瓦斯排放钻孔范文

瓦斯排放钻孔范文（精选4篇）

瓦斯排放钻孔 第1篇

煤层的瓦斯压力是矿井瓦斯基本参数之一, 对确定煤层瓦斯含量、进行矿井瓦斯抽放, 以及煤与瓦斯突出的防治等工作均具有十分重要的意义。目前, 在测定煤层瓦斯压力工作中, 常用的方法为主动式测压和被动式测压[1]。在采用被动式测压过程中, 由于现场条件不可能及时封孔, 存在瓦斯释放的过程;在安装压力表以后, 由于煤层瓦斯的自然渗透性, 瓦斯能够得到一定的补充, 但在一定时间内煤层瓦斯所能够渗透的范围是有限的, 也就有可能使所测的瓦斯压力及瓦斯含量偏低。针对这一问题以及根据在现场实测情况, 从理论上进行了分析探讨。

1 实际工作中所发现的问题

1.1 同一测压地点2个测压钻孔的压力值

在测量七八个矿的100多个煤层瓦斯压力的钻孔中发现, 同一地点不同钻孔, 在地质条件、封孔条件都一样的情况下, 同一测压点不同的测压孔开孔见煤时间与封孔时间的不同所测得的压力值不同, 并且呈现释放瓦斯时间长的钻孔瓦斯压力小于释放时间短的趋势;在2个钻孔相隔时间差不多的情况下, 透气性系数越好的煤层压力值的差值比率就越大。不同现场所测的实际煤层瓦斯压力情况见表1。

1.2 瓦斯压力值上升与时间的关系

根据MT/T 6381996《煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法》的相关规定, 采用主动测压法时, 当煤层的瓦斯压力小于4 MPa时, 需要5～10 d;当煤层的瓦斯压力大于4 MPa时, 则需20～40 d。采用被动测压法时, 则视煤层的瓦斯压力及透气性系数大小的不同, 需30 d以上。煤层瓦斯压力达到稳定的时间分布见图1。

由图1可知, 大部分煤层在4～10 d之内就能够达到相对稳定的值, 以后的压力值或者不变, 或者上升值很小。

1.3 不同透气性煤层及释放时间对煤层瓦斯压力的影响

在测定煤层瓦斯压力过程中发现, 同一煤层、同一地点2个压力孔, 释放时间相差越大, 瓦斯压力差值也就越大。不同煤层, 释放时间相同, 透气性系数不同, 2个测压孔的差值也不同, 透气性系数大的差值相差大, 透气性系数小的差值相差小。呈现的规律为透气性系数大及钻孔释放时间长对煤层瓦斯压力影响越大。

1.4 卸表后重新再安装时压力值的上升情况

在玉舍煤矿测定煤层瓦斯压力时有一批测压孔, 由于开始是用的乙炔压力表, 后对其更换, 但压力不能恢复到原来的值, 见图2。这也说明释放了的瓦斯在有限的测压时间内, 是没有办法完全由周围补充过来的。

1.5 煤层瓦斯存在压力梯度

随着煤层埋深的增加, 煤层瓦斯压力存在梯度。根据煤层瓦斯流动场理论, 瓦斯在煤层中是由高压流向低压, 最终达到平衡。但在有限的测压时间内, 开孔点所测定的煤层瓦斯压力所能代表的范围是有限的, 从开孔见煤到安装压力表这段时间内测压钻孔所释放的瓦斯对测定煤层瓦斯压力是有影响的, 不可能从无限的范围给予补充。

2 数学模型的建立

瓦斯在煤层中的流动场的范围随时间而变化。瓦斯流动的类型, 从空间几何形状划分, 基本上可分为3种, 即单向流动、径向流动和球向流动;若从时间关系上划分, 则可分为稳定流动状态和不稳定流动状态[2]。

煤层瓦斯基本参数测定的测压孔, 从空间几何形状来划分属于径向流动, 从开钻见煤到封孔、安装压力表, 这段时间内的瓦斯流动属于不稳定流动。

2.1 模型的建立

在钻孔见煤到安装压力表的时间为t, 在这段时间内所影响的范围是钻孔自然排放瓦斯半径rt, 安装压力表后, 周围的煤层瓦斯予以补充, 直到煤层瓦斯压力值稳定。这时所影响的范围为煤层极限瓦斯排放半径rmax。由于在有限的测压时间内, 周围能够给予补充的影响范围是有限的, 开孔见煤到安装压力表这段时间内所释放的瓦斯量, 没有考虑其产生的压力。钻孔瓦斯流向及自然排放半径示意图见图3。

