煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术及方法
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煤矿瓦斯抽采安全技术措施摘要:煤矿重特大安全事故的发生,不仅带来了较大的经济损失以及人员伤亡,而且对社会影响也非常大,全面治理煤矿安全工作一直我国重点关注的问题。
根据资料显示,产生煤矿事故的主要原因在于人们的超能力生产、煤矿企业的安全投入不走、缺少专业人才,导致违规作业等。
我国提出了“培训、装备、管理”三个原则,煤矿安全得到了有效提升。
煤矿矿井通风系统直接影响着矿井的安全性,必须使用安全的技术做好矿井通风工作。
另外,瓦斯是煤矿开采作业期间将会一直遇到的气体,若是处理不善则会引起瓦斯爆炸以及瓦斯突出等,应合理应用瓦斯。
关键词:瓦斯抽采;安全技术措施;抽采泵站;低浓度瓦斯引言要想实现煤矿开采高质量、高效率,煤矿企业需要时刻做好煤矿开采中的通风工作,结合安全技术为通风工作奠定安全的基础,保证矿井内部氧气含量充足的同时,为工作人员的人身安全提供充足的保障。
综合分析煤矿开采中存在的问题,有针对性的提出具体措施进行改进,促进煤矿开采效率得以提升,保证煤矿开采施工安全性能得到有效的增强。
1瓦斯的概念煤在形成过程中会产生一种气体,该气体被称为瓦斯,其自身的主要成分为甲烷,不溶于水而且具有可燃性。
煤在形成过程中会释放大量的瓦斯,但煤体中依旧会有一些残留。
这些瓦斯残留在煤体中会成为吸附状态以及游离状态两种。
在煤层进行开采时,瓦斯的储存条件被认为改变,因此这时的瓦斯会从巷道内逸出。
需要注意瓦斯从巷道内释放的速度会直接受媒体自身的透气性所影响。
另外,采空区内存在的被遗忘的煤体也会受微生物的影响成为瓦斯。
若是采空区的密封不够严实,则会导致瓦斯释放到工作面或者巷道中。
2井工煤矿通风安全的意义井工煤矿的通风工作,能够帮助施工开采人员进行矿井内部氧气的提供,避免因氧气不足造成人员窒息的事故发生,为施工人员提供一个安全、舒适的工作环境,在最大限度上保证施工人员的人身生命安全。
井工煤矿开采工作中,会在井道内部出现有毒气体的排出,以及开采中所产生的二氧化硫、沼气等有害粉尘都是健康安全的致命威胁,利用矿井内部的通风系统,能够让有毒气体、粉尘得以稀释并排出地面。
煤矿瓦斯抽采技术应用分析摘要:目前,我国已经进人深部开采时代,煤层中的瓦斯含量逐渐增加,这导致瓦斯引起灾害的可能性也大大增加。
为了保证开采的安全性,必须对煤层中的瓦斯进行治理,一种重要的手段是对煤层中的瓦斯进行预抽。
由于我国煤层大多经历了地质构造的作用,煤层透气性较差,直接抽采煤层中的瓦斯存在着很大的困难,为此,需要应用一些强化瓦斯抽采的技术措施。
基于此,文章对煤矿瓦斯抽采技术的应用进行了研究,以供参考。
关键词:煤矿开采;瓦斯抽采;技术措施1瓦斯抽采技术面临的难点分析地面钻井抽采煤层瓦斯的效果比较差,已经很少采用。
目前,中国大多数矿井采用的是井下钻孔抽采煤层中瓦斯的方法。
但是由于我国煤层透气性较差,采用普通的钻孔来进行瓦斯抽采,存在抽采时间长、抽采效果差的不足。
因此为了强化瓦斯抽采,需要采用一些其他技术。
在当前的煤矿瓦斯抽采工作中,主要面临以下方面难点:(1)顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求。
顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求,使得大量采用抽瓦斯专用岩巷,工程成本高、施工时间长、产生大量废渣。
(2)缺乏长钻孔轨迹测定技术井下钻孔施工存在风险。
缺乏长钻孔轨迹测定技术,使得抽瓦斯难均匀、易留事故隐患;井下钻孔施工存在风险,远程(或地面)操控成为趋势和难点。
