煤矿瓦斯抽采技术-讲课用

煤矿瓦斯抽采设计
矿井瓦斯来源分析
根据瓦斯涌出量预测，确定矿井相对瓦斯 涌出量中回采工作面、掘进工作面、采空 区涌出量所占矿井涌出总量的比例； 在回采工作面瓦斯涌出量中，确定开采层 瓦斯涌出量、邻近层瓦斯涌出量、围岩瓦 斯涌出量占回采面涌出总量的比例； 由此可以得出矿井瓦斯涌出的主要来源。
煤矿瓦斯抽采设计
量Q(m3/min)
（%）
备注
5≤Q＜10
≥20
风排瓦斯4-8
10≤Q＜20
≥30
风排瓦斯7-14
20≤Q＜40
≥40
风排瓦斯12-24
40≤Q＜70
≥50
风排瓦斯20-35
70≤Q＜100
≥60
风排瓦斯28-40
Q ≥100
≥70
风排瓦斯≥30
煤层瓦斯抽采基本指标
对采煤工作面将瓦斯抽采到通风能够解决的条件
煤矿瓦斯抽采设计
（三）采空区瓦斯抽采方法选择 1、老采空区应采用全封闭式抽采方法； 2、现采空区可根据煤层赋存条件和巷道
布置情况，采用顶（底）板钻孔法、 有煤柱及无煤柱钻孔法插（埋）管法 等抽采方法，并应采取提高抽采瓦斯 浓度的措施。
煤矿瓦斯抽采设计
（四）顶板高抽巷瓦斯抽采方法 在开采的厚煤层、煤层群瓦斯涌出量 较大时，可选用“顶板高抽巷”的抽 采方法，也可选用直径300—500mm 的顶板水平长钻孔进行抽采，不易自 燃煤层也可选用尾抽巷进行抽采。
选择抽采瓦斯方法的原则
❖ 抽采瓦斯方法主要是指抽采巷道、钻孔 的空间布置位置和施工技术
❖ 选择矿井抽采瓦斯方法应根据矿井煤层 赋存条件、瓦斯基础参数、瓦斯来源、 开采巷道布置、采掘时间配合、抽采瓦 斯目的及利用要求等因素经技术经济比 较确定，并符合以下要求：
煤矿瓦斯抽采设计
1. 选择的抽采瓦斯方法应适合煤层赋存条件和开采 技术条件。
瓦斯抽采方法分类
3.采空区瓦斯抽采技术
类型
煤矿抽采瓦斯方法名称
采空区 瓦斯抽 采方法
1.从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法 2.从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法 3.低位专用抽瓦斯巷抽采卸压带、冒落带瓦斯方法 4.密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法 5.密闭尾巷抽采采空区积聚瓦斯方法 6.埋管抽采采空区积聚瓦斯方法 7.顶煤专用巷抽采采空区瓦斯方法 8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法 9.钻孔抽采老空区瓦斯方法 10.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法 11.上隅角工作面瓦斯抽采方法
>10000t
≤4
>27.8
煤层瓦斯抽采基本指标
提高矿井瓦斯抽采率，减少风排瓦斯，实现国家减排目标
矿井瓦斯抽采率应达到的指标
矿பைடு நூலகம்绝对瓦斯涌出量 矿井抽采
Q(m3/min)
率（%）
备注
Q＜20
≥25 风排瓦斯量≤15
20≤Q＜40
≥35
14-26
40≤Q＜80
≥40
24-48
80≤Q＜160
≥45
邻近层瓦斯抽采 （采动区瓦斯抽采 ）
➢上邻近层抽采 ➢下邻近层抽采
瓦斯抽采方法分类
采空区瓦斯抽采 ➢全封闭（已采区采空区）式抽采 ➢半封闭（工作面采空区）式抽采
围岩瓦斯抽采 ➢围岩裂隙抽采 ➢溶洞抽采
瓦斯抽采方法分类
按地层采动状态分
➢ 未卸压抽采 ➢ 卸压抽采
按与采掘时间关系分
➢ 采掘前预抽 ➢ 边采边抽、边掘边抽 ➢ 采后抽采
瓦斯抽采方法分类
2.邻近层卸压瓦斯抽采技术
类型
煤矿抽采瓦斯方法名称
邻近层 卸压瓦 斯抽采
方法
1.平行穿层钻孔抽采上邻近层瓦斯方法 2.迎面斜交钻孔抽采上邻近层瓦斯方法 3.顶板走向长钻孔抽采上邻近层瓦斯方法 4.地面垂直钻孔抽采上邻近层（含采空区）瓦斯方法 5.走向高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法 6.倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法 7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相结合的抽采上邻近层瓦斯方法 8.下向孔抽采下邻近层瓦斯方法（因为底板涌水，投放效果一般较差） 9.上向孔抽采下邻近层瓦斯方法
煤矿瓦斯抽采设计
❖ 矿井瓦斯可抽量
瓦斯可抽量是指在瓦斯储量中能被抽出的最大瓦斯量， 其计算公式为：
W抽＝Wc·K可 式中： W抽——可抽瓦斯量，Mm3；
K可——可抽系数； K可＝K1·K2·Kg’ K1——煤层瓦斯排放系数； K1＝K3(XXk)÷X K3——瓦斯涌出程度系数； X——煤层原始瓦斯含量，m3/t； Xk——运到地面煤的残余瓦斯含量，m3/t； K2——负压抽采时抽采作用系数，K2＝1.2； Kg——矿井瓦斯抽采率，%。
煤层瓦斯抽采基本指标
控制范围是指与最外轮廓线平行的平面上的投影距离
8m
石
5-8m
门
斜 井
