煤矿瓦斯防治新技术与新装备.ppt

1、煤矿瓦斯防治新技术与新装备,煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程中心河南理工大学瓦斯防治技术及装备研究所,山西煤矿安全监察局安全监察执法培训班,王兆丰研究员，博导国家安全生产专家河南省安全生产专家河南理工大学教授、博导煤矿灾害预防与抢险救灾教育部工程中心常务副主任瓦斯防治技术与装备研究所所长,1.瓦斯抽采的意义2.瓦斯抽采存在的技术瓶颈3.钻孔封孔新技术4.钻孔注氮强化瓦斯预抽技术5.低透气性煤层强化增透新技术6.瓦斯抽采效果检验新设备7.防局部瓦斯超限新装备8.瓦斯预测煤样定点取样器,汇报内容,1.瓦斯抽采的意义,2013年，全国共发生煤矿瓦斯事故59起，死亡348人，分别占煤矿事故总数和死亡人

2、数的10.02%和33.17%，煤矿百万吨死亡率为0.293。2013年，全国煤层气（煤矿瓦斯）抽采量156108m3，利用量66108m3，其中，井下瓦斯抽采量126108m3、利用量43108m3，地面煤层气产量30108m3、利用量23108m3。,1.瓦斯抽采的意义,1.瓦斯抽采的意义,煤矿瓦斯(CH4)：是一种强温室效应气体温室效应强度CH4CO2 2060倍我国煤矿风排瓦斯量 2004年，132亿m3；2008年，150亿m3，占世界排放总量的1/21/3；2011年，160亿m3,1.瓦斯抽采的意义,煤矿瓦斯：是一种优质清洁能源按燃烧热值计算1m3瓦斯 相当于1.25标准煤 1

3、燃油 接近1m3 天然气按热效率计算1m3煤层气 相当于4标准煤瓦斯是比天然气、燃油、特别是比煤洁净得多的一种优质能源,1.瓦斯抽采的意义,瓦斯抽采：一箭三雕保障煤矿安全生产保护大气环境开发利用优质清洁能源,1.瓦斯抽采的意义,实例1美国黑勇士盆地橡树岭煤矿煤层瓦斯含量 14.2m3/t抽取4年后 6.7m3/t抽取11年后 3.8m3/t煤层瓦斯含量降低了73%高瓦斯矿井低瓦斯矿井，构建了本质安全型矿井。,1.瓦斯抽采的意义,实例2淮南矿业集团全局瓦斯抽采量 1997年前 500万m3/a特大瓦斯事故 19901997年 八起,1.瓦斯抽采的意义,淮南矿业集团 方针 可保尽保，应抽尽抽效果（

4、1）瓦斯抽采量 2001年 7000万m3/a 2002年 1亿m3/a 2003年 1.4亿m3/a 2004年 1.5亿m3/a 2007年 达1.8亿m3/a 2011年 2.5亿m3/a（2）瓦斯超限次数 1997年 1300多次 2002年 200多次 2011年 少于100次 2012年 少于40次,1.瓦斯抽采的意义,我国煤矿开采深度大，平均540m，延深速度1015m/年，20多对千米深井深度增加，煤层瓦斯压力、瓦斯含量升高；地质构造复杂高瓦斯突出矿井增多（2010年资料：高瓦斯矿2859对，突出矿647对）大部分矿区高瓦斯、突出煤层单一煤层赋存，煤软、透气性低，瓦斯抽采极为困

5、难,我国煤矿瓦斯治理难度不断增加,2.瓦斯抽采存在的技术瓶颈,2.瓦斯抽采存在的技术瓶颈,抽采时间短,抽采负压低,封孔质量差,采掘失调,瓦斯抽采的瓶颈,封孔长度短,泵能力不足,管网阻力大,抽采浓度低,钻孔数量少,增透方法单一,施工难度大,钻机能力不足,效检手段落后,3.钻孔封孔新技术,发泡速度快，封孔达不到既定深度抽采负压小于13kPa封孔后的抽采浓度低于30%长时间抽采后预抽钻孔瓦斯浓度低于10%,3.钻孔封孔新技术,顺层钻孔瓦斯抽采浓度衰减原因：,封孔抽采,瓦斯抽出,煤体弹性潜能释放,煤层变形、位移,瓦斯压力、含量下降,钻孔周边孔（裂）隙发育、扩张,浓度下降,穿层钻孔瓦斯抽采浓度衰减原因：

6、,瓦斯抽采钻孔,地压,采掘活动,钻孔周边孔（裂）隙发育、扩张,浓度下降,“囊袋”封孔技术（河南理工大学）,3.钻孔封孔新技术,3.钻孔封孔新技术,1-煤层钻孔，2-抽采管，3-阀门，4-一次封孔段，5-微细膨胀粉料，6-孔（裂）隙群，7-煤体，8-孔口挡板，9-粉料输送管,顺层钻孔二次封孔方法（中国矿业大学，2007年）,3.钻孔封孔新技术,1-穿层钻孔，2-内部控制孔，3-外围控制孔，4-粉料输送管，5-聚氨酯封孔剂，6-微细粉料，7-裂隙漏风通道，8-煤层，9-岩巷,穿层钻孔二次封孔方法（中国矿业大学，2010年）,3.钻孔封孔新技术,粉料输送机,手动封孔泵,微细膨胀粉料,3.钻孔封孔新技术,“两堵一注”带压封孔方法,1-聚氨酯端堵 2-钻孔 3-抽采管 4-膨胀水泥浆 5-注浆管,4.钻孔注氮强化瓦斯预抽技术,单一低透气突出煤层普遍采用“顺层密集钻孔”预抽瓦斯：钻孔工程量大（孔间距1-2m）“窜孔”现象严重封孔困难钻孔瓦斯抽采量衰减极快抽采浓度小、抽采率低,抽放钻孔,抽放影响区,低透气煤层钻孔瓦斯衰减快瓦斯抽采效果差,注氮钻孔,煤层注气显著提高了低透气性煤层的瓦斯抽采效果,4.钻