矿井瓦斯抽放技术

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,*,矿井瓦斯抽放技术,矿井瓦斯抽放技术,一、课程重要性,1 我国瓦斯灾害严重，瓦斯抽放是解决瓦斯问题的重要途径之一,国外煤矿瓦斯死亡事故很低，如美国近5年煤矿总死亡人数基本控制在40人以内，百万吨死亡率控制在0.04以内，澳大利亚甚至做到了2003年煤矿开采零死亡。,其主要原因之一就是这些国家都把瓦斯抽放工作作为治理瓦斯的生产工序，是高瓦斯含量煤层开采中一个必不可少的工艺环节,。,因此，,采取抽放措施,，将煤层中富集的瓦斯抽放出来，,是解除瓦斯事故威胁、保障煤矿安全最为有效的措施,。而且瓦斯又是一种优质资源，对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用，不仅可以减少对环境的污染更重的是还可以给煤矿带来较好的经济效益。,发展方向：“煤气”共采。,矿井瓦斯抽放技术,一、课程重要性,2 法律、法规规定,煤矿安全规程规程的有关规定及“,先抽后采,以风定产,监测监控,”的十二字方针，无论,高瓦斯矿井,的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。,煤矿安全规程、矿井瓦斯抽放管理规范以及煤炭工业设计规范规定：凡符合下列情况之一者必须建立瓦斯抽放系统，a）一个回采工作面的瓦斯涌出量大于,5m,3,/min,，或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于,3m,3,/min,，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时；,矿井瓦斯抽放技术,一、课程重要性,2 法律、法规规定,b)矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的：,大于40m,3,min；,年产量1.01.5Mt；大于30m,3,min；,年产量0.61.0Mt；大于25m,3,min；,年产量0.40.6Mt；大于20m,3,min；,年产量等于小于0.4Mt；大于15m,3,min；,c)开采具有煤与瓦斯突出危险煤层。,矿井瓦斯抽放技术,一、课程重要性,2 法律、法规规定,煤矿瓦斯抽采指标（AQ 1026-2006）规定的,瓦斯抽放应该达到的指标,：突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下。若没有能考察出煤层始突深度的瓦斯含量或压力，必须将煤层瓦斯含量降到,8m,3,/t,以下，或将煤层瓦斯压力降到,0.74MPa（,表压）以下。,矿井瓦斯抽放技术,二、学习目的与要求,1）,了解瓦斯抽放基础知识、本煤层瓦斯抽放方法、邻近层瓦斯抽放方法、采空区瓦斯抽放方法、综合抽放瓦斯方法；,2）理解瓦斯抽放中的主要参数（如瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、瓦斯衰减性系数等），,3）掌握管路及钻孔瓦斯流量的测定与计算；,4）论证煤矿抽放瓦斯的必要性和可行性条件，能进行简单的瓦斯抽放设计；,5）了解瓦斯抽放设备、器材及安全装置选型设计；,6）了解瓦斯利用的方法；,7）了解矿井瓦斯抽放的日常管理等。,矿井瓦斯抽放技术,三、参考文献,1林柏泉，张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术M,徐州：中国矿业大学出版社，1996,2于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册M,北京：煤炭工业出版社，1999,2国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程M,北京：煤炭工业出版社，2006,3国家安全生产监督管理总局.