8m 5-8m
井 筒
8m 5-8m
8m
5-8m
平 巷
掘进工作面前方10m，采煤工作面前方20m
煤层瓦斯抽采基本指标
对采煤工作面将瓦斯抽采到通风能够解决的条件
采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
工作面绝对瓦斯涌出 工作面抽采率
➢ 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的
煤层瓦斯抽采基本指标
瓦斯抽采应达到的目标《煤矿瓦斯抽采基本指标》
在采掘作业前将突出危险区变为非突出区 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煤层瓦斯压力以下。 若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力， 则必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层 瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。
煤矿瓦斯抽采技术
河南理工大学安全学院 高保彬
主要内容
一、煤层瓦斯抽采基本指标与抽采方法分类 二、煤矿瓦斯抽采设计及各方法具体内容
重点：
1、抽采指标 2、抽采方法分类 3、各类抽采方法具体 内容
难点： 1、各类抽采方法具体 内容
我国目前瓦斯抽采及利用情况
2009年全国抽采瓦斯量：74亿m 3 利用量：25.3亿m 3
6.在满足矿井安全开采的前提下，还需满足开发、 利用瓦斯的需要。
煤矿瓦斯抽采设计
（一）开采层瓦斯抽采方法选择
1、容易抽采及可以抽采的煤层，宜采用本层预 抽，可采用穿层或顺层布孔方式；
2、可以抽采及较难抽采的煤层，宜采用边采边 抽的方法；
3、单一较难抽采的煤层，可选用密集顺层钻孔、 密集网格穿层钻孔、交叉钻孔、水力割缝、水 力压裂、松动爆破、深孔预裂爆破、高压水射 流扩孔等方法强化抽采。
矿井年抽采量需根据采掘工程计划安排来确定， 按照每个工作面应当抽采的瓦斯量或实际所能达 到的抽采量来计算矿井年抽采瓦斯量。
从安全的角度考虑，应该抽采的瓦斯量为：
ΔI≥I－IP 式中 ΔI——为保证通风安全所需抽采的瓦斯 量， m3/min；
I ——矿井瓦斯涌出量，m3/min； Ip——通风所能允许的瓦斯涌出量， m3/min。
采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标
工作面日产量（t） 可解吸瓦斯量Wj 对应的最大瓦斯涌出
（m3/t）
量
≤1000t
≤8
1001～2500t
≤7
2501～4000t
≤6
4001～6000t
≤5.5
6001～8000t
≤5
8001～10000t
≤4.5
5.6m3/min 4.9～12.3 10.4～16.7 15.3～22.9 20.8～27.8 25.0～31.3
瓦斯抽采方法分类
1.开采煤层瓦斯抽采技术 2.邻近层卸压瓦斯抽采技术 3.采空区瓦斯抽采技术 4.围岩瓦斯抽采技术 5.综合瓦斯抽采技术
瓦斯抽采方法分类
1.开采煤层瓦斯抽采技术
分类
开采 煤层 瓦斯 抽采 方法
煤矿抽采瓦斯方法名称
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.煤巷先抽后掘抽采瓦斯方法 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采瓦斯方法 10.边掘边抽卸压瓦斯方法 11.边采边抽卸压瓦斯方法 12.开采上保护层抽采开采煤层（被保护层）瓦斯方法 13.开采下保护层抽采开采煤层瓦斯方法 14.混合式抽采上、下保护层瓦斯方法 15.水力压裂强化抽采开采煤层瓦斯方法 16.水力割缝强化抽采开采煤层瓦斯方法 17.长钻孔控制预裂爆破强化抽采开采煤层瓦斯方法
煤矿瓦斯抽采设计
❖ 矿井相对瓦斯涌出量 矿井相对瓦斯涌出量按下式计算：
Q＝Q1+Q2+Q3
式中 Q ——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t; Q1——回采工作面相对瓦斯涌出量，m3/t; Q2——掘进工作面相对瓦斯涌出量，m3/t; Q3——采空区相对瓦斯涌出量，m3/t。
煤矿瓦斯抽采设计
❖ 矿井年抽采量
44-88
160≤Q＜300
≥50
80-150
300≤Q＜500
≥55
135-225
Q≥500
≥60
≥200
瓦斯抽采方法分类
➢ 采前抽采 预抽 ➢ 采中抽采 卸压抽采 ➢ 采后抽采 采空区抽采
瓦斯抽采方法分类
按瓦斯来源划分
开采层瓦斯抽采 ➢采区大面积预抽 ➢边掘边抽、边采边抽 ➢人为卸压抽采
瓦斯抽采方法分类
4、对煤与瓦斯突出严重的煤层，宜选用穿层网 格布孔方式；
5、煤巷掘进瓦斯涌出量较大的煤层，可采用边 掘边抽或先抽后掘的方法。
煤矿瓦斯抽采设计
（二）临近层瓦斯抽采方法选择 1、可采用从开采层回风巷或专用排瓦
斯巷向邻近层打穿层钻孔进行抽采； 2、当邻近层或围岩瓦斯涌出量较大时，