瓦斯抽采系统与基本参数.ppt

煤煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统及抽采基本参数及抽采基本参数 俞俞启香启香 (教授、博教授、博导导、国家安全生、国家安全生产专产专家）家）中国中国矿业矿业大学大学国家煤国家煤矿矿瓦斯治理工程研究中心瓦斯治理工程研究中心1 1主要内容一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数 1、煤、煤层层瓦斯瓦斯压压力力 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量 3、煤、煤层层透气性系数透气性系数 4、钻钻孔流量衰减系数孔流量衰减系数 5 5、矿矿井瓦斯井瓦斯储储量量 6 6、可抽瓦斯量、可抽瓦斯量 7 7、瓦斯抽采率、瓦斯抽采率 8 8、瓦斯抽采量、瓦斯抽采量(标标量量)换换算算 9 9、一些、一些单单位位换换算算2 2一、一、煤煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统3 3一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统 煤煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统是指借助是指借助钻钻孔、孔、巷道或向采空区埋管等工程巷道或向采空区埋管等工程设设施收施收汇汇瓦斯源，瓦斯源，经经管路和瓦斯管路和瓦斯泵泵等装等装备备进进行安全抽采、行安全抽采、检测检测或或监测监监测监控和控和压压送工作系送工作系统统的的总总称。称。4 4一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1、建立条件、建立条件 1）建立抽采瓦斯系）建立抽采瓦斯系统统条件条件 有下列情况之一的有下列情况之一的矿矿井，必井，必须须建立地面永久抽采瓦斯系建立地面永久抽采瓦斯系统统或井下或井下临时临时抽采瓦斯系抽采瓦斯系统统：（1）一个采煤工作面瓦斯涌出量）一个采煤工作面瓦斯涌出量5m3min或一个掘或一个掘进进工作面工作面瓦斯涌出量瓦斯涌出量3m3min，用通，用通风风方法解决瓦斯方法解决瓦斯问题问题不合理的不合理的（2）矿矿井井绝对绝对瓦斯涌出量瓦斯涌出量Qch4达到以下条件的：达到以下条件的：QCH4 40m 3min；矿矿井年井年产产量量1.01.5Mt，QCH4 30 m3min；矿矿井年井年产产量量0.61.0Mt，QCH4 25 m3min ；矿矿井年井年产产量量0.40.6Mt，QCH4 20 m3min；矿矿井年井年产产量量 0.4Mt，QCH4 15 m3min ;（3)开采有煤与瓦斯突出危开采有煤与瓦斯突出危险险煤煤层层的。的。5 5一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1、建立条件、建立条件 2）建立地面永久瓦斯抽采系）建立地面永久瓦斯抽采系统统条件条件：应同时具备2个条件：瓦斯抽采系统的抽采量可稳定在2m m3min 以上。瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。6 6一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1、建立条件、建立条件 地面抽采瓦斯地面抽采瓦斯泵泵站站7 7一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1、建立条件、建立条件 3）建立井下）建立井下临时临时抽放系抽放系统规统规定定 不具备建立永久瓦斯抽放系统条件的，应建立井下井下临时临时抽放系抽放系统统，其应遵守下列规规定定：（1）井下井下临时泵临时泵站站应安设在抽放瓦斯地点附近的新新鲜风鲜风流流中。（2）抽出的瓦斯可引排到地面、总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷，但必须保证稀释后风风流中的瓦流中的瓦斯斯浓浓度不超限度不超限。在建有地面永久抽放系统的矿井，移动泵站抽出的瓦斯可送至地面永久抽放系统的管路，但矿井抽放系统的瓦斯浓度应遵守有关规定。8 8一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1、建立条件、建立条件3）建立井下）建立井下临时临时抽放系抽放系统规统规定定：（3）抽出的瓦斯排入回风巷时，在排瓦斯管路出口必须设设置置栅栏栅栏、悬悬挂警戒牌挂警戒牌等。栅栏设置的位置是上风侧距管路出口5m、下风侧距管路出口30m，两栅栏间禁止任何作业。9 9一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1、建立条件、建立条件 3）建立井下）建立井下临时临时抽放系抽放系统规统规定定：(4）在下在下风侧栅栏风侧栅栏外必外必须须设设甲甲烷烷断断电仪电仪或或矿矿井安全井安全监监控系控系统统的的甲甲烷传烷传感器感器，巷道，巷道风风流中瓦斯流中瓦斯浓浓度度超超限限时时，实现报实现报警、断警、断电电，并，并进进行行处处理理。