矿井瓦斯涌出量预测与抽放相关知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,煤炭科学研究总院抚顺分院,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,煤炭科学研究总院首届科技论坛,矿井瓦斯防治技术优选,瓦斯涌出量预测与抽放,2008,年,12,月,8,日,煤炭科学研究总院抚顺分院,煤炭科学研究总院首届科技论坛,汇报主要内容,:,第一部分、矿井瓦斯涌出量预测筛选,第二部分、煤矿瓦斯抽放技术优化,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,一、瓦斯涌出量预测筛选研究的内容及目标,二、瓦斯涌出量预测筛选原则,三、瓦斯涌出量预测筛选结果,四、瓦斯涌出量预测技术研究展望,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,一、研究筛选的内容及目标,、研究筛选的内容,（,1,）地勘瓦斯含量测定技术；,（,2,）煤层瓦斯赋存参数测试技术；,（,3,）矿井瓦斯涌出量预测技术。,、筛选研究的目标,（,1,）优化集成我国先进适用的瓦斯涌出预测技术，形成适用于我国矿区特点的矿井瓦斯涌出预测技术体系。,（,2,）提出我国目前广泛应用的矿山统计法、分源预测法等预测技术的适用条件，并根据不同条件推广应用先进适用的瓦斯涌出预测技术。,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,二、筛选原则,以调研、查询及检索到的各种预测技术为基础，进行归类综述然后以此为基础全面系统地进行筛选。,重点筛选应用范围广、适用性强，便于煤矿现场应用，应用效果较好的预测技术。这方面的技术在报告中作重点论述，包括技术原理、适用条件、测定步骤、测定仪器、应用情况及典型应用等。,对于不适用现场或目前已不再应用的瓦斯涌出预测技术，除在报告中综述作简要介绍外，不再作重点论述。,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,三、,矿井瓦斯涌出预测技术筛选流程及筛选结果,矿井瓦斯涌出预测技术筛选流程图 图,1,4,种,5,种,7,种,8,种,8,种,1,种,4,种,3,种,1,种,4,种,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,3.1,、地勘瓦斯含量测定技术筛选及适用性,筛选依据,地勘钻孔瓦斯解吸法和真空罐法、集气式岩芯采取器法相比,，技术比较成熟，成功率和可靠性高,；真空罐法和集气式岩芯采取器法在我国现在已经不再使用。,地勘钻孔瓦斯解吸法已制定标准，并得到推广应用；,1984,年制定了编号为,MT,77-84,的煤炭工业部标准,煤层瓦斯含量和成分测定方法（解吸法）,（后被编号为,MT/T,77-94,的标准,煤层瓦斯测定方法（解吸法）,所取代），,2007,年又对其进行了修订；,间接测定方法主要存在测压困难，所以限制了此种方法在地勘中的应用，使此种方法主要应用在生产矿井中。,筛选结果,筛选出地勘瓦斯含量测定技术为,地勘钻孔瓦斯解吸法。,地勘瓦斯含量测定技术筛选框架图 图,2,4,种,矿井瓦斯涌出预测技术筛选及适用性研究,3.2,、井下瓦斯含量测定技术筛选及适用性,筛选依据,井下解吸法测定煤层瓦斯含量准确率较高且方便快捷，它在我国煤矿本煤层、邻近层瓦斯含量测定中广为采用。