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礦井瓦斯防治技術(shù)優(yōu)選瓦斯涌出量預(yù)測與抽放2008年12月8日煤炭科學(xué)研究總院首屆科技論壇

匯報(bào)主要內(nèi)容:

第一部分、礦井瓦斯涌出量預(yù)測篩選第二部分、煤礦瓦斯抽放技術(shù)優(yōu)化第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選一、瓦斯涌出量預(yù)測篩選研究的內(nèi)容及目標(biāo)二、瓦斯涌出量預(yù)測篩選原則三、瓦斯涌出量預(yù)測篩選結(jié)果四、瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)研究展望

第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選一、研究篩選的內(nèi)容及目標(biāo)

１、研究篩選的內(nèi)容

（1）地勘瓦斯含量測定技術(shù)；（2）煤層瓦斯賦存參數(shù)測試技術(shù)；（3）礦井瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)。

２、篩選研究的目標(biāo)

（1）優(yōu)化集成我國先進(jìn)適用的瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)，形成適用于我國礦區(qū)特點(diǎn)的礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)體系。（2）提出我國目前廣泛應(yīng)用的礦山統(tǒng)計(jì)法、分源預(yù)測法等預(yù)測技術(shù)的適用條件，并根據(jù)不同條件推廣應(yīng)用先進(jìn)適用的瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)。

第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選二、篩選原則

◆以調(diào)研、查詢及檢索到的各種預(yù)測技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行歸類綜述然后以此為基礎(chǔ)全面系統(tǒng)地進(jìn)行篩選。

◆重點(diǎn)篩選應(yīng)用范圍廣、適用性強(qiáng)，便于煤礦現(xiàn)場應(yīng)用，應(yīng)用效果較好的預(yù)測技術(shù)。這方面的技術(shù)在報(bào)告中作重點(diǎn)論述，包括技術(shù)原理、適用條件、測定步驟、測定儀器、應(yīng)用情況及典型應(yīng)用等。

◆對于不適用現(xiàn)場或目前已不再應(yīng)用的瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)，除在報(bào)告中綜述作簡要介紹外，不再作重點(diǎn)論述。第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選三、礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選流程及篩選結(jié)果

礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選流程圖圖14種5種7種8種8種1種4種3種1種4種第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選

3.1、地勘瓦斯含量測定技術(shù)篩選及適用性

★篩選依據(jù)

◆地勘鉆孔瓦斯解吸法和真空罐法、集氣式巖芯采取器法相比，技術(shù)比較成熟，成功率和可靠性高；真空罐法和集氣式巖芯采取器法在我國現(xiàn)在已經(jīng)不再使用。

◆地勘鉆孔瓦斯解吸法已制定標(biāo)準(zhǔn)，并得到推廣應(yīng)用；1984年制定了編號(hào)為MT77-84的煤炭工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)《煤層瓦斯含量和成分測定方法（解吸法）》（后被編號(hào)為MT/T77-94的標(biāo)準(zhǔn)《煤層瓦斯測定方法（解吸法）》所取代），2007年又對其進(jìn)行了修訂；

◆間接測定方法主要存在測壓困難，所以限制了此種方法在地勘中的應(yīng)用，使此種方法主要應(yīng)用在生產(chǎn)礦井中。

★篩選結(jié)果

篩選出地勘瓦斯含量測定技術(shù)為地勘鉆孔瓦斯解吸法。地勘瓦斯含量測定技術(shù)篩選框架圖圖24種礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選及適用性研究3.2、井下瓦斯含量測定技術(shù)篩選及適用性

★篩選依據(jù)

◆井下解吸法測定煤層瓦斯含量準(zhǔn)確率較高且方便快捷，它在我國煤礦本煤層、鄰近層瓦斯含量測定中廣為采用。

◆朗格繆爾法和快速測定法在我國應(yīng)用的較多且可信度較高；

◆含量系數(shù)法用于分析瓦斯流動(dòng)規(guī)律或要求不甚精確的的場合時(shí)，比較簡便。

★篩選結(jié)果最后篩選出的井下煤層瓦斯含量測定方法為井下解吸法、朗格繆爾法、含量系數(shù)法及瓦斯含量的快速測定法。井下瓦斯含量測定技術(shù)篩選框架圖

圖35種第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選井下瓦斯壓力測定技術(shù)框架圖

圖4

3.3、煤層瓦斯壓力測定技術(shù)篩選及適用性★篩選依據(jù)

