔 抽 放 是 在 岩 石 巷 道 或 煤 层 巷道 内 向 相 邻 煤 层 施 工 的 穿 透 煤 层 全 厚 的 钻孔 ， 安 装 上 抽 放 管 路 并 与 抽 放 系 统 连 接 进行 抽 放 。 22 23 2、 顺 层 钻 孔 抽 放 顺 层 钻 孔 抽 放 是 在 开 采 煤 层 的 进 风 巷和 回 风 巷 沿 煤 层 倾 斜 方 向 施 工 顺 层 倾 向钻 孔 ， 布 孔 方 式 有 平 行 孔 、 扇 形 孔 、 交叉 孔 、 斜 交 孔 等 。 斜 交 钻 孔 ： 与 工 作 面 呈 一 定 夹 角 布 置 的 顺 层 钻 孔 。 平 行 钻 孔 ： 与 工 作 面 平 行 布 置 的 顺 层 钻 孔 。 交 叉 钻 孔 ： 平 行 钻 孔 与 斜 交 钻 孔 交 替 布 置 的 钻 孔 。 24 25 26 27 28 第 二 节 邻 近 煤 层 瓦 斯 抽 放 一 、 邻 近 层 瓦 斯 抽 放 的 含 义 邻 近 层 瓦 斯 抽 放 ， 即 为 通 常 所 称 的 卸压 层 瓦 斯 抽 放 。 在 煤 层 群 条 件 下 ， 受 开 采层 的 采 动 影 响 ， 其 上 部 或 下 部 的 邻 近 煤 层得 到 卸 压 后 会 发 生 膨 胀 变 形 ， 其 透 气 性 会大 幅 度 提 高 ， 邻 近 煤 层 的 卸 压 瓦 斯 会 通 过层 间 裂 隙 大 量 涌 向 开 采 层 ， 为 防 止 和 减 少邻 近 层 瓦 斯 涌 向 开 采 层 可 采 用 抽 放 的 办 法来 处 理 这 部 分 瓦 斯 。 29 开 采 煤 层 群 时 ， 回 采 煤 层 的 顶 、 底板 围 岩 将 发 生 冒 落 、 移 动 和 卸 压 ， 透气 性 系 数 增 加 。 回 采 煤 层 附 近 的 煤 层中 的 瓦 斯 ， 就 能 向 回 采 煤 层 的 采 空 区转 移 。 能 向 开 采 煤 层 采 空 区 涌 出 瓦 斯的 煤 层 ， 就 叫 做 邻 近 层 。 邻 近 层 瓦 斯抽 放 即 是 在 有 瓦 斯 赋 存 的 邻 近 层 内 预先 开 凿 抽 放 瓦 斯 的 巷 道 ， 或 预 先 从 开采 煤 层 或 围 岩 大 巷 内 向 邻 近 层 打 钻 ，将 邻 近 层 内 涌 出 的 瓦 斯 抽 出 。 30 （ 一 ） 、 上 邻 近 层 瓦 斯 抽 放 上 邻 近 层 瓦 斯 抽 放 即 是 邻 近 层 位 于 开 采 层 的顶 板 ， 通 过 巷 道 或 钻 孔 来 抽 放 上 邻 近 层 的 瓦 斯 。根 据 岩 层 的 破 坏 程 度 与 位 移 状 态 可 把 顶 板 划 分 为冒 落 带 、 裂 隙 带 和 弯 曲 下 沉 带 ， 底 板 划 分 为 裂 隙带 和 变 形 带 。 冒 落 带 高 度 一 般 为 采 厚 的 5倍 ， 在距 开 采 层 近 、 处 于 冒 落 带 内 的 煤 层 ， 随 冒 落 带 的冒 落 而 冒 落 ， 瓦 斯 完 全 释 放 到 采 空 区 内 ， 很 难 31 进 行 上 邻 近 层 抽 放 。 裂 隙 带 的 高 度 为 采 厚 的830倍 ， 此 带 因 充 分 卸 压 ， 瓦 斯 大 量 解 吸 ， 是抽 放 瓦 斯 的 最 好 区 带 ， 抽 放 量 大 ， 浓 度 高 。 