,朗格缪尔法和快速测定法在我国应用的较多且可信度较高；,含量系数法用于分析瓦斯流动规律或要求不甚精确的的场合时，比较简便。,筛选结果,最后筛选出的井下煤层瓦斯含量测定方法为,井下解吸法,、,朗格缪尔法,、,含量系数法,及,瓦斯含量的快速测定法,。,井下瓦斯含量测定技术筛选框架图,图,3,5,种,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,井下瓦斯压力测定技术框架图,图,4,3.3,、煤层瓦斯压力测定技术筛选及适用性,筛选依据,直接法是煤矿井下测定瓦斯压力的首选方法，此种方法测定结果准确、应用广泛。,在不具备直接法测定的条件下或与直接法进行对比时常采用间接法，用的较为成熟且可信度较高的是朗格缪尔法及快速测定方法， 。,筛选结果,最后筛选出的煤层瓦斯压力测定技术为,直接法,、,朗格缪尔法,及,快速测定煤层瓦斯压力方法,7,种,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,煤层透气性系数的测定技术筛选,框架图,图,5,3.4,、煤层透气性系数的测定技术筛选及适用性,筛选依据,煤层透气性系数的测定方法分为实验室测定和现场测定。,实验室测定与现场测定有很大的差别，其相差数倍、数十倍甚至上百倍。目前实验室的测定值还不能直接真室反映现场的实际情况；,综合分析现场煤层透气性系数的各种测定方法，从理论推导及现场应用的情况分析比较，钻孔径向流量法与其它方法相比，具有数学推导方法合理，现场应用方便，计算简单之优点。且该方法在我国煤矿现场中得到了广泛的应用。并被作为标准测定方法列入教科书及相关文献。,筛选结果,最后筛选出煤层透气性系数的测定技术为,钻孔径向流量法。,8,种,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,矿井瓦斯涌出量预测技术框架图,图,6,3.5,、矿井瓦斯涌出量预测技术筛选及适应性,8,种,矿井瓦斯涌出预测技术筛选及适用性研究,3.5,、矿井瓦斯涌出量预测技术筛选及适应性,筛选依据,分源预测法和矿山统计法已经达到实用阶段，并且于,2006,年发布了安全生产行业标准,矿井瓦斯涌出量预测方法,（,AQ1018-2006,）。,含量法主要是国外的几种方法,在我国分源预测法建立之前应用较多，现在在现场的基本不再应用；,类比法由于简单可行，现场应用也较多。,灰色系统预测法、神经网络预测法由于计算过程复杂，必须借助计算机的编程，所以很少有现场采用，且目前还在探索阶段；,瓦斯地质数学模型法是一种可以同时处理定性变量和定量变量的多元统计分析方法，现场有一定的应用。,速度预测法是以现场实测的瓦斯涌出初速度,V,0,与衰减系数,为基础，只在相关文献上报告过，现场没有应用。,筛选结果,最后筛选出矿井瓦斯涌出量预测技术为,矿山统计法,、,分源预测法,、,类比法,及,瓦斯地质数学模型法,。,第一部分矿井瓦斯涌出预测技术筛选,四、,瓦斯预测技术研究展望,完善地勘钻孔瓦斯解吸方法,研究准确合理的瓦斯初始解吸时间参数，完善地面勘探钻孔取芯过程中煤样损失量补偿的方法，并研发地面钻孔瓦斯含量快速测定配套装备，提高煤层瓦斯含量测值的稳定性与准确性。,研究和完善煤层瓦斯压力、含量快速测定技术及装备,改进、完善与提高以煤层瓦斯压力、瓦斯含量等主要瓦斯特征参数测定技术，提高测定的快速准确性。