2.2 煤层瓦斯自然排放半径[3,4]

钻孔排放半径是指在规定的时间内, 在该半径范围内的瓦斯浓度受到影响的范围。

∫${}_{r{}_0}^{r{}_t}$2πrρ (X0-X1) Ldr=Q0 (1-e-β t) (1)

由于r${}_0^2$≪r${}_t^2$, 则钻孔的瓦斯排放半径rn可用下式表示:

$r{}_n(t)=\sqrt{\frac{Q{}_0}{\text{π}L\rho (X{}_0-X{}_1)}}\sqrt{1-\text{e}{}^{-\beta t}}(2)$

式中 rt排放半径, m;

r0钻孔半径, m;

ρ煤的密度, t/m3;

L钻孔中煤层部分长度, m;

X0煤层原始瓦斯含量, m3/t;

X1煤层剩余瓦斯含量, m3/t;

Q0极限排放量, m3;

t钻孔自然涌出瓦斯时间, d。

当t∞时, 钻孔的极限排放半径为

$r{}_{\max }=\sqrt{\frac{Q{}_0}{\text{π}L\rho (X{}_0-X{}_1)}}(3)$

2.3 开孔见煤到安装压力表这段时间自然释放的瓦斯量

根据周世宁院士对瓦斯在煤层中流动的机理的研究, 瓦斯在孔隙裂隙结构的煤层中流动时, 在孔隙中流动符合扩散定律, 在煤层裂隙中流动符合达西定律, 也就是被大多学者都认可的。虽然煤层是煤粒或煤块的集合体, 但煤粒和煤块中的瓦斯流动受到了煤层裂隙系统的控制, 因而整个煤层的瓦斯流动更多地依赖于裂隙的发育情况。对于计算钻孔的瓦斯涌出量, 采用达西定律为基础导出的计算公式是可用的。

qt=q0e-β t (4)

式中 qt时间t下折合成100 m钻孔自然瓦斯涌出量, m3/ (mimhm) ;

q0折合成100 m钻孔自然初始瓦斯涌出量, m3/ (mimhm) ;

β钻孔自然瓦斯流量衰减系数, d-1。

对式 (4) 积分, 可以得到任意时间t内钻孔自然瓦斯涌出总量Qt:

Qt=Q0 (1-e-β t) (5)

式中 Qt时间t内钻孔自然瓦斯涌出总量, m3;

Q0极限排放量, m3。

2.4 自然释放了的瓦斯量对测定煤层瓦斯压力的补充

在钻孔见煤到安装压力表这段时间内所释放了的瓦斯由周围的瓦斯来补充, 但补充的范围有限。在有限的测压时间内, 瓦斯渗透流动的范围是有限的。

在常用的被动式测压过程中, 所测的煤层瓦斯压力为自然释放后的煤层瓦斯压力。在计算煤层原始瓦斯压力时应该补充从开孔见煤到安装压力表这段时间内释放了的瓦斯量。当t∞时, 极限排放量Q0可以认为是煤层只剩下残存瓦斯量以前所有释放了的瓦斯, 即:

Q0=Qt+Xpπr${}_{\max }^2$Lρ (6)

式中Xp为实测煤层瓦斯含量 (p为相对压力) , m3/t。

由式 (5) 及 (6) 可得:

$\begin{array}{l}Q{}_t=\frac{\text{π}r{}_{\max }^{2}L\rho X{}_p(1-\text{e}{}^{-\beta t})}{\text{e}{}^{-\beta t}}(7)\\ X{}_t=\frac{Q{}_t}{\text{π}r{}_{\max }^{2}L\rho }=\frac{X{}_p(1-\text{e}{}^{-\beta t})}{\text{e}{}^{-\beta t}}(8)\end{array}$

式中Xt为释放的瓦斯量在极限排放半径内的吨煤瓦斯含量, m3/t。

钻孔在开孔见煤到安装压力表的时间内所释放了的瓦斯量相对于在其所影响的范围内吨煤的瓦斯含量Xt, 其所产生的瓦斯压力就是损失的瓦斯量所产生的瓦斯压力, 也就是要补偿的瓦斯压力。