(3)井下抽采的瓦斯浓度低及煤层透气性低。
井下抽采的瓦斯浓度低,不利于安全抽采与输运,也给资源利用带来困难;煤层透气性低,抽瓦斯效果较差,提高透气性和抽采效果是难题;用地面井抽采采动影响区瓦斯效果好,但易受采动破坏,提高其高效服务寿命是难题。
2煤矿瓦斯抽采技术的应用研究2.1做好瓦斯监测工作煤矿瓦斯监测是进行瓦斯防治的基础,其有效性对于煤矿安全有着重要影响。
在进行瓦斯监测时,需做好以下几方面工作:(1)要检查一些关键位置处瓦斯探头的完好性。
瓦斯探头是监测瓦斯的重要设备,其主要功能是测量空气中的瓦斯浓度,但由于煤矿井下恶劣的生产环境,瓦斯探头很容易损坏。
煤与瓦斯共采技术摘要】煤炭是我国应用比例最大的化石能源,但其在开采的过程中往往受到瓦斯的威胁。
传统的瓦斯抽放技术及方法,仅仅保证了煤矿开采的安全,却忽略了对瓦斯的利用。
煤与瓦斯共采,是近几年兴起的一种新理念,本文对煤与瓦斯共采的机理、煤与瓦斯共采新技术、煤与瓦斯共采面临的技术难点进行了论述与分析,对煤与瓦斯开采工作有一定的参考意义。
【关键词】煤与瓦斯共采;瓦斯抽采对我国来说,煤炭作为一种化石能源,具有不可替代的地位,因为它是我国目前能源结构中所占比例最大的一种化石能源。
然而,在煤炭演化形成的过程中,还生成了一种爆炸性气体——瓦斯。
在煤矿开采过程中,由于瓦斯的存在,导致煤矿存在重大安全隐患。
我国之所以矿难频发,就在于多数事故特别是重大事故均是瓦斯事故。
但是,瓦斯作为一种高热值的清洁能源,若被人们善加利用,则在消除煤矿安全隐患的同时,还可以为煤炭产业带来增益。
因此,有必要研究煤与瓦斯共采技术。
一、煤与瓦斯共采的理论基础煤是一种复杂的有机混合物,是远古时期的植物遗体经过掩埋、压实、变质等作用后形成的固态化石燃料。
煤是一种多孔介质,在煤的表面存在着许多微小的孔隙,而这些孔隙根据形状及孔径的不同,又可以分为不同种类。
目前主流的区分方法是根据煤体表面孔隙孔径的不同对其分类,可分为大孔、中孔、小孔以及微孔。
这些孔隙的存在使煤的比表面积很大,这就使瓦斯在煤体表面的吸附成为可能。
瓦斯是煤在变质过程中所形成的,其形成后由于盖层的作用不能溢散,所以在高压的作用下,很大一部分瓦斯以吸附态的形式存在于煤的表面。
因此,煤层中含有大量的瓦斯,这为煤与瓦斯共采提供了物质基础。
在煤的演化过程中,在外力的作用下,煤的原始形态往往遭到破坏,我国的煤层大多数都为构造煤,美国、澳大利亚的煤层气抽采模式在中国可行性不高,因此,必须紧密结合我国煤层赋存实际,开辟出切实可行的煤层瓦斯抽采技术路线。
大量研究表明,煤层在原始状态下,由于地应力的作用,具有较高的压力,而这也是瓦斯吸附于煤体表面的原因。
瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术瓦斯是地下煤矿的主要安全隐患之一,为了保障矿工和矿井的安全,需要对矿井中的瓦斯含量进行准确测定,并采取合适的瓦斯抽放技术进行瓦斯处理。
本文将从瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术两方面进行介绍。
一、瓦斯含量测定方法1.直接法:直接法是指使用瓦斯检测仪器对矿井中的瓦斯含量进行实时监测。
常用的瓦斯检测仪器有热导式瓦斯检测仪、有毒有害气体检测仪和激光瓦斯检测仪等。
直接法的优点是操作简单、速度快,可以实时监测矿井中的瓦斯含量,及时采取相应的控制措施。
但是由于瓦斯检测仪器的准确度和灵敏度有限,可能存在一定误差。
2.间接法:间接法是通过对矿井中的其他气体成分进行分析,推算出瓦斯含量。
间接法常用的方法有三元气体分析法和区域瓦斯压力法。