,进一步完善分源预测法,分源预测法计算公式中,部分参数的取值具有随意性,预测结果有不确定的成份，所以此种方法还需进一完善，尤其是预测公式中各种参数的取值更应科学合理，以提高预测精度及适用范围。,逐渐发展、完善并推广动态预测技术,矿井实现动态预测可以真实反映具有动态行为的采掘工作面生产过程中的瓦斯涌出实际情形，使预测更具有针对性、时效性、可靠性，以适应现代矿井高产高效建设的需要，这一技术也是今后发展的重点方向。,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,1,、瓦斯抽放方法优选的前提和必要性,2,、,矿井瓦斯抽放技术方法的优选方法,3,、,煤矿瓦斯抽放方法的分类,4,、,煤矿瓦斯抽放方法的优选,结果,5,、影响瓦斯抽放效果因素分析,6,、今后,瓦斯抽放工作建议,煤炭科学研究总院抚顺分院,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,一、瓦斯抽放方法优选的前提和必要性,、矿井瓦斯抽放方法优选的前提,长期的生产实践证明，矿井瓦斯抽放是目前保证煤矿安全生产、防治瓦斯灾害的主要手段。,经过数十年的试验研究与实践，我国煤矿瓦斯抽放技术已积累了上百种瓦斯抽放方式和方法，煤矿瓦斯抽放的规模有了很大发展，已具备对各种瓦斯抽放方式方法进行技术优选和优化的条件。,煤炭科学研究总院抚顺分院,、矿井瓦斯抽放方法优选的必要性,为保障煤矿有效治理瓦斯灾害，实现,“,抽采达标,”,，确保煤矿高效、高产安全生产，各煤矿有必要针对本矿的地质、开采条件，选择经济有效的瓦斯抽放方式方法。,在上百种瓦斯抽放方法中，有些虽然符合相关规范与标准，并且在特定条件下应用也能解决实际问题，但应用范围不广，也不能取得很高的抽放率，因此有必要将国内应用范围广、效果好、有发展潜力的抽放技术挑选出来，以便于重点推广。,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,煤炭科学研究总院抚顺分院,二、瓦斯抽放优选方法,、以现有,资料文献,列出的抽放瓦斯方法分类方案为基础，先对现有的瓦斯抽放方式方法进行分类，把分散的各矿应用试验过的有效瓦斯抽放方法进行归类。,、在同一类型的瓦斯抽放方法中，系统地进行对比、优选和优化。,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,煤炭科学研究总院抚顺分院,三、,煤矿瓦斯抽放方法分类,、煤矿抽放瓦斯方法分类方案,根据国内外煤矿抽放瓦斯类型、方法及方式分类的特点，结合我国煤矿抽放瓦斯技术的实际应用情况、发展趋势及习惯称谓，同时为了让煤矿便于结合本矿瓦斯涌出源选用合理的抽放方法，本次提出以瓦斯源及抽放作用原理为基础的煤矿瓦斯抽放分类方法和方案，并据此进行煤矿瓦斯抽放方法优选及适用条件的分析研究。,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,煤炭科学研究总院抚顺分院,三、,煤矿瓦斯抽放方法分类,、煤矿瓦斯抽放类型,煤矿瓦斯抽放类型以抽放瓦斯源为基础，可分为,4,个类型，即：,开采煤层瓦斯抽放；,邻近层瓦斯抽放；,围岩瓦斯抽放；,采空区瓦斯抽放。