(5）井下移井下移动泵动泵站必站必须实须实行行“专专用用变压变压器、器、专专用开关用开关和和专专用用线线路路”供供电电。10101111一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统2、抽采瓦斯的安全、抽采瓦斯的安全规规定定抽放瓦斯必抽放瓦斯必须须遵守下列遵守下列规规定：定：。1）利用瓦斯利用瓦斯时时，瓦斯，瓦斯浓浓度不得低于度不得低于30%，且在利用瓦斯的系统中必须装装设设有防回火、有防回火、防回气和防爆炸作用的安全装置防回气和防爆炸作用的安全装置。不利用瓦斯、采用干式抽放瓦斯设备时，抽放瓦斯浓度不得低于25%。2）井上下敷设的瓦斯管路，不得与带电物体接触并应有防止砸坏管路的措施。1212一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统2、抽采瓦斯的安全、抽采瓦斯的安全规规定定：3）在有自然有自然发发火危火危险险煤煤层层的采空区抽采瓦斯的采空区抽采瓦斯时，必须经经常常检测检测CO浓浓度和气体温度度和气体温度等有关参数的变化。发现有自然发火征兆时，要采取措施。抽出瓦斯瓦斯浓浓度不得低于度不得低于25。应采用自动监控装置，以保证抽采工作的安全。1313？1414一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统 3 3、地面管路布置、地面管路布置 地面管路布置地面管路布置应应符合下列要求符合下列要求：1)尽量避免布置在车辆频繁的主干道旁；2)不得将抽瓦斯管路和自来水管、暖气管、下水道管、动力电缆、照明电缆及通讯电缆等敷设在同一条地沟内。3)主干管应与城市、矿区发展规划建筑布置相结合。1515一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统 3 3、地面管路布置、地面管路布置 地面管路布置地面管路布置应应符合下列要求符合下列要求：4)抽瓦斯管道与地上、下建(构)筑物及设施的间距应符合工业企业总平面设计规范的有关规定。5)瓦斯管道不得从地下穿过房屋或其它建(构)筑物，一般情况下也不得穿过其它管网，当必须穿过其它管网时，应按有关规定采取措施。6）通往井下的抽采管路应采取防雷措施。1616一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统4、井下管路布置与安、井下管路布置与安设设 1 1）管路布置）管路布置 由由矿矿井生井生产产及其及其发发展等因素确定，展等因素确定，应应符合下列要求：符合下列要求：（1)抽采管路拐弯少、长度短。（2)抽采管路宜沿回风巷或矿车不经常通过的巷道布置；若设于主要运输巷内，在人行道侧其架设高度不应小于1.8m，并固定在巷道壁上，与巷道壁的距离应满足检修要求；抽采管件的外缘距巷道壁不宜小于0.1m。（3)当抽采设备或管路发生故障时，管路内的瓦斯不得流入采掘工作面及机电硐室内。（4)管道运输、安装和维护方便。17174、井下管路的布置与安、井下管路的布置与安设设 2 2）管路安）管路安设设（1）在倾斜巷道中，管路应设防滑卡，28。以下的斜巷，防滑卡间距一般取1520m，斜巷管路下端应按设放渣器。（2）管路应有一定的坡度，一般1，在管路最低点应安设放水器。（3）抽采管路应采取防腐蚀、防漏气、防砸坏、防带电等措施。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统1818一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统5 5、抽采管路附属装置及、抽采管路附属装置及设设施施：1)主管、分管、支管及其与钻场连接处应装设瓦斯流量计量装置。2)抽放钻场、管路拐弯、低洼、温度突变处及沿管路每隔200300m，（最大不超过500m)应设置放水器。3)在抽采管路的适当部位应设置除渣装置和测压装置。1919一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统5 5、抽采管路附属装置及、抽采管路附属装置及设设施施：人人 工工 放放 水水 器器2020一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统5 5、抽采管路附属装置及、抽采管路附属装置及设设施施：4)管路分岔处应设置控制阀门，阀门规格应与管径相匹配。5)地面主管上的阀门应设置在地表下用不燃性材料砌成的不透水的观察井内，其间距一般为5001000m。6）宜选用快速接头等新材料、新设备。21216 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站1 1）抽采瓦斯）抽采瓦斯泵泵站站位置位置应符合下列要求：（1）设在不受洪涝威胁且工程地质条件可靠地带，应避开滑坡、溶洞、断层破碎带及塌陷区等。（2）宜设在回风井工业场地内，站房距井口和主要建筑物及居住区不得小于50m。（3）站房及站房周围20m范围内严禁明火。（4）站房应建在靠近公路和有水源的地方。