煤与瓦斯突出防治技术简介

煤炭科学研究总院重庆研究院文光才煤与瓦斯突出防治技术简介1、合理开采顺序（可保尽保）、采掘部署，稳定可靠的通风系统、监控系统。2、区域性防突措施为主，加大工程投入——生命工程，准入体制，煤炭开采合理的预期收益。3、防突措施工程标准化，动态管理与分析系统软件——规范化、程序化。4、煤与瓦斯突出预警系统一、传统技术提升图9111103机巷9月11日--9月12日循环回风瓦斯浓度曲线00.511.522.533.511日12:0011日21:3612日7:1212日16:4813日2:24时间瓦斯浓度（%）放炮放炮放炮放炮二、非接触式预测预报图11专用回风上山9.8突出前回风瓦斯浓度曲线00.511.522.533.56日12:007日0:007日12:008日0:008日12:009日0:00时间瓦斯浓度(%)放炮放炮后突出放炮二、非接触式预测预报图10111103轨巷9.20突出前回风瓦斯浓度曲线00.511.522.533.518日12:0019日0:0019日12:0020日0:0020日12:0021日0:00时间瓦斯浓度(%)放炮放炮放炮放炮后突出二、非接触式预测预报瓦斯涌出动态(时、空）指标体系瓦斯涌出量特征指标Ai（煤体瓦斯含量、煤的瓦斯解吸特性、煤体强度、渗透性—应力变化）瓦斯涌出变化特征指标Bi（煤的瓦斯解吸特性、煤体强度、渗透性—应力变化）二、非接触式预测预报炮掘工作面瓦斯涌出监控数据00.511.522.534-619:124-700:004-704:484-709:364-714:244-719:124-800:004-804:48时间瓦斯浓度/%区域瓦斯涌出量指标A1局部瓦斯涌出量指标A3炮后瓦斯涌出量指标A2①反映区域煤体瓦斯含量的特征指标A1②反映炮后瓦斯涌出量的特征指标A2；③反映n次放炮时间内的局部瓦斯涌出量的特征指标A3；二、非接触式预测预报炮掘工作面瓦斯涌出监控数据00.511.522.534-619:124-700:004-704:484-709:364-714:244-719:124-800:004-804:48时间瓦斯浓度/%炮后瓦斯峰值波动指标B4炮后瓦斯峰值变化指标B2炮后瓦斯衰减指标B3①反映区域瓦斯涌出量变化量的特征指标B1；②反映煤体物理力学性质的炮后瓦斯涌出峰值变化指标B2；③反映炮后瓦斯解吸衰减规律的变化指标B3；④反映炮后瓦斯涌出峰值波动指标B4；二、非接触式预测预报跟踪考察松藻渝阳煤矿、平顶山八矿、天府三汇一矿、水城大湾煤矿、水城汪家寨煤矿、芙蓉白皎煤矿、晋城寺河煤矿等多个典型突出矿井的掘进巷道，累计处理巷道进尺超过1万米。对19次突出事例的瓦斯涌出特征进行了分析。认为在不同情况下，时空指标的敏感性存在一定的差异，为了更准确的预测突出，针对7个指标建立了组合预警模型。二、非接触式预测预报声发射传播规律y=37.913e-0.3141xR2=0.9874y=2.6602e-0.179xR2=0.9918y=2.1124e-0.2156xR2=0.9615y=3.1381e-0.2345xR2=0.9892y=2.991e-0.2083xR2=0.9804y=4.8281e-0.2443xR2=0.9988y=6.4222e-0.322xR2=0.9913y=3.2061e-0.2223xR2=0.98540.00.51.01.52.004812162024传播距离/mAE波的振幅/mv0.00.51.01.52.02.53.0AE波的振幅/mv中岭煤体平煤八矿己15-13330煤体平煤八矿戊90-12140机巷平煤八矿戊90-14122机巷反接平煤十矿己15，16-24110机巷平煤八矿戊90-21010机巷平煤十矿己15，16-24110风巷东林煤体指数(平煤八矿戊90-14122机巷反接)y=10.306e-0.1335xR2=0.9743y=3.4838e-0.1597xR2=0.985y=5.2307e-0.1217xR2=0.9786y=1.2561e-0.1019xR2=0.9837y=1.9243e-0.0959xR2=0.9857y=2.5836e-0.1765xR2=0.98540.00.51.01.52.02.5036912151821242730传播距离/mAE波的振幅/mv0.00.51.01.52.02.53.03.54.0AE波的振幅/mv泥岩薄层状细砂岩平煤八矿戊8-14160机巷砂质泥岩平煤八矿己15-13330抽排巷中粒砂岩平煤八矿戊90-12160抽排巷泥质砂岩铝土质页岩00()exp()expfAxAxAxVQ二、非接触式预测预报min:s04:005.04.54.03.53.02.52.01.51.0.5.05.04.54.03.53.02.52.01.51.0.5.0放炮－1＃煤体放炮－2＃顶板细砂岩AE信号min:s13:005.04.54.03.53.02.52.01.51.0.5.05.04.54.03.53.02.52.01.51.0.5.0放炮－1＃煤体放炮－2＃顶板中粒砂岩AE信号对比分析02040608010012014016018020000.