,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,煤炭科学研究总院抚顺分院,开采煤层瓦斯抽放方法类型,开采煤层未卸压瓦斯抽放方法,开采煤层采动卸压瓦斯抽放方法,人为强化卸压瓦斯抽放方法,回采工作面大面积预抽瓦斯方法,煤巷掘进预抽瓦斯方法,边掘边抽卸压瓦斯抽放方法,边采边抽卸压瓦斯抽放方法,开采保护层抽放开采煤层卸压瓦斯方法,水力压裂法,水力割缝法,长钻孔控制预裂爆破法,其它强化卸压法,本层采掘巷道周边卸压瓦斯抽放方法,层外先采卸压瓦斯抽放方法,开采煤层瓦斯抽放方法,岩巷揭煤层预抽瓦斯方法,三、,煤矿抽放瓦斯方法分类,煤炭科学研究总院抚顺分院,下邻近层卸压瓦斯抽放方法,邻近层瓦斯抽放方法类型,上邻近层卸压瓦斯抽放方法,钻孔抽放瓦斯方式,巷道抽放瓦斯方式,钻孔,巷道混合抽放瓦斯方式,邻近层瓦斯抽放方法,三、,煤矿抽放瓦斯方法分类,煤炭科学研究总院抚顺分院,围岩瓦斯抽放方法类型,顶底板围岩采动卸压瓦斯抽放方法,围岩裂隙（溶洞）喷出瓦斯抽放方法,作为邻近层瓦斯被抽放,涌入采空区瓦斯被抽放,钻孔方式抽放,封闭巷道插管抽放方式,围岩瓦斯抽放方法,三、,煤矿抽放瓦斯方法分类,煤炭科学研究总院抚顺分院,钻孔抽,放方式,巷道抽,放方式,插（埋）管,抽放方式,钻孔抽,放方式,密闭插管,抽放方式,采空区瓦斯抽放方法类型,回采工作面采空,区瓦斯抽放方法,老采空区瓦,斯抽放方法,报废矿井瓦斯抽放方法,采空区冒落,拱（带）卸,压瓦斯边采,边抽方法,采空区积聚瓦斯抽放方法,工作面上隅角瓦斯抽放方法,地面钻孔抽放,密闭抽放,采空区抽放瓦斯方法,三、,煤矿抽放瓦斯方法分类,煤炭科学研究总院抚顺分院,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,四,、煤矿抽放瓦斯方法优选结果,把我国现有的一百多种瓦斯抽放方式方法，分为种瓦斯抽放类型进行梳理、比较、优化，共优选,41,种煤矿瓦斯抽放方法。这些抽放方式方法可以作为各矿选用瓦斯抽放方法的技术依据,抽放率值也可供瓦斯抽放设计中参考。,煤炭科学研究总院抚顺分院,四、煤矿抽放瓦斯方法优选结果,序号,煤矿抽放瓦斯方法名称,参考抽放率,（）,一,开,采,煤,层,瓦,斯,抽,放,方,法,1.,立井揭煤层超前钻孔预抽瓦斯方法,2.,石门揭煤层超前钻孔预抽瓦斯方法,3.,煤巷掘进预抽（排）瓦斯方法,4.,煤巷先抽后掘抽放瓦斯方法,5.,穿层钻孔大面积预抽瓦斯方法,6.,顺层上向钻孔预抽瓦斯方法,7.,顺层下向孔预抽瓦斯方法,8.,顺层走向水平孔预抽瓦斯方法,9.,顺层交叉网状钻孔抽放瓦斯方法,10.,边掘边抽卸压瓦斯方法,11.,边采边抽卸压瓦斯方法,12.,开采上保护层抽放开采煤层（被保护层）瓦斯方法,13.,开采下保护层抽放开采煤层瓦斯方法,14.,混合式抽放上、下保护层瓦斯方法,15.,水力压裂强化抽放开采煤层瓦斯方法,16.,水力割缝强化抽放开采煤层瓦斯方法,17.,长钻孔控制预裂爆破强化抽放开采煤层瓦斯方法,30,30,30,30,30,30-40,30,30,40,40,40-50(,含预抽量,),40-60,50-60,50-70,30-70,40-50,40-50,煤炭科学研究总院抚顺分院,四、煤矿抽放瓦斯方法优选结果,序号,煤矿抽放瓦斯方法名称,参考抽放率,（）,二,邻近,层卸,压瓦,斯抽,放方,法,1.,平行穿层钻孔抽放上邻近层瓦斯方法,2.,迎面斜交钻孔抽放上邻近层瓦斯方法,3.,顶板走向长钻孔抽放上邻近层瓦斯方法,4.,地面垂直钻孔抽放上邻近层（含采空区）瓦斯方法,5.,走向高抽巷抽放上邻近层瓦斯方法,6.,倾斜高抽巷抽放