（5）站房进出管路应考虑敷设方便；有利瓦斯输送，并尽可能留有扩能的余地。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统22226 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站2 2）抽采）抽采泵泵站站建筑建筑应符合下列要求：(1)站房建筑必须采用不燃性材料，耐火等级为二级（2）站房周围必须设置栅栏或围墙。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统23236 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站3)3)站房站房管道系管道系统统设设置置应应有防爆、防回火有防爆、防回火、放放水、放空及水、放空及压压力、流量、力、流量、浓浓度度测测量量等装置，并应设置采样孔、阀门等附属装置，放空管设置在泵的进、出口，管径大于或等于泵的进、出口直径，放空管口应高出泵房屋顶3m以上。4)泵房内电气设备、照明和其它电气、检测仪表均应采用矿用防爆型。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统24246 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统水封式防爆防回火装置水封式防爆防回火装置铜铜网式防爆防回火装置网式防爆防回火装置25256 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站5)站场应有防雷电、防火灾、防洪涝、防冻等设施。6)抽采瓦斯泵站应有双回供电线路。7）站房必须有直通矿并调度室的电话。8）抽采泵站应有供排水系统。站房设备冷却水一般采用闭路循环。给水管路及水池容积均应考虑消防水量。污水应设置地沟排放。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统26266 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站9）抽采泵站采暖与通风应符合现行的煤炭工业矿井设计规范的有关规定。10）废水、噪声和放空瓦斯不得超过环保指标，否则，应有治理措施。11）抽采泵站场地应搞好绿化。12）抽采泵站建筑用地应符合煤炭工业工程项目建设用地指标的有关规定。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统2727 6 6、抽采瓦斯、抽采瓦斯泵泵站站13）干式抽放瓦斯泵吸气测管路系统必须装设防回火、防回气、防爆炸的安全装置。14）矿井抽放瓦斯系统应装设监控设备，监测抽放管道中的瓦斯浓度、流量、负压、温度和一氧化碳等参数，同时监测水位和抽放站内瓦斯泄漏等。当出现瓦斯浓度过低、瓦斯泄漏和一氧化碳超限等情况时，应能报警相对抽放泵主电源断电。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统2828 6 6、抽采瓦斯站、抽采瓦斯站15）抽放站内）抽放站内应应配置配置专专用用检测检测各各项项参数的参数的仪仪器器仪仪表。表。1616）抽采瓦斯抽采瓦斯泵泵站必站必须须建立瓦斯抽采参数建立瓦斯抽采参数监监控系控系统统 (1)用途用途 连续监测连续监测抽采管路系抽采管路系统统中的瓦斯中的瓦斯浓浓度、流量、正度、流量、正压压、负负压压、温度及一氧化碳等参数和、温度及一氧化碳等参数和泵泵房内泄漏瓦斯房内泄漏瓦斯浓浓度、抽放度、抽放泵泵和和电电机的机的轴轴温等参数，由微机完成温等参数，由微机完成测测量量显显示、打印等功示、打印等功能。当任一参数超限能。当任一参数超限时时，可，可发发出声光出声光报报警信号，并按警信号，并按给给定定的程序停止或启的程序停止或启动动抽采抽采泵泵。(2)使用条件：使用条件：供供电电压电电压：380V ；相相对对湿度：湿度：98；使用温度：使用温度：20400。一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统29293030一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统6 6、抽采瓦斯站、抽采瓦斯站1616）抽采瓦斯抽采瓦斯泵泵站站监测监测系系统统 (3)技技术术参数：参数：管道内瓦斯管道内瓦斯浓浓度：度：0100CH4；管道内气体的流量：管道内气体的流量：0150m3min；正正压压：0100kPa；负压负压：0100kPa；泵压泵压内泄漏瓦斯内泄漏瓦斯浓浓度：度：04CH4；抽放抽放泵泵和和电电机机轴轴温：最多温：最多8点；点；测测量精度：量精度：05满满量程；量程；警警报报点点误误差：差：满满量程不大于量程不大于i05；轴轴温警温警报误报误差：不大于士差：不大于士2。(3)使用条件：使用条件：供供电电电电源：一源：一220V土土l0；工作工作环环境温度：境温度：1525；相相对对湿度：不大于湿度：不大于85。