a)三元气体分析法是利用矿井中的甲烷(CH4)、氢气(H2)和一氧化碳(CO)的浓度值,通过计算它们之间的关系,推算出瓦斯含量。
该方法适用于井下有氢气和一氧化碳存在的情况下。
b)区域瓦斯压力法是根据矿井中瓦斯的压力进行分析和推算。
通过在不同位置测定瓦斯压力,并结合瓦斯体积系数,计算出瓦斯含量。
1.瓦斯抽采井:瓦斯抽采井是常用的瓦斯抽放技术之一、通过在矿井中钻探或钻孔,形成专门的瓦斯抽采工程井,通过抽取矿井中的瓦斯,减少井中瓦斯的含量。
瓦斯抽采井可以分为直喷式抽采井和雾化式抽采井两种形式。
2.瓦斯抽采管道:瓦斯抽采管道是利用管道将矿井中的瓦斯引至地面进行处理的技术。
根据井下采煤工作面的实际情况,布设合适的管道,设置喷洒水封或其他降压装置,将瓦斯引导至地面进行抽放处理。
3.瓦斯抽采通风系统:瓦斯抽采通风系统是将瓦斯抽放和通风系统相结合的技术。
通过在矿井中设置瓦斯抽排通风巷道,利用风机或其他抽风装置将瓦斯和风混合后进行抽放。
优点是减少了煤矿通风的负担,减少了通风系统的能耗。
总之,瓦斯含量测定方法和瓦斯抽放技术是保障矿井安全的重要手段。
通过合理选用瓦斯含量测定方法,并采取适当的瓦斯抽放技术,可以及时了解矿井中的瓦斯含量,促进煤矿的安全生产。
第九章矿井瓦斯抽采的基本方法本章培训与考核要点:掌握本煤层,临近层和采空区瓦斯抽采的含义,分类, 布置形式及他点,煤矿瓦斯抽放规范规定,监理抽放瓦斯系统的矿井必须实施先抽后采或边抽边采。
矿井瓦斯抽采的基本方法分类:(一)按抽采瓦斯的来源分为:1、本煤层瓦斯抽采(开采层)2、临近层瓦斯抽采(上下临近层)3、采空区瓦斯抽采(全封闭、半封闭和钻孔)4、围岩瓦斯抽采(二)按抽采的机理分为:1、未卸压瓦斯抽采(本煤层、围岩)2、卸压瓦斯抽采(采空区)(三)按灰机瓦斯的方法分为:1、钻孔抽采(各种钻孔)2、巷道抽采(全封闭、半封闭)3、综合抽采(巷道与钻孔)(四)按钻孔与煤层的关系分为:1、沿煤层钻孔2、穿层钻孔(五)钻孔角度分为:1、上向孔2、下向孔3、水平孔抽采瓦斯方法选择:第一节本煤层瓦斯抽采一、本煤层瓦斯抽采含义:(开采层)本煤层瓦斯抽采孔是在煤层开采之前或采掘的同时。
用钻孔或巷道进行该煤层的抽采工作。
二、本煤层瓦斯抽采的分类:1、按抽采机理分为:未卸压和卸压开采2、按汇集的方法分为:1、钻孔抽采2、巷道抽采3、钻孔与巷道抽采三、本煤层瓦斯抽采和布置形式及特点:一、本煤层未卸压抽采:决定未卸压层抽采效果的关键性因素,是煤层的天然透气性导致(瓦斯抽采的难易程度表,分三类,容易、可以、较难抽采)煤巷掘进瓦斯涌出虽较大的煤层,可采用边掘边抽或先抽后掘的抽采方法。
(预抽)本煤层预抽瓦斯是钻孔打入未卸压的原始煤体进行抽采瓦斯,本煤层未卸压抽采方法有:1、岩巷揭煤时有岩巷向煤层施工穿层钻孔进行抽采2、煤巷掘进时在煤巷掘进面施工超前钻孔进行抽采3、采区大面积预抽时施工顺层钻孔、穿层钻孔、地面钻孔等。
特点:穿层钻孔施工方便,可以预抽的时间长,顺层钻孔常受采掘接替的限制,抽采时间不长,影响了抽采效果。
二、卸压钻孔抽采:在受回采或掘进的采动影响下,煤层和围岩的应力重新分布,形成卸压和应力集中压,在卸压内煤层膨胀变形,透气性泵数增加,在这个区域内打钻抽采瓦斯,可以提高抽采虽,本煤层卸压抽采分为:1、由煤巷俩侧或岩巷向煤层周围施工钻孔进行边掘边抽。
煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术及方法探讨
摘要近几年来,随着煤矿井下开发的深度不断的增加,煤矿生产的不断发展,矿井的瓦斯量也在随着不断的增加,仅仅依靠通风方法来解决瓦斯的问题对于现在来说已经不合理了,特别是在对煤层卸压,瓦斯抽采技术的要求也越来越严格,瓦斯的有效抽采对治理瓦斯有着重要的意义。