上邻近层瓦斯方法,7.,走向高、中、低位抽瓦斯巷相结合的抽放上邻近层瓦斯方法,8.,下向孔抽放下邻近层瓦斯方法（因为底板涌水，投放效果一般较差）,9.,上向孔抽放下邻近层瓦斯方法,三,围岩,瓦斯,抽放,方法,1.,邻近围岩瓦斯抽放方法（与邻近层瓦斯抽放相结合）,2.,钻孔抽放地质构造裂隙带瓦斯方法,3.,钻孔抽放围岩孔洞（溶洞）瓦斯方法,4.,密闭瓦斯喷出巷道抽放围岩瓦斯方法,50-80,50,60,80,煤炭科学研究总院抚顺分院,四、煤矿抽放瓦斯方法优选结果,序号,煤矿抽放瓦斯方法名称,参考抽放率（）,四,采,空,区,瓦,斯,抽,放,方,法,1.,从回风巷布孔抽放卸压带、冒落带瓦斯方法,2.,从回风巷抬高钻场布孔抽放卸压带、冒落带瓦斯方法,3.,低位专用抽瓦斯巷抽放采空区卸压带、冒落带瓦斯方法,4.,密闭回风巷横贯插管抽放采空区积聚瓦斯方法,5.,密闭尾巷抽放采空区积聚瓦斯方法,6.,埋管抽放采空区积聚瓦斯方法,7.,顶煤专用巷道抽放采空区瓦斯方法（放顶煤采煤方法）,8.,顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽放采空区瓦斯方法（放顶煤采煤方法）,9.,钻孔抽放老采空区瓦斯方法（井下钻孔及地面钻孔）,10.,密闭插管抽放老采空区瓦斯方法,11.,上隅角工作面瓦斯抽放方法,40-50,40-60,50-60,30,30,30,50-80,50-90,30-70,30-50,15-20,煤炭科学研究总院抚顺分院,综合抽放瓦斯类型,多瓦斯源综合抽放方法,开采煤层全过程综合抽放瓦斯方法,多邻近层综合抽放瓦斯方法,采空区瓦斯综合抽放方法,钻孔抽放，巷道抽放、插埋管等抽放方式,五、综合瓦斯抽放方法,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,煤炭科学研究总院抚顺分院,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,六、影响瓦斯抽放效果因素分析,（,1,）煤层地质赋存条件：如煤系地层的煤层层数、层间距离、岩性、煤层厚度、倾角、煤层瓦斯含量、透气性及地质构造等等。属于自然因素，不是人为可以改变的。,（,2,）煤层开采技术条件：如煤层群的开采顺序，开采方法、巷道布置、开采强度、通风方式及采掘接替等等。开采技术条件应考虑有足够抽放瓦斯时间及抽瓦斯工程布置、施工的空间及时间，以达到高效抽放瓦斯。,（,3,）抽放瓦斯的方式方法及合理工艺参数：如瓦斯源的定量确定，钻孔及集瓦斯巷的布置方式及参数，合理的抽放工艺（如负压、泵站管路设计等）。,要高效抽放瓦斯，必需根据煤层地质赋存条件，选择适用的开采方法及抽放方法、合理的抽瓦斯工艺参数。,煤炭科学研究总院抚顺分院,第二部分、煤矿瓦斯抽放优选,七、瓦斯抽放工作建议,（,1,）,坚决贯彻,“,抽采达标,”,方针，加强瓦斯抽放管理工作，不断提高瓦斯抽放效果，提高瓦斯抽放率，充分发挥瓦斯抽放技术措施在矿井瓦斯灾害防治中的作用；,（,2,）在煤矿企业大力推广优选出的瓦斯抽放技术方法，每一个矿井必需根据煤层地质赋存条件和开采技术条件，选择适用的瓦斯抽放方法，确定合理的抽瓦斯工艺参数，形成瓦斯抽放综合方法；,（,3,）进一步出台鼓励,瓦斯抽放工作的相关政策，增加煤矿加大瓦斯抽放工作的积极性，扩大瓦斯抽放规摸，提高抽放效果。,煤炭科学研究总院抚顺分院,谢谢大家,煤炭科学研究总院抚顺分院,