第4讲 煤层瓦斯流动及涌出规律
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三软煤层工作面瓦斯涌出规律及综合治理技术煤矿瓦斯是一种常见的有害气体,对煤矿生产安全和环境造成威胁。
特别是在三软煤层中,由于其煤体力学性质较差,瓦斯涌出量较大,给煤矿生产带来了严重的安全隐患。
因此,研究三软煤层工作面瓦斯涌出规律及综合治理技术具有重要意义。
一、三软煤层工作面瓦斯涌出规律三软煤层工作面瓦斯涌出规律是指煤层瓦斯在开采过程中的产生、分布和运移特点。
三软煤层瓦斯涌出规律主要受到以下几个因素的影响:1.煤层性质:三软煤层的煤质较差,孔隙度高,煤层结构疏松,瓦斯含量较高,因此瓦斯涌出量较大。
2.煤层厚度:三软煤层的厚度一般较薄,导致煤层中瓦斯的运移路径较短,瓦斯涌出速度较快。
3.开采方式:不同的开采方式对瓦斯涌出规律有不同影响。
常见的开采方式包括综放开采、长壁工作面开采和短壁工作面开采等。
其中,综放开采是由于煤层开采后形成的巷道和采空区导致瓦斯涌出量较大。
4.工作面进度:工作面的推进速度对瓦斯涌出规律也有影响。
较快的推进速度会导致煤层的破裂和瓦斯的释放,使瓦斯涌出量增加。
二、三软煤层工作面瓦斯综合治理技术为了有效治理三软煤层工作面的瓦斯,需要采取一系列综合治理技术。
以下是一些常见的瓦斯综合治理技术:1.瓦斯抽放技术:通过在工作面和采空区设置抽放孔,利用抽风机将瓦斯抽出,减少瓦斯积聚和浓度,降低瓦斯爆炸的风险。
2.煤层注水技术:通过向煤层注水,增加煤层的饱和度,降低煤层透气性,减少瓦斯涌出量。
3.巷道支护技术:采用合理的巷道支护方式,增加巷道的稳定性,减少瓦斯涌出和流动。
4.瓦斯抑制剂技术:在工作面和巷道中喷洒瓦斯抑制剂,减少瓦斯涌出和扩散。
5.瓦斯抑制封闭技术:在工作面采用封闭开采方式,减少瓦斯涌出和扩散。
6.瓦斯抑制防喷技术:通过在工作面设置瓦斯抑制装置,阻止瓦斯的喷出。
综合运用上述技术,可以有效控制三软煤层工作面的瓦斯涌出,保障煤矿的生产安全。
总结起来,三软煤层工作面瓦斯涌出规律的研究以及综合治理技术的应用对煤矿生产安全具有重要意义。
三软煤层工作面瓦斯涌出规律及综合治理技术三软煤层工作面是煤矿开采中常见的一种工作面形式,其煤层岩性较软、瓦斯含量较高,给煤矿生产安全带来了很大的挑战。
为了保障煤矿生产的安全和高效,需要对三软煤层工作面的瓦斯涌出规律进行深入研究,并采取相应的综合治理技术。
我们需了解三软煤层工作面的瓦斯涌出规律。
瓦斯涌出规律与煤层厚度、煤层含量、孔隙度、煤层渗透率、煤层压力、煤与瓦斯的吸附解吸特性等因素密切相关。
一般来说,煤层厚度越大、煤层含量越高、孔隙度越大、煤层渗透率越高,瓦斯涌出量就越大。
此外,煤层压力的增大也会导致瓦斯涌出量的增加。
因此,在三软煤层工作面开采过程中,需要根据煤层地质条件和瓦斯涌出规律,制定合理的瓦斯抽采方案,及时有效地控制工作面的瓦斯涌出。
针对三软煤层工作面的瓦斯涌出问题,可以采取综合治理技术进行控制。
具体的治理技术包括瓦斯抽采、瓦斯抑制、瓦斯抑爆和瓦斯利用等方面。
瓦斯抽采是指通过安装抽采设备,将工作面的瓦斯抽取到地面进行处理。
通常采用的瓦斯抽采设备有瓦斯抽采机、瓦斯抽采泵等。
通过合理设置抽采孔网和采用适当的抽采参数,可以有效地控制工作面的瓦斯涌出,保证煤矿生产的安全。
瓦斯抑制是指通过注入一定的抑制剂,减缓瓦斯的生成和释放速度,降低瓦斯涌出量。
常用的瓦斯抑制剂有水泥浆、膨润土等。
瓦斯抑制技术的主要目的是减少煤层中瓦斯的释放,降低瓦斯涌出量,从而减少瓦斯爆炸的风险。
瓦斯抑爆是指通过控制瓦斯与空气的混合比例,防止瓦斯爆炸的发生。
常用的瓦斯抑爆技术有风幕瓦斯抑爆技术、水封瓦斯抑爆技术等。
这些技术可以有效地将瓦斯与空气隔离开来,减少瓦斯爆炸的机会,提高煤矿生产的安全性。
瓦斯利用是指将抽采到的瓦斯进行处理和利用,如瓦斯发电、瓦斯制气等。
通过瓦斯利用技术,既可以减少煤矿的瓦斯排放,降低环境污染,又可以实现瓦斯的资源化利用,提高煤矿的经济效益。
综合治理技术的应用可以有效地控制三软煤层工作面的瓦斯涌出,保障煤矿生产的安全和高效。