因 此上 邻 近 层 抽 放 层 位 取 冒 落 带 高 度 为 下 限 距 离 ， 裂隙 带 的 高 度 为 上 限 距 离 。 （ 二 ） 、 下 邻 近 层 瓦 斯 抽 放 下 邻 近 层 瓦 斯 抽 放 即 是 邻 近 层 位 于 开 采 层 的底 板 ， 通 过 巷 道 或 钻 孔 来 抽 放 下 邻 近 层 的 瓦 斯 。 32 第 三 节 采 空 区 瓦 斯 抽 放 方 法 一 、 采 空 区 瓦 斯 抽 放 的 含 义 开 采 厚 煤 层 或 邻 近 层 处 于 冒 落 带 时 ，其 中 大 量 的 瓦 斯 会 直 接 进 入 采 空 区 。 当回 采 工 作 面 的 采 空 区 或 老 空 区 积 存 大 量瓦 斯 时 ， 往 往 被 漏 风 带 入 生 产 巷 道 或 工作 面 ， 造 成 瓦 斯 超 限 而 影 响 生 产 ， 因 而应 对 采 空 区 的 瓦 斯 进 行 抽 放 。 采 空 区 抽 放瓦 斯 ： 抽 放 现 采 工 作 面 采 空 区 和 老 采 空 区 的瓦 斯 。 前 者 称 现 采 空 区 （ 半 封 闭 式 ） 抽 放 ，后 者 老 采 空 区 （ 全 封 闭 式 ） 抽 放 。 33 二 、 采 空 区 瓦 斯 抽 放 的 分 类 按 采 空 区 的 状 态 分 为 半 封 闭 采 空 区 抽 放和 全 封 闭 采 空 区 抽 放 。（ 一 ） 、 钻 孔 抽 放 法 1、 利 用 在 开 采 层 顶 板 中 掘 的 巷 道 向 采 空区 顶 部 施 工 钻 孔 进 行 抽 放 。 34 2、 在 回 风 巷 工 作 面 侧 每 隔 一 段 距 离 施 工 一 个钻 场 ， 迎 着 工 作 面 方 向 向 冒 落 带 上 方 施 工 顶 板 走向 钻 孔 进 行 抽 放 。 3、 如 果 采 空 区 距 地 表 不 深 时 ， 也 可 以 从 地 表向 采 空 区 打 钻 孔 进 行 抽 放 。（ 二 ） 、 巷 道 抽 放 法 1、 利 用 上 阶 段 回 风 密 闭 接 瓦 斯 管 路 进 行 抽 放 。 2、 专 门 掘 瓦 斯 尾 巷 或 高 抽 巷 ， 通 过 瓦 斯 尾 巷或 高 抽 巷 接 瓦 斯 管 路 进 行 抽 放 。高 抽 巷 ： 在 开 采 层 顶 部 处 于 采 动 影 响 形 成 的 裂 隙 带内 挖 掘 的 专 用 抽 放 巷 道 。 35 三 、 采 空 区 瓦 斯 抽 放 的 布 置 形 式 及 特 点 （ 一 ） 、 半 封 闭 采 空 区 瓦 斯 抽 放 半 封 闭 采 空 区 瓦 斯 抽 放 是 指 :回 采 工 作 面 后方 的 ， 在 工 作 面 回 采 过 程 中 始 终 存 在 ， 并 且 随 着工 作 面 推 进 范 围 逐 渐 增 加 的 采 空 区 。 半 封 闭 采 空区 抽 放 主 要 抽 放 方 式 有 ： 1) 开 采 煤 层 顶 板 走 向 长 钻 孔 瓦 斯 抽 放 通 过 施 工 顶 板 走 向 钻 孔 进 行 瓦 斯 抽 放 ， 切 断 了 上邻 近 层 瓦 斯 涌 向 工 作 面 的 通 道 ， 同 时 对 采 空 区 下部 赋 存 的 瓦 斯 起 到 拉 动 作 用 ， 改 变 了 采 煤 工 作 面上 隅 角 一 带 瓦 斯 积 聚 区 的 流 场 分 布 规 律 ， 在 采 空区 流 场 上 部 增 加 汇 点 ， 使 瓦 斯 通 过 汇 点 流 出 。 