矿井瓦斯抽采应知应会课件.ppt

矿井瓦斯抽采应知应会矿井瓦斯抽采应知应会授课人：李峰授课人：李峰20162016年年5 5月月1919日日1 瓦斯抽放就是指利用专用设备造成的负压，通过瓦斯抽采管路将煤层、岩层及采空区的瓦斯抽出引排至专用回风巷或地面。一、矿井瓦斯抽采的目的一、矿井瓦斯抽采的目的 1.预防瓦斯超限、确保矿井安全生产。2.开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井，应抽放被保护层的卸压瓦斯。3.无保护层可采的矿井，预抽瓦斯可作为区域性或局部防突措施来使用。4.开发利用资源，变害为利。二、什么情况下矿井需要建立瓦斯抽放系统？二、什么情况下矿井需要建立瓦斯抽放系统？一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，且用通风方法解决瓦斯问题不合理时，必须建立地面永久抽放系统或井下临时抽放系统。根据我矿2015瓦斯鉴定结果，矿井绝对瓦斯涌出量为63.77m3/min，相对涌出量为22.07m3/min。三、矿井瓦斯抽采的条件三、矿井瓦斯抽采的条件 1.回采面绝对涌出量5m3/min，掘进面绝对涌出量3m3/min，用通 2风方法解决瓦斯问题不合理的。2.矿井绝对涌出量15m3/min，年产量40万吨；矿井绝对涌出量20m3/min，年产量60万吨；矿井绝对涌出量25m3/min，年产量100万吨；矿井绝对涌出量30m3/min，年产量150万吨；矿井绝对涌出量40m3/min；达到以上条件的矿井必须开展瓦斯抽放。3.开采保护层时，应抽放被保护层瓦斯。4.开采具有煤与瓦斯突出矿井，必须开展瓦斯抽放。四、煤层的瓦斯涌出形式有两种：一是普通涌出、二是特殊涌出四、煤层的瓦斯涌出形式有两种：一是普通涌出、二是特殊涌出 1.普通涌出：一是瓦斯从采落煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙、裂隙缓慢而长时间的均匀释放。首先是游离瓦斯，而后是部分解吸瓦斯。其特点为：在时间上和空间上比较均匀，持续时间长、涌出范围广、数量相对稳定。二是因很不均匀的瞬间瓦斯涌出。其主要原因为：1、机械的切割速度过快，割煤过程中的瓦斯解析量增大，而又得不到风量的充分稀释。2、煤层瓦斯得不到充分的预抽，煤层中的原始瓦斯含量较高，故在割煤过程中会形成瞬间的瓦斯涌出。2.特殊涌出是指在时间上突然、空间上集中，涌出量很不均匀的间断3涌出。瓦斯特殊涌出是一种动力现象，包括瓦斯喷出、突出和煤与瓦斯突出。特殊涌出的范围是局部的、短暂的、突发性的，其危害极大；往往瓦斯事故就发生于瓦斯的特殊涌出。瓦斯喷出是指在煤体或岩体裂隙、孔洞、钻孔或炮眼内大量涌出瓦斯（二氧化碳）的异常涌出现象。在20米巷道范围内，涌出瓦斯（二氧化碳）量大于或等于1.0m3/min且持续时间在8h以上时，该采掘区即定为瓦斯（二氧化碳）喷出危险区域。五、地面固定泵站五、地面固定泵站 1、建设要求 地面永久瓦斯抽采系统必须根据山西省煤炭工业厅批复的抽采设计进行施工建设，建设竣工后，由山西省煤炭工业厅验收、批复后，方可投入运行。泵站的装机能力应当满足瓦斯抽采达标的要求，备用泵能力不得小于运行泵中最大一台单体泵的能力；运行泵的装机能力不得小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍。同时具有区域预抽、本煤层抽采和采空区抽采方式的矿井，必须分别建立高低负压抽采系统。（我矿现抽采方式有本煤层抽采、裂隙带抽采、邻近层抽采、区域预抽、高抽巷、底抽巷及采空区抽采）2、抽采泵站位置选取及规定 4 、抽采泵站必须建立在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带。