浅孔截流瓦斯抽采成套技术与工艺研究.ppt

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,*,高瓦斯煤层综掘煤巷浅孔截流瓦斯抽采成套技术与工艺研究,河南理工大学、安阳红岭煤业有限责任公司合作研究项目,河南理工大学,安阳,红岭煤业有限责任公司,汇报人,：,汇报提纲,一、矿井基本概况、试验区概况,二、本项目主要研究内容,三、,实施效果与经济效益分析,四、主要结论,五、成果的创造性、先进性,六、,推广应用前景,一、矿井基本概况、试验区概况,红岭煤业公司为高瓦斯矿井，隶属河南煤化安阳鑫龙煤业（集团）公司。矿井设计生产能力为,60,万吨,/,年。可采煤层为二,1,煤层，原煤瓦斯含量为,10.43m,3,/t瓦斯压力为,0.499MPa,。矿井装备,2,台,2K56-N,0,24,型通风机，总进风量,5237m,3,/min,；矿井瓦斯相对涌出量,33.96m,3,/t,，绝对涌出量,34.13m,3,/min,。一般煤巷掘进工作面绝对瓦斯涌出量平均为,2.31,5.22m,3,/min,。,（一）矿井基本概况,为了保证采掘工作的正常接替，,2009,年红岭煤业公司引进一套,EBZ200H,型综合机械化掘进设备，并在,15161,工作面试行综合机械化掘进工作。首先在,15161,工作面运输巷采用了,“,巷帮钻场长钻孔截流瓦斯抽采,”,措施，该措施实施后，由于长钻孔需要开钻场，容易造成塌孔、卡钻打钻、抽采占用工时长，再加上综掘速度快，瓦斯抽采还没有达到预期效果时，掘进面已推过抽采范围，造成抽掘支工序难以协调，掘进头和回风流瓦斯浓度经常超限。,后改进措施，采用,“,迎头长钻孔截流瓦斯抽采,”,措施，塌孔、卡钻现象仍然出现，打钻、抽采占用工时长，掘进时瓦斯浓度频繁超限，经常造成停工、停产。以上问题，严重制约了综合机械化快速掘进效能的发挥，单头月进尺始终在,60,70m,徘徊，造成矿井采掘生产接替十分紧张局面。,而后，,根据现有矿井通风能力，将配风量由,380 m,3,/min,调整到,480m,3,/min,时，掘进工作面瓦斯超限问题仍不能得到缓解。,现实条件表明，仅靠风排是无法解决瓦斯超限问题。因此，解决红岭煤业公司综掘煤巷快速推进中的瓦斯超限问题必须提高瓦斯抽采效果。于是，,2010,年,3,月红岭煤矿工程技术人员与河南理工大学进行了专题讨论和分析，提出了,“,高瓦斯煤层综掘煤巷快速推进浅钻孔截流瓦斯抽采成套技术与工艺研究,”,课题，并制定了详细、可行的研究方案。并决定在,15181,接替工作面进行研究试验。,（二）,试验工作面慨况,试验点选择在,15181,工作面下巷。该工作面位于红岭煤矿,V,采区北翼下部，地面标高,+214,+243m,，,底板,标高,-428,-522,。工作面走向长为,550,582m,，倾斜长,122,134m,，上部为,15161,采空区。该工作面二,1,煤层稳定，最厚,6.63m,，最薄,5.56m,，煤层平均厚度为,6.05m,，煤层倾角为,19,22,，平均,20.5,。,15181,回采工作面生产系统布置如,下,图所示。,15181,回采工作面生产系统,图,15181,工作面下巷,沿底掘进。,断面宽、高设计为,4.0,3.0m,半圆拱型，采用,29U,型钢支护，综合机械化掘进。选用,FBDN,o,6.3/2,22,型风机，配风量,480m,3,/min,。据测定，,15181,工作面煤层原煤瓦斯含量为,8.67m,/t,，煤层的透气性系数为,0.58,0.76m,2,/Mpa,2,d,，瓦斯压力为,0.23,0.71Mpa,，预测掘进工作面最大瓦斯涌出量将达到,6.17m,3,/min,。