36 37 （ 2） 、 高 抽 巷 瓦 斯 抽 放 在 开 采 煤 层 采 煤 工 作 面 阶 段 上 山 沿 走 向方 向 先 施 工 一 段 高 抽 巷 平 巷 ， 与 工 作 面 回风 巷 水 平 距 离 内 错 1520m， 然 后 起 坡 施 工至 距 开 采 煤 层 顶 板 1520m左 右 变 平 ， 再 施工 至 工 作 面 走 向 边 界 。 通 过 在 高 抽 巷 外 口打 密 闭 墙 穿 管 抽 放 采 空 区 积 存 的 瓦 斯 。 38 39 （ 3） 、 后 退 式 老 塘 预 埋 管 路 瓦 斯 抽 放 （ 上隅 角 远 距 离 埋 管 瓦 斯 抽 放 ） 将 抽 放 瓦 斯 管 路 预 先 布 置 在 回 风 巷 内 ， 每 隔20 30米 设 置 一 个 三 通 ， 随 着 工 作 面 推 进 ， 将管 路 埋 入 采 空 区 ， 当 工 作 面 推 进 至 下 一 个 三 通 时 ，打 开 三 通 ， 开 始 抽 放 。 通 过 抽 放 使 得 积 聚 在 采 空区 上 隅 角 的 瓦 斯 在 没 有 进 入 回 风 流 前 被 抽 出 。 埋压 的 抽 放 管 路 不 再 回 收 ， 抽 放 高 浓 度 瓦 斯 。 40 （ 4） 工 作 面 尾 巷 抽 放 在 回 采 工 作 面 与 回 风 巷 平 行 做 一 条 排 瓦 斯 尾 巷 ，在 采 取 风 排 措 施 还 不 能 解 决 瓦 斯 超 限 问 题 的 条件 下 ， 采 用 逐 段 密 闭 瓦 斯 尾 巷 接 管 抽 放 采 空 区瓦 斯 的 一 种 方 式 。 （ 5） 地 面 钻 孔 抽 放 41 42 （ 二 ） 全 封 闭 采 空 区 抽 放 瓦 斯 全 封 闭 采 空 区 抽 放 瓦 斯 是 指 工 作面 （ 或 采 区 、 矿 井 ） 已 采 完 封 闭 的 采空 区 ， 也 称 老 采 空 区 。 全 封 闭 采 空 区 抽 放 瓦 斯 分 为 一 下几 种 形 式 : 1) 报 废 矿 井 抽 放 瓦 斯 ， 2) 开 采 已 久 的 老 采 空 区 抽 放 瓦 斯 3） 采 完 不 久 的 老 采 空 区 抽 放 瓦 斯 4） 钻 孔 抽 放 瓦 斯 43 合 理 调 整 瓦 斯 抽 放 系 统 ， 实 施 分 源 治 理 ， 提 高 抽 放 效 果优 选 瓦 斯 抽 采 装 备 ， 实 现 抽 采 系 统 能 力 最 大 化 ，做 到 “ 大 流 量 、 多 泵 抽 、 大 管 径 、 多 回 路 ” 。 选 择 高 负压大 流 量 水 环 式 真 空 泵 ， 配 齐 配 全 各 类 抽 采 钻 机 和 必 要 的移 动 抽 采 泵 。 根 据 不 同 的 抽 采 方 法 和 抽 采 瓦 斯 的 浓 度 ，实 现 分 系 统 抽 采 即 分 源 抽 采 。 1） 、 上 隅 角 插 管 、 埋 管 抽 放 用 低 负 压 、 大 流 量 的泵 ； 2） 、 本 煤 层 预 抽 和 采 面 浅 空 卸 压 区 抽 放 用 高 负 压 、低 流 量 的 泵 ； 3） 、 高 位 钻 孔 、 高 位 钻 场 、 高 位 抽 放 巷 配 备 合 适 的抽 放 泵 型 ， 使 匹 配 合 理 ； 44 谢 谢 大 家 ！