应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等；、泵站应设在回风井工业广场内、泵房采用不燃性材料建筑，并装备防雷电装置，距井口和主要建筑物及居住区不小于50m，且设置栅栏或围墙；、泵站及周围20m范围内严禁堆积易燃物和明火；、泵房应考虑进气管路敷设方便，有利瓦斯输送，并尽可能留有扩能的余地；、抽采泵站进、出气侧管路必须安设正、负压放水器、且完善排水设施，同时加装安全防爆、防回火、防回气的“三防”装置及放空管，“三防”装置采用水封防爆箱时必须每天观测一次防爆箱内的水位情况，缺水时应由泵站司机及时补充；放空管设置在泵的进、出气口，管径大于或等于泵的进、出气管直径，放空管口要高出泵房最高点3m以上。、地面固定泵站必须安装避雷系统，能覆盖整个抽采泵站，并在每年雨季前由机电部门按规定对其进行防雷接地试验检查，确保安全有效。、抽采泵站必须实现双回路供电，泵房内所有电气设备、照明及其它电气、检测仪器、仪表均采用矿用防爆型。5 、抽采泵站内配备防火、防雷电、防洪涝、防冻等设施，并有直通矿调度电话。、抽采泵房内、配电室、值班室均应安设瓦斯传感器，其报警、断电参数为0.5%，当泵房内瓦斯泄露，瓦斯超限时能报警并切断泵房内所有电源。、抽采泵站的机电设备的日常维护和保养由矿机电部门负责。、抽采泵站值班室内需悬挂供电系统图、泵站平面布置图、管网布置图、在线监测布置图、泵站管理制度、岗位责任制、泵站操作规程，并做好泵站运行记录、检查维修记录、值班记录、来客登记。六、井下移动泵站六、井下移动泵站 1、建设要求 建立井下移动抽采系统是必须编制设计及安全技术措施，设计可参照地面永久瓦斯抽采系统工程设计的相关内容，设计要报子公司批准，并由子公司组织验收后方可正式投运。编制设计时必须根据矿井瓦斯涌出情况及治理措施要求对移动抽采泵进行合理选型，抽采能力富余系数不小于2倍。井下移动抽采泵必须配备同等能力的备用泵，且实现双回路“三专”供电。2、抽采泵站位置选取及规定6 、移动抽采泵站应设在瓦斯抽采地点附近的新鲜风流中，设置移动抽采泵站时，必须有独立的回风系统，抽出的瓦斯必须引排到地面、总回风巷（采区回风巷）。、移动抽采泵抽出的瓦斯排至回风巷时，在管路排放口必须采取安全措施，设置栅栏、悬挂警戒牌，栅栏位置为：管路排放口上风侧5m，下风侧30m，两侧间禁止人员通行和任何作业。、移动抽采泵排除的瓦斯，其浓度必须在30m以内被全风压混合风流稀释到煤矿安全规程允许浓度以内，同时在下风侧栅栏处设置瓦斯传感器，实现浓度超限时报警、断电，停止抽采泵运行。、抽采泵房内应安设瓦斯传感器，其报警、断电参数为0.5%，当泵房内瓦斯泄露，瓦斯超限时能报警并切断泵房内所有电源。、移动抽采泵正压侧管路长度原则上不大于500m，负压侧的管路长度原则上不大于3000m。、抽采泵站值班室应装备抽采参数及泵运行参数在线监测系统，实现实时监测；还应配备人工观测瓦斯抽采参数的装置，并与在线监测装置进行对照，两者相差较大时以人工观测数据为准。、抽采泵站的机电设备的日常维护和保养由矿机电部门负责。7 、抽采泵站值班室内需悬挂供电系统图、泵站平面布置图、管网布置图、在线监测布置图、泵站管理制度、岗位责任制、泵站操作规程，并做好泵站运行记录、检查维修记录、值班记录、来客登记。七、瓦斯抽采管路标准化建设七、瓦斯抽采管路标准化建设 1、建设要求 矿井新建抽采系统的主管管径要不小于600mm，干管管径要不小于400mm，支管管径要不小于200mm；管材优先选用钢管，也可以选用取得煤矿安全标志的新型材料，在矿用产品安全标志证书上必须明确注明可用于瓦斯抽采，严禁采用玻璃钢管。抽采管路管径必须统一，变径时必须设异径变头或过度节；管径选取应按最大抽采混量分段计算，并与抽采泵能力相匹配，其富余系数不小于1.2倍。2、管路安装标准及规定 、抽采管路在倾斜巷道中安设时应设防滑卡，间距根据巷道坡度确定，对28以下的斜巷，间距一般取15-20m，对28以上的斜巷，间距一般不大于10m，同时在每隔一定距离设置警示标志。、凡是新安装的瓦斯抽采管路，必须进行漏气试验，进行漏气试验时，管内瓦斯浓度不超过0.3%，负压达到30KPa时，千米漏气率3m3/min8试验结束后编制管路漏气试验报告。