$X{}_t=\frac{abp{}_t}{1+bp{}_t}\frac{100-A{}_{\text{d}}-{\rm M}{}_{\text{a}\text{d}}}{100}\frac{1}{1+0.31{\rm M}{}_{\text{a}\text{d}}}\text{e}{}^{n(\theta {}_{\text{s}}-\theta )}+\frac{10Fp{}_t}{\text{A}\text{R}\text{D}}(9)$

式中 pt补偿的瓦斯压力, MPa;

a, b吸附常数;

n压力相关系数;

θ井下煤层温度, ℃;

θs吸附实验温度, ℃。

Mad水分, %;

F孔隙率, m3/m3;

Ad灰分, %;

ARD视密度, t/m3。

由式 (9) 可计算出损失的瓦斯量所产生的瓦斯压力, 即要补偿的煤层瓦斯压力。

2.5 瓦斯压力补偿计算实例

林东矿务局平坝煤矿于2006年测定过瓦斯基本参数, 其中, 在副井落平处的信号硐室施工2个测压孔, 即9-3、9-4号孔, 测定的基本参数及煤样工业分析结果见表24。

在实测过程中, 9-3、9-4号孔从钻孔见煤到安装压力表时间分别为3, 2 d。由式 (8) 及以上参数可计算出Xt分别为1.636, 1.369 m3/t。再由式 (9) 反算出pt分别为0.053, 0.043 MPa。

即由9-3、9-4号孔测定的瓦斯含量分别要补偿1.636, 1.369 m3/t;瓦斯压力分别要补偿0.053, 0.043 MPa。

3 结论

1) 在测定煤层瓦斯压力时, 从开孔见煤到安装压力表这段时间内释放了的瓦斯量对煤层瓦斯压力存在影响。

2) 贵州省大部分煤层瓦斯压力在4～10 d之内能够达到稳定值, 以后可能上升, 但上升的空间很小, 并且透气性系数好的煤层瓦斯压力稳定的时间短, 透气性差的煤层瓦斯压力稳定时间长。

3) 分析、提出了释放的瓦斯量和对瓦斯压力的补充值, 并给出了计算实例。对现行的测压方法测出的瓦斯压力值提出修正, 可供有关矿井参考。

摘要：钻孔被动式注浆法是目前国内测定煤层原始瓦斯压力的主要方法之一。从钻孔见煤到封孔以及安装压力表这段时间内, 理论上煤层释放瓦斯对测定煤层瓦斯原始压力有一定的影响。通过实际分析及理论研究对这部分瓦斯所产生的压力进行计算, 对所测定的煤层瓦斯压力进行了修正。

关键词：煤层瓦斯压力,数学模型,钻孔自然排放半径

参考文献

[1]于不凡, 王佑安.煤层瓦斯灾害防治及利用技术手册[M].北京:煤炭工业出版社, 2000.

[2]周世宁.瓦斯在煤层中流动的机理[J].煤炭学报, 1990, 15 (1) .

[3]卢平.石门揭煤时防突排放钻孔的作用分析[J].煤炭工程师, 1996 (6) .

瓦斯排放专项措施 第2篇

为了保证本矿作业安全，保护集体财产和职工的生命安全，按照区、市局要求，特制定本矿加强瓦斯检查排放瓦斯的安全措施：

一、发生下列情况时，必须首先进行瓦斯排放：

1、因停电、检修或其它故障主扇停止运转时；

2、局扇停风，巷内瓦斯超限时；

3、凡检查出瓦斯局部超限、积聚时；

4、启用密闭巷道时；

5、巷道贯通前（20米）距离时；

6、排放串联通风的瓦斯时。

二、瓦斯排放必须遵循“撤人、断电、控制浓度”的原则进行排放。

三、瓦斯排放必须遵守本制度及有关安全排放措施。

四、主扇排放瓦斯：

1、因停电等原因造成主扇停风时，由主扇司机负责，立即打开防爆门和井上其它风门，使井下立即处于自然通风状态，井下人员由班组长、瓦斯员、安全员负责将全部人员及时撤离到进风巷安全地点，如主扇停风超过30分钟，井下全部人员必须立即全部沿进风巷撤出至地面。