,巷道断面布置图,二、主要研究内容,二、,主要研究内容,（,1,）综掘工作面瓦斯涌出规律测定与分析研究；,（,2,）,迎头前方和两帮煤体中,地,应力、瓦斯压力、透气性与,“,三带,”,分布规律研究；,（,3,）卸压带浅孔,“,钻墙,”,截流瓦斯抽采控制机理研究；,（,4,）瓦斯抽采基本参数与钻孔布置参数的测定与优化选择。,（,5,）浅孔截流瓦斯抽采,“,紧跟迎头、两掘一抽,”,成套技术与工艺的集成与优化；,（,6,）现场工业性试验与分析。,（一）,综掘工作面瓦斯涌出规律测定与分析研究,利用井下瓦斯监测设备进行多探头、定点与不定点、连续跟踪，考察了高瓦斯综掘煤巷迎头后,100m,范围内瓦斯浓度分布规律。考察,结论,认为：,控制掘进落煤和距掘进头后,0,10m,范围内两帮煤体的瓦斯涌出量是防止掘进头瓦斯超限的关键。,根据岩石力学理论与瓦斯流动理论，研究认为：综掘煤巷开挖后，在巷道迎头和两帮煤体内的地应力、瓦斯压力、煤层透气性重新分布，并形成了卸压带、应力集中带和原始应力带，其卸压带内的地应力、瓦斯压力急剧下降，煤体的透气性成百倍及上千倍增加，为浅孔抽采瓦斯创造有利条件。根据应力极限平衡理论计算和现场实测，,红岭煤业公司综掘煤巷开挖后煤体内卸压带深度为,3,5m,。,（二）,迎头前方和两帮煤体中,地应力、瓦斯压力、透气性与,“,三带,”,分布规律研究,（,1,）巷道,迎头前方,煤体内,“,三带,”,分布,图,（,2,）巷道两帮煤体内,“,三带,”,分布,图,（,3,）,迎头前方,煤体内地应力、瓦斯压力、透气性,分布,图,（三）,卸压带浅孔截流瓦斯抽采控制机理,浅孔截流瓦斯抽采就是充分利用了掘进迎头和两帮卸压带煤体中透气性大大增加的特点，在迎头和两帮新暴露的煤壁上，合理的布置钻孔和选择瓦斯抽采参数,。,在抽采负压作用下，钻孔附近煤层瓦斯的流向发生了变化，煤体卸压带内的瓦斯由平行平面流变为径向流动进入抽采钻孔，当抽采负压作用到达煤层的顶底板和相邻抽采钻孔之间的所有区域时，煤体完全处于抽采负压的作用下，抽采负压对深部煤体向,巷道,空间运移的瓦斯建立了一道屏障，相当于用钻孔在煤壁卸压带范围内沿煤层全厚构筑了一道瓦斯截流“钻墙”，隔断了卸压带以里深部煤体瓦斯直接向巷道空间运移，,该,“,钻墙,”,既可以有效的抽出卸压带内煤体中的游离瓦斯，,深部煤体内的吸附瓦斯随压力降低转变为游离瓦斯运移到“钻墙”被钻孔连续抽出，,从而降低了掘进落煤和两帮煤壁的瓦斯涌出强度。,从而大大提高了抽采效果，降低了落煤,和两帮煤体,的瓦斯涌出量。,（,1,）巷道迎头煤壁,卸压带瓦斯,自然流动规律,（,a),掘进迎头煤体卸压带内,瓦斯,自然流动规律,（,2,）巷道两,帮,煤体,卸压带瓦斯,自然流动规律,（,b),巷道两帮煤体卸压带内瓦斯,自然流动规律,（,3,）浅孔截流,瓦斯,流动规律,浅孔,“,钻墙,”,截流,瓦斯,流动规律（垂直剖面图）,（,4,）浅孔,“,钻墙,”,截流抽采,瓦斯,流动规律,浅孔,“,钻墙,”,截流,瓦斯,流动规律（正视图）,（,5,）浅孔,“,钻墙,”,截流,瓦斯,控制机理,1,、钻孔；,2,、瓦斯流动方向；,3,钻孔影响半径。,浅孔,“,钻墙,”,截流,瓦斯,流动规律（水平剖面图）,（,6,）,卸压区,浅,孔,抽采,瓦斯,效果,考察,考察结果显示,：,1,号钻孔的瓦斯流量很小，为,0.05,0.1m,/min,甚至测定不出来，,2,号钻孔瓦斯流量比,1,号钻孔增加了几倍到几十倍，,2,号钻孔的瓦斯流量可高达,0.3,0.5m,/min,以上。说明煤层卸压带内煤透气性能大幅度增加，大量的吸附瓦斯转变为游离瓦斯，煤体卸压带内瓦斯极易被抽出。