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瓦斯抽采方法及钻场孔布置,,,目录,瓦斯基本知识瓦斯抽采方法钻场孔设计与施工瓦斯抽采新工艺新装备,一瓦斯基本知识,含义井下以甲烷（CH4）为主的有毒有害气体的总称；煤矿术语中可专指甲烷。甲烷无色、无臭。瓦斯爆炸范围4≤CH4≤16。井下气体的成分氧气、氮气、二氧化碳、甲烷、其它气体。人体需氧浓度＜17时可能窒息；煤矿安全规程规定≥20（即甲烷≤5）。,瓦斯的性质,一瓦斯基本知识,1煤层与围岩中释放的气体；2生产过程中生成的气体；3空气与煤、岩、矿物质等的化学反应；4放射性物质蜕变。,瓦斯的来源,一瓦斯基本知识,常规状态的瓦斯来源1掘进工作面煤壁、落煤、围岩；2采煤工作面煤壁、落煤、围岩、邻近层；,瓦斯的来源,一瓦斯基本知识,瓦斯的赋存形式,吸附瓦斯,游离瓦斯,吸收状态,吸着状态,,,,,,,,,,,,,二瓦斯抽采方法,二瓦斯抽采方法,抽采方法选择一般原则,选择抽采瓦斯方法，应根据煤层赋存条件、瓦斯来源、巷道布置、瓦斯基础参数、瓦斯利用要求等因素经技术经济比较确定。并应符合下列要求尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道；适应煤层的赋存条件及开采技术条件；有利于提高瓦斯抽采率；抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求；尽量采用综合抽采；抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采成本低。,二瓦斯抽采方法,抽采方法选择一般原则,专用抽采瓦斯巷道的位置、数量应能满足选用的抽采方法的要求，达到良好的抽采效果。专用抽采瓦斯巷道的位置还应符合下列要求保证有必要的抽采时间，有较大的抽采范围；采用矿井全压通风，巷道风速不得低于0.5m/s；,二瓦斯抽采方法,抽采方法选择一般原则,对末卸压的原始煤层，抽采瓦斯的难易程度可划分为三类，见下表抽采瓦斯难易程度分类表,二瓦斯抽采方法,抽采方法与钻孔布置,开采层抽采瓦斯方法可按下列要求选择煤层透气性较好，宜采用本层预抽方法，一般优先考虑沿层布孔方式；当突出危险性大时，可选择穿层布孔方式；透气性较差，有一定倾角的分层开采煤层，宜采用边采边抽的卸压油放方法；单一低透气性高瓦斯煤层，可选用密集网格钻孔、水力割缝、水力压裂、松动爆破、深孔控制卸压爆破、物理化学等方法强化抽采；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卸压抽采方法。,开采层抽采瓦斯方法,注倾斜、急倾斜煤层则上帮要求控制至少20m、下帮至少10m。,开采层抽采瓦斯方法,网格式穿层钻孔预抽煤层瓦斯方法,底板岩巷,穿层钻孔,放水器,流量计,瓦斯抽采干管,穿层孔与顺层孔抽采,倾向顺层长钻孔递进掩护瓦斯抽采,淮北芦岭煤矿底板岩巷网格式穿层钻孔瓦斯抽采,二瓦斯抽采方法,抽采方法与钻孔布置,邻近层抽放瓦斯方法可按下列要求选择开采近距离煤层群，宜采用从工作面巷道向邻近层打穿层钻孔抽放瓦斯的方法；层间距较大的倾斜、急倾斜煤层群，可采用从开采层顶底板岩石巷道打钻孔抽放瓦斯的方法。