卸压瓦斯抽采治理

１ 卸压 瓦斯 抽 采 概 述
在 煤 层 开 采 过 程 中 ， 采 动 影 响 ， 壁 上 方 的应 力 集 中 区发 生 变 受 煤 化。 引起 其 周 围岩 层 的变 形 和 移 动 。 覆 岩 层 在 纵 向上 形 成 垮 落 带 、 上 裂 隙 带和 弯 曲下 沉 带 （ 图 １所示 ） 垮 落 带 贯 通 采 场 的空 间 与裂 缝 ； 如 。 裂 隙 带处 于 垮 落 带 和 弯 曲 下 沉 带 之 间 ，形 成 的 层 向 和垂 向 裂 隙 相 互 联 通 ； 上 面 的弯 曲 下 沉 带 形 成层 内 层 向裂 隙 网络 通 道 日 来 自本 煤层 和 最 。
２２ 有 保 护 层 的煤 层 抽采 治 理 ． 有 煤 与 瓦 斯 突 出 的煤 层 ， 在 其 下 部 不 远 处 有 一 煤 层 但 无 突 出 危 若
上 覆 岩 层 的卸 压 瓦 斯 ， 于 密 度 小 ， 在 浮 力 作 用 下 ， 采 动 裂 隙通 道 险 ， 了 安 全 开 采 有 突 出 危 险 的 上部 煤 层 ， 开 采 下 部 的 煤 层 ， 用 采 由 将 沿 为 先 利 上浮． 聚集 在 冒落 带 上 部 的 离 层 裂 隙 中【 引 。 动 影 响 使 其 上 部 的 煤 层 卸 压 。 顶底 板 岩 层 卸 压 变 形 产 生 裂 隙 ． 压 瓦 卸 斯 解 吸 、 散 、 流 ， 下 部 煤 层 的 顶 板 沿 走 向 布 置 穿 层 钻 孔 。 以 减 扩 渗 在 可 少 煤 层 回风 流 中 的 瓦斯 涌 出 量 。在 上 部 有 突 出 危 险 的 煤 层 ， 置 底 板 布 巷 道 上 向 穿层 钻 孔 （ 图 ３所 示 ） 底 板 巷 道 上 向穿 层 钻 孔 有 专 门 的 抽 如 。 采 巷 道 ， 孔 长度 相 对较 短 ， 作 灵 活 ， 靠 性 高 。 孔 向上 利 于 排 水 ， 钻 工 可 钻
抽 采 时 间 长 ， 以 收 到客 观 的抽 采 量 日 可 。
图 １ 煤 层 采 动在 上 覆岩 层 中形 成 的 垂 向裂 隙 分 布 示 意 图
采 场 前 方 应 力集 中 的地 区 ， 的渗 透 率 很 低 ， 斯 压 力 大 。当煤 层 煤 瓦 卸 压 后 瓦 斯 涌 出 量 大 幅 增 加 ， 的 渗 透 率 增 大 很 多 ， 数 值 会 升 高 数 煤 其 百 倍 ， 斯 解 吸 流 量 也 随之 增 加 。沿 工 作 面推 进 方 向 的 支 撑 压 力 区分 瓦 为 卸 压 区 、 力集 中 区和 原 始 应 力 区 。卸 压 区 处 于 煤 壁 前 ２ ６ 卸 压 应 ～ ｍ． 充 分 ， 力 明显 降低 ， 层 透 气 性 急 剧 提 高 ， 量 吸 附 的 瓦 斯 解 吸 ． 应 煤 大 扩 散和渗流。
图 ２ 本 煤 层 瓦 斯 抽 放钻 子 布 置 图 Ｌ
始 收 缩 、 闭 ， 的 渗 透 率 下 降 ， 斯 抽 放 量 相 应 减 少 。最 后 面 的 瓦 斯 封 煤 瓦 自然 涌 出 带 的 煤 层 。 力 场 ， 裂 隙 等 没 发 生 变 化 ， 放 量 保 持 原 始 状 应 孔 抽 态。
