王魁軍：礦井瓦斯涌出量預測與抽放(簡)

煤炭科學研討總院撫順分院煤炭科學研討總院首屆科技論壇礦井瓦斯防治技術優(yōu)選瓦斯涌出量預測與抽放2021年12月8日煤炭科學研討總院首屆科技論壇

匯報主要內(nèi)容:第一部分、礦井瓦斯涌出量預測挑選第二部分、煤礦瓦斯抽放技術優(yōu)化第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選一、瓦斯涌出量預測挑選研討的內(nèi)容及目的二、瓦斯涌出量預測挑選原那么三、瓦斯涌出量預測挑選結果四、瓦斯涌出量預測技術研討展望

第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選一、研討挑選的內(nèi)容及目的

１、研討挑選的內(nèi)容〔1〕地勘瓦斯含量測定技術；〔2〕煤層瓦斯賦存參數(shù)測試技術；〔3〕礦井瓦斯涌出量預測技術。２、挑選研討的目的〔1〕優(yōu)化集成我國先進適用的瓦斯涌出預測技術，構成適用于我國礦區(qū)特點的礦井瓦斯涌出預測技術體系?！?〕提出我國目前廣泛運用的礦山統(tǒng)計法、分源預測法等預測技術的適用條件，并根據(jù)不同條件推行運用先進適用的瓦斯涌出預測技術。

第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選二、挑選原那么◆以調(diào)研、查詢及檢索到的各種預測技術為根底，進展歸類綜述然后以此為根底全面系統(tǒng)地進展挑選?！糁攸c挑選運用范圍廣、適用性強，便于煤礦現(xiàn)場運用，運用效果較好的預測技術。這方面的技術在報告中作重點論述，包括技術原理、適用條件、測定步驟、測定儀器、運用情況及典型運用等。◆對于不適用現(xiàn)場或目前已不再運用的瓦斯涌出預測技術，除在報告中綜述作簡要引見外，不再作重點論述。第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選三、礦井瓦斯涌出預測技術挑選流程及挑選結果礦井瓦斯涌出預測技術挑選流程圖圖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測技術挑選3.1、地勘瓦斯含量測定技術挑選及適用性★挑選根據(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，技術比較成熟，勝利率和可靠性高；真空罐法和集氣式巖芯采取器法在我國如今曾經(jīng)不再運用?！舻乜便@孔瓦斯解吸法已制定規(guī)范，并得到推行運用；1984年制定了編號為MT77-84的煤炭工業(yè)部規(guī)范<煤層瓦斯含量和成分測定方法〔解吸法〕>〔后被編號為MT/T77-94的規(guī)范<煤層瓦斯測定方法〔解吸法〕>所取代〕，2007年又對其進展了修訂；◆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運用，使此種方法主要運用在消費礦井中?！锾暨x結果挑選出地勘瓦斯含量測定技術為地勘鉆孔瓦斯解吸法。地勘瓦斯含量測定技術挑選框架圖圖24種礦井瓦斯涌出預測技術挑選及適用性研討3.2、井下瓦斯含量測定技術挑選及適用性★挑選根據(jù)◆井下解吸法測定煤層瓦斯含量準確率較高且方便快捷，它在我國煤礦本煤層、臨近層瓦斯含量測定中廣為采用?！衾矢窨姞柗ê涂焖贉y定法在我國運用的較多且可信度較高；◆含量系數(shù)法用于分析瓦斯流動規(guī)律或要求不甚準確的的場所時，比較簡便?！锾暨x結果最后挑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挑選框架圖圖35種第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選井下瓦斯壓力測定技術框架圖圖43.3、煤層瓦斯壓力測定技術挑選及適用性★挑選根據(jù)◆直接法是煤礦井下測定瓦斯壓力的首選方法，此種方法測定結果準確、運用廣泛?！粼诓痪邆渲苯臃y定的條件下或與直接法進展對比時常采用間接法，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，?！锾暨x結果最后挑選出的煤層瓦斯壓力測定技術為直接法、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測技術挑選煤層透氣性系數(shù)的測定技術挑選框架圖圖53.4、煤層透氣性系數(shù)的測定技術挑選及適用性★挑選根據(jù)煤層透氣性系數(shù)的測定方法分為實驗室測定和現(xiàn)場測定?！魧嶒炇覝y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。目前實驗室的測定值還不能直接真室反映現(xiàn)場的實踐情況；◆綜合分析現(xiàn)場煤層透氣性系數(shù)的各種測定方法，從實際推導及現(xiàn)場運用的情況分析比較，鉆孔徑向流量法與其它方法相比，具有數(shù)學推導方法合理，現(xiàn)場運用方便，計算簡單之優(yōu)點。且該方法在我國煤礦現(xiàn)場中得到了廣泛的運用。并被作為規(guī)范測定方法列入教科書及相關文獻?！锾暨x結果最后挑選出煤層透氣性系數(shù)的測定技術為鉆孔徑向流量法。8種第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選礦井瓦斯涌出量預測技術框架圖圖63.5、礦井瓦斯涌出量預測技術挑選及順應性8種礦井瓦斯涌出預測技術挑選及適用性研討3.5、礦井瓦斯涌出量預測技術挑選及順應性★挑選根據(jù)◆分源預測法和礦山統(tǒng)計法曾經(jīng)到達適用階段，并且于2006年發(fā)布了平安消費行業(yè)規(guī)范<礦井瓦斯涌出量預測方法>〔AQ1018-2006〕?！艉糠ㄖ饕菄獾膸追N方法,在我國分源預測法建立之前運用較多，如今在現(xiàn)場的根本不再運用；◆類比法由于簡單可行，現(xiàn)場運用也較多?！艋疑到y(tǒng)預測法、神經(jīng)網(wǎng)絡預測法由于計算過程復雜，必需借助計算機的編程，所以很少有現(xiàn)場采用，且目前還在探求階段；◆瓦斯地質(zhì)數(shù)學模型法是一種可以同時處置定性變量和定量變量的多元統(tǒng)計分析方法，現(xiàn)場有一定的運用?！羲俣阮A測法是以現(xiàn)場實測的瓦斯涌出初速度V0與衰減系數(shù)α為根底，只在相關文獻上報告過，現(xiàn)場沒有運用?！锾暨x結果最后挑選出礦井瓦斯涌出量預測技術為礦山統(tǒng)計法、分源預測法、類比法及瓦斯地質(zhì)數(shù)學模型法。第一部分礦井瓦斯涌出預測技術挑選四、瓦斯預測技術研討展望①完善地勘鉆孔瓦斯解吸方法研討準確合理的瓦斯初始解吸時間參數(shù)，完善地面勘探鉆孔取芯過程中煤樣損失量補償?shù)姆椒?，并研發(fā)地面鉆孔瓦斯含量快速測定配套配備，提高煤層瓦斯含量測值的穩(wěn)定性與準確性。②研討和完善煤層瓦斯壓力、含量快速測定技術及配備改良、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，提高測定的快速準確性。③進一步完善分源預測法分源預測法計算公式中,部分參數(shù)的取值具有隨意性,預測結果有不確定的成份，所以此種方法還需進一完善，尤其是預測公式中各種參數(shù)的取值更應科學合理，以提高預測精度及適用范圍。④逐漸開展、完善并推行動態(tài)預測技術礦井實現(xiàn)動態(tài)預測可以真實反映具有動態(tài)行為的采掘任務面消費過程中的瓦斯涌出實踐情形，使預測更具有針對性、時效性、可靠性，以順應現(xiàn)代礦井高產(chǎn)高效建立的需求，這一技術也是今后開展的重點方向。煤炭科學研討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)選結果5、影響瓦斯抽放效果要素分析6、今后瓦斯抽放任務建議煤炭科學研討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)選的前提長期的消費實際證明，礦井瓦斯抽放是目前保證煤礦平安消費、防治瓦斯災禍的主要手段。經(jīng)過數(shù)十年的實驗研討與實際，我國煤礦瓦斯抽放技術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)模有了很大開展，已具備對各種瓦斯抽放方式方法進展技術優(yōu)選和優(yōu)化的條件。

