煤与瓦斯突出煤层区域性瓦斯灾害防治关键技术及应用.ppt
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1、第十四届矿井通风学术年会学术报告第十四届矿井通风学术年会学术报告中 国 矿 业 大 学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心2009年10月12日,江苏徐州程远平 教授、博士生导师煤与瓦斯突出煤层区域性瓦斯灾害防治关键技术及应用1汇 报 提 纲一、煤与瓦斯突出背景二、总体技术思路三、区域性瓦斯治理技术四、结束语2一、煤与瓦斯突出背景(一)煤与瓦斯突出灾害的严重性(二)煤与瓦斯突出案例(三)煤与瓦斯突出现状3(一)煤与瓦斯突出灾害的严重性 煤与瓦斯突出是煤层中存储的瓦斯能和应力能的失稳释放,表现为在极短的时间内向生产空间抛出大量煤岩和瓦斯。抛出煤岩从几吨到上万吨瓦斯从几百到上百万立方米,并可能诱发瓦斯爆炸
2、。煤与瓦斯突出(简称突出)4 我国煤矿每年以2050m 的速度向深部延深,有约50对矿井开采深度达到8001200m,地应力及瓦斯压力不断增加,突出灾害日趋严重。(一)煤与瓦斯突出灾害的严重性煤与瓦斯突出(简称突出)5 突出矿区分布示意图共有800多对突出矿井(国有煤矿255对)每年由于突出死亡300人以上(一)煤与瓦斯突出灾害的严重性6(二)煤与瓦斯突出案例2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生大型煤与瓦斯突出煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出7(二)煤与瓦斯突出案例煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出8煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿
3、发生特大型突出(二)煤与瓦斯突出案例9煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出(二)煤与瓦斯突出案例10煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出(二)煤与瓦斯突出案例11煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出(二)煤与瓦斯突出案例12煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出(二)煤与瓦斯突出案例13煤层巷道掘进2002年4月7日,淮北芦岭煤矿发生特大型突出(二)煤与瓦斯突出案例14突出煤岩量10500t,死亡13人(二)煤与瓦斯突出案例152004年10月20日,郑州大平煤矿发生特大型突出,引发瓦斯爆炸,死亡148人。1
4、6(三)煤与瓦斯突出现状20062008年我国煤矿较大瓦斯事故按类型统计分析20062006年年20072007年年20082008年年17(三)煤与瓦斯突出现状20062008年我国煤矿重大以上瓦斯事故按类型统计分析20062006年年20072007年年20082008年年18(三)煤与瓦斯突出现状19二、总体技术思路(一)突出煤层开采(二)传统技术途径(三)区域防突措施先行(四)技术难点与技术关键(五)总体目标20突出煤层(一)突出煤层开采高瓦斯煤层低瓦斯煤层重大危险源重大危险源我国开采煤层必须首先消除必须首先消除突出危险突出危险进进一一步步转转变变21传统技术途径:局部瓦斯治理技术(二
5、)传统技术途径突出煤层突出煤层防突工程防突工程煤层巷道煤层巷道重大危险源重大危险源突出突出预测预测防突防突措施措施效果效果检验检验安全安全防护防护问题:工作人员需长期在突出煤层中作业任一环节出现问题都可能发生突出事故,造成人员伤亡。22区域防突措施先行,局部防突措施补充不掘突出头、不采突出面 区域综合防突措施区域综合防突措施区域突出危险性预测区域突出危险性预测区域防突措施区域防突措施区域措施效果检验区域措施效果检验区域验证区域验证局部综合防突措施局部综合防突措施工作面危险性预测工作面危险性预测工作面防突措施工作面防突措施工作面措施效果检验工作面措施效果检验安全防护措施安全防护措施(三)区域防突
6、措施先行23(三)区域防突措施先行从安全区域向突出从安全区域向突出煤层施工防突工程煤层施工防突工程区域性消除突出危险区域性消除突出危险实现安全开采实现安全开采区域防突措施:区域防突措施:区域性瓦斯治理技术区域性瓦斯治理技术底板岩巷底板岩巷安全区域安全区域抽采钻孔抽采钻孔重大危险源重大危险源24Yes单一突出煤层区域性瓦斯治理技术抽采被保护层卸压瓦斯煤层群开采保护层区域性增透强化抽采瓦斯低瓦斯煤层保护层突出否No25技术难点(四)难点与技术关键地应力高瓦斯压力大煤层透气性低瓦斯抽采困难突出灾害严重技术关键技术关键大面积增加大面积增加煤层透气性煤层透气性提高抽采效果提高抽采效果降低突出能量降低突出
7、能量区域性消除区域性消除突出危险突出危险26 将突出煤层转变为低瓦斯煤层,实现突出煤层安全高效开采。总体目标(五)总体目标27三、区域性瓦斯治理技术(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术(二)单一煤层增透及瓦斯抽采技术(三)区域措施效果检验(四)瓦斯治理时空保障及管理技术28 复杂地质条件下,被保护层卸压程度低,增透效果有限;卸压瓦斯解吸流动特性及汇聚规律不清楚;瓦斯抽采方法和技术参数难于确定。(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术技术难点29技术原理上被保护层下被保护层保护层原始煤体卸压煤体m+m地应力地应力m保护层开采后,顶底板内煤体移动被保护层地应力降低、发生膨胀变形(一)保护层开采及卸压瓦斯抽
8、采技术30被保护层相对膨胀变形被保护层透气性增加被保护层透气性增加几百几千倍技术原理相对变形相对变形340(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术31被保护层钻孔瓦斯抽采量被保护层瓦斯压力瓦斯抽采量显著增加单孔流量达1m3/min瓦斯压力降低到0.5MPa以下技术原理(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术32(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术断裂带垮落带弯曲带底鼓变形带底鼓裂隙带卸压区应力集中区应力集中区保护层远距离被保护层超远距离被保护层下被保护层穿层钻孔高抽巷地面钻井地面钻井关键技术配套的卸压瓦斯抽采方法和技术参数33高抽巷被保护层保护层136 m应用实例 1底板岩巷穿层钻孔层间距 136m 超远距
9、离保护层开采底板岩巷网格式穿层钻孔和高抽巷抽采法(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术34穿层钻孔底板岩巷被保护层保护层100110m层间距 100110m 远距离保护层开采底板岩巷网格式穿层钻孔抽采法(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术应用实例 235被保护层组保护层地面钻井钻井位置钻井位置100110m远距离保护层开采(100110m)地面钻井抽采法(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术应用实例 336下被保护层16m50m上被保护层保护层(一)保护层开采及卸压瓦斯抽采技术厚度 0.4m 极薄关键保护层开采上下底板岩巷网格式穿层钻孔抽采法穿层钻孔底板岩巷穿层钻孔底板岩巷应用实例 437组合上保护层被
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