3131(3)抽采抽采泵泵站站监监测测系系统统监测监测参参考指考指标标如右表如右表所示：所示：一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统监测监测指指标标名称名称精精 度度测试测试范范围围抽放量抽放量土土2全范全范围围瓦斯瓦斯浓浓度度(050)士士3(50一一80)土土 5(80一一90)土土100-99环环境瓦斯境瓦斯浓浓度度士士105管道内正管道内正压压士士l0一一8.5MPa正正压压温度温度士士10100负压负压温度温度l0l00泵泵水流量水流量土土2全范全范围围泵铀泵铀温度温度土土10100管道内管道内负压负压士士100.1MPa6、抽采瓦斯站、抽采瓦斯站15）抽采瓦斯）抽采瓦斯泵泵站站监测监测系系统统323233333434一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统7、钻场钻钻场钻孔布置孔布置1)钻场的布置应免受采动影响，避开地质构造带.便于维护，利于封孔，保证抽放效果。2)尽量利用现有的开拓、准备和回采巷道布置钻场。3)对开采层未卸压抽放，除按钻孔抽放半径确定合理的孔间距外，应尽量增大钻孔的见煤长度。3535中梁山底板网格式穿中梁山底板网格式穿层钻层钻孔孔预预抽煤抽煤层层瓦斯方法瓦斯方法 底板岩巷穿层钻孔放水器流量计瓦斯抽采干管3636焦作本煤焦作本煤层顺层钻层顺层钻孔孔预预抽瓦斯方法抽瓦斯方法钻孔施工3737顶顶板走板走向穿向穿层层钻钻孔抽孔抽采卸采卸压压瓦斯方瓦斯方法法铁铁法法晓晓南南矿顶矿顶板走向穿板走向穿层钻层钻孔抽采卸孔抽采卸压压瓦斯方法瓦斯方法钻钻孔孔长长度：度：170200m钻场间钻场间距：距：130m3838顶顶板板倾倾斜高抽巷斜高抽巷抽采卸抽采卸压压瓦斯法瓦斯法顶顶板走向高抽巷板走向高抽巷抽采卸抽采卸压压瓦斯法瓦斯法顶顶板板倾倾斜斜钻钻孔抽采孔抽采卸卸压压瓦斯法瓦斯法阳泉上阳泉上邻邻近近层层卸卸压压瓦斯抽采方法瓦斯抽采方法3939一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统7、钻场钻钻场钻孔布置孔布置 4)邻近层卸压抽放，应将钻孔打在采动形成的裂隙带内，并避开冒落带。5)强化抽放布孔方式应根据所采取的措施确定，除应取得好的抽放效果外，还应考虑施工方便。6)采取边采边抽时，宜让钻孔方向与开采推进方向相迎，避免采动首先破坏孔口或钻场。4040钻钻孔施工孔施工封堵封堵钻钻孔施工孔施工抽采卸抽采卸压压瓦斯瓦斯采采采采煤煤煤煤工工工工作作作作面面面面松藻煤松藻煤矿矿被保被保护层护层卸卸压压瓦斯抽采方法瓦斯抽采方法4141一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统7、钻场钻钻场钻孔布置孔布置7)钻孔方向应尽可能正交或斜交煤层层理。8)穿层孔应终孔在穿过煤层顶(底)板0.5m处。9）“多打孔、严封闭、综合抽”是加强瓦斯抽采工作的方向，抽采瓦斯矿井要增加抽采瓦斯钻孔量，提高瓦斯管路敷设质量、严封孔及采用综合抽采方法，以提高抽采效果。10）为提高抽采效果，可采用人为的卸压措施，如水力冲孔、割缝、压裂和深孔控制卸压爆破等。4242阳泉一阳泉一矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统顶顶板板倾倾斜斜钻钻孔孔安全安全出口出口瓦斯瓦斯泵泵房房储储瓦斯罐瓦斯罐进风平硐顶顶板板倾倾斜斜钻钻孔孔顶顶板板倾倾斜斜钻钻孔孔瓦斯管瓦斯管瓦斯管瓦斯管4343松藻打通二松藻打通二矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统示意示意图图4444一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统8、抽采瓦斯管路参数的确定、抽采瓦斯管路参数的确定 1）管径应按最大流量分段计算，并与抽采设备能力相适应。抽采系统管材的备用量可取10。2）当采用专用钻孔敷设抽采管路时，专用钻孔直径应比管道外形尺寸大100mm；当沿竖井敷设抽采管路时，应将管道固定在罐道梁或专用管架上。4545一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统8、抽采瓦斯管路参数的确定、抽采瓦斯管路参数的确定 3）抽采管路总阻力包括摩擦阻力和局部阻力；摩擦阻力可用低负压瓦斯管路阻力公式计算；局部阻力可用估算法计算，一般取摩擦阻力的1020。矿井抽采系统的总阻力，必须按管网最大阻力计算。4）矿井抽采瓦斯设备的能力，应满足矿井抽采瓦斯期间或在抽采瓦斯设备服务年限内所达到的开采范围的最大抽采量和最大抽采负压的要求，且应有不小于15的富裕能力。4646一、煤一、煤矿矿瓦斯抽采系瓦斯抽采系统统8、抽采瓦斯管路参数的确定、抽采瓦斯管路参数的确定 5）在一个抽采泵站内，抽瓦斯泵及附属设备只有套工作时，应备用一套；两套或两套以上工作时，其备用量可按工作数量的60计。钻机备用量按工作台数的60计。6）抽采管路应具有良好的气密性、足够的机械强度，并应满足防冻、防腐蚀的要求。