2、主扇启动时，由总工程师组织机电、通风等有关人员用主扇排放全矿井瓦斯。启动主扇时提前打开机房短路风门，采用风流短路的方法排放瓦斯，并设专人检查风机出口瓦斯浓度不超过1.2%时，逐渐将风门关闭。通风系统运转正常后，主扇出风口的瓦斯浓度不超过0.75%时，通风、瓦斯员方可入井检查瓦斯状况，只有井下全风压供风的供电地点和配电峒室等地点的瓦斯浓度降到0.5%以下时，瓦斯员才可以通知调度向井下送电，其它人员方可入井。

五、局扇停风后的排放瓦斯：

1、局扇因故停止运转，不论停风时间长短，在恢复通风前，必须首先由瓦斯员在班组长、安全员配合下，由外向里首先检查停风区内的瓦斯和二氧化碳浓度，两人必须一前、一后由外向里，边走，边检查，查出瓦斯浓度达到3%时，必须按原路返回。

2、当停风区内最高瓦斯浓度不超过0.8%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，局扇极其开关附近10米以内风流中的瓦斯浓度不超过0.5%时，可由瓦斯员直接进行排放。

3、停风区内瓦斯浓度超过0.8%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施，由当班跟班矿长负责指挥人员，方可人工启动局部通风机。

4、停风区内瓦斯或二氧化碳浓度超过3%时，必须制定排放瓦斯措施，报矿技术负责人批准后，由一名通风负责人负责在现场指挥排放人员，进行瓦斯排放工作。

六、局部瓦斯超限、积聚时的排放瓦斯 采掘工作面及其他巷道出现体积大于0.5m，浓度达到2%时的局部瓦斯超限积聚时，要立即停止附近20米内的工作，汇报矿调度室，切断电源，撤出人员，由通风部指定专人进行排放。

七、启用密闭区内巷道时瓦斯排放

1、起用密闭区内巷道，必须由矿长批准，由总工程师制定专门排放瓦斯的安全措施，经矿长同意，报区集团批准后，由总工程师到现场进行指挥，由市矿山救护队协助方可进行排放。

2、排放封闭区盲巷瓦斯时，用风筒先吹盲巷闭墙，当闭墙处瓦斯浓度在1.5%以下时，开始用铜制的工具将闭墙拆开一个小口，检查封闭区瓦斯压力，如果闭墙内瓦斯没有压力，可把小口放大自然排放，当自然排放无效时，采用短节风筒排放，排放9米，再改接10米风筒，直到瓦斯全部排出。

八、巷道贯通前的排放瓦斯：

巷道贯通距离剩余20米时，严格执行先探后掘原则，由当班班组长指挥撤离被贯通工作面的全部人员，并拉闸断电，设置栅栏，由当班瓦斯员严格检查瓦斯，如发现两巷中有瓦斯积聚、超限，立即进行排放，瓦斯浓度达到规程规定以下时，方可进行贯通。巷道贯通后，由测风员对风量进行调整，只有当风流稳定后，由瓦斯员由外向里逐段检查不超限时，方可恢复工作面工作。

九、串联通风区域的瓦斯排放

1、对串联通风区域的瓦斯排放，要按照顺序由外向里，先进风，后回风，依次进行，逐段排放，严禁串联通风的两个工作

3面，同时排放瓦斯。

2、排放串联通风时的瓦斯时，要从送风方向的第一台局扇开始，只有第一台局扇负担区域瓦斯排放后，第二台局扇进风流瓦斯浓度在0.5%以下时，才准开启第二台局扇排放所负担区域的瓦斯。