◆直接法是煤礦井下測定瓦斯壓力的首選方法，此種方法測定結(jié)果準(zhǔn)確、應(yīng)用廣泛。

◆在不具備直接法測定的條件下或與直接法進(jìn)行對比時(shí)常采用間接法，用的較為成熟且可信度較高的是朗格繆爾法及快速測定方法，。

★篩選結(jié)果最后篩選出的煤層瓦斯壓力測定技術(shù)為直接法、朗格繆爾法及快速測定煤層瓦斯壓力方法7種第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選煤層透氣性系數(shù)的測定技術(shù)篩選框架圖

圖53.4、煤層透氣性系數(shù)的測定技術(shù)篩選及適用性★篩選依據(jù)煤層透氣性系數(shù)的測定方法分為實(shí)驗(yàn)室測定和現(xiàn)場測定。

◆實(shí)驗(yàn)室測定與現(xiàn)場測定有很大的差別，其相差數(shù)倍、數(shù)十倍甚至上百倍。目前實(shí)驗(yàn)室的測定值還不能直接真室反映現(xiàn)場的實(shí)際情況；

◆綜合分析現(xiàn)場煤層透氣性系數(shù)的各種測定方法，從理論推導(dǎo)及現(xiàn)場應(yīng)用的情況分析比較，鉆孔徑向流量法與其它方法相比，具有數(shù)學(xué)推導(dǎo)方法合理，現(xiàn)場應(yīng)用方便，計(jì)算簡單之優(yōu)點(diǎn)。且該方法在我國煤礦現(xiàn)場中得到了廣泛的應(yīng)用。并被作為標(biāo)準(zhǔn)測定方法列入教科書及相關(guān)文獻(xiàn)。

★篩選結(jié)果

最后篩選出煤層透氣性系數(shù)的測定技術(shù)為鉆孔徑向流量法。8種第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選礦井瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)框架圖

圖6

3.5、礦井瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)篩選及適應(yīng)性8種礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選及適用性研究

3.5、礦井瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)篩選及適應(yīng)性★篩選依據(jù)

◆分源預(yù)測法和礦山統(tǒng)計(jì)法已經(jīng)達(dá)到實(shí)用階段，并且于2006年發(fā)布了安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《礦井瓦斯涌出量預(yù)測方法》（AQ1018-2006）。

◆含量法主要是國外的幾種方法,在我國分源預(yù)測法建立之前應(yīng)用較多，現(xiàn)在在現(xiàn)場的基本不再應(yīng)用；

◆類比法由于簡單可行，現(xiàn)場應(yīng)用也較多。

◆灰色系統(tǒng)預(yù)測法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測法由于計(jì)算過程復(fù)雜，必須借助計(jì)算機(jī)的編程，所以很少有現(xiàn)場采用，且目前還在探索階段；

◆瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法是一種可以同時(shí)處理定性變量和定量變量的多元統(tǒng)計(jì)分析方法，現(xiàn)場有一定的應(yīng)用。

◆速度預(yù)測法是以現(xiàn)場實(shí)測的瓦斯涌出初速度V0與衰減系數(shù)α為基礎(chǔ)，只在相關(guān)文獻(xiàn)上報(bào)告過，現(xiàn)場沒有應(yīng)用。

★篩選結(jié)果最后篩選出礦井瓦斯涌出量預(yù)測技術(shù)為礦山統(tǒng)計(jì)法、分源預(yù)測法、類比法及瓦斯地質(zhì)數(shù)學(xué)模型法。第一部分礦井瓦斯涌出預(yù)測技術(shù)篩選四、瓦斯預(yù)測技術(shù)研究展望

①完善地勘鉆孔瓦斯解吸方法研究準(zhǔn)確合理的瓦斯初始解吸時(shí)間參數(shù)，完善地面勘探鉆孔取芯過程中煤樣損失量補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ⒀邪l(fā)地面鉆孔瓦斯含量快速測定配套裝備，提高煤層瓦斯含量測值的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。

②研究和完善煤層瓦斯壓力、含量快速測定技術(shù)及裝備改進(jìn)、完善與提高以煤層瓦斯壓力、瓦斯含量等主要瓦斯特征參數(shù)測定技術(shù)，提高測定的快速準(zhǔn)確性。

③進(jìn)一步完善分源預(yù)測法分源預(yù)測法計(jì)算公式中,部分參數(shù)的取值具有隨意性,預(yù)測結(jié)果有不確定的成份，所以此種方法還需進(jìn)一完善，尤其是預(yù)測公式中各種參數(shù)的取值更應(yīng)科學(xué)合理，以提高預(yù)測精度及適用范圍。