,邻近层卸压瓦斯抽采方法,迎面斜交钻孔抽放上邻近层瓦斯的方法,顶板走向长钻孔抽放上邻近层瓦斯布置,走向高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法,倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法,下向孔抽采下邻近层瓦斯方法,上向孔抽采下邻近层瓦斯方法,二瓦斯抽采方法,抽采方法与钻孔布置,采空区抽放瓦斯应符合下列要求老采空区应选用全封闭式抽放方法；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，有煤柱及无煤柱斜交钻孔法，插管法等抽放方法，并应采取措施，提高抽放浓度；对有煤层自燃倾向的采空区，必须采取预防煤层自燃的措施。,采空区瓦斯抽采方法,从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法,从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法,密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法,密闭尾巷抽采采空区积聚瓦斯方法,,埋管抽采采空区积聚瓦斯方法,顶煤专用巷抽采采空区瓦斯方法,钻孔抽采老空区瓦斯方法,井下移动泵站抽放上隅角瓦斯方法,二瓦斯抽采方法,对矿井瓦斯涌出来源多、分布范围广、煤层透气性差、煤层赋存条件复杂的矿井，应采用多种抽放方法相结合的综合抽放方法。,综合抽放瓦斯方法,三钻场孔设计与施工,设计原则,煤层群开采的矿井，应部署抽采采动卸压瓦斯的配套工程。开采保护层时，必须布置对被保护层进行瓦斯抽采的配套工程。煤层底（顶）板专用抽采瓦斯巷道应当满足下列要求巷道的位置、数量应当满足可实现抽采达标的抽采方法的要求；巷道施工应当满足抽采达标所需的抽采时间要求；敷设抽采管路、布置钻场及钻孔的抽采巷道采用矿井全风压通风时，巷道风速不得低于0.5m/s。根据抽采参数、抽采时间和抽采效果之间的关系，结合抽采工程施工周期，安排抽、掘、采三者之间的接替关系。钻孔有效控制范围应当满足抽采基本指标或防突规定的要求；布孔均匀程度满足煤矿瓦斯抽采达标暂行规定的要求。,三钻场孔设计与施工,设计原则,钻场的布置应符合下列规定不受采动影响，避开地质构造带；同时应便于维护、利于封孔、保证抽采效果；宜利用现有的开拓、准备和回采巷道；顶板钻孔或顶板高抽巷应布置在上覆岩层裂隙带内；走向高抽巷宜布置在工作面偏向回风顺槽1/3工作面长度以内的卸压带内。,三钻场孔设计与施工,设计原则,钻孔布置及施工应符合下列规定钻孔开口部分应当圆滑。钻孔施工中不得出现三角孔、偏孔、台阶等变形孔；抽采开采层未卸压瓦斯时，钻孔间距应按钻孔抽采半径确定，宜增大钻孔的见煤长度；高位钻孔抽采时，应将钻孔打到采煤工作面顶板冒落后形成的裂隙带内，并应避开冒落带；强化抽采布孔方式应能取得较好的抽采效果，并宜方便施工；边采边抽钻孔的布置方向应与开采的推进方向相迎（交叉钻孔除外），并避免采动首先破坏孔口或钻场；,三钻场孔设计与施工,设计原则,钻孔布置及施工应符合下列规定抽采采空区瓦斯的钻孔或插管应布置在采空区回风侧；钻场内的钻孔数目应由试验得出，一般顺层钻孔宜采用3-5个孔；穿层钻孔宜采用6-9个孔；穿层钻孔的终孔位置应位于穿透煤层顶（底）板0.5m处；钻孔直径宜采用42mm、50mm、64mm、73mm、89mm、110mm、130mm等规格。,三钻场孔设计与施工,设计原则,钻孔布置及施工应符合下列规定吨煤钻孔工程量应根据抽采方式、钻孔抽采半径、预抽时间、煤层厚度等综合确定。