煤炭科學研討總院撫順分院２、礦井瓦斯抽放方法優(yōu)選的必要性為保證煤礦有效治理瓦斯災禍，實現(xiàn)“抽采達標〞，確保煤礦高效、高產(chǎn)平安消費，各煤礦有必要針對本礦的地質(zhì)、開采條件，選擇經(jīng)濟有效的瓦斯抽放方式方法。在上百種瓦斯抽放方法中，有些雖然符合相關規(guī)范與規(guī)范，并且在特定條件下運用也能處理實踐問題，但運用范圍不廣，也不能獲得很高的抽放率，因此有必要將國內(nèi)運用范圍廣、效果好、有開展?jié)摿Φ某榉偶夹g挑選出來，以便于重點推行。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學研討總院撫順分院

二、瓦斯抽放優(yōu)選方法１、以現(xiàn)有資料文獻列出的抽放瓦斯方法分類方案為根底，先對現(xiàn)有的瓦斯抽放方式方法進展分類，把分散的各礦運用實驗過的有效瓦斯抽放方法進展歸類。２、在同一類型的瓦斯抽放方法中，系統(tǒng)地進展對比、優(yōu)選和優(yōu)化。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學研討總院撫順分院三、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，結合我國煤礦抽放瓦斯技術的實踐運用情況、開展趨勢及習慣稱謂，同時為了讓煤礦便于結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根底的煤礦瓦斯抽放分類方法和方案，并據(jù)此進展煤礦瓦斯抽放方法優(yōu)選及適用條件的分析研討。第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選煤炭科學研討總院撫順分院