［ ］ 启 香 ， 远 平 ， 承 林 ， ． 瓦 斯 特 厚 煤 层 煤 与 卸 压 瓦斯 共 采 原 理 及 实 践 ２俞 程 蒋 等 高 闭 ． 国 矿业 大 学 学 报 ，０ ４３ （ ：２ —１ １ 中 ２ ０ ，３ ２）１７ ３ ． ［ ］ 玉 森 ， 柏 泉， 传 始 ． 岩 裂 隙 演 化 与 采 动 卸 压 瓦 斯 储 运 的 耦 合 关 系 明． ３郭 林 吴 围 采 矿 与安 全 工 程 学 报 ，０ ７２ ［） ４ １ ． ２ ０ ，４４： ￣ ７ ４１ ［ 何 勇 ． 面积 卸 压 瓦斯 的治 理 技 术 叨 ． 矿 安 全 ，０５，６ １ ：５ １ ． ４］ 大 煤 ２ ０ ３ （０）１ — ７ ［］ ５ 程远平， 俞启香， 袁亮 ， 煤与远程卸压 瓦斯 安全高效共采试验研究［ ． 等． Ｊ 中国 】 矿 业 大 学 学 报 ，０４，３ ２）１ ２ ３ ． ２ ０ ３ （ ：３ 一ｌ６
３ 结 论
３１ 在 低 透 气 性 煤 层 中采 用 卸 压 瓦 斯 抽 放 后 。大 大 减 少 了风 排 瓦 斯 ． 量 ， 有 效 地 解决 瓦斯 超 限 问题 ， 保 矿 井 安 全 生 产 ， 高 经 济 效 益 。 能 确 提 ３２ 采 动 裂 隙 带 既 是 瓦斯 的 运移 通 道 ， ． 又是 其 聚集 场 所 。运 用 采 动 裂 隙 带 的 分 布 规 律 ， 理地 布 置钻 孔 ， 够有 效 地 抽 取 卸 压 瓦 斯 。 合 能 ３３ 有 保 护 层 的煤 层 ， 用 采 动 影 响 提 前 卸 压 ， 抽 采 卸 压 瓦 斯 。 实 － 利 并 低 ， 果 不 理 想 。虽然 高 位 抽 放 巷 在 卸 压 瓦 斯 治 理 中 具 有 良好 的 作 用 ， 效 ｌ 但 成 本 高 制 约 其 广 泛 应 用 ， 用 顶 板 水 平 孔 代 替 ， 能 实 现 防 突安 全 现安全高效地 开采煤层 可 即 及 卸 压 瓦 斯 抽 采 量 大 的 目标 。 放 顶 煤 开 采 后 。 煤体 卸 压 ， 透 气 性 系 数 会 大 大 增 加 ． 给 瓦斯 使 其 这
图 ３ 底 板 巷 道 上 向穿 层 钻 孔 倾 向示 意 图 随 着 工 作 面 的推 进 ， 斯 抽 采 量 逐 渐 增 大 。 当钻 孔 进 入 采 空 区。 瓦 钻 孔 被 破 坏 或进 入 裂 隙 带 ， 斯 抽 采 量 也 逐 渐 降 低 。抽 采 瓦 斯 纯 量 有 从 瓦 小 到 大 再 到 小 的 变 化 规 律 。 突 出煤 层 的 瓦 斯 含 量 降 低 ． 与 瓦 斯 突 出 煤 的危 险 性 消 除 ， 现 煤 与 瓦 斯 的 高 效共 采 。 实
煤 层 气 俗 称 煤 矿 瓦斯 ， 宝 贵 的能 源 资 源 。 年来 ， 是 近 随着 开采 深 度
的不 断 增 加 ， 原来 没 有煤 与 瓦斯 突 出危 险 的煤 层 变 为 煤 与 瓦 斯 突 出危 险 的 煤 层 ， 接 威 胁 着 煤 矿 安全 生 产 ； 时 ， 煤 层 气 直 接 排 放 到 大 气 直 同 将 中 ， 成 了 严 重 的环 境 污 染 和资 源 浪 费 。 层 瓦斯 也 是 一 种 洁 净 能 源 ． 造 煤 我 国 埋 深 ２ ０ ｍ 以 内的 煤 层 气 资 源 量 为 ３ ．６万 亿 ｍ。与 常 规 天 然 气 ００ １ ４ ． 资 源 量 相 当【 ｌ 采 瓦斯 既 能 有 效 地 防 止 瓦 斯 灾 害 ， 能 利 用 资 源 、 】 。抽 又 保 护 环境 和 创造 效 益 。