4747二、二、煤煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点要点与技与技术术管理管理4848二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理1 1、煤、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点要点1)矿井概况：煤层赋存条件、矿井煤炭储量、生产能力、巷道布置、采煤方法及通风状况。2)瓦斯基础数据：瓦斯鉴定参数，矿井瓦斯涌出量，煤层瓦斯压力、含量，矿井瓦斯储量及可抽量，煤层透气性系数与钻孔瓦斯流量及其衰减系数。3)抽采方法：钻孔(巷道)布置与抽采工艺参数。4)抽采设备：抽采泵、管路系统、监测及安全装置。4949二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理1 1、煤、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点要点5)泵站建筑：泵房、供水、供电、采暖、避雷及其它。6)瓦斯利用：利用方式和利用量、利用方案、资金概算。7)技术经济指标：投资概算及工期。8)设计文件：设计说明书、设备与器材清册、资金概算、图纸。5050二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理2、抽采瓦斯、抽采瓦斯矿矿井必井必备备的技的技术术管理管理资资料料1 1图纸图纸 1)抽采瓦斯系统图；2)泵站平面与管网(包括阀门、安全装备、检测仪表等)布置图；3)抽采钻场及钻孔布置图；4)泵站供电系统图。2 2记录记录 1)抽采工程和钻孔施工记录；2)抽采参数测定记录；3)泵房值班记录。5151二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理2、抽采瓦斯、抽采瓦斯矿矿井必井必备备的技的技术术管理管理资资料料3 3）报报表表。1)抽采工程年、季、月报表；2)抽采量年、季、月、旬报表。4 4）台）台账账。1)抽采设备台账；2)抽采工程台账；3)抽采量台账。5 5）报报告告1)矿井和采区抽采工程设计文件及竣工报告；2)瓦斯抽采总结与分析报告。5252二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理3、抽采瓦斯技、抽采瓦斯技术术管理指管理指标标1)瓦斯抽采参数(抽采量、瓦斯浓度、负压、正压、大气压、温度)测定。可安装自动检测系统监测，当人工测定时，泵房内每小时测定1次，井下干管、支管每周测定1次。2)抽采量的计算要统一换算成用大气压为101.325kPa、温度为20标准状态下的数值。5353二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理3、抽采瓦斯技、抽采瓦斯技术术管理指管理指标标3)地面永久抽采系统的年抽采瓦斯量不小于100万m3，井下临时（移动）泵站不小于10万m3。4)瓦斯抽出率。(1)预抽煤层瓦斯的矿井：矿井抽出率不小于20回采工作面抽出率不小于25；(2)邻近层卸压瓦斯抽采的矿井：矿井抽出率不小于35，回采工作面抽出率不小于45；(3)采用混合抽采方法的矿井：矿井抽出率不小于25。5454二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理3、抽采瓦斯技、抽采瓦斯技术术管理指管理指标标5)预抽煤层瓦斯的钻孔量：(1)采用顺层孔抽采时钻孔量见下表；(2)采用穿层孔抽采时，钻孔见煤点的间距可参照下列数据：容易抽采煤层1520m；可以抽采煤层1015m；较难抽采煤层810m。煤煤层类别层类别薄煤薄煤层层中厚煤中厚煤层层厚煤厚煤层层容易抽放容易抽放0.050.050.030.030.010.01可以抽放可以抽放0.050.10.050.10.030.050.030.050.010.030.010.03较难较难抽放抽放0.10.10.050.050.030.03吨煤吨煤钻钻孔量表孔量表 单单位：位：mt5555二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理岩石岩石坚坚固固性系数性系数f8f68f6(包括煤包括煤)钻钻机效率机效率 600m/月月台台 1200m月月台台 1600m月月台台3、抽采瓦斯技、抽采瓦斯技术术管理指管理指标标6）钻机效率5656二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理 3 3、抽采瓦斯技、抽采瓦斯技术术管理指管理指标标7）封）封 孔孔(1)钻钻孔封孔孔封孔设计应满设计应满足密封性能好、操作便捷、封足密封性能好、操作便捷、封孔速度快、造价低的要求。孔速度快、造价低的要求。(2)封孔方法的封孔方法的选择应选择应根据抽采方法及孔口所根据抽采方法及孔口所处处煤煤(岩岩)层层位、岩性、构造等因素位、岩性、构造等因素综综合确定，因地制宜合确定，因地制宜选选用用新方法、新工新方法、新工艺艺，并，并应应符合下列要求：符合下列要求：岩壁岩壁钻钻孔；宜采用封孔器封孔。