煤矿专业基础第1章 煤层瓦斯抽采技术及方法

13
图9.1.3 随掘随抽的钻孔布置 1—掘进巷道；2—钻窝；3—钻孔
14
图9.1.4 随采随抽钻孔布置
15
1.3 邻近层瓦斯抽采
邻近层瓦斯抽采技术在我国瓦斯矿井中已经得到广 泛的应用，从20世纪50年代起，先后在阳泉、天府、中 梁山等矿务局取得了较好的效果，但近距离的上、下邻 近层抽采仍沿用一般的邻近层抽采技术，不仅效果欠理 想，而且还会给生产带来一些麻烦。“八五”以来，学 者对近距离邻近层瓦斯抽采难题进行了研究，提出了不 同开采技术条件下的近距离邻近层瓦斯抽采方法，取得 了较好的效果。
12
(3)本煤层卸压抽采瓦斯 在受回采或掘进的采动影响下，引起煤层和围岩的 应力会重新分布，形成卸压区和应力集中区。在卸压区 内，煤层膨胀变形，透气性系数增加，在这个区域内打 钻抽采瓦斯，可以提高抽采量，并阻截瓦斯流向工作空 间。这类抽采方法现场称为随掘随抽和随采随抽。 1）边掘边抽 2)边采边抽
4
1.2 本煤层瓦斯抽采
本煤层瓦斯抽采，又称为开采层抽采，目的是为了 减少煤层中的瓦斯含量和降低回风流中的瓦斯浓度，以 确保矿井安全生产。 1.2.1 本煤层瓦斯抽采的原理 本煤层瓦斯抽采就是在煤层开采之前或采掘的同时， 用钻孔或巷道进行该煤层的抽采工作。煤层回采前的抽 采属于未卸压抽采，在受到采掘工作面影响范围内的抽 采，属于卸压抽采。
8
图9.1.1 穿层钻孔抽采瓦斯的示意图 1—煤层；2—钻孔；3—钻场；4—运输 大巷；5—封闭墙；6—瓦斯管路
9
图9.1.2 未卸压顺层钻孔抽采开采煤 层示意图 1—运输巷；2—回风巷；3—钻孔； 4—采煤工作面；5—采空区
10
(2)巷道预抽本煤层瓦斯(未卸压) 巷道预抽是20世纪50年代初，我国抚顺矿区成功试 验本煤层预抽瓦斯时最初采用的一种抽采瓦斯方式：在 采区回采之前，按照采区设计的巷道布置，提前把巷道 掘出来并构成系统，然后将所有入、排风口都加以密闭， 同时，在各排风口密闭处插管并铺设抽采瓦斯管路，将 煤层中的瓦斯预先抽采出来。经过一段时期的抽采，待 瓦斯浓度降低至规定的范围后，即可回采。抽采瓦斯巷 道的设计与布置，除必须完全适应将来开采需要外，还 要充分利用瓦斯流动的特性，既能抽采本采段的煤层瓦 斯，又能截抽下段煤层瓦斯。基于这一考虑，一般都将 瓦斯巷道布置在煤层顶分层和上、下段之间的阶段煤柱 中。
7
1.2.3 本煤层瓦斯抽采的布置形式及特点 (1)本煤层未卸压钻孔预抽 本煤层未卸压钻孔预抽瓦斯是钻孔打入未卸压的原 始煤体进行抽采瓦斯，其抽采效果与原始煤体透气性和 瓦斯压力有关。煤层透气性越小，瓦斯压力越低，越难 抽出瓦斯。对于透气性系数大或没有邻近卸压条件的煤 层，可以预抽原始煤体瓦斯。该法按钻孔与煤层的关系 分为穿层钻孔和顺层钻孔。按钻孔角度分上向孔、下向 孔和水平孔。 1）穿层钻孔抽采 2）顺层钻孔抽采
5
1.2.2 本煤层瓦斯抽采的分类 本煤层瓦斯抽采按抽采的机理分为未卸压抽采和卸 压抽采；按汇集瓦斯的方法分为钻孔抽采、巷道抽采和 巷道与钻孔综合法三类。 (1)本煤层未卸压抽采 决定未卸压煤层抽采效果的关键性因素，是煤层的 自然透气性系数。 ①岩巷揭煤时，由岩巷向煤层施工穿层钻孔进行抽 采。 ②煤巷掘进预抽时，在煤巷掘进工作面施工超前钻 孔进行抽采。