使用顺层钻孔预抽时，吨煤钻孔工程量满足矿井瓦斯抽放管理规范要求；当采用穿层钻孔抽放时，钻孔见煤点的间距可参照下列数据容易抽放煤层15～20ｍ；可以抽放煤层10～15ｍ；较难抽放煤层8～10ｍ。,吨煤钻孔量（ｍ/ｔ）表,三钻场孔设计与施工,设计、施工与验收,采掘工作面进行瓦斯抽采前，必须进行施工设计。瓦斯抽采工程必须严格按设计施工，并应当进行验收。瓦斯抽采工程竣工资料（图）除应有与设计对应的内容外，还应包括各工程开工时间、竣工时间以及工程施工过程中的异常现象（如喷孔、顶钻、卡钻等）等内容。钻孔施工完毕后应当及时封孔、连接抽采，并确保钻孔封孔严实和准确记录钻孔接抽时间。,三钻场孔设计与施工,本煤层抽采钻孔设计,三钻场孔设计与施工,邻近层抽采钻孔设计,1一卸压圈,2一冒落圈,3一钻孔,4－邻近煤层,,,,,三钻场孔设计与施工,,,泄压瓦斯抽采钻孔设计,三钻场孔设计与施工,封孔接抽,抽采钻孔封孔应注意以下事项封孔方法应根据抽采方法及孔口所处煤岩层位、岩性、构造等因素综合确定；封孔材料的选择穿层钻孔宜采用封孔器封孔，封孔器因满足密闭性能好、操作简单、封孔速度快的要求；顺层钻孔宜采用充填材料封孔，封孔材料可选用膨胀水泥、聚氨酯等新型材料；在钻孔所处围岩条件较好的情况下，也可选用水泥砂浆或其它材料；不宜采用黄泥封孔；封孔长度的确定孔口段围岩条件好、构造简单、孔口抽采负压较低时，封孔长度不应低于3m；孔口段围岩裂隙较发育或抽采负压较高时，封孔长度不应低于5m；在煤壁开孔的钻孔，封孔长度不应低于8m。,三钻场孔设计与施工,聚氨酯封孔,聚氨脂是一种新型的化学封孔材料，由异氢酸酯、聚醚和几种添加剂反应生成硬质泡沫体。封孔前要将顶端焊有铁挡盘的封孔管准备好，根据封孔段长度确定好聚氨脂用量，然后将配制好的甲、乙两种药液混和并快速搅拌均匀，当药液由黄褐色稍变为乳白色时，停止搅拌，将药液均匀倒在毛巾布上，边倒药液边向封孔管上卷缠毛巾，并将卷缠好的封孔管迅速插入钻孔内。整个操作时间不超过5min。5min后药液开始发泡沫膨胀，膨胀倍数可达20倍。封孔完毕后用木楔将封孔管楔紧，以免封孔管晃动影响封孔质量。根据煤矿瓦斯抽采技术规范并结合生产实践，岩层钻孔封孔深度不小于5.0m，煤层钻孔封孔深度不小于8.0m。,三钻场孔设计与施工,水泥注浆封孔,采用BFZ-10/2.4的水泥注浆泵封孔，封孔长度容易达到设计要求，封孔效率高，钻孔封孔效果好，但操作较为复杂。矿用型注浆封孔泵主要应用于煤矿瓦斯抽采封孔，同时还广泛应用于煤层注水封孔、注浆封孔及其它各种类型钻孔的封孔。该泵自身具有搅拌功能，封孔质量可靠，封孔工艺简单，使用方便，易于维护。,封孔泵与被封钻孔的连接图,三钻场孔设计与施工,接抽,钻孔与抽采瓦斯管连接时，设置孔板流量计、气压计、观测嘴、阀门及放水器。封孔装置与抽采管路之间用φ32mm高压胶管将抽采钻孔导管与钻场汇流管相联结，并用8号圆丝将两端扎紧，做到密闭不漏气，高压胶管不能拐120以下的急弯；汇流管与钻场瓦斯管连接，再与巷道中的瓦斯抽采支管连接。,瓦斯抽采钻孔连接示意图,四瓦斯抽采新工艺新装备,煤矿井下定向长钻孔施工关键技术及装备高压水射流扩孔技术与工艺水力导喷增流提透技术深孔预裂控制爆破增流提透技术及工艺立体交叉钻孔布孔增透技术松软煤层抽放钻孔关键技术及装备,谢谢,
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