十、在排放瓦斯前，凡是排放瓦斯流经的区域，必须切断电源，撤出人员，设置栅栏。

十一、排放瓦斯必须坚持低浓度排放的原则，必须执行先进风后回风，由外向里逐段加风筒或采用其它手段控制风流中的瓦斯浓度，严禁一风吹排放瓦斯。

十三、通风部每次排放瓦斯，特别是排放巷道内大量积聚的高浓度瓦斯，必须制定有针对性、指导性、可操作性的安全技术措施，措施内容包括：

1、要根据实际情况，计算出巷道排放的瓦斯量，依据控制的瓦斯浓度和风量，安排排放时间，严禁局扇经常开停和一风吹。

2、要编制瓦斯排放路线图，标定排放瓦斯的路线，风流控制设施设置、供电线路、电器设备、通讯电话、瓦斯探头位置。

3、明确停电、撤人范围，凡受瓦斯排放影响的巷道、峒室、采掘工作面，必须停止工作，切断全部电源，撤出人员，并在可能进入的路口设好警戒。

4、排放瓦斯的方法要具体明确，通风设施和通风系统的变更要统一指挥，按步骤和顺序进行。

5、加强组织领导，明确分工，责任到人，参加人员要学习好排放措施。

十四、井下排放瓦斯期间，排放瓦斯巷道中，除必须的排放瓦斯、停电、撤人、警戒人员外，其他无关人员必须撤离。

二〇一七年

瓦斯排放专项措施

瓦斯排放钻孔 第3篇

煤层瓦斯是造成煤与瓦斯突出、瓦斯异常涌出以及瓦斯爆炸等重大瓦斯灾害的主导因素,准确掌握煤巷掘进工作面周边大空间的煤层瓦斯赋存分布规律是治理掘进工作面瓦斯的前提[1]。在煤与瓦斯突出矿井中,防治煤与瓦斯突出的局部措施目前仍以钻孔抽排为主,且采用直接测定煤层瓦斯含量及可解吸瓦斯含量的方法都需要准确预计煤巷排放带宽度以便确定钻孔深度等。目前煤巷瓦斯排放带宽度的确定以现场考察和实验室数值模拟为主[2,3],还没有较为准确的理论指导公式。笔者采用煤巷瓦斯涌出量进行煤巷瓦斯排放带宽度研究,是一种快速、准确性高的实用方法。

1 煤壁瓦斯涌出物理模型

考虑到煤巷掘进过程中瓦斯涌出的基本影响因素,为简化推算条件,对煤层瓦斯涌出条件作如下假设:

1) 煤层中的瓦斯流动符合达西定律,且流动过程为等温过程;

2) 煤巷在单一煤层中掘进,不受邻近层瓦斯涌出影响,掘进速度为v;

3) 煤层透气性系数为定值,且瓦斯只沿垂直于巷道壁方向单向流动,瓦斯压力和含量在原始状态下是均匀分布的;

4) 煤层顶底板不透气;

5) 掘进头断面与整个巷道煤壁面积相比忽略不计,且落煤瓦斯涌出量也忽略不计。

根据上述假设,得到煤巷瓦斯涌出模型,见图1。

2 煤壁瓦斯涌出数学模型

截取如图1所示中面积为1 m2的单元体煤柱作为研究对象,则有如下偏微分方程成立:

$\{\begin{array}{l}\frac{\partial p}{\partial t}=\frac{\partial {}^{2}p}{\partial X{}^2}\\ p|{}_{t=0}=p{}_1\\ p|{}_{X=0}=p{}_{\text{a}}\\ p|{}_{X=L}=p{}_1\end{array}(1)$

式中 p某一位置处的瓦斯压力平方,MPa2;

t所取计算点处煤壁暴露时间,d;

X距巷道壁的深度,m;

p1原始瓦斯压力的平方,MPa2;

pa当地大气压的平方,MPa2;

L煤巷充分排放带宽度,m。

为求解方程(1),作如下变换:

令$v=p-p{}_{\text{a}}-\frac{X}{L}(p{}_1-p{}_{\text{a}})$

则式(1)变为

$\{\begin{array}{l}\frac{\partial v}{\partial t}=a\frac{\partial {}^{2}v}{\partial X{}^2}\\ v|{}_{t=0}=p{}_1-p{}_{\text{a}}-\frac{X}{L}(p{}_1-p{}_{\text{a}})\\ v|{}_{X=0}=0\\ v|{}_{L=0}=0\end{array}(2)$

式中:$a=\frac{4\lambda p{}_0^{3/4}}{\alpha }(p{}_0$为标准状况下的大气压力,λ为煤层瓦斯透气性系数);α为煤层瓦斯含量系数,m3/(m3MPa1/2)。

由式(2)得:

$v(X,t)={\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }a}{}_n\sin \left(\frac{n\text{π}X}{L}\right)\cdot \exp \left[-\left(\frac{n\text{π}}{L}\right){}^{2}at\right]$

其中

$a{}_n=\frac{2}{L}{\displaystyle {\int }_0^L\left[p{}_1-p{}_{\text{a}}-\frac{X}{L}(p{}_1-p{}_{\text{a}})\right]}\sin \left(\frac{n\text{π}X}{L}\right)\text{d}X$

解得:

$a{}_n=\frac{2(p{}_1-p{}_{\text{a}})}{n\text{π}}$

$\begin{array}{l}\text{所}\text{以}\text{有}v(X,t)={\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\frac{2(p{}_1-p{}_{\text{a}})}{n\text{π}}}\sin \left(\frac{n\text{π}X}{L}\right)\cdot \\ \exp \left[-\left(\frac{n\text{π}}{L}\right){}^{2}at\right]\end{array}$