,（四）,浅孔截流瓦斯抽采基本参数,优化选择,研究初期抽采钻孔,基本参数,经验选择,工作面迎头抽采：,布置钻孔,18,个。,钻孔深度为,15m,；钻孔,终孔点,间距为,1.5m,；钻孔孔径为,60mm,；抽采负压为,16kPa,；最短抽采时间不少于,2,小时；采用封孔器封孔，封孔深度为,1.5m,。,两帮抽采：,钻孔滞后迎头,15m,布孔。,深度为,15m,；钻孔间距为,2.0m,；钻孔孔径为,60mm,；抽采负压为,16kPa,；抽采时间为极限抽采采用聚氨酯封孔，封孔深度为,2.0m,。,按照以上经验选择钻孔参数，试验综掘巷道,50m,，回风流瓦斯超限,2,次。,后经科研小组研究分析认为，超限问题是由钻孔抽放参数不合理所致，必须对各钻孔参数进行实测和优化选择后再进行试验。围绕钻孔抽采参数优化选择，研究小组在现场进行了大量实测研究工作。,1,、,利用井下瓦斯监测设备进行多探头、定点与不定点、连续跟踪，考察了掘进,100m,巷道范围内瓦斯浓度分布规律。优化确定了两帮钻孔滞后迎头打钻抽采时机。,2,、根据不同的封孔深度的钻孔瓦斯抽采效果，考察验证了卸压带内瓦斯抽采的优越性。,3,、采用钻孔负压法，测定了抽采钻孔的影响半径，优化了确定了钻孔间距。,4,、根据极限平衡理论计算结果和对不同深度钻孔的瓦斯流量、浓度衰减规律的测定结果，并结合循环进尺和矿上钻具能力，优化确定了钻孔深度。,5,、利用瓦斯检测仪器，测定了,60mm,和,75mm,的两种孔径钻孔在相同抽采时间内的瓦斯流量和浓度变化规律，比较了两种孔径的抽采效果，优化确定了钻孔的直径。,6,、利用瓦斯抽放管道气体参数测定仪分别测定和考察了在相同时间内不同孔口负压下的钻孔瓦斯抽采纯量。优化确定钻孔抽采负压。,7,、利用瓦斯检测仪器考察了,6,个钻孔在随抽采时间的瓦斯流量和瓦斯浓度的变化衰减规律，优化确定了迎头浅孔抽采时间。,主要开展的井下实测工作,（,1,）,钻孔抽采影响半径测,定采用钻孔降压法测定：,利用,U,型汞柱压差计,、煤气表。,测定,结果为：,3,小时抽采影响半径,1.3m,；,8,小时,抽,采,影响半径为,2.5m,（,2,）钻孔深度,应力极限平衡理论计算,或,X,0,为卸压区宽度；,为煤体内摩擦角，取30；,C为煤层粘结力，取1.3Mpa；,A为侧压系数，取0.4；,K为应力集中系数，取2；r为岩石的平均容重，取2.5t/m；f,煤层界面摩擦系数；,煤层或软分层的抗拉强度；,H为开采深度，取600m；m为煤层厚度，取6.05m。,计算,结果,：,X,0,=4.24m,1989.12,煤炭学报,4,期侯朝炯、马念杰,1993.12,中矿学报,4,期林柏泉、周世宁,在新暴露的煤壁上,在互不影响范围,布置了,5,个,水平,考察孔，钻孔的深度为,3m,、,5m,、,8m,、,10m,、,12m,。封孔深度均为,1.0m,。每一钻孔施工后，封孔连接煤气表加瓦斯浓度测试嘴和阀门，联网并关闭阀门。待所有钻孔施工完毕，同时打开阀门，加,10KPa,负压开始抽采，以后每,30,分钟观测一次各测试孔瓦斯流量和浓度变化情况。观测时间为,6,小时。根据现场实测结果：,3m,、,5m,深钻孔瓦斯流量、浓度,值,开始时最大，随后,2,小时后衰减速度较快，,8m,、,10m,、,12m,钻孔瓦斯流量、浓度衰减较慢，并且瓦斯流量、浓度值相差不大，并趋于一致性。,测定不同深度钻孔抽采效果,根据循环进尺确定钻孔深度,最后，,按照钻孔穿过卸压带深度原则。,根据应力极限平衡理论计算结果和新暴露的煤壁上不同深度钻孔抽采效果，并,考虑,抽、掘循环进尺相配套问题和风动钻具钻,进,能力问题,综合考虑,。按照每个大循环,“,抽,10m,进,6m,”,的原则,，最后确定迎头超前抽采,钻孔深度为,10m,；两帮钻孔抽放瓦斯取钻孔深度为,8m,。