煤矿瓦斯抽采指标（AQ 1026-2006）M,北京：煤炭工业出版社，2006,4中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放管理规范M,北京：煤炭工业出版社，1997,5中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放工程设计规范M,北京：煤炭工业出版社，1996,主要内容,一、基本知识,二、煤层瓦斯抽放技术及方法,三、瓦斯抽放参数的测定及计算,四、矿井瓦斯抽放设计及施工,五、矿井瓦斯抽放管理,一、基本知识,1.1 矿井瓦斯的概念与性质,1.2 瓦斯在煤体内赋存状态,1.3 煤层瓦斯流动,一、基本知识,1.1 矿井瓦斯的概念与性质,1)矿井瓦斯的概念,广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。狭义的矿井瓦斯是指甲烷。,2)甲烷的性质,甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧或爆炸的气体，微溶于水。,燃烧性 窒息性,爆炸性：5%15%，8%9%爆炸威力最大,3)矿井瓦斯的性质,燃烧性：甲烷、重烃、氢气。,爆炸性：甲烷、氢气。,窒息性：,有毒性：一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮。,1.2 瓦斯在煤体内赋存状态,1 瓦斯在煤体内赋存状态,吸附瓦斯,游离瓦斯,吸收状态,吸着状态,以自由气体分子存在于煤体或围岩的较大裂隙、孔隙和空洞之中。,在与颗粒固体在分子之间引力作用下，被吸着在煤体孔隙的内表面上。,图例 瓦斯在煤层内存在状态,1-游离瓦斯；2-吸收瓦斯；3-吸着瓦斯,瓦斯分子进入煤体颗粒结构内部，与煤体固体分子相结合。,一、基本知识,1.3 煤层瓦斯流动,1）原始煤体：,瓦斯在煤层中以呈压缩状态，煤层瓦斯压力随深度增大而增大。通常认为，在采掘工作或钻孔未影响到的煤层，瓦斯处于平衡状态，不会发生瓦斯流动。,2）采掘影响区：,由于采掘破坏了原有的瓦斯压力平衡状态，引起瓦斯流动，形成瓦斯流动场。影响煤层瓦斯流动的因素很多，诸如煤层赋存条件、瓦斯压力、含量、煤层透气性以及采掘技术条件等等，但主要影响因素为瓦斯压力和煤层透气性，前者是瓦斯流动的动力，后者是瓦斯流动的阻力。,一、基本知识,1）煤层瓦斯流动方式,当孔隙直径为10,-5,10,-4,时，由于孔径大于瓦斯分子的平均自由程l0,-5,cm，瓦斯流动表现为自由扩散或慢速的层流渗透，这时瓦斯流动符合费克或达西定律。,当孔隙直径为10,-4,210,-4,cm时，瓦斯流动为层流渗透，符合达西定律。,当孔径或可见裂隙宽度大于 210,-4,cm时，瓦斯流动表现为层流渗透或层流与紊流的混合过渡流。,当孔隙直径小于10,-5,cm时，瓦斯流动属于分子扩散。,当孔径小于310,-7,cm时，会出现瓦斯表面扩散和固体中的扩散。,煤层中上述各种瓦斯流动形式是同时存在的，但为了简化煤层瓦斯流动状态，通常用线性渗透规律来描述，即认为煤层中瓦斯流动属层流渗透，即符合达西定律。,2）瓦斯流动场,瓦斯在煤层中由高压流向低压，在煤层中即形成一定的流动范围瓦斯流动场。,从时间因素来看：流动类型可分为稳定流动和非稳定流动两种类型，前者流动场不随时间而变化，后者流动场随时间而改变。煤层瓦斯流动属非稳定流动类型。,从空间形态来看：瓦斯流动类型分为单向流动、径向流动和球向流动三种类型。,(1)单向流动,单向流动的特点是煤层瓦斯沿单一方向流动，流线相互平行。,沿煤层开掘高度大于煤层厚度的巷道后，巷道两侧煤层中的瓦斯皆沿垂直于巷道的方向流动，这种流动属单向流动。,煤层瓦斯单向流动,1,瓦斯流线，,2,等瓦斯压力线,2）瓦斯流动场,(2)径向流动,径向流动是平面流动。径向流动时，等瓦斯压力线为一组同心圆，瓦斯流线沿圆的径向发展。,在煤矿井下，石门或钻孔垂直揭穿煤层时，煤层中的瓦斯流动就是径向流动。,煤层瓦斯径向流动,1,瓦斯流线，,2,等瓦斯压力线,2）瓦斯流动场,(3)球向流动,球向流动的特点是等瓦斯压力线为一组同心球状，瓦斯流线沿球的径向发展。在煤矿井下属球向流动的情况很少见。,石门揭特厚煤层，特厚煤层中的掘进面迎头和钻孔孔底以及煤块的瓦斯放散等都可近似地视为球向流动。,2）瓦斯流动场,1.3 瓦斯在邻近煤层和围岩中的流动,一、基本知识,邻近层的瓦斯流动,1卸压圈；2冒落圈；3开采层；,4-邻近层；5瓦斯流向,当开采煤层附近的地层中具有邻近煤层或大量不可采的煤层时，一般情况下，在煤层开采后，由于围岩的移动和地应力的重新分布，在地层中造成了大量的裂隙，冒顶、底板附近煤,层中的瓦斯大量涌入开采空间。,