孔；宜采用封孔器封孔。煤壁煤壁钻钻孔，宜采用充填材料孔，宜采用充填材料进进行行压风压风封孔。封孔。封孔材料封孔材料应应根据具体条件根据具体条件优优先先选选用膨用膨胀胀水泥、聚水泥、聚氨脂等新型材料。在氨脂等新型材料。在钻钻孔所孔所处围处围岩条件岩条件较较好的情况好的情况下，可下，可选选用水泥砂用水泥砂浆浆或其它封孔材料。或其它封孔材料。5757二、煤二、煤矿矿瓦斯抽采工程瓦斯抽采工程设计设计要点与技要点与技术术管理管理 3 3、抽采瓦斯技、抽采瓦斯技术术管理指管理指标标7）封）封 孔孔 封孔封孔长长度度应应根据根据钻钻孔孔口段煤孔孔口段煤(岩岩)性性质质、裂隙、裂隙发发育程度育程度及孔口及孔口负压负压等因素确定，并等因素确定，并应应符合防突符合防突规规定第定第50条条规规定和下列要求：定和下列要求：a)孔口段孔口段围围岩条件好、构造岩条件好、构造简单简单、孔口、孔口负压负压中等中等时时，封孔，封孔长长度度不小于不小于5m。b)孔口段孔口段围围岩裂隙岩裂隙较发较发育、或孔口育、或孔口负压负压很高很高时时，封孔，封孔长长度度可适当可适当加加长长到到68m。c)对对于在于在煤壁开孔的煤壁开孔的钻钻孔，封孔孔，封孔长长度不小于度不小于8m。当采用地面当采用地面钻钻孔抽采瓦斯孔抽采瓦斯时时，抽采，抽采结结束后束后应应全孔封孔。全孔封孔。5858三、三、瓦斯抽采基本参数瓦斯抽采基本参数5959三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数 矿井应抽采与利用瓦斯，并且提前35年制定抽采与利用瓦斯规划，每年年底前编制下年度的抽采瓦斯与利用计划，以确保抽采瓦斯工作面的正常衔接，做到“抽、掘、采”平衡。瓦斯抽采基本参数是瓦斯抽采基本参数是抽采与利用瓦斯规划、设计和技术管理的基本科学依据与基础，应保证测定数据的真实与准确。每个采区垂深每增加50m，应测定煤层原始瓦斯含量和压力。瓦斯抽采量的计量器具必须采用符合国家标准的计量器具。6060三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数瓦斯来源分析瓦斯来源分析 矿井瓦斯来源是确定抽放方法的主要依据，因此，应尽量详细地做好下述测定工作：(1)必须测定出掘进、采煤与采空区的瓦斯涌出量分别占全矿井瓦斯涌出量的比例；(2)必须准确地判断出采区工作面的瓦斯主要是来自本煤层还是邻近层。一般把回采工作面老顶初次冒落前的平均瓦斯涌出量认为是本煤层的瓦斯涌出量。而将老顶初次冒落后的平均瓦斯涌出增加量认为是邻近层的瓦斯涌出量。6161三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1 1瓦斯瓦斯压压力力1 1）定）定义义、重要性与、重要性与规规律律（1）定）定义义：煤煤层层瓦斯瓦斯压压力力是煤中游离瓦斯分子热运动撞击所形成的压强。未受采动影响区域的瓦压力称为原始瓦斯原始瓦斯压压力力，受采动影响已排放瓦斯区域的煤层瓦斯压力称为残存瓦残存瓦斯斯压压力力。（2 2）重要性：）重要性：煤层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量和突出危险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理等工作的基础参数。6262三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1 1瓦斯瓦斯压压力力1 1）定）定义义、重要性与、重要性与规规律律（3 3）分布）分布规规律：律：当煤当煤层层有露有露头时头时，在瓦斯，在瓦斯风风化化带带以下，甲以下，甲烷带烷带上部上部边边界煤界煤层层瓦斯瓦斯压压力一般力一般为为0.250 .3MPa，煤煤层层瓦斯瓦斯压压力随深度而增加。根据北票、南桐、天府、力随深度而增加。根据北票、南桐、天府、鸡鸡西等西等矿矿井井统计统计，每，每100m垂深，瓦斯垂深，瓦斯压压力力约约增加增加0.060.16MPa。煤煤层连续稳层连续稳定同一深度的瓦斯定同一深度的瓦斯压压力基本相同。如中梁山煤力基本相同。如中梁山煤矿矿K1煤煤层层在垂深在垂深378m水平沿走向水平沿走向128m范范围围内，内，实测实测瓦斯瓦斯压压力均在力均在2.8MPa左右。左右。地地质质构造构造带带煤煤层层瓦斯瓦斯压压力可能异常。力可能异常。6363三、瓦斯抽三、瓦斯抽采基本参数采基本参数1 1瓦斯瓦斯压压力力1 1）定）定义义、重要性、重要性与与规规律律（3 3）分布）分布规规律：律：我国部分我国部分矿矿井井实测实测煤煤层层原始瓦斯原始瓦斯压压力及其梯度表力及其梯度表6464三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1 1瓦斯瓦斯压压力力2 2）瓦斯）瓦斯压压力的力的测测定定 煤煤层层瓦斯瓦斯压压力力测测定方法有直接定方法有直接测测定法和定法和间间接接测测定法定法2 2类类。直接直接测测定法定法分为打钻、封孔、测压3个步骤。其关键的是严密封闭钻孔，微量的漏气将导致测得瓦斯压力值大大小于真实的瓦斯压力值。