,由于掘进机每掘进,6m,需要调整一次皮带，其间无法掘进，因此将每大循环允许掘进长度定为,6m,。按循环钻孔压茬,4m,确定钻孔深度。,（,2,）钻孔深度,（,3,）,钻孔直径,相关研究成果显示，对原始低透性煤层，抽采瓦斯钻孔的总瓦斯流量仅与钻孔直径的,0.2,0.5,次方成正比，抽采时间较长时，钻孔直径的大小对钻孔抽采瓦斯效果影响不大。但对于浅孔截流超前抽采瓦斯钻孔，由于浅孔抽采瓦斯时间较短,(4,8,小时左右,),，由于掘进工作面迎头煤体打超前抽采钻孔数目较多,(9,12,个,),，钻孔的直径越大，单孔周围煤体的卸压圈及整个前方煤体的卸压范围增大，增大抽采瓦斯钻孔的孔径，将有利于增大钻孔周围煤体的卸压范围，提高煤壁前方煤体卸压区的煤层透气性，将有利于提高浅孔抽采瓦斯的效果。,2010,年,10,月，在,15181,工作面下巷掘进头，现场实际考察了直径为,60mm,和,75mm,的两种孔径抽采钻孔的瓦斯流量。打钻时尽量加大考察钻孔的孔间距,，,使每个孔成为互不影响的独立孔，直径,60mm,和直径,75mm,的钻孔瓦斯流量测定结果表明，在,8,小时的抽采时间内，钻孔的流量由直径,60mm,的,27,36L/min,增加到直径,75mm,的,29,42L/min,，直径,75mm,钻孔比直径,60mm,的钻孔抽采量增加约,7%,15%,。说明大直径钻孔比小直径钻孔抽采效果好。但在生产实践中，使用大直径钻孔在设备及工艺等方面均有困难，钻孔直径越大，越不利于钻孔施工，并且发生塌孔的可能性增加。,考虑红岭煤矿的实际条件，在保证钻孔影响半径范围,内,布置时,，,浅孔截流抽采瓦斯钻孔的孔径以,75mm,为宜。,（,4,）,抽采负压,考察不同负压下钻孔在相同抽采时间内抽采效果。,测定,了孔口负压为：,6KPa,、,8KPa,、,10KPa,、,12KPa,、,16KPa,的,5,个钻孔在不同抽采负压下对瓦斯抽采效果的影响情况,。测定方法是：打钻封孔联网后，,每,30min,分别记录一次各钻孔的瓦斯流量,、浓度,，测定时间为,8h,。,测定,结果表明，提高抽采负压,，有利于,瓦斯抽,放,。,但从不同抽采负压的每个钻孔,8h,瓦斯抽采纯量来看，孔口负压为,6KPa,钻孔抽采纯量较小，孔口负压为,8,16KPa,的,4,个钻孔的瓦斯抽采纯量相差不大。考察分析认为：由于卸压区内煤体产生了大量裂隙并相互贯通，透气性大大提高，负压过高导致空气通过巷道煤壁裂隙进入钻孔，并且容易导致封孔器漏气。,这,些,对于提高抽放效果是不利的,。,最后选定：,孔口抽采负压以,8,10kPa,为宜,。,（,5,）,抽采时间,根据钻孔瓦斯流量、浓度,考察,钻孔,在不同时间内的抽采效果。,考察时间为,3h,。,依次施工顺序为：,1,、,2,、,3,、,4,、,5,、,6,号钻孔；每个钻孔施工完毕，聚氨酯封孔，封孔深度为,1.0m,，随打、随封、随抽。安装煤气表和,浓度测试嘴。,高负压抽气筒,和,红外甲烷检测仪测定瓦斯浓度，,通过煤气表读取流量。,6,个考察钻孔瓦斯浓度随时间变化规律曲线图,从上,图可以看出，在开抽前,6,个考察孔的浓度均在,90%100%,左右，说明,6,个考察孔的初始瓦斯释放状态基本相同。开抽,120min,后，,6,个考察孔的瓦斯浓度大部分降到,30%,左右，以后基本上稳定在,20%,，以上说明钻孔处在煤体前方缷压区内，钻孔初始瓦斯浓度高，瓦斯抽采衰减速度快，开抽,120min,钻孔瓦斯浓度平均下降了,70%,以上,。经考察计算：如果迎头布置,12,个钻孔抽采,240min,，可采瓦斯量为,518.4 m,3,，抽采率可达到了,34.13%,。