、检修泵站和抽采管路拆除或对接时，首先要编制安全技术措施，对管路内瓦斯进行有计划排除，确保作业安全及环境瓦斯不超限。、井下抽采管路系统采用钢管的每年至少进行一次防腐处理，并对抽采管路采区防砸坏、防带电及防冻等措施。、瓦斯抽采管路安装时尽可能避免在车辆通过频繁的主干道旁。、不得将抽采管路与动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在一起。、每个干管、支管在管路分岔处10-15m范围内安设在线监测和人工观测装置，观测工每天至少对抽采浓度、负压、压差、流量观测一次，并与在线监测进行对照，填写参数对照管理牌板。、每个钻场、巷道低洼、高度突变及沿管路适当距离（一般200m-300m）应设置放水器，同时积水多的钻孔应安设单孔放水器。、抽采管路分岔处必须设置控制阀门，阀门应采用蝶阀，规格应与安装地点管径一致。、抽采主、干管上适当位置应安设除渣装置和测压装置；在支管路末端安装负压表。、移动泵站的正、负压侧的管路不准铺设于主要进风巷内。9 八、钻孔施工及验收八、钻孔施工及验收 1、钻孔施工要以水做动力或以水、气混合做动力，用压风做动力时要制定专项措施。2、钻孔施工要编制设计，并报子公司审批，设计中要制定施工瓦斯抽采钻孔的安全防范措施，规范钻孔施工操作。3、钻孔施工地点下风侧的5-10m要设置甲烷、一氧化碳传感器，并能够实现超限闭锁、断电功能，施工人员必须佩戴便携式瓦斯检测报警仪。4、钻孔施工地点必须加强防灭火管理，配齐配足消防器材（灭火器、沙箱、洒水设施等）。5、钻孔施工结束后，由安全员、瓦检员、施工人员共同签字验收钻孔。6、加强钻孔施工验收管理，抽采瓦斯钻孔工程必须由矿安监、通风、地测和施工负责人按设计及补充措施进行验收，验收合格后方可投入使用，否则应补孔，矿主管部门收集抽采钻孔验收原始记录及汇总钻孔台帐；矿总工程师每月至少组织一次钻孔抽查验收；矿通风、安监等部门负责人每月至少组织三次钻孔抽查验收，并有验收记录可查。10 九、瓦斯抽采率、抽采量计算方法九、瓦斯抽采率、抽采量计算方法 1标准状态下混合流量计算公式 2、标准状态下纯量计算公式Q标纯=Q标混*X 3、工况状态下混合量计算公式 4、工况状态下纯量计算公式Q工纯=Q工混*X Q标混标准状态下瓦斯混合流量，m3/min Q标纯标准状态下瓦斯纯流量，m3/min Q工混工况状态下瓦斯混合量，m3/min Q工纯工况状态下瓦斯纯流量，m3/min11 K孔板流量系数 H孔板前后压差（节流），mmHg(汞柱)mmH2O（水柱）P当当地测点大气压，KPa P负管路内负压，KPa P标标准大气压力（一般为101.325KPa），KPa X混合气体中瓦斯浓度，%t管内气体温度，5、矿井瓦斯抽采率计算 矿井月平均瓦斯抽放率，%Q风矿井月平均风排瓦斯量，m3/min Q抽矿井月平均抽放瓦斯量，m3/min12 十、抽采名词术语和定义十、抽采名词术语和定义 瓦斯抽放：瓦斯抽放：采用钻用设备和管路把煤层、岩层和采空区中的瓦斯抽出或排出的措施。未卸压抽放瓦斯：未卸压抽放瓦斯：抽放未受采动影像和未经人为松动卸压煤（岩）层的瓦斯，亦称为预抽。例如：本煤层掩护式掘进区域预抽钻孔和未采区域大面积区域预抽钻孔。卸压抽放瓦斯：卸压抽放瓦斯：抽放受采动影响和经人为松动卸压煤（岩）层的瓦斯。例如：裂隙带钻孔、高抽巷、3217底抽巷穿层卸压钻孔和10209工作面本煤层边采边抽钻孔。本煤层瓦斯抽放：本煤层瓦斯抽放：抽放开采煤层的瓦斯。例如：现2#煤层采掘工作面施工的本煤层瓦斯抽采钻孔。邻近层瓦斯抽放：邻近层瓦斯抽放：抽放受开采层采动影响的上、下邻近煤层（可采煤层、不可采煤层、煤线、岩层）的瓦斯。例如：在钻场内向下覆4+5#煤层施工的下邻近煤层瓦斯抽采钻孔和在3217底抽巷施工的4+5#、5#、6#煤层穿层瓦斯抽采钻孔。绝对瓦斯涌出量：绝对瓦斯涌出量：单位时间内的瓦斯涌出量，单位为m3/min。相对瓦斯涌出量：相对瓦斯涌出量：一昼夜时间内平均每产出1吨煤，矿井排出的瓦斯量，单位为m3/t。13 采空区瓦斯抽放：采空区瓦斯抽放：抽放现采工作面采空区和老空区的瓦斯。