即:

$\begin{array}{l}p=p{}_{\text{a}}+(p{}_1-p{}_{\text{a}})\cdot \\ \left\{{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\frac{2}{n\text{π}}}\cdot \exp \left[-\left(\frac{n\text{π}}{L}\right){}^{2}at\right]\sin \left(\frac{n\text{π}X}{L}\right)+\frac{X}{L}\right\}(3)\end{array}$

式(3)为单向流场中瓦斯压力的解析解。为了求出该时刻的煤壁瓦斯涌出比流量(qt),根据流量公式:

$\begin{array}{l}q(t)=\lambda \frac{\partial p}{\partial X}|{}_{X=0}=\lambda \frac{p{}_1-p{}_{\text{a}}}{L}+2\lambda \frac{p{}_1-p{}_{\text{a}}}{L}\cdot \\ {\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\exp }\left[-\frac{at}{L{}^2}(n\text{π}){}^2\right](4)\end{array}$

式中$\frac{at}{L{}^2}=F{}_0(t)$为时间准数。同时从式(3)中还可得出压力准数$\theta =\frac{p-p{}_{\text{a}}}{p{}_1-p{}_{\text{a}}}$和距离准数$\overline{X}=\frac{X}{L}$及流量准数$Q{}_{\text{Ν}}=\frac{qL}{\lambda (p{}_1-p{}_{\text{a}})}$,将这些准数带入式(3)和式(4)可得:

$\theta =\overline{X}+{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\frac{2}{n\text{π}}}\cdot \exp [-F{}_0(t)(n\text{π}){}^2]\cdot$

sin(nπX) (5)

$Q{}_{\text{Ν}}(t)=1+2{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\exp }[-F{}_0(t)(n\text{π}){}^2](6)$

2.1 煤巷充分排放时排放带宽度

由式(6)可以看出,当时间准数足够大时,煤层瓦斯流场逐渐趋向于定常流,对于井下的煤层巷道,当掘成后经过长时间的排放作用,其巷道的瓦斯涌出量可以用定常流来计算,则:

$q(t)=\frac{\lambda (p{}_1-p{}_{\text{a}})}{L}(7)$

由图1所示的模型还可以得出如下的关系式:

Q1=∫${}_0^{{\rm T}}$q(t)2mvdt (8)

式中 m煤层厚度,m;

Q1巷道的绝对瓦斯涌出量。

将式(7)带入式(8)并积分得出定常流动时绝对瓦斯涌出量:

$Q{}_0=2mv{\rm T}\frac{\lambda (p{}_1-p{}_{\text{a}})}{L}(9)$

式中T为巷道掘进到当前位置所用的时间,d。

则有:

$L=2mv\lambda \frac{p{}_1-p{}_{\text{a}}}{Q{}_0}{\rm T}(10)$

令煤巷长度ψ=Tv,则:

$L=2m\psi \lambda \frac{p{}_1-p{}_{\text{a}}}{Q{}_0}(11)$

式(11)即为巷道充分排放后的排放带宽度计算公式。其中煤层透气性系数λ应为卸压区、应力增高区和原岩应力区的综合透气性系数,在现场可通过实测确定;若采用理论计算或原始煤层的透气性系数,则应进行相应校正后使用。

由式(11)可知,煤巷周边煤体排放带宽度与煤体的透气性系数、瓦斯压力与巷道大气压力之差成正比,即煤层透气性越好排放带宽度越大;瓦斯压力越大排放带宽度越大。

2.2 煤巷排放带宽度随时间变化规律

将式(4)带入式(8)得:

$\begin{array}{l}Q{}_0=2mv\lambda \frac{(p{}_1-p{}_{\text{a}})}{L}\cdot \\ t\left\{1+2\frac{1}{t}{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\left[\frac{-L{}^2}{a(n\text{π}){}^2}\exp (-F{}_0(t)(n\text{π}){}^2)\right]}\right\}|{}_0^t\end{array}$

$\begin{array}{l}\text{则}L=2mv\lambda \frac{(p{}_1-p{}_{\text{a}})}{Q{}_0}\cdot \\ t\left\{1+2\frac{1}{t}{\displaystyle \sum _{n=1}^{\infty }\left[\frac{-L{}^2}{a(n\text{π}){}^2}\exp (-F{}_0(t)(n\text{π}){}^2)\right]}\right\}\end{array}$