,最后确定迎头浅孔瓦斯抽采时间为最后施工的一个钻孔不少于,120min,，即可达到抽采效果,。,因两帮钻孔不受抽采时间限制，抽采时间为极限抽采。,钻孔,抽采时间,优化结果,6),钻孔布置方式,（,a),迎头钻孔布置,:,开口位置见左图。,在巷道中部上中下三排,12,个抽采孔，每个钻孔的深度均为,10m,；,靠近两帮钻孔终孔点控制两帮外,2m,。最下排钻孔开口距底板为,1m,，上下排钻孔的孔口间距为,0.5m,、左右间距为,0.65m,。,迎头钻孔开口位置图,迎头钻孔布置,垂,向,、水平,剖面图,(b),两帮抽采钻孔布置,两帮浅孔钻孔布置,平、,剖面图,按照两钻孔水平,间距为,4m,，钻孔深度为,8m,，顺煤层布置。钻孔开孔位置：,上帮距底板,2.0m,、上扎,15,；,下帮距底板,1.5m,、下扎,15,。当煤层厚度变大时，上下布置两排钻孔。,（,7,）,封孔工艺,两帮封孔：,考虑到巷帮浅孔截流瓦斯抽采钻孔保留时间较长，,两帮,浅孔抽采采用聚氨酯封孔技术。,封孔深度为,1.5M,迎头封孔：,考虑到迎头,瓦斯,抽采,时间较短，抽采设备拆装频繁，采用封孔器封孔。经过反复对比试验，最后选定平顶山市安泰华矿用安全设备制造有限公司生产的,FKT-110/0.1,型瓦斯抽采封孔器,，封孔深度为,1.0m,。,钻孔抽采参数优化选择结果,工作面迎头抽采：,钻孔深度为,10m,；钻孔间距取为,1.0m,；钻孔孔径为,75mm,；抽采负压,8,10kPa,；,最短抽采时间不少于,2,小时,；采用封孔器封孔，封孔深度为,1.0m,。,两帮抽采：,钻孔深度为,8m,；钻孔间距取,4.0m,；,钻孔孔径为,75mm,；抽采负压为,8,10kPa,；,抽采时间为,极限抽采,；采用聚氨酯封孔，经考察封孔深度为,1.5m,。,钻孔参数优化前后对比分析,迎头钻孔,两帮钻孔,项,目,优化前,优化后,优化前,优化后,钻孔数量（个）,18,12,滞后迎头,15m,紧跟迎头,钻孔终孔间距,(m),1.5,2,2,4,钻孔深度,(m),15,10,15,8,钻孔的直径（,mm,）,60,75,60,75,抽采负压,(Kpa),16,8-10,16,8-10,抽采时间,(min),2,3,极限,封孔长度（,m,）,2,1,2,1.5,钻孔参数优化结果：迎头超前钻孔数量减少了,6,个终孔间距扩大到,2m,；钻孔深度缩短到,10m,；钻孔直径扩大到,75mm,；抽放负压减小到,8-10Kpa,；封孔深度减小到,1m,；对比分析优化后钻孔工程量明显减少，增加了抽采时间。对于两帮抽采钻孔，除以上钻孔参数调整后，变为紧跟迎头打钻，不得滞后迎头,6m,。,（,8,）,钻孔施工工艺,迎头钻孔：,采用,2,台,ZQS,65/2,5,手持式气动钻机,平行作业,，,75mm,钻头进行施工，麻花钻杆排粉。为保证迎头钻孔具有充分的抽采时间，每个钻孔成孔后立即插入快速封孔器封孔后联网进行抽采，随打钻、随封闭、随抽采。,两帮钻孔：,钻孔施工采用,ZQS,65/2,5,手持式气动钻机，,75mm,钻头进行施工，麻花钻杆排粉。钻孔施工紧跟迎头进行，每完成一个抽掘支大循环后，,紧跟,滞后迎头,在,两帮新暴露的煤壁上按照钻孔设计要求沿顺煤层方向施工直径,75mm,、孔深,8m,的钻孔，随打孔、随封孔、随联网、随抽采。打钻时间与迎头钻孔同步进行。,（,9,）抽采管路布置与抽采工艺,迎头抽采：,在巷道抽采主管端部设置活动分支器，每一个分支器上设置,12,个分支，分支采用,DN32,的钢管加工，其长度为,16mm,，端部加工成笋字头，每一分支器的末端安一闸阀，分支器的分支与封孔管间采用,50mm,防静电胶管联接。