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２１ ００年
第２ ５期
卸压瓦斯抽采治理
张 凯
（ 中国矿 业大 学资 源与 地球科 学 学院
江苏
徐 州 ２ １０ ） ２ ０ ８
Байду номын сангаас
【 摘 要】 伴随着煤层的开采， 应力卸除， 煤层透 气性急剧增大， 瓦斯涌 出量增加。合 理的抽 采方式既能保证安全 开采， 又能利用煤层气这一 清洁 能 源 。 根 据 开 采 影 响 ， 讨 了本煤 层 和有 保 护 层 的煤 层 的 抽 采 治 理 ， 探 以实 现 煤 与 瓦 斯 的 安 全有 效 共采 。 【 关键词】 瓦斯 ； 卸压 ； 采治理 抽
地 抽 采 （ 图 ２所示 ） 如 。
【 参考文献 】 １傅 秦 韦 煤 Ｍ】徐 中 ２０ 抽采提供 了新方法。可将 钻孔 直接打在卸压瓦斯活跃区 内， 进行高效 ［ ］ 雪 海 ， 勇 ， 重 韬 ． 层 气 地 质 学 ［ ． 州 ： 国 矿 业 大 学 出 版 社 ，０ ７：
２－７
［ 任编 辑 ： 静 】 责 汤
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２ 卸压 瓦斯 抽 采
２ １ 本 煤 层 抽 采 治 理 ．
选 用 合 理 的 抽 采 方 式 能 有 效 地 降低 瓦 斯 浓 度 和利 用 瓦 斯 这 一 清 洁 能源 。解 决 安 全 问 题 的 同 时 ， 造 可 观 的 经 济 效 益 。 创 高 位 巷 道 抽 采 首 先 要 确 定 其 位 置 ，才 能 高 效 地 截 取 卸 压 瓦斯 ． 这 直接 影 响 抽 放 效 果 。 布置 的位 置 过 高 或 过 低 都 不 能 起 到 预 期 的 抽 放效 果 ， 为顶 板 采 动 影 响 下 裂 隙 发 育 带 才 是 卸 压 瓦 斯 富 集 区 。结 合 矿 井 因 的 实际 确 定 高 位 抽 放 巷 道 应 布 置 在 裂 隙 带 的 具 体 位 置 ， 免 抽 放 浓 度 避
本 煤 层 抽 放 钻 孔 均 沿 回风 槽 布置 并 且平 行 于 切 眼 。 受 开 采 影 响 ． 煤 层 中 的 瓦 斯 随 着 应力 状 态 的重 新 分 布 ， 作 面 前 方 依 次 出 现 瓦 斯 涌 工 出衰 减 带 ， 活跃 带 ， 减少 带 和 自然 涌 出带 ［ 瓦斯 涌 出 衰 减 带 的 煤 层 仍 ４ ／ 。 处 于 超 前 支 撑压 力 的应 力 降低 范 围 内 ， 煤 层 内 的 横 向 裂 隙 与 工 作 面 但 贯 通 ， 孔 的抽 采 量 下 降 。 钻 瓦斯 涌 出 活跃 带 处 于衰 减 带 和 减 少 带 之 间 ． 工 作 面 的超 前 支 撑 压 力 开 始 降 低 ，煤 岩 层 的应 力 场 和 裂 隙 场 改 变 ， 形 成 采 动裂 隙 。 附 状 态 的 瓦 斯 解 吸一 扩散 ， 吸 瓦斯 抽 放 量 增 加 。 斯 涌 出 瓦 减 少 带 的 煤 体 ， 撑 压 力 开 始 增 高 并 达 到 峰 值 ， 岩 体 孔 隙 受 挤 压 开 支 煤