本煤层采前抽采瓦斯方法
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四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
钻进设备
四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
钻进工艺
高压水通过钻杆输送至孔内马达,孔内马达内部的转子 在高压水的冲击作用下转动。在钻进的过程中,只有钻 头的旋转运动,从而减少了钻杆与钻孔的摩擦阻力,降 低了钻机的负载。孔内马达的弯接头是关键部位,它和 钻杆间有一定的夹角,由于弯接头的作用,成为一条偏 向弯接头方向的空间曲线。通过选择不同的规格(通常 为0.75°、1.25°、1.5°、2°,这个度数指的是钻杆 每前进3m所能变化的最小值)的弯接头可以改变钻孔曲 率半径,在适当的位置还可进行分支钻孔的钻进。 配套的测量系统主要测量的参数为方位角、倾角和弯接 头方向 。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
顺层钻孔预抽
特点及适应条件 顺层钻孔均为煤孔, 钻孔利用率高。 但钻孔施工对煤层赋 存条件要求高,适应 于顶底板起伏小、不 含夹矸或夹矸厚度小 的煤层。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
顺层钻孔预抽
抽采实例 祁南煤矿7煤层为煤与瓦斯突出煤层,713工作面标高为503~-550m,煤层平均厚度3.5m,平均倾角5°,瓦斯压 力2.42MPa,瓦斯含量10.39m3/t。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
递进掩护
应用实例
祁南煤矿32煤层工作面顺层钻孔设计间距5m,钻孔直径94mm,顺层 钻孔的施工长度为80~90m,从上一区段工作面机巷向34下3工作面 上半区域施工顺层钻孔抽采瓦斯,平均抽采时间不低于5个月。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
条带预抽
布置方法
钻孔应控制的条带长度不小于60m; 控制范围为倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少 20m,下帮10m,
特点 安全性高; 钻孔施工灵活、方便, 适应性强; 钻孔控制范围小,工 程量、钻孔量相对较 小,可早进入煤层
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
穿层钻孔预抽煤巷条带
适应条件 可在较短的时间内消除 煤巷条带的突出危险性, 为尽早进入突出煤层、 继续采取顺层钻孔预抽 消除工作面突出危险赢 得了时间。 具有广泛的适应性,是 目前不具备保护层开采 条件的突出煤层,区域 性瓦斯治理的主要方法。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
递进掩护
布置参数
钻孔间距2~5m,直径90~120mm; 钻孔长度要超过腰巷或机巷至少15m; 封孔长度10m以上,抽采负压13kPa以上; 抽采时间不低于5个月。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
递进掩护
特点及使用条件
不需要布置底板岩巷,工程量小;钻孔均为煤孔,钻孔利用率高; 煤体硬度大、倾角小、赋存稳定,构造相对简单、突出危险性相对 较弱且易于成孔的煤层; 一些高瓦斯煤层采用该方法采前抽采工作面煤层瓦斯
四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
应用实例
大宁矿井在T106
四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
应用实例
不同长度钻孔的抽采效果
不同抽采时间的抽采效果
五、提高采前抽采瓦斯效果 的技术途径
五、提高采前抽采瓦斯效果的技术途径
穿层钻孔与顺层钻孔,因钻孔开孔处煤岩体的性质不同, 在封孔上有不同的要求。 穿层钻孔在煤层顶(底)板的岩层中开孔,孔口岩体完 整、致密,可采用水泥浆封孔。封孔长度以钻孔所在的 岩层巷道周围的塑性区范围来确定,塑性区内的岩体经 历过集中应力的作用,岩体已遭破坏,内部产生了裂隙, 必然有部分裂隙与巷道连通;封孔较短,抽采负压势必 吸进巷道内的空气,降低抽采浓度,影响抽采效果。塑 性区的范围通常为巷道相当直径的2.5倍以上,穿层钻孔 的封孔深度应大于巷道周围塑性区的半径,且通常情况 下不小于8m。 顺层钻孔孔口岩体破碎、裂隙发育,可采用水泥浆混合 聚氨酯封孔。封孔长度应大于巷道周围塑性区的半径, 不小于10m。
四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
应用实例