将上式简化为$L=2mv\lambda \frac{p{}_1-p{}_{\text{a}}}{Q{}_0}{\rm T}(1-bL{}^2\text{e}{}^{-ct})$。

为定性描述煤巷排放带宽度随时间的变化,将上式进一步简化:

l=L(1-be-ct) (12)

式中: L为煤巷充分排放带宽度;b,c为常数。

由式(12)得到煤巷排放带宽度随时间的变化曲线,如图2所示。

由图2可以清晰地看出,煤巷排放带宽度随时间的变化规律:排放带宽度随时间增加而增大,当增加到某一阶段后趋近于某一稳定值。究其原因:在0时刻即煤巷初始暴露时由于煤层破坏区的存在,该区内的瓦斯压力梯度瞬间形成导致瓦斯瞬间开始解吸,该破坏区造成的瓦斯排放带宽度为L(1-b),随着时间的增加产生应力增高区,且随着应力增高区前移排放带宽度增加迅速,当煤体上覆岩层压力重新稳定后排放带宽度增加变缓,直至进入原岩应力区后在很小的瓦斯压力梯度下排放带宽度缓慢增长,直至瓦斯压力梯度为0时达到煤巷极限排放带宽度。

3 现场实测研究

在龙会场煤矿采用直接法进行煤层瓦斯含量测定,通过在煤层选取不同位置的测点,并在同一位置施工不同深度钻孔,采取不同深度煤样进行煤层瓦斯含量测定,对比煤层不同取样地点、同一取样点不同深度处煤层可解吸瓦斯含量测定结果,得到煤层的排放带宽度。

3.1 概况

龙会场煤矿位于贵州省桐梓县城东面约5 km,为桐梓县娄山关镇所辖;开采最高标高+1 100 m水平,最低标高为+800 m水平;矿井设计生产能力90 kt/a,矿井已投产,为生产矿井。煤层赋存情况如表1所示。

3.2 数据测定

为了进行不同煤层暴露时间及不同取样深度对比,测点布置选在初始暴露的掘进头与暴露时间较长的巷道内,取样深度7.5～13.5 m,选择部分孔测定煤层透气性系数,结果如图3和表2所示。

通过上述综合分析可知,新暴露煤体比近似条件下暴露时间较长的煤体瓦斯含量高,随着钻孔深度增加二者呈现出一致性;对于暴露时间60 d、煤体取样深度在8～10 m瓦斯含量趋于稳定;随着时间延长煤巷瓦斯排放宽度不会无限增大,极限排放带宽度约为12～15 m。

3.3 煤巷瓦斯排放带宽度实测与理论计算对比

龙会场煤矿6201运输巷长度约200 m,掘进到测定时的时间为60 d,平均掘进速度为3.5 m/d,煤层厚度1.8 m,巷道回风量为118 m3/min,瓦斯浓度平均为0.5%,实测煤层透气性系数为3.604 m2/(MPa2d),则由式(10)计算得出瓦斯排放带宽度为11.536 m,与瓦斯含量实测结果基本吻合。

4 结论

1) 建立了煤壁瓦斯涌出物理、数学模型;

2) 推导出煤巷充分排放时最大瓦斯排放带宽度,定性描述了煤巷瓦斯排放带宽度随时间的变化规律;

3) 采用瓦斯含量直接测定法进行了排放带宽度实测对比研究,证明了理论研究的准确性。对煤巷瓦斯防治及直接法瓦斯含量测定中煤样取样深度具有重要的指导意义。

参考文献

[1]卢平.排放钻孔有效半径的简易确定方法[J].东北煤炭技术,1996(2):36-38.

[2]罗新荣.煤层瓦斯运移物理模拟与理论分析[J].中国矿业大学学报,1991,20(3):55-61.

[3]罗新荣.煤层瓦斯运移物理与数值模拟分析[J].煤炭学报,1992,17(2):51-55.