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1门槛值事件数024681012141618能量煤体1#事件数顶板2#事件数煤体1#能量顶板2#能量二、非接触式预测预报试验地点：东林煤矿6#煤层“2609”二段炮掘工作面，采集放炮后30min内AE信号。（1）掘进工作面声发射前兆模型及危险性判识二、非接触式预测预报二、非接触式预测预报通过老虎台煤矿83001#-2工作面和水城中岭煤矿12013工作面的现场试验研究，得到了动力灾害的前兆信息特征，并初步形成了回采工作面动力灾害预测的“以指标上升幅值法为主，指标临界值法为辅”的危险性判识方法。在老虎台试验期间响煤炮情况不断，共发生有记录的冲击地压5次；在中岭煤矿、平煤十矿没有发生动力灾害。（2）回采工作面动力灾害的声发射预测技术二、非接触式预测预报老虎台5次冲击前后AE指标变化曲线二、非接触式预测预报冲击地压前后声发射指标变化情况反映了声发射指标与煤岩动力灾害相关性良好，并得到灾变前兆特征：①指标上升趋势明显，且灾变前指标处于高位波动；②灾变前指标在高位一般出现2~3次的离散波动或者整体连续波动；③灾变点位于曲线峰值点或峰值后临近峰值的下降段。回采工作面声发射前兆模型及危险性判识二、非接触式预测预报顺煤层钻孔成孔工艺技术及装备澳大利亚VLD－1000定向千米钻机顺煤层枝状钻孔成孔工艺技术，在大宁矿成孔最深达1005m。国家发改委煤矿瓦斯综合治理与利用重大关键技术研发与装备研制“井下水平长钻孔钻机研制及配套工艺”在硬煤岩(f值大于1.5)条件下，成孔最深达1054m；“松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻进装备与配套工艺”在煤质松软(f值在0.2左右)条件下，实现120m以上的钻孔成孔率达到90%以上，150m以上的钻孔成孔率达到60%以上。三、预抽煤层瓦斯三、预抽煤层瓦斯技术特点松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻进施工工艺技术——成孔施工工艺、影响排渣效果和成孔深度的各主要参数的确定、降尘、冷却工艺及合理参数优化等内容。适用于松软突出煤层顺层钻孔钻进的专用钻机具——专用的螺旋钻杆和钻头适用于松软煤层长钻孔施工钻进的大功率螺旋钻机——大功率、大扭矩、高转速、无级调速、结构紧凑钻机伺服控制系统——自动测定钻机负荷，防止卡钻、抱钻，提高钻孔深度和成孔率。三、预抽煤层瓦斯三、预抽煤层瓦斯三、预抽煤层瓦斯三、预抽煤层瓦斯掘进条带顺层钻孔合理深度≥≥掘进巷道≥10m三、预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯增透技术水力冲孔、水力扩孔、水力割缝预裂爆破三、预抽煤层瓦斯00.20.40.60.810246810R(m)p/p0T=2T=20T=60T=120T=180T=Tf瓦斯抽放影响范围随时间变化示意图三、预抽煤层瓦斯抽放半径考察钻孔布置示意图321检验钻孔工作面运输巷抽放钻孔10987654321三、预抽煤层瓦斯★数值模拟程序三、预抽煤层瓦斯煤与瓦斯突出防治技术瓦斯含量=取芯过程损失量+测定量1+粉碎测定量2+不可解吸量误差的根源t0Q0QtQ四、DGC瓦斯含量直接测定装置关键技术：有效的损失量补偿模型。21适用于不同煤层硬度的取芯设备及取芯工艺，缩短取芯时间，降低解吸速度，并能准确定点取足煤芯。四、DGC瓦斯含量直接测定装置气水雾取芯方法获发明专利。四、DGC瓦斯含量直接测定装置Text压风引射器钻孔风流方向取样风流方向煤样罐二级钻头取样深度：上向孔120m，水平孔60m，下向孔30m。四、DGC瓦斯含量直接测定装置Text四、DGC瓦斯含量直接测定装置瓦斯解吸量测定装置实用新型专利四、DGC瓦斯含量直接测定装置可解吸瓦斯量测定方法获发明专利四、DGC瓦斯含量直接测定装置考虑井下实际测定时，煤样粒径是随机的，井下又不能实施破碎。为此，将取芯结果分为如右图所示五种类型。针对不同类型的煤芯进行实验室实验，统计确定i的取值。四、DGC瓦斯含量直接测定装置用Langmuir方程计算不可解吸量，省去了抽负压脱气测不可解吸量的过程及脱气、色谱分析等设备四、DGC瓦斯含量直接测定装置国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“预防煤矿瓦斯动力灾害的基础研究”。五、煤与瓦斯突出机理谢谢！