山西大宁矿为原晋城市大宁一号矿井。开采的3# 煤层厚度2.21~6.97 m,平均4.45 m,煤的坚固 性系数f=1~2,该煤层富含瓦斯,煤层瓦斯含量 11.15~16.53 m3/t,煤层瓦斯压力0.69~1.16 MPa,煤层渗透率1.3~1.95 md。VLD定向钻机从 2003年4月开始在大宁矿调试、运行,到2004年9 月底,VLD钻机已经完成了定向钻孔160个,总进 尺达到了112716 m;最长的VLD定向钻孔达到了 1005 m(深度),多数钻孔的长度在800 m(深 度)以上。
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
穿层钻孔预抽煤巷条带
基本要求 倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至 少20m,下帮至少10m;其他为巷道两侧 轮廓线外至少各15m。 因此,底板岩巷穿层钻孔条带采前抽采 需要控制工作面煤巷(机巷、风巷、切 眼)及其两侧需要控制的煤体。
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
1、顺层钻孔预抽 2、递进掩护预抽 3、条带预抽 4、交叉钻孔预抽
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
顺层钻孔预抽
布置参数 顺层钻孔的间距与钻孔 的抽采半径和抽采时间 有关,通常为2~5m ;钻 孔长度根据工作面倾向 长度设计,钻孔在工作 面中间应有10m左右的压 茬; 也可采用与煤巷斜交的 顺层钻孔或扇形顺层钻 孔采前抽采; 煤层的厚度大。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
顺层钻孔预抽
基本要求
钻孔控制范围:应保证钻孔布置的均匀性。对因地质 构造变化造成的顺层钻孔控制空白带,采取补充措施, 切实保障工作面煤层瓦斯能够得到均匀、充分抽采。 钻孔及抽采要求: 直径一般为90~120mm,钻孔可用聚氨酯封孔,封孔 深度在10m以上,封孔段长度不小于3m,抽采负压在 13kPa以上。 顺层钻孔预抽的抽采时间以实际抽采情况确定,即将 钻孔控制范围内的瓦斯压力或瓦斯含量降至消除突出 危险性的临界指标值以下。但通常情况下抽采时间不 低于5个月。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
交叉钻孔预抽
布置方法
顺层钻孔直径为90~120mm,顺层钻孔间距2~5m;
交叉钻孔抽采瓦斯的有效钻孔垂直间距以小于 8 倍钻孔直径为宜,在
现场进行交叉钻孔抽采瓦斯时,可采用4倍钻孔直径的垂直距离进行抽 采。 钻孔可采用聚氨酯等高分子材料封孔,封孔深度在 10m 以上,封孔段 长度不小于3m,抽采负压在13kPa以上。
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
大面积穿层钻孔预抽
应用实例 通过12~18个月的抽采,煤层瓦斯抽采率可达30%。 但8、9煤层煤体原始瓦斯含量20m3/t以上,煤层的 残余瓦斯含量也高达14.0m3/t以上。
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
穿层钻孔预抽煤巷条带
布置方法 岩巷布置在距离煤层 15~25m的稳定岩层中, 构成全负压通风系统 巷道断面不小于10.5m2 岩巷位置侧向工作面内 部 钻场间距考虑钻孔控制 范围及钻孔施工能力; 钻场能满足大功率钻机 施工的需要,不小于 12.25m2
主要途径
主要包括:地面钻井压裂技术、深孔松动爆破技 术、水力冲孔技术、水力割缝技术、水力冲孔孔 群增透技术等 。 采前抽采煤层瓦斯的效果主要取决于煤层透气性 的大小和钻孔密封的效果,因此提高采前抽采煤 层瓦斯的效果应从这两个方面分析。
五、提高采前抽采瓦斯效果的技术途径
提高封孔效果
其他巷道两侧至少15m。 特厚煤层分层开采时,采前抽采钻孔应控制开采的分层及其上部至少 20m、下部至少10m。 钻孔孔底间距一般不超过 5m ,钻孔直径为 90 ~ 120mm ,钻孔超前距不 小于20m。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
条带预抽
适应条件 钻孔施工需要控制工作面前方、左右两侧一定范围的煤 体,如果是特厚煤层,还需要控制煤层的上部和下部, 钻孔工程量大、施工难度大,安全性差。 效果检验需实测瓦斯压力、瓦斯含量,难度大; 采用顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯,实际操作起来难度大, 煤巷掘进的速度慢,甚至可能存在安全隐患,不宜作为 一种常用的区域性瓦斯治理方法,更不能用于突出危险 严重的突出煤层。 在一些穿层钻孔、顺层钻孔预抽控制不到或预抽效果相 对较差的的小区域范围采用。 高瓦斯煤层煤巷掘进可用来降低掘进过程中的瓦斯涌出 量。
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