,巷帮抽采：,巷道抽采主管每隔,20m,设置一分支器，每分支器开孔,3,个，一个排水，两个与两帮抽采中间连接管的三通相连接。每,5,个钻孔为一组，每组通过直径为,50mm,中间连接管三通与主管分支器分支相连接。钻孔抽采管与中间连接管三通之间采用,50mm,防静电软胶管联接,并安装,闸阀。,抽采管路连接图,两帮抽采管连接图,迎头抽采管连接图,（,10,）关键,技术,要,不断调整和,优化,钻孔抽采参数和布置方式，,保证正规循环。,“,紧跟迎头、两掘一抽,”,的,“,抽、掘、支,”,三位一体合理配套技术与工艺，是保证该高瓦斯煤巷综掘工作面快速推进的关键。,通过现场实测和,反复,试验，得出如下结论：一是要在迎头抽采实行多台钻机平行作业，节省打钻时间，最大限度的增加迎头抽采时间,，提高迎头抽采效果,；二是要在两帮紧跟迎头快打、快抽，,两帮钻孔,施工不得滞后迎头,6m,。,（,11,）,循环作业,采用“紧跟迎头、两掘一抽”，“三八制”正规循环作业方式。“两掘一抽”即,24,小时一个循环，,1,个班迎头打钻抽采，掩护,2,个班掘进。,每天安排,1,个抽采班、,2,个掘支班进行施工，三班完成一个“抽、掘、支”大循环。每,小,班进,4,刀，每刀进尺,0.7m,，,小班一掘一支，,日进尺,5.6m,。,（,12,）,优化工序，实现多工序平行作业,在,15181,工作面试验期间，通过各工种、各环节的现场组织与协调，以及加强工人的操作技能培训，对,施工,工序进行了调整和优化，实现了多种工序间的平行作业：,工作面迎头超前浅孔抽采与巷帮浅孔抽采联网平行作业；,交接班工作与检查安全质量，机电设备检修延伸中腰线平行作业；,综掘机割煤、运煤和准备支护材料平行作业；,接皮带和临时支护平行作业。,同时，各工序的程序化，极大的发挥每个人的主观能动性，在保证工序质量合格的前提下，最大限度的缩短,各工序,工作时间。,（,13,）各工序优化结果,优化结果：,对红岭煤矿迎头打钻抽采、割煤与支护工艺过程中各工序时间,进行,实测，迎头打钻抽采、割煤和支护安装的循环作业过程中各个具体工序占用时间为：,迎头打钻抽采,和,两帮打钻联网抽采单工序正规循环作业时间为,8,小时,，,迎头钻孔抽采时间最长可以联网抽采,5,小时，最短抽采时间为,2.5,小时，最后一个钻孔平均抽采时间为,3.75,小时。,小班,一,掘,一支的单,刀,循环作业时间,不超过,75min,，每班四掘四支占用时间,300min,（,6,小时）,。,支护一网用时最快达,30min,，平均一网用时,55min,，随着操作熟练程度提高，一掘一支单,刀,循环作业时间应该有进一步提高的潜力。,同时，由于支架安装时利用综掘机头升降功能可以帮助上举支架，降低了工人劳动强度，提高了支架安装效率，各工序的程序化，使循环时间明显缩短，显著地提高了工时的利用率和掘进速度。,三、,实施效果与经济效益,分析,（一）,瓦斯抽采效果,（,1,）,迎头瓦斯抽采效果,测定可知，迎头超前浅孔截流瓦斯抽采孔口负压为,10kPa,，抽采,4,小时，单孔平均混合流量为,0.30m,3,/min,，平均瓦斯浓度为,60%,，单孔平均纯流量为,0.18m,3,/min,，,240min,平均单孔瓦斯抽采纯量达到,43.2m,3,，迎头,12,个钻孔,240min,共抽采瓦斯总量为,518.4 m,3,。按巷道掘进断面为,12m,2,，煤体容重为,1.46t/m,3,，原煤相对瓦斯含量为,8.67m,3,/t,，钻孔长度为,10m,计算，,240min,迎头超前浅孔截流瓦斯抽采率达到了,34.13%,。迎头超前浅孔截流瓦斯抽采百米钻孔抽采量最低可达到,431.83 m,3,/,百米。