④逐漸發(fā)展、完善并推廣動(dòng)態(tài)預(yù)測技術(shù)礦井實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)測可以真實(shí)反映具有動(dòng)態(tài)行為的采掘工作面生產(chǎn)過程中的瓦斯涌出實(shí)際情形，使預(yù)測更具有針對性、時(shí)效性、可靠性，以適應(yīng)現(xiàn)代礦井高產(chǎn)高效建設(shè)的需要，這一技術(shù)也是今后發(fā)展的重點(diǎn)方向。煤炭科學(xué)研究總院撫順分院第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選1、瓦斯抽放方法優(yōu)選的前提和必要性2、礦井瓦斯抽放技術(shù)方法的優(yōu)選方法

3、煤礦瓦斯抽放方法的分類

4、煤礦瓦斯抽放方法的優(yōu)選結(jié)果

5、影響瓦斯抽放效果因素分析6、今后瓦斯抽放工作建議煤炭科學(xué)研究總院撫順分院第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選

一、瓦斯抽放方法優(yōu)選的前提和必要性

１、礦井瓦斯抽放方法優(yōu)選的前提

長期的生產(chǎn)實(shí)踐證明，礦井瓦斯抽放是目前保證煤礦安全生產(chǎn)、防治瓦斯災(zāi)害的主要手段。經(jīng)過數(shù)十年的試驗(yàn)研究與實(shí)踐，我國煤礦瓦斯抽放技術(shù)已積累了上百種瓦斯抽放方式和方法，煤礦瓦斯抽放的規(guī)模有了很大發(fā)展，已具備對各種瓦斯抽放方式方法進(jìn)行技術(shù)優(yōu)選和優(yōu)化的條件。

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２、礦井瓦斯抽放方法優(yōu)選的必要性為保障煤礦有效治理瓦斯災(zāi)害，實(shí)現(xiàn)“抽采達(dá)標(biāo)”，確保煤礦高效、高產(chǎn)安全生產(chǎn)，各煤礦有必要針對本礦的地質(zhì)、開采條件，選擇經(jīng)濟(jì)有效的瓦斯抽放方式方法。在上百種瓦斯抽放方法中，有些雖然符合相關(guān)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，并且在特定條件下應(yīng)用也能解決實(shí)際問題，但應(yīng)用范圍不廣，也不能取得很高的抽放率，因此有必要將國內(nèi)應(yīng)用范圍廣、效果好、有發(fā)展?jié)摿Φ某榉偶夹g(shù)挑選出來，以便于重點(diǎn)推廣。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學(xué)研究總院撫順分院

二、瓦斯抽放優(yōu)選方法

１、以現(xiàn)有資料文獻(xiàn)列出的抽放瓦斯方法分類方案為基礎(chǔ)，先對現(xiàn)有的瓦斯抽放方式方法進(jìn)行分類，把分散的各礦應(yīng)用試驗(yàn)過的有效瓦斯抽放方法進(jìn)行歸類。２、在同一類型的瓦斯抽放方法中，系統(tǒng)地進(jìn)行對比、優(yōu)選和優(yōu)化。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學(xué)研究總院撫順分院

三、煤礦瓦斯抽放方法分類１、煤礦抽放瓦斯方法分類方案

根據(jù)國內(nèi)外煤礦抽放瓦斯類型、方法及方式分類的特點(diǎn)，結(jié)合我國煤礦抽放瓦斯技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用情況、發(fā)展趨勢及習(xí)慣稱謂，同時(shí)為了讓煤礦便于結(jié)合本礦瓦斯涌出源選用合理的抽放方法，本次提出以瓦斯源及抽放作用原理為基礎(chǔ)的煤礦瓦斯抽放分類方法和方案，并據(jù)此進(jìn)行煤礦瓦斯抽放方法優(yōu)選及適用條件的分析研究。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學(xué)研究總院撫順分院