大面积穿层钻孔预抽
基本要求 钻孔控制范围 《防突规定》对于钻孔控制回采巷道外侧的范围是: 倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m,下帮至 少10m;其他煤层巷道两侧轮廓线外至少各15m。 巷道及钻场要求 底板岩石巷道一般布置在工作面底板15~25m、赋存 稳定的岩层中,巷道断面一般不小于10.5m2 (3m×3.5m)。 钻场间距考虑钻孔控制范围及钻孔施工能力;钻场能满 足大功率钻机施工的需要,不小于12.25m2
穿层钻孔预抽煤巷条带
钻孔参数 钻孔直径90~120mm; 间距2~5m; 钻孔穿透煤层0.5m; 在煤层内均匀布置; 封孔长度8m以上; 抽采负压25kPa以上; 抽采时间满足《规定》 要求,不小于4个月
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
穿层钻孔预抽煤巷条带
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
大面积穿层钻孔预抽
布置参数 钻孔直径90~120mm; 间距2~10m; 钻孔穿透煤层0.5m; 在煤层内均匀布置; 封孔长度8m以上; 抽采负压25kPa以上; 抽采时间满足规定要 求,不小于6个月
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
大面积穿层钻孔预抽
特点 安全性有保障 穿层钻孔施工灵活、 方便,适应性强 巷道、钻孔工程量大; 钻孔利用率低
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
大面积穿层钻孔预抽
适应条件 无保护层开采的突出煤层 突出危险特别严重的煤层 直接在煤层内施工顺层钻孔时经常会出现喷孔、抱钻、 卡钻等一系列问题,甚至可能诱发煤与瓦斯突出 具有突出危险的特厚煤层 钻孔需要控制到采掘空间的上方、下方、左方、右方及 前方这样一个庞大的立体范围,在其中施工上向或下向 的钻孔预抽煤层瓦斯来均匀消除这个立体范围内煤体的 突出危险性是非常困难的,而且安全性难以保证。 近距离突出煤层群(层间夹矸较厚的突出煤层)
下抽采两部分。
钻孔法抽采煤层瓦斯有穿层钻孔和顺层钻孔两
种,其它方法是在这两种方法的基础上衍生出
来的。
一、井下本煤层采前抽采瓦 斯的防突机理
一、井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
中梁山煤矿石门揭开K10煤层10次,发生突出5 次,最大突出强度达1800t 。
一、井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
降低地应力,释放应 变潜能。
释放瓦斯,降低瓦斯 潜能
防 突
增大突出阻力
一、井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理
二、穿层钻孔采前抽采 瓦斯方法
1、大面积穿层钻孔预抽
2、穿层钻孔预抽煤巷条带
二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法
大面积穿层钻孔预抽
布置方法 岩巷数量考虑钻机的 施工能力及工作面倾 向长度。 钻场间距考虑钻孔控 制范围及钻孔施工能 力。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
顺层钻孔预抽
抽采实例 祁南煤矿7煤层为煤与瓦斯突出煤层,713工作面标高为503~-550m,煤层平均厚度3.5m,平均倾角5°,瓦斯压 力2.42MPa,瓦斯含量10.39m3/t。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
递进掩护
布置参数 工作面长度取决于顺层钻孔的长度,而顺层钻孔的长度 又取决于钻机的施工能力和煤层赋存条件。两次或三茬 钻孔递进即可布置一个回采工作面 。
三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
交叉钻孔预抽
适用条件
交叉钻孔在交叉区内相互作用,使得钻孔周围的塑性应力圈半径加大,
相当于加大了抽采钻孔直径; 斜向钻孔是斜向工作面布置的,作用时间比平行钻孔要长,进而提高 煤层瓦斯抽采效果; 钻孔间通过裂隙相互连通,塌孔后还可从邻近钻孔抽出瓦斯。
四、枝状长钻孔抽采瓦斯 方法
本煤层采前抽采瓦斯方法
一、井下本煤层采前抽采瓦斯的防突机理 二、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法 三、顺层钻孔抽采瓦斯方法
四、枝状长钻孔抽采瓦斯方法
五、提高采前抽采瓦斯效果的技术途径
前言
区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯
两类。对不具备保护层开采条件的突出煤层, 需要采取预抽煤层瓦斯措施。预抽煤层瓦斯即 为采前抽采煤层瓦斯,包括地面钻井抽采和井