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根底，可分為4個類型，即：①

開采煤層瓦斯抽放；②

臨近層瓦斯抽放；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)選煤炭科學研討總院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卸壓瓦斯抽放方法人為強化卸壓瓦斯抽放方法回采任務面大面積預抽瓦斯方法煤巷掘進預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維護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裂爆破法其它強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抽瓦斯方法三、煤礦抽放瓦斯方法分類煤炭科學研討總院撫順分院下臨近層卸壓瓦斯抽放方法臨近層瓦斯抽放方法類型上臨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臨近層瓦斯抽放方法三、煤礦抽放瓦斯方法分類煤炭科學研討總院撫順分院圍巖瓦斯抽放方法類型頂?shù)装鍑鷰r采動卸壓瓦斯抽放方法圍巖裂隙〔溶洞〕噴出瓦斯抽放方法作為臨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鎖巷道插管抽放方式圍巖瓦斯抽放方法三、煤礦抽放瓦斯方法分類煤炭科學研討總院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任務面采空區(qū)瓦斯抽放方法老采空區(qū)瓦斯抽放方法報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)積聚瓦斯抽放方法任務面上隅角瓦斯抽放方法地面鉆孔抽放密閉抽放采空區(qū)抽放瓦斯方法三、煤礦抽放瓦斯方法分類煤炭科學研討總院撫順分院第二部分、煤礦瓦斯抽放優(yōu)選四、煤礦抽放瓦斯方法優(yōu)選結果把我國現(xiàn)有的一百多種瓦斯抽放方式方法，分為４種瓦斯抽放類型進展梳理、比較、優(yōu)化，共優(yōu)選41種煤礦瓦斯抽放方法。這些抽放方式方法可以作為各礦選用瓦斯抽放方法的技術根據(jù),抽放率值也可供瓦斯抽放設計中參考。煤炭科學研討總院撫順分院四、煤礦抽放瓦斯方法優(yōu)選結果序號煤礦抽放瓦斯方法稱號參考抽放率〔％〕一．開采煤層瓦斯抽放方法1.立井揭煤層超前鉆孔預抽瓦斯方法2.石門揭煤層超前鉆孔預抽瓦斯方法3.煤巷掘進預抽〔排〕瓦斯方法4.煤巷先抽后掘抽放瓦斯方法5.穿層鉆孔大面積預抽瓦斯方法6.順層上向鉆孔預抽瓦斯方法7.順層下向孔預抽瓦斯方法8.順層走向程度孔預抽瓦斯方法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.開采上維護層抽放開采煤層〔被維護層〕瓦斯方法13.開采下維護層抽放開采煤層瓦斯方法14.混合式抽放上、下維護層瓦斯方法15.水力壓裂強化抽放開采煤層瓦斯方法16.水力割縫強化抽放開采煤層瓦斯方法17.長鉆孔控制預裂爆破強化抽放開采煤層瓦斯方法303030303030-403030404040-50(含預抽量)40-6050-6050-7030-7040-5040-50煤炭科學研討總院撫順分院四、煤礦抽放瓦斯方法優(yōu)選結果序號煤礦抽放瓦斯方法稱號參考抽放率〔％〕二．臨近層卸壓瓦斯抽放方法1.平行穿層鉆孔抽放上臨近層瓦斯方法2.迎面斜交鉆孔抽放上臨近層瓦斯方法3.頂板走向長鉆孔抽放上臨近層瓦斯方法4.地面垂直鉆孔抽放上臨近層〔含采空區(qū)〕瓦斯方法5.走向高抽巷抽放上臨近層瓦斯方法6.傾斜高抽巷抽放上臨近層瓦斯方法7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相結合的抽放上臨近層瓦斯方法8.下向孔抽放下臨近層瓦斯方法〔由于底板涌水，投放效果普通較差〕9.上向孔抽放下臨近層瓦斯方法三．圍巖瓦斯抽放方法1.臨近圍巖瓦斯抽放方法〔與臨近層瓦斯抽放相結合〕2.鉆孔抽放地質(zhì)構造裂隙帶瓦斯方法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煤炭科學研討總院撫順分院四、煤礦抽放瓦斯方法優(yōu)選結果序號煤礦抽放瓦斯方法稱號參考抽放率〔％〕四．采空區(qū)瓦斯抽放方法1.從回風巷布孔抽放卸壓帶、冒落帶瓦斯方法2.從回風巷抬高鉆場布孔抽放卸壓帶、冒落帶瓦斯方法3.低位公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.頂煤公用巷道抽放采空區(qū)瓦斯方法〔放頂煤采煤方法〕8.頂煤公用巷與埋〔插〕管相結合抽放采空區(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.上隅角任務面瓦斯抽放方法40-5040-6050-6030303050-8050-9030-7030-5015-20煤炭科學研討總院撫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臨近層綜合抽放瓦斯方法采空區(qū)瓦斯