本文首先了解我国煤层气的主要特征,阐述井下抽出来的瓦斯的作用,探讨煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术,总结综合抽采的方法。
关键词煤矿卸压区;井下瓦斯;抽采技术;抽采方法
中图分类号td82 文献标识码a 文章编号 1674-6708(2013)94-0074-02
我国是煤层瓦斯资源储量比较巨大的国家之一,据相关数据的研究,在2010年我国的煤层气源量在世界上居于第三位,主要分布在我国的华北以及西北地区。
对于煤矿井下瓦斯的抽采是开始于上个世纪50年代初,发展到现在已经有几十年的历史,煤矿井下瓦斯的抽采已有最初的保障煤矿安全生产发展到现在的安全能源环保综合开发的抽采,抽采的技术已经由过去的对高透气性煤层进行本煤层的抽采发展到针对各个类型的煤层,采用不同的抽采方法。
对于抽出来的瓦斯也可以变废为宝,为我们所用。
本文首先了解我国煤层气的主要特征,阐述井下抽出来的瓦斯的作用,探讨煤层卸压和井下瓦斯综合抽采技术,总结综合抽采的方法。
1我国煤层气的特征
1.1煤层对于瓦斯的压力比较低
据调查研究发现,由于我国的煤层瓦斯的压力梯度变化比较大,在矿井中侧煤层裂缝间的瓦斯压力,东北地区最低的是每米一千二百千帕,四川地区最高的为每米是十三万千帕,但是,从目前来看,我国的煤层间的瓦斯压力还是比较小得。
1.2煤层对于瓦斯的吸附能力比较高
在我国的煤层勘探中可以看出,煤层对于瓦斯的吸附力比较高,主要是受到各种因素的影响,其中包括温度、压力、岩性、矿物的含量以及水分的含量等等,因此,导致了在瓦斯的抽采过程中出现抽采的成本比较高,并且抽采的效率低,最终的抽采效果也不是很好。
1.3主要受到地质构造的影响
一般我国的煤层地质结构比较的复杂,并且煤层大多位于封闭性的地质结构中,透气性比较差,对瓦斯的抽采是非常不利的,非常容易造成瓦斯的集聚,造成在煤层区出现高压瓦斯的集中,对瓦斯的抽采是比较困难的。
1.4 煤层的瓦斯渗透率不高
由于我国的地形限制,在一般情况下,煤层的渗透率是比较低得,据数据研究显示最高的还是抚顺的煤层渗透率,达到了0.6md~3.7md,然而我国的大多地区的测得的煤层渗透率是比较低得,大多都是在0.001md以下,与美国的煤层渗透率是无法比拟的,对于
安徽淮南矿区,由于各主要煤层的孔隙度低(0.022%~4.3%),造成淮南矿区的低渗透率(0.08~0.21)×103平方微米。
因此无形中增加了瓦斯抽采的难度。
2煤层卸压下得瓦斯抽采钻孔应坚持的原则
下面以某一煤矿为例,如下图1所示,对煤层卸压下得瓦斯进行抽采钻孔应该坚持的原则,
2.1井下钻孔的原则
1)对于在十煤层进行钻孔的原则:十煤层主要高位置的钻孔,相对是比较困难的,主要是用于采空区瓦斯的抽采,最终的目的是为了解决上禹角的瓦斯。
钻孔的空口主要是在煤层面的风巷下面,距离风巷的距离在六道50m之间,终孔的位置在工作面的冒落裂隙带里面,必须要求有三个钻孔是在冒落裂隙带里;
2)对于中间煤层进行钻孔坚持的原则:在7、8、9煤层的26m 左右的位置进行层位的施工岩石巷道,然后在每个钻场进行四个钻孔,并且四个钻孔的最终孔是在7、8、9煤层的中间,煤层倾向的方向控制的距离是在40m左右长短,这样主要是为了形成一个40m ×40m的网格,有利于稳固。
钻孔的孔口与钻孔的终孔的距离保持在80m以上,这样是为了避免钻孔不遭到采动得破坏,保证充足的时间进行服务。
2.2地面钻井的原则
由于工作面的陷落法在开采的时候顶板进行岩移,为了达到充分开采的目的,这个位置的下沉量是比较大的,相对活跃期市比较场
的,因此,把钻孔的位置选择在8、9煤层的沉降中心,这个位置是瓦斯抽采的最佳位置。
另一方面,这一煤矿的卸压区的地面钻井抽采的半径一般是220m左右,所以,对于工作面与钻孔之间的设计成220m的最佳距离。