三、煤礦瓦斯抽放方法分類２、煤礦瓦斯抽放類型

煤礦瓦斯抽放類型以抽放瓦斯源為基礎(chǔ)，可分為4個(gè)類型，即：①

開采煤層瓦斯抽放；②

鄰近層瓦斯抽放；③

圍巖瓦斯抽放；④

采空區(qū)瓦斯抽放。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學(xué)堅(jiān)研究總院直撫順分院開采煤層瓦斯抽放方法類型開采煤層未卸壓瓦斯抽放方法開采煤層采動(dòng)卸壓瓦斯抽放方法人為強(qiáng)化卸壓瓦斯抽放方法回采工作面大面積預(yù)抽瓦斯方法煤巷掘進(jìn)預(yù)抽瓦斯方法邊掘邊抽卸壓瓦斯抽放方法邊采邊抽卸壓瓦斯抽放方法開采保護(hù)層抽放開采煤層卸壓瓦斯方法水力壓裂法水力割縫法長鉆孔控制預(yù)裂爆破法其它強(qiáng)化卸壓法本層采掘巷道周邊卸壓瓦斯抽放方法層外先采卸壓瓦斯抽放方法開采煤層瓦斯抽放方法巖巷揭煤層預(yù)抽瓦斯方法三、煤礦抽放索瓦斯方法租分類煤炭科梳學(xué)研究商總院撫燒順分院下鄰近層卸壓瓦斯抽放方法鄰近層瓦斯抽放方法類型上鄰近層卸壓瓦斯抽放方法鉆孔抽放瓦斯方式巷道抽放瓦斯方式鉆孔—巷道混合抽放瓦斯方式鄰近層綿瓦斯抽刷放方法三、煤礦抽卡放瓦斯智方法分絕類煤炭科學(xué)辰研究總院芒撫順分院圍巖瓦斯抽放方法類型頂?shù)装鍑鷰r采動(dòng)卸壓瓦斯抽放方法圍巖裂隙（溶洞）噴出瓦斯抽放方法作為鄰近層瓦斯被抽放涌入采空區(qū)瓦斯被抽放鉆孔方式抽放封閉巷道插管抽放方式圍巖瓦斯初抽放方法三、煤礦抽逗放瓦斯君方法分刃類煤炭科學(xué)董研究總院胡撫順分院鉆孔抽放方式巷道抽放方式插（埋）管抽放方式鉆孔抽放方式密閉插管抽放方式采空區(qū)瓦斯抽放方法類型

回采工作面采空區(qū)瓦斯抽放方法老采空區(qū)瓦斯抽放方法報(bào)廢礦井瓦斯抽放方法采空區(qū)冒落拱（帶）卸壓瓦斯邊采邊抽方法采空區(qū)積聚瓦斯抽放方法工作面上隅角瓦斯抽放方法地面鉆孔抽放密閉抽放采空區(qū)狡抽放瓦兆斯方法三、煤礦抽狼放瓦斯斯方法分奔類煤炭科學(xué)逮研究總院峽撫順分院第二部久分、煤民礦瓦斯奮抽放優(yōu)籃選四、煤礦蕉抽放瓦圾斯方法條優(yōu)選結(jié)看果把我國現(xiàn)洋有的一百圖多種瓦斯傍抽放方式書方法，分土為４種瓦韻斯抽放類卻型進(jìn)行梳蠢理、比較壩、優(yōu)化，映共優(yōu)選41種煤礦瓦番斯抽放方注法。這些忌抽放方式予方法可以零作為各礦印選用瓦斯蔬抽放方法都的技術(shù)依次據(jù),抽放率坐值也可犁供瓦斯格抽放設(shè)刃計(jì)中參斤考。煤炭科前學(xué)研究聾總院撫松順分院四、煤晚礦抽放柔瓦斯方宴法優(yōu)選蘇結(jié)果序號(hào)煤礦抽放瓦斯方法名稱參考抽放率（％）一．開采煤層瓦斯抽放方法1.立井揭煤層超前鉆孔預(yù)抽瓦斯方法2.石門揭煤層超前鉆孔預(yù)抽瓦斯方法3.煤巷掘進(jìn)預(yù)抽（排）瓦斯方法4.煤巷先抽后掘抽放瓦斯方法5.穿層鉆孔大面積預(yù)抽瓦斯方法6.順層上向鉆孔預(yù)抽瓦斯方法7.順層下向孔預(yù)抽瓦斯方法8.順層走向水平孔預(yù)抽瓦斯方法9.順層交叉網(wǎng)狀鉆孔抽放瓦斯方法10.邊掘邊抽卸壓瓦斯方法11.邊采邊抽卸壓瓦斯方法12.開采上保護(hù)層抽放開采煤層（被保護(hù)層）瓦斯方法13.開采下保護(hù)層抽放開采煤層瓦斯方法14.混合式抽放上、下保護(hù)層瓦斯方法15.水力壓裂強(qiáng)化抽放開采煤層瓦斯方法16.水力割縫強(qiáng)化抽放開采煤層瓦斯方法17.長鉆孔控制預(yù)裂爆破強(qiáng)化抽放開采煤層瓦斯方法303030303030-403030404040-50(含預(yù)抽量)40-6050-6050-7030-7040-5040-50煤炭科學(xué)抖研究總院岸撫順分院四、煤樣礦抽放哥瓦斯方糧法優(yōu)選頑結(jié)果序號(hào)煤礦抽放瓦斯方法名稱參考抽放率（％）二．鄰近層卸壓瓦斯抽放方法1.平行穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法2.迎面斜交鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法3.頂板走向長鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法4.地面垂直鉆孔抽放上鄰近層（含采空區(qū)）瓦斯方法5.走向高抽巷抽放上鄰近層瓦斯方法6.傾斜高抽巷抽放上鄰近層瓦斯方法7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相結(jié)合的抽放上鄰近層瓦斯方法8.下向孔抽放下鄰近層瓦斯方法（因?yàn)榈装逵克斗判Ч话爿^差）9.上向孔抽放下鄰近層瓦斯方法三．圍巖瓦斯抽放方法1.鄰近圍巖瓦斯抽放方法（與鄰近層瓦斯抽放相結(jié)合）2.鉆孔抽放地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶瓦斯方法3.鉆孔抽放圍巖孔洞（溶洞）瓦斯方法4.密閉瓦斯噴出巷道抽放圍巖瓦斯方法50-80>50>60>80煤炭科暫學(xué)研究鈔總院撫怕順分院四、煤礦銷抽放瓦斯挖方法優(yōu)選槍結(jié)果序號(hào)煤礦抽放瓦斯方法名稱參考抽放率（％）