厚煤层分层开采中的瓦斯涌出规律瓦斯涌出规律:1、瓦斯涌出的主要表现形式:(1)开采中瓦斯涌出地面;(2)瓦斯注入停采工作面的管道系统;(3)厚煤层瓦斯室的涌出;(4)采空区顶板失稳涌出;(5)采空区煤柱贯入涌出;(6)采空区脆性帮助层失稳形成瓦斯沟,涌出煤层凹陷。
2、开采后瓦斯涌出的概率(1)随采深加深到煤层中心,涌出瓦斯的概率会增大,这是上述瓦斯涌出表现形式常见的现象;(2)采掘运动、穿层性矿变和顶板距离的变化,会影响瓦斯的涌出程度;(3)如果建立的采掘空间与煤层上、下、左右的凹陷相互靠近,极易出现瓦斯涌出;(4)巷道上的倒放或旋转,尤其是汇水、井筒等地点,容易出现瓦斯涌出。
3、薄、空、唐煤层瓦斯涌出规律(1)薄煤层涌出瓦斯概率较高,受开采运动影响较大;(2)以采掘深度较低的薄煤层为例,开采至层煤心数量达到一定数量时,常会产生压力,从而使薄煤层涌出瓦斯;(3)空煤层涌出瓦斯程度规律为:煤层变薄时瓦斯涌出概率增加;(4)唐煤层涌出瓦斯程度规律为:煤层逐渐变薄、空气逐渐减少时产生瓦斯压力,容易涌出瓦斯。
4、煤层厚度、压力等影响涌出瓦斯程度(1)随采深加深,煤层面壁倾角增大,煤层中动态压力梯度增大,地层构造更加不稳定;(2)当煤层厚度小于1.2m时,开采会使瓦斯涌出概率增大;(3)薄煤层厚度小于60cm,且顶板距离小于100cm,即可引起瓦斯涌出;(4)当薄煤层的压力情况较大时,可能引起瓦斯涌出;(5)开采深度要控制在合理限度内,不能过大。
5、瓦斯涌出预警及处理(1)采用瓦斯涌出模拟软件,对煤层瓦斯放散程度、放散方向、放散速度等进行分析,按照预警和结果显示,及时采取有效措施;(2)在实际开采中,及时观察采空区、采空区顶板开裂,进入采空区时要进行瓦斯测量;(3)如果出现重大瓦斯涌出现象,应及时进行限流控制,采取措施防止瓦斯危害;(4)当遇到唐煤层出现瓦斯涌出,应立即采取限流措施,减缓瓦斯突出,减少瓦斯放散危害。
第二章矿井瓦斯涌出 煤层与围岩属于孔隙 — 裂隙结构体。
当煤层 遭受采动影响导致煤层内存在瓦斯压力差时,煤 层中就会出现瓦斯由高压的地点流向低压的地 点。
瓦斯在煤层孔隙裂隙中的流动过程是非常复 杂的。
同时,煤层孔隙与裂隙的闭合程度对地应 力的作用也很敏感,地应力增高时,其闭合程度 增大,透气性变小,而地应力降低 ( 卸压 ) 时,裂 隙伸张,透气性系数可以增大几个数量级。
安全工程学院 李忠辉安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律1.煤层瓦斯流场分类 概念:煤层内瓦斯流动空间的范围称为流场。
在流场 内,瓦斯呈现流动,可用流向、流速与压力来描述。
1) 按流向分类 单向流动:只有一个 方向有流速,其它两 个方向流速为零。
如 薄及中厚煤层中的煤 巷周围煤壁内的瓦斯 流动。
安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律(2)径向流场:在x、y、z 三维空间内,在两个方 向有分速度,第三个方 向的分速度为零。
并且 其等瓦斯压力线平行煤 壁呈近似同心圆形。
例 如石门、竖井、钻孔垂 直穿透煤层时的流场。
安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律(3)球向流场:在x、y、z三维空间内,在三个方向都 有分速度,并且其等压力线近似为球面。
例如钻孔或 石门刚进入煤层时以及采落的煤块从其中涌出瓦斯的 流动都属于这一类 。
2钻孔/巷道 3等压线 1煤层实际井巷煤壁内 的瓦斯流场是复 杂的,是几种流 场的综合。
安全工程学院 李忠辉§2-1 煤层瓦斯流动的基本规律2)按稳定性分类 按流场在时间上有无变化,可分为稳定和非 稳定两类。
¾稳定流场:流场中任何一点的流速、流向和瓦 斯压力均不随时间变化。
¾非稳定流场:流场中的流速、流向或瓦斯压力 中至少有一参数随时间变化。
煤层暴露初期的瓦斯流场都是非稳定流场(因为 瓦斯源来自于流场煤体本身所含的瓦斯 ),其煤体 瓦斯含量或瓦斯压力随时间而变化。