对钻井的终孔套管,在进行下筛管之前,应该对其进行清理,以免堵塞通道。
3煤矿卸压区和井下瓦斯综合抽采的方法
煤矿的卸压区,进行煤层的采掘,在采掘的影响下,容易对围岩的应力进行重现的分布,在卸压区的煤层容易膨胀导致变形,从而大大的增加了煤层透气系数,因此,在这样的环境下,进行打钻抽对瓦斯进行抽采,能够提高瓦斯的抽出量,同时能够组织瓦斯流向工作的地方。
3.1边掘边抽
对煤层的进行采掘的同时,也应该进行瓦斯的抽采,一边采掘煤矿,一边进行瓦斯的抽采,这样以来,能够充分提高瓦斯的抽出量,不让瓦斯流向工作的范围,避免造成瓦斯的不必要流失。
3.2边采边抽
在进行采掘煤矿时,应该坚持使用平行钻孔法和应向钻孔法相结合的方式,两种方式相交叉使用。
3.3井下瓦斯抽采技术应该坚持的原则
依据我国煤层气渗透率比较低特点,在对煤层进行采掘的过程中,容易造成岩层的移动,从而增加煤层的渗透性,在这时,应该进行瓦斯的高效抽采。
对于矿井以下的瓦斯抽采方法主要是根据煤层的的条件、瓦斯的来源以及巷道的布置、进行瓦斯抽采的目的等因素来综合考虑的,并且在对瓦斯抽采时应该坚持以下几个原则:
1)对于一些厚煤层以及煤层群的,地面施工钻孔比较方便,瓦斯的含量也比较高,通常采用地面钻孔的方式进行瓦斯的抽采;2)最大限度的使用开采巷道,采用综合的抽采方法,如果有必要时应该进行瓦斯抽采的专用巷道,这样有利提高瓦斯的抽采效率;
3)如果遇到围岩的瓦斯容量比较大,同时溶洞以及裂隙带有瓦斯,这时应该采用围岩瓦斯抽采的方法,提高其安全性。
4如何将煤层卸压区的瓦斯变废为宝
4.1可以进行发电
煤层气在煤矿中称之为瓦斯,据相关调查研究发现,我国的内陆煤气层的资源量主要36.9亿万m3,与陆地上的常规天然气资源量同等,在天然气的量仅仅低于加拿大以及俄罗斯,煤层气中的主要成分就是甲烷,甲烷在空气中的浓度能够达到14%左右时,就能够发生爆炸,这也是煤矿出现爆炸的主要原因。
煤层气如果不加以利用,直接排放到大气中,就会产生温室效应。
可以将煤层气加以利用,进行发电,能够有效的解决煤矿瓦斯爆炸事故。
同时对于改善煤矿的采掘工作有着很大的作用,同时又能够减少温室气体的排放。
最终实现保护生命以及保护资源以及环境的三重效果。
应该严格按照煤矿安全管理部门的要求进行煤层气的瓦斯抽采,同时瓦斯
抽采的系统能够正常运行;
其次,瓦斯的抽放量达到每年100万立方米,同时瓦斯的浓度在20%左右。
具备以上两个条件就能够建立瓦斯电站,更方便进行瓦斯的发电,能够实现以利用促进抽采,以抽采实现安全的良性循环模式,如下图2所示:瓦斯电站示意图。
4.2供附近居民使用,作为民用气
煤层卸压的瓦斯进行抽采上来,通过建立地下管道,能够很好的将其改为民用天然气。
尽管这个过程有一定的难度,但是,每一年的煤矿下得煤层气就有万立方米,它不仅给煤炭开采带来了难度,也威胁着开采人员的生命安全。
特别是煤层气主要含的就是甲烷,当浓度当到一定的标准时,容易发生爆炸。
因此,进行地下管道的建设是非常有必要的。
将抽采上来的瓦斯运输到管道,直接通向附近居民区,让他们作为民用气,同时也可以通向汽车加气站,是一些汽车使用无污染的天然气,这样一来,不仅解决了存在的安全风险,同时也提高了瓦斯的利用率,节约了我国的天然气资源。
5 结论
我国的煤层构造以及煤层气的特殊性,在进行煤矿的开采以及井下瓦斯的抽采中,应该结合当地的实际情况,采用合理的抽采方法,能够有效的对瓦斯进行抽采,取得最佳的抽采效果。
将抽采上来的瓦斯可以进行发电也可以作为民用气,这样一来,不仅降低了安全事故,同时也是煤矿开采比较容易进行,节约了能
源,实现保护环境以及提高经济效益、社会效益等,真正的实现变废为宝。
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