抽放瓦斯新技术ppt课件.ppt

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1、抽放瓦斯新技术长期以来，对瓦斯抽放做了很多试验研究，但对透气性松软高瓦斯煤层没有找到有效技术途径.A、顺层钻孔抽放瓦斯技术背景瓦斯抽放钻孔钻场巷道瓦斯抽放泵背景B、穿层钻孔抽放瓦斯技术瓦斯抽放泵岩石巷道瓦斯抽放钻孔背景C、交叉钻孔抽放瓦斯技术瓦斯抽放泵煤层走向煤层倾向瓦斯抽放钻孔煤层巷道D、地面钻井抽放瓦斯技术背景瓦斯抽放钻井煤层和瓦斯赋存特点高——瓦斯含量高:12~22m3/t深——煤层埋藏深:-600~-800m软——煤层极松软:f=0.2~0.8差——煤层透气性差:λ=0.01135m2/(MPa2.d)大——瓦斯压

2、力大：P=4~6MPa地质构造复杂多组高瓦斯煤层群开采C13B11B8B7B6B4A3A170m70m70m60m煤层群柱状图C14C组煤B组煤A组煤背景2关键技术和技术路线技术关键▲采空区顶板岩层移动规律▲采空区瓦斯赋存及运移规律▲抽放技术及工艺技术路线现场调查——数值模拟——实验室试验——现场工业性试验3研究过程通过现场考查、理论研究和实验室试验得出了淮南C13回采工作面岩层移动规律：冒落带高5~7m；裂隙带高8~25m。同时找出了采空区大量瓦斯聚积在工作面上部煤层顶板向上8~25m，倾斜向下0~30m范围的岩层裂

3、隙中。3.1采空区瓦斯赋存、分布状态研究淮南矿区工作面采空区瓦斯赋存、分布状态如下图所示。高浓度瓦斯大都聚积在上隅角煤层顶板8m左右的岩层裂隙中。3.2理论研究▲“O”形圈岩移理论及“O”型圈形成过程根据岩层移动理论，开切眼与工作面和上下顺槽构成的几何图形为矩形，矩形周围及上覆岩层受采动的影响发生移动破坏，破坏的机理是在矩形的四边岩层破坏裂缝呈下面咬合，矩形四角破坏裂缝呈上面咬合，采空区形成了如图所示岩层移动形状。“O”型圈的形成及顶板“O-X”破断过程工作面裂隙区回风巷压实区进风巷裂隙区裂隙区压实区开切眼AAAA工作面切

4、眼“O”型圈▲采空区上覆岩层裂隙中的瓦斯运移规律及其流场通过理论分析可见：瓦斯在采空区运动状态主要取决于两点：一是瓦斯具有升浮力；二是裂隙通道或漏风通道两端有压能差。。上行通风的工作面，来自于采空区遗煤析出的瓦斯运动轨迹、及来自于上、下邻近层的瓦斯涌向采空区的流动轨迹如下图。本煤层采空区瓦斯流动状态上、下邻近层的瓦斯流动状态上邻近层下邻近层开采层瓦斯积聚区顶板抽放瓦斯前后上隅角瓦斯气体流场示意图a—没进行顶板抽放瓦斯；b—进行顶板抽放瓦斯▲顶板抽放瓦斯前后采空区瓦斯流场的计算机数值模拟抽放前瓦斯随着主风流或漏风流的流动而流

5、动。所以等势线(Hi)和流线(I)均匀对称分布，瓦斯流场呈多源一汇流场。抽放时抽放负压改变了采空区瓦斯流场，采空区大量瓦斯进入巷道或钻孔，瓦斯流场呈半球体流场。瓦斯流线抽放前抽放时进风巷进风巷回风巷回风巷抽放巷道瓦斯流线▲采空区瓦斯浓度分布规律1234567204060801000距工作面3m距工作面4m距工作面5m距工作面6m瓦斯浓度，%距一分层顶板距离，m8高浓度瓦斯富集区▲采场空间冒落带及裂隙发育特征的计算机数值模拟根据有限元理论，应用Flac算法模拟采场空间冒落带及裂隙发育特征理论依据将流体力学中研究质点运动的拉

6、格朗日元法移植到固体力学中，将研究固体力学中的区域划分为网格，其网格结点就相当于流体质点，然后按时间步长用拉格朗日法来研究网格结点的运动。模拟的条件工作面走向长度180m，采高3m，煤层顶板模拟高度45m,底板厚10m,倾角30。。计算结果以上风巷为界，垂直煤层顶板向上8～25m，倾斜方向0～30m，为裂隙充分发育区。在“O”型圈范围内。为裂隙充分发育区：顶板向上：8～25m倾斜方向：0～30m实验室试验研究采场空间冒落带及顶板裂隙发育特征相似材料试验研究实验室试验系统模拟试验条件：煤层：C13-1采深：-560m采高

7、：3m直接顶厚：5m模拟试验结果：冒落带高5~7m裂隙带高8~25m岩石冒落角700煤壁上方顶板裂隙分布高效抽放区工业性试验研究矿区试验顶板抽放布置方法抽放钻孔压实区抽放钻孔运输巷运输巷抽放巷道抽放巷道压实区顶板抽放瓦斯钻孔布置顶板抽放瓦斯巷道布置打钻顶板抽放钻孔抽放管道管道合茬抽放动力、钻孔数量与抽放量的关系抽放负压(kPa)抽放量(m3/min)12.51517.5200102010孔8孔6孔最佳参数：8孔左右，负压16~20kPa开采远距离煤层上向卸压瓦斯抽放方法复杂条件下高瓦斯煤层群瓦斯抽放技术和方法弯

8、曲下沉带裂隙带冒落带底板瓦斯抽放巷抽放钻孔开采煤层卸压煤层70mC13-2煤层C13煤C12煤层瓦斯抽放钻孔(钻孔间距40m)C13煤层底板瓦斯抽放巷(距C13煤底板10-20m)C13煤层工作面运输巷C13煤底板瓦斯抽放巷C13煤层工作面回风巷1#瓦斯抽放钻孔2#瓦斯抽放钻孔3#瓦斯抽放钻孔4#瓦斯抽