,（,2,）,巷帮浅孔截流瓦斯抽采效果,：,经测定计算，巷帮浅孔截流瓦斯抽采时，抽采孔口负压在,10kPa,，单孔混合流量平均为,0.18m,3,/min,，单孔纯流量平均为,0.03m,3,/min,。如果按单孔瓦斯枯竭最,长,时间按,12,天，最,短,时间按,7,天计算，单孔最大抽采纯量已达到,518.4m,3,，单孔最小瓦斯抽采纯量为,302.4m,3,，单孔平均瓦斯抽采纯量,可,达,410.4m,3,，,（一）,瓦斯抽采效果,（,3,）,浅钻孔与长钻孔瓦斯抽采效果对比分析,对比巷道及抽采措施,迎头,0-10m,平均浓度（,%,）,10-40m,平均浓度（,%,）,40m-80m),平均浓度（,%,）,80m,后平均浓度（,%,）,瞬间落煤时浓度（,%,）,平均回风量,(M,3,/min),回风流最大瓦斯涌出量,(m,3,/min),迎头落煤时瓦斯涌出量,(m,3,/min),巷道支管抽采浓度,(%),巷道支管抽采纯量,(m,3,/min),15161,上巷（长钻孔抽采,),0.43,0.64,0.68,0.70,1.3,480,3.36,2.10,12.43,0.87,15181,下巷,(,浅钻孔抽采,),0.32,0.42,0.45,0.46,0.8,480,2.21,1.52,38.31,2.15,综掘工作面回风流中最大瓦斯涌出量由原来的,3.36m,3,/min,下降到,2.21m,3,/min,，迎头瓦斯涌出量由原来的,2.10 m,3,/min,下降到,1.52m,3,/min,；回风流瓦斯浓度基本保持在,0.45%,0.48%,。据遥测记录的,130,个数据统计，发现瞬间落煤时瓦斯浓度基本保持在,0.6%,0.8%,。,项目,长钻孔抽采,浅孔抽采,抽采率（,%,）,21,31,抽采管内瓦斯浓度（,%,）,12.43,38.31,抽采管内负压（,Kpa,）,16,8-10,回风流平均瓦斯浓度（,%,）,0.70,0.46,每月平均断电次数（次）,6,0,综掘月进尺（,m/,月）,70,146,单头掘进月平均瓦斯抽采量（,m,）,35306,43503,（,3,）,浅钻孔与长钻孔瓦斯抽采效果对比分析,（二）,快速掘进效果,浅孔截流瓦斯抽采与迎头长钻孔抽采相比掘进百米巷道平均节约打钻时间为,4.5,天；与巷帮钻场长钻孔抽采相比掘进百米巷道平均节约打钻时间为,6,天，为瓦斯抽采创造了有利条件，基本消除了高瓦斯煤层综掘煤巷瓦斯超限问题，,15181,运输巷比原来长钻孔抽采掘进速度提高了,2,倍多，,单头,平均月进尺,由原来的,70m,提高到,146m,。,（三）,经济效益,实施浅孔截流瓦斯抽采措施后，,500m,巷道掘进节约钻杆、钻头、封孔材料等材料费,96.52,万元；节省人工费,46.62,万元；全矿瓦斯抽采纯流量由原来的,68.0m,3,/min,，提高到,10m,3,/min,，瓦斯抽采量由原来的月抽采总量,46,万方上升到,54,万方。利用瓦斯发电量由原来的,0.8,万度日上升到,3.1,万度日，最高达,3.6,万度日；月发电量比原来提高了,3.9,倍，当年直接创造经济效益,169,万元,/,年。,四、主要结论,四、主要结论（一）,（,1,）利用井下瓦斯监测设备进行多探头、定点与不定点、连续跟踪，考察了综掘煤巷掘进,100m,范围内瓦斯浓度分布规律。分析认为：及时控制掘进落煤和迎头后,0,10m,范围内两帮煤体的瓦斯涌出量是防止瓦斯超限的关键。,（,2,）根据岩石力学理论与瓦斯流动理论，研究认为：综掘煤巷开挖后，煤体内的地应力、瓦斯压力、煤层透气性重新分布，并形成了卸压带、应力集中带和原始应力带，其卸压带内煤体的透气性成百倍及上千倍增加，为浅孔抽采瓦斯创造有利条件。