瓦斯排放管理制度 第4篇

瓦 斯 排 放 管 理 制 度

二0一一

重庆市永川区余家岩煤矿

瓦斯排放管理制度

一、适用范围

1.为贯彻执行党和国家的“安全第一”方针，促进矿井生产建设的正常进行，保障煤矿职工的安全和健康，强化我矿的瓦斯排放管理，制定本制度。

2.本标准适用于余家岩煤矿瓦斯排放的管理。

二、局部瓦斯排放管理制度 1.井下所有煤巷、半煤岩巷和其它瓦斯涌出异常区的岩巷掘进工作面必须安装局部通风机。

2.井下掘进工作面必须安装“双风机双电源”，及双风机自动切换，并且要在作业规程中明确规定。3.井下发生有计划或无计划停风、停电后必须采用局部通风机进行排放瓦斯工作，在排放瓦斯过程中严格执行停电、撤人、控制瓦斯浓度的排放原则。

4.局部通风机在恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，且符合通风机及其开关附近10m以内风流中的瓦斯浓度都不超过0.5%时，方可开启局通风机，恢复正常通风。

5.停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。

6.停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制订安全排瓦斯措施，报矿技术负责人审批。7.在排放瓦斯过程中，排出的瓦斯与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5%，且采区回风系统内必须停电撤人，其他地点的停电撤人范围应在措施中明确规定。

8.局部体积大于0.5m3的空间瓦斯浓度达到2.0%时，附近20米内必须停止工作，撤出人员，切断电源，由瓦检员或放炮员汇报通风调度站，通风部当日值班长提出口头排放瓦斯安全措施，并指定专人进行排放。

9.排放瓦斯措施的主要内容必须包括以下内容：a、排瓦斯负责人及组织人员；b、排瓦斯的设置警戒范围，断电范围及负责人员；撤人的负责人员；c、调控排放瓦斯风量的方法；d、排放瓦斯的浓度规定。

10.排放停工密闭区的瓦斯时，由通风队提出书面排瓦斯安全技术措施，经技术负责人批准后，由技术负责人现场指挥进行排放。

11.排放密闭的尾巷瓦斯、情况不明的巷道、联通已采区、老空区、火区等处的瓦斯时，由矿提出书面措施，经矿通风队审查报技术负责人批准后，由技术负责人组织人员现场指挥，通风队协助进行排放。

12.在排放瓦斯之前，凡是排放瓦斯流经的区域或被排放瓦斯切断安全出口的采掘工作面，必须撤出全部人员，切断所有电源，（除本质安全型监测设施外），并设警戒。

13.排放已密闭区，瓦斯尾巷，联通已采区，火区（上述巷道内无风筒）的瓦斯时，要由外向里，逐节接风筒，严格控制风量，风筒口往外巷道内瓦斯浓度严禁超过2%，全负压通风地点严禁超过1.5%，进入采区回风或总回风混合后，瓦斯浓度分别不超过1%和0.75%。

14.排放临时停工区（巷道内有风筒）的瓦斯时。采用调节排瓦斯“三通”（预先安装）排放瓦斯，掌握排出的瓦斯浓度。15.排瓦斯时，要严格执行“三人联锁排瓦斯制度”。16.瓦检员持“警戒牌”，通风队长持“排瓦斯命令牌”，安全员持“排瓦斯牌”。

17.排瓦斯前，瓦检工在作好放排瓦斯准备工作（检查风电闭锁盲巷口瓦斯情况、风筒情况、排瓦斯三通情况），将警戒牌交给班组长，由班组长派人将瓦斯流经区域巷道人员撤到进风巷，停掉瓦斯流经区域内一切电源，一切工作就绪后，班组长将“排瓦斯命令牌”交给安全员，安全员负责检查以上各项工作就绪后，将“排瓦斯牌”交给瓦检员，表示允许排瓦斯，瓦检员拿到牌后，启动风机进行瓦斯排放。

此时，瓦检员持有“排瓦斯牌”、通风队长持有“警戒牌”，安全员持有“排瓦斯命令牌”。

18.瓦斯排放完毕后，由瓦检员、安全员同时进入工作面检查通风瓦斯、风筒情况，各地点瓦斯浓度降至规定值以下后，排瓦斯方告结束，逆序换回各自的牌，撤除警戒，方可恢复生产。

19.排放串联通风地区瓦斯时，必须严格遵守排放次序。首先从进风方向第一台局部通风机开始排放，风流瓦斯浓度必须控制在0.5%以下，只有当第一台局部通风机排放巷道瓦斯结束后，检查串联风流瓦斯降到0.5%以下时下一台局部通风机方准送电，排放时掌握瓦斯浓度排出。

20.一个采区严禁两台局部通风机同时排放瓦斯。