传统传统的的测测定方法是在岩石巷道中向煤定方法是在岩石巷道中向煤层层打打钻钻孔，然后用不孔，然后用不同材料封堵孔口，最后安同材料封堵孔口，最后安设测压设测压表表测压测压。近年中国研制了。近年中国研制了新封孔材料和方法，很好地解决了煤新封孔材料和方法，很好地解决了煤层层中的中的钻钻孔封孔不孔封孔不严严的的难题难题，因而目前也可在煤，因而目前也可在煤层层中打中打钻测压钻测压。封孔的方法有人工填料封孔、机械封孔的方法有人工填料封孔、机械压压入填料封孔、胶圈封入填料封孔、胶圈封孔、胶囊密封液封孔和三相泡沫密封煤孔、胶囊密封液封孔和三相泡沫密封煤层钻层钻孔等。只要封孔等。只要封孔孔严严密，直接密，直接测测定法能定法能测测出准确的瓦斯出准确的瓦斯压压力力值值，应应用普遍。用普遍。6565Prof.Dr.Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1瓦斯瓦斯压压力力2）瓦斯）瓦斯压压力的力的测测定定前端前端筛筛管管压压力力表表钻钻孔孔5075mm测压测压管管610mm木木锲锲填充材料填充材料挡挡料料圆盘圆盘不小于不小于8m人工填料封孔示意人工填料封孔示意图图6666三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1瓦斯瓦斯压压力力2）瓦斯）瓦斯压压力的力的测测定定煤煤层层测压钻测压钻孔孔测压测压室室抽放抽放钻场钻场测压导管回液管回液管注注浆浆管管封孔段封孔段机械机械压压入填料封孔示意入填料封孔示意图图6767三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1瓦斯瓦斯压压力力2）瓦斯）瓦斯压压力的力的测测定定1234569781012111、补补充气体入口充气体入口 2、固定把、固定把 3、加、加压压手把手把 4、推力、推力轴轴承承 5、胶圈、胶圈 6、粘液、粘液压压力表力表 7、胶圈、胶圈 8、高、高压压胶管胶管 9、阀门阀门 10、二氧化碳、二氧化碳瓶瓶 11、粘液、粘液 12、粘液罐、粘液罐胶圈密封液封孔示意胶圈密封液封孔示意图图6868三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1 1瓦斯瓦斯压压力力2 2）瓦斯）瓦斯压压力的力的测测定定测测定定选选点与点与测测定工作定工作应应注意注意：(1)测测定地点要定地点要选选在无断在无断层层、裂隙等地、裂隙等地质质构造构造处处，瓦，瓦斯斯赋赋存状况要具有代表性；存状况要具有代表性；(2)测压测压巷道距煤巷道距煤层层的岩柱距离不的岩柱距离不应应小于小于10m；(3)测压测压孔的孔径以孔的孔径以75mm为为宜，要宜，要贯贯穿整个煤穿整个煤层层(厚厚煤煤层应钻层应钻入煤入煤层层3m以上以上)，完，完钻钻后后应应及及时时封孔封孔，封孔要封孔要严严密，密，测压测压管接管接头头不得漏气。不得漏气。6969三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数1 1瓦斯瓦斯压压力力3 3）瓦斯）瓦斯压压力力间间接接测测定方法：定方法：测测定出煤定出煤层层瓦斯含量后，按式下瓦斯含量后，按式下计计算瓦斯算瓦斯压压力：力：X=abp/(1+bp)(100-Aad-Wad）/1001/(1+0.31Wad)+10kp/r （1）式中式中 X 煤煤层层瓦斯含量，瓦斯含量，m3/t；a、b 吸附常数；吸附常数；p煤煤层绝对层绝对瓦斯瓦斯压压力，力，MPa；Aad煤的灰分，煤的灰分，%；Wad煤的水分，煤的水分，%；k煤的孔隙率，煤的孔隙率，m3/m3；r 煤的容重煤的容重(假比重假比重)，t/m3。7070三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数2 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量 1）定）定义义 在自然条件下，单位质量或体积的煤体中所含的瓦斯量。m3/t煤或m3/m3煤.2 2）重要性：）重要性：煤层瓦斯含量是决定煤层瓦斯储量、瓦斯涌出量和突出危险性大小的主要因素之一，是进行瓦斯管理等工作的基础参数。7171Prof.Dr.Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数2 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量3 3）煤煤层层瓦斯含量瓦斯含量测测定：定：可采用直接法测定或用间接法计算。（1 1）地勘解吸直接法）地勘解吸直接法 （2 2）井下解吸直接法）井下解吸直接法 （3 3）间间接法接法实测出煤层瓦斯压力后，按前述式（1）计算瓦斯含量7272Prof.Dr.Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数2 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量3 3）煤煤层层瓦斯含量瓦斯含量测测定：定：（1 1）地勘解吸法）地勘解吸法地勘解吸法的基本原理及依据地勘解吸法的基本原理及依据为为：煤煤层层原始瓦斯含量原始瓦斯含量X0X0由取芯由取芯过过程煤程煤样样漏失瓦斯量漏失瓦斯量V1V1、地面、地面解吸瓦斯解吸瓦斯测测定量定量V2V2和残存瓦斯量和残存瓦斯量V3V3构成构成,X0=V1+V2+V3,X0=V1+V2+V3；在一定在一定时间时间内，煤内，煤样样在地面的解吸瓦斯量与解吸在地面的解吸瓦斯量与解吸时间时间之之间间遵循遵循V2(t0+t)V2(t0+t)0.50.5关系；关系；煤芯提至煤芯提至钻钻孔深度的一半孔深度的一半时时开始解吸瓦斯；开始解吸瓦斯；取芯取芯过过程中煤程中煤样样瓦斯漏失量可按瓦斯漏失量可按V1(t0+t)V1(t0+t)0.50.5推算；推算；煤芯在地面的解吸瓦斯量煤芯在地面的解吸瓦斯量V2V2由煤芯瓦斯解吸由煤芯瓦斯解吸仪测仪测得；得；残存瓦斯量残存瓦斯量V3V3由真空脱气由真空脱气测测定装置定装置测测得。得。7373Prof.Dr.Cheng1506767罐盖罐盖罐体罐体压紧压紧螺螺丝丝垫垫圈圈胶胶垫垫密封罐密封罐煤心瓦斯解析煤心瓦斯解析仪仪量管量管水槽水槽弹弹簧簧夹夹放水放水管管螺旋螺旋夹夹吸气球吸气球温度温度计计弹弹簧簧夹夹排气排气管管穿刺穿刺针头针头密封灌密封灌-1000-800-600-400-20002004006008001000020406080100120（t0+t）0.5解吸瓦斯量（ml）漏失瓦斯量（ml）直接法直接法测测定煤定煤层层瓦斯含量瓦斯含量仪仪表与表与曲曲线图线图7474Prof.Dr.Cheng三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数 2 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量3 3）煤煤层层瓦斯含量瓦斯含量测测定：定：地勘解吸法的地勘解吸法的评评价：价：从地勘解吸法十年多来的从地勘解吸法十年多来的应应用情况用情况统计统计分析分析结结果看出：和早期果看出：和早期采用的密采用的密闭闭罐法、集气法相比，地勘解吸法煤罐法、集气法相比，地勘解吸法煤层层瓦斯含量瓦斯含量测值测值成功率和可靠性都有成功率和可靠性都有较较大幅度的提高，但大幅度的提高，但测值测值仍有仍有较较大的大的误误差：差：孔深小于孔深小于500m500m时时，地勘瓦斯含量有，地勘瓦斯含量有约约70%70%的的测值测值偏低偏低151525%25%，20%20%的的测值测值偏高偏高101015%15%，整体，整体测值测值偏低偏低约约101015%15%；煤；煤层层埋深埋深大于大于500m500m，特，特别别是达到是达到800m800m以上以上时时，普遍具有，普遍具有测值测值偏低程度随偏低程度随孔深增加而加大的孔深增加而加大的趋势趋势，有，有85%85%以上的以上的测值测值低低303040%40%，最高达，最高达到到50%50%以上，只有不足以上，只有不足8%8%的的测值测值偏高偏高5 510%10%。7575三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数2 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量 3 3）煤煤层层瓦斯含量瓦斯含量测测定：定：（2 2）井下解吸法）井下解吸法该该方方法法是是在在地地勘勘解解吸吸法法原原理理基基础础上上改改进进、发发展展形形成成的的直直接接在在井井下下测测定定煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量的的方方法法，它它在在我我国国煤煤矿矿本本煤煤层层、邻邻近近层层瓦瓦斯斯含含量量测测定定中中广广为为采采用用，但但至至今今尚尚无无行行业业标标准准。测测定定时时，先先在在煤煤层层打打钻钻孔孔，采采集集钻钻（煤煤）屑屑（本本煤煤层层）或或打打穿穿层层钻钻孔孔采采集集煤煤芯芯（邻邻近近层层），然然后后测测定定采采集集的的煤煤屑屑样样在在空空气气介介质质中中的的瓦瓦斯斯解解吸吸规规律律，并并据据此此推推算算钻钻屑屑或或煤煤芯芯在在采采集集过过程程中中试试样样的的漏漏失失瓦瓦斯斯量量，最最后后根根据据漏漏失失瓦瓦斯斯量量、解解吸吸瓦瓦斯斯量量、残残存存瓦瓦斯斯量量和和煤煤样样重重量量计计算煤算煤层层原始瓦斯含量。原始瓦斯含量。7676三、瓦斯抽采基本参数三、瓦斯抽采基本参数2 2、煤、煤层层瓦斯含量瓦斯含量 3 3）煤煤层层瓦斯含量瓦斯含量测测定：定：（2 2）井下解吸法）井下解吸法井下解吸法采用如下方法推算井下解吸法采用如下方法推算试样试样采集采集过过程中的漏失程中的漏失瓦斯量：瓦斯量：试样试样的瓦斯解吸从到达既定深度（本煤的瓦斯解吸从到达既定深度（本煤层层）或穿透）或穿透岩岩层见层见煤（煤（邻邻近近层层）时时开始开始计时计时；本煤本煤层钻层钻屑采集屑采集过过程中程中试样试样的漏失瓦斯量按的漏失瓦斯量按QQ(t0+t)(t0+t)0.50.5规规律推算，律推算，邻邻近近层层穿穿层钻层钻孔煤芯采集孔煤芯采集过过程程试样试样漏失瓦斯量按漏失瓦斯量按Q(t0+t)Q(t0+t)0.50.5规规律推算。律推算。7777三、瓦斯抽