前者称现采空区（半封闭式）瓦斯抽放，例如：3215、1206工作面沿空留巷留墙埋管抽放；后者称老空区（全封闭式）瓦斯抽放，例如：3213、3211、1205工作面密闭后闭墙埋管瓦斯抽放。围岩瓦斯抽放：围岩瓦斯抽放：抽放开采层围岩和的瓦斯。地面瓦斯抽放：地面瓦斯抽放：在地面向井下煤（岩）层打钻孔，压裂后进行抽放瓦斯。综合瓦斯抽放：综合瓦斯抽放：在一个矿井或工作面同时采用2种或2种以上方法进行抽放瓦斯。例如：3215、1207回采工作面采用本煤层顺层钻孔+钻场本煤层钻孔+钻场下邻近层钻孔+钻场高位裂隙带钻孔+底抽巷穿层钻孔+高抽巷等方法进行对一个工作面综合瓦斯抽放。强化抽放：强化抽放：针对一些低透气性煤层，采用常规的预抽方式难以奏效，而采取煤层压裂技术或增加钻孔抽放时间等方法进行的特殊抽放方式。因我矿的煤层透气性系数极低，故必须采取强化抽放的方式进行对所采煤层瓦斯抽采。预抽：预抽：在煤层未受采动以前进行的瓦斯抽放。瓦斯储量：瓦斯储量：煤层开采过程中，能够向开采空采空间排放瓦斯的煤层和岩层中赋存瓦斯的总量。例如：我矿开采煤层瓦斯储量时就必须将2#、4+5#、5#煤层的瓦斯储量全部相加即为现所采煤层的瓦斯储量。矿井瓦斯抽放量（纯瓦斯抽放量）：矿井瓦斯抽放量（纯瓦斯抽放量）：矿井抽出瓦斯气体中的甲烷甲烷含量。14 矿井可抽瓦斯量：矿井可抽瓦斯量：瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。煤层透气性系数：煤层透气性系数：煤层透气性系数是在1m长的煤体上，当通过1m2煤体断面的瓦斯压力平方差为1MPa2时，每日流过该煤体的瓦斯量，是衡量瓦斯在煤层内流动难易程度的参数。钻孔流量衰减系数：钻孔流量衰减系数：不受采动影响的钻孔瓦斯流量随时间衰减变化的特性系数称钻孔瓦斯流量衰减系数。瓦斯抽采率：瓦斯抽采率：矿井、采区或工作面等的抽放瓦斯量占其绝对瓦斯涌出量的百分比。瓦斯抽采量/(瓦斯抽采量+风排瓦斯量）100%边采边抽：边采边抽：抽放回采工作面前方卸压煤体的瓦斯或厚煤层开采时抽放未采分层煤层的瓦斯。边掘边抽：边掘边抽：掘进巷道的同时，抽放巷道周围卸压煤体内瓦斯。穿层钻孔：穿层钻孔：在岩石巷道或煤层巷道内向相邻 煤层施工的钻孔。顺层钻孔：顺层钻孔：在煤层巷道内，沿煤层布置的钻孔。斜交钻孔：斜交钻孔：与工作面呈一定夹角布置的顺层钻孔。平行钻孔：平行钻孔：与工作面切眼平行布置的顺层钻孔。交叉钻孔：交叉钻孔：平行钻孔与斜角钻孔交替布置的钻孔。高位钻孔：高位钻孔：在工作面采掘顺槽内沿煤层走向向煤层顶板裂隙带区域施工岩石抽放钻孔。15 高抽巷：高抽巷：在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内开掘的专用抽放巷道。瓦斯浓度：瓦斯浓度：是指瓦斯气体体积占空气气体体积的百分比，单位为%。瓦斯浓度数据是计算矿井抽放量的依据和瓦斯利用是否安全的重要保证。瓦斯压力：瓦斯压力：游离态瓦斯能自游运动，并呈现出压力，就叫瓦斯压力。是一个反映煤层瓦斯含量、煤层透气性好坏、瓦斯可能的涌出形式等多方面综合因素的一个参数。孔隙率：孔隙率：指散粒状材料堆积体积中,颗粒之间的空隙体积所占的比例。煤的坚固性系数煤的坚固性系数f f：衡量煤层是否突出的一个指标，其值越大，表明该煤体愈稳定，在同样的瓦斯压力和地应力作用下，越不易发生突出。同时经过瓦斯抽放后，煤层的坚固性系数会变硬。瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度p p：表示煤放散瓦斯的能力，p所反映的是煤在常压下吸附瓦斯的能力和放散瓦斯的速度，是反映煤层突出区域危险性的一种单项指标。瓦斯解析含量：瓦斯解析含量：是指在常压下（包括粉碎）能从煤体中解析出来的瓦斯含量。绝对瓦斯涌出量：绝对瓦斯涌出量：单位时间内的瓦斯涌出量，单位为m3/min。相对瓦斯涌出量：相对瓦斯涌出量：一昼夜时间内平均每产出1吨煤，矿井排出的瓦斯量，单位为m3/t。16谢谢谢谢欢迎您给提供宝贵意见17