根据,应力极限平衡理论计算和现场实测红岭煤业公司综掘煤巷开挖后,24h,煤体内卸压带深度为,3,5m,。,（,3,）浅孔抽放参数优化设计：工作面迎头抽采：钻孔深度为,10m,；迎头钻孔终孔点间距控制在,2.0m,；钻孔孔径为,75mm,；抽采负压为,8,10kPa,；最短抽采时间不少于,2,小时；采用封孔器封孔，经考察封孔深度为,1.0m,。两帮抽采：钻孔深度取,8m,；钻孔间距取为,4.0m,；钻孔孔径取,75mm,；抽采负压为,810kPa,；抽采时间为极限抽采；采用聚氨酯封孔，经考察封孔深度为,1.0m,。,（,4,）在红岭煤业公司,15181,工作面运输巷实施浅孔,“,钻墙,”,截流瓦斯抽采技术与,“,紧跟迎头，两掘一抽,”,合理配套工艺，综掘煤巷,回风流中瓦斯浓度下降到,0.6%,以下，,落煤时瓦斯浓度控制在,0.8%,以下，基本消除了,瓦斯超限，实现了安全快速掘进。,（,5,）合理的选择瓦斯抽采参数，科学分配各工序作业时间，集成与优化,“,紧跟迎头，两掘一抽,”,的,“,抽、掘、支,”,三位一体合理配套技术与工艺，是保证该高瓦斯煤巷综掘工作面快速推进的关键。研究中，通过现场实测和试验，不断调整和改进钻孔抽采参数和布置方式，得出如下结论：一是要在迎头抽采实行多台钻机平行作业，节省打钻时间，最大限度的增加迎头抽采时间；二是要在两帮紧跟迎头快打、快抽，施工抽采钻孔不得滞后迎头,6m,。,四、主要结论（二）,五、成果的创造性、先进性,五、成果的创造性、先进性,（,1,）,理论创新：,该项目首次应用瓦斯流动理论和岩石力学理论，深入探讨了巷道开挖后两帮和迎头前方煤体中地应力、瓦斯压力和透气性三者的对应关系及其所形成的卸压带、应力集中带和原始应力带三者分布规律，提出了浅孔,“,钻墙,”,截流瓦斯控制机理，是一项煤矿瓦斯治理技术上的理论创新。,（,2,）,实践创新：,方法创新：,在高瓦斯煤巷综掘工作面实施浅孔抽采方法在国内具有首创性。该方法,施工设备通用灵活，施工工艺简单，工序便于协调。避免了长钻孔瓦斯抽采中开挖钻场、设备搬迁、钻孔塌孔、工艺与工序复杂等一系列的施工难题，节省了打钻抽采,时间,，最大限度的为抽采、掘进、支护创造了有利条件。,工艺创新：,该项目提出的,“,紧跟迎头，两掘一抽,”,的合理配套工艺，很好的解决了高瓦斯综掘煤巷,施工中的掘进速度快与瓦斯经常超限的矛盾,，,实现了,高瓦斯综掘煤巷快速推进,中,“,抽、掘、支,”,工艺的三位一体的合理配套。,六、推广应用前景,由于在高瓦斯煤层综掘煤巷快速推进中存在有瓦斯涌出量大与综掘进尺快的矛盾，生产过程中通常受到瓦斯浓度超限、瓦斯抽采与掘进作业难以协调等诸多不利因素的影响，导致掘进速度缓慢，极大地制约了综掘工艺快速、高效优势的发挥，致使综掘技术在高瓦斯煤巷掘进中一直没有得到很好的推广和应用。,红岭煤业公司“高瓦斯综掘煤巷浅孔截流瓦斯抽采成套技术与工艺”的研究成功，,该技术研究成果在技术原理、实验数据、实验结果等方面都具有一定的科学性和可靠性。,六、,推广应用前景,该成果它,不仅解决了红岭煤业公司高瓦斯煤层综掘煤巷快速掘进中瓦斯超限的现实问题；而且填补了国内外高瓦斯煤层综掘煤巷快速推进中浅孔截流瓦斯抽采成套技术与工艺研究的空白。该技术成果开辟了高瓦斯煤层综掘煤巷的快速推进的崭新途径，为综掘技术在我国高瓦斯煤巷掘进中的推广和应用带来了广阔前景，为煤矿科技进步和现代化发展将产生巨大的推动作用。今后，通过对其实施的煤层特征、抽采参数、作业工序和施工工艺的进一步优化和完善，不仅可以逐步推广应用于同类条件下的国内外其它矿区；同时有望推广到其它高瓦斯突出矿井的综掘煤巷快速推进中，具有广阔的推广和应用前景。,六、,推广应用前景,谢谢各位领导、专家,!,敬请各位专家批评指导！,