四．采空區(qū)瓦斯抽放方法1.從回風(fēng)巷布孔抽放卸壓帶、冒落帶瓦斯方法2.從回風(fēng)巷抬高鉆場布孔抽放卸壓帶、冒落帶瓦斯方法3.低位專用抽瓦斯巷抽放采空區(qū)卸壓帶、冒落帶瓦斯方法4.密閉回風(fēng)巷橫貫插管抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法5.密閉尾巷抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法6.埋管抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法7.頂煤專用巷道抽放采空區(qū)瓦斯方法（放頂煤采煤方法）8.頂煤專用巷與埋（插）管相結(jié)合抽放采空區(qū)瓦斯方法（放頂煤采煤方法）9.鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法（井下鉆孔及地面鉆孔）10.密閉插管抽放老采空區(qū)瓦斯方法11.上隅角工作面瓦斯抽放方法40-5040-6050-6030303050-8050-9030-7030-5015-20煤炭科膊學(xué)研究橫總院撫肝順分院綜合抽放瓦斯類型多瓦斯源綜合抽放方法開采煤層全過程綜合抽放瓦斯方法多鄰近層綜合抽放瓦斯方法采空區(qū)瓦斯綜合抽放方法鉆孔抽放，巷道抽放、插埋管等抽放方式

五、綜合容瓦斯抽放香方法第二部分鑼、煤礦瓦廊斯抽放優(yōu)寨選煤炭科氧學(xué)研究的總院撫臥順分院第二部奶分、煤服礦瓦斯梁抽放優(yōu)體選六、影響醉瓦斯抽放重效果因素青分析（1）煤層地圍質(zhì)賦存條友件：如煤性系地層的棟煤層層數(shù)始、層間距勸離、巖性麥、煤層厚廁度、傾角欣、煤層瓦巧斯含量、寧透氣性及袖地質(zhì)構(gòu)造惰等等。屬柿于自然因燃素，不是綠人為可以莖改變的。（2）煤層開君采技術(shù)條架件：如煤餅層群的開找采順序，饞開采方法法、巷道布撇置、開采侮強(qiáng)度、通拴風(fēng)方式及戒采掘接替認(rèn)等等。開濕采技術(shù)條鳴件應(yīng)考慮趁有足夠抽知放瓦斯時(shí)召間及抽瓦桐斯工程布林置、施工雄的空間及分時(shí)間，以墻達(dá)到高效去抽放瓦斯治。（3）抽放瓦儉斯的方式疊方法及合端理工藝參究數(shù)：如瓦牲斯源的定時(shí)量確定，繭鉆孔及集碑瓦斯巷的胸布置方式快及參數(shù)，礎(chǔ)合理的抽衰放工藝（住如負(fù)壓、嚷泵站管路木設(shè)計(jì)等）遼。要高效遙抽放瓦導(dǎo)斯，必身需根據(jù)感煤層地情質(zhì)賦存尤條件，四選擇適拴用的開除采方法退及抽放淋方法、完合理的圾抽瓦斯樣工藝參磚