3
1.1.2 瓦斯抽采的方法 (1)按抽采瓦斯来源分类 可分为本煤层瓦斯抽采、邻近层瓦斯抽采、采空区 瓦斯抽采和围岩瓦斯抽采。 (2)按抽采瓦斯的煤层是否卸压分类 可分为未卸压煤层抽采瓦斯和卸压煤层抽采瓦斯。 (3)按抽采瓦斯与采掘时间关系分类 可分为煤层预抽瓦斯、边采 ( 掘 ) 边抽和采后抽采瓦 斯。 (4)按抽采工艺分类 可分为钻孔抽采、巷道抽采和钻孔巷道混合抽采。
1.1 概 述
1.1.1 瓦斯抽采的目的、条件及意义 矿井瓦斯抽采，是指为了减少和解除矿井瓦斯对煤 矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负 压，将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出来，输送到地 面或其他安全地点的方法。它对煤矿的瓦斯的条件 (4)抽采瓦斯的意义 ①瓦斯抽采是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施。 ②瓦斯抽采能够解决矿井仅靠通风难以解决的问题， 降低矿井通风成本。 ③瓦斯抽采能够利用宝贵的瓦斯资源。
11
1）巷道预抽瓦斯的优点 2）巷道预抽瓦斯的缺点 3）巷道预抽瓦斯的效果 巷道抽采瓦斯的效果，在一定的煤层条件下与煤巷 暴露的煤壁面积大小有关，同时与煤层的厚度和透气性 能有关。除在抚顺矿区外，在淮南潘一矿以及淮北芦岭 矿等矿井进行过的巷道法预抽开采层瓦斯的效果也不错， 这些矿区的煤层是中厚及厚煤层，透气性都较好。
16
1.3.1 邻近层瓦斯抽采原理和分类 在煤层群开采时，由于开采层的采动影响，使其上 部或下部的围岩及煤层卸压并引起这些煤岩层的膨胀变 形和透气性的大幅度提高，引起这些煤层的瓦斯向开采 层采掘空间涌出。为了防止和减少邻近层的瓦斯通过层 间的裂隙大量涌向开采层，可采用抽采的方法处理这一 部分瓦斯，这种抽采方法称邻近层瓦斯抽采。目前认为， 这种抽采是最有效和被广泛采用的抽采方法。 (1)上邻近层瓦斯抽采 (2)下邻近层瓦斯抽采
6
③采区大面积预抽时，由开采层机巷、风巷或煤门 等施工上向、下向顺层钻孔；由石门、岩巷、邻近层煤 巷等向开采层施工穿层钻孔；由地面施工穿层钻孔等进 行抽采。 (2)本煤层卸压抽采 本煤层卸压抽采分为： ①由煤巷两侧或岩巷向煤层周围施工钻孔进行边掘 边抽。 ②由开采层机巷、风巷等向工作面前方卸压区施工 钻孔进行边采边抽。 ③由岩巷、煤门等向开采分层的上部或下部未采分 层施工穿层或顺层钻孔进行边采边抽。
第9篇 矿井瓦斯抽采
早期煤矿将瓦斯抽出后予以排空，后来逐步对抽出 的瓦斯进行综合利用。目前，国家明确规定矿井瓦斯(煤 层气)为能源资源，抽采瓦斯还须办理相关手续。国家安 监总局从灾害治理的角度规定，高瓦斯和煤与瓦斯突出 矿井必须进行瓦斯抽采。本篇主要介绍煤矿瓦斯抽采的 技术、工艺与管理方法。
1
第1章 煤层瓦斯抽采技术及方法