邻近层采前瓦斯抽采方法.ppt

邻近层采前抽采瓦斯方法
《矿井瓦斯防治》课件
我国多数矿区都具备煤层群的开采条件,在首采煤层的采动作用下,会造成邻近煤层的地应力下降、移动变形、裂隙发育和透气性系数的增加,邻近煤层表现出明显的卸压特征;
在邻近煤层为矿井主采煤层,且煤层瓦斯赋存丰富、瓦斯灾害严重的情况下,需要对邻近层进行采前抽采,降低邻近煤层的瓦斯压力和瓦斯含量;
上述技术即为保护层开采技术;
首采煤层为保护层,邻近层为被保护层。
一、概述
一、概述
长期的理论研究和突出危险煤层开采实践表明,保护层开采技术是最有效、最安全和最经济的防治煤与瓦斯突出的措施。自1933年法国最先使用保护层开采防治煤与瓦斯突出技术以来,已在许多国家得到了应用。
二、邻近层(被保护层)瓦斯抽采技术原理
1、保护层开采后顶底板煤岩层的地应力变化规律
保护层开采后的应力重新分布图
底板岩层内不同层间距处应力集中系数
在离保护层工作面采空区较近的区域,煤岩体的应力值下降很大,。在采空区的后部区域随着顶板矸石的冒落压实,出现应力恢复现象。随着岩层间距即底板深度的增加,采空区下部区域卸压程度逐渐减弱,应力逐渐增大,有效卸压范围也逐渐减小。由此可见,达到一定深度后,保护层采空区下部煤岩体的应力下降较小、卸压作用减弱。
根据围岩应力分布的不同,沿走向可划分为4个区,从前至后分别为:原始应力区、支撑应力区、卸压区和应力逐渐恢复区。
1、保护层开采后顶底板煤岩层的地应力变化规律
沿走向顶底板煤岩层的应力分带
沿走向顶底板煤岩层的应力分区
2)集中应力区
指的是保护层工作面附近,由于采动影响、应力转移,形成的集中应力区,一般在保护层工作面前方50m至后方20m处,其长度取决于工作面的开采深度、工作面长度、开采厚度、倾角和层间距等。大多数在工作面前方10m的范围。‰。
在保护层开采过程中,防止被保护层工作面推进速度加快进入保护层工作面形成的支撑应力区,进而引发煤与瓦斯突出事故。为确保被保护层的卸压效果,防止发生意外,《防突规定》规定,正在开采的保护层工作面超前于被保护层的掘进工作面,其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍,并不得小于100m。
1、保护层开采后顶底板煤岩层的地应力变化规律
沿走向顶底板煤岩层的应力分带
沿走向顶底板煤岩层的应力分区
3)卸压区
卸压区指的是由于保护层的采动作用,产生应力转移,在采空区顶(底)板一定范围的煤岩层内形成的应力降低区。
在卸压区,被保护层所承受的应力低于原始应力,煤层发生膨胀变形,原生裂隙张开,且随着煤岩体的移动形成次生裂隙,被保护层透气性呈几何级倍数增加,为被保护层的卸压瓦斯抽采提供了有利条件。根据潘一矿考察结果,‰,煤层透气性系数增加了2880倍,穿层钻孔单孔瓦斯抽采量达到了1m3/min以上。
卸压期有一定的时空效应,要求提前施工钻孔,同时进行卸压瓦斯抽采。
1、保护层开采后顶底板煤岩层的地应力变化规律
沿走向顶底板煤岩层的应力分带
沿走向顶底板煤岩层的应力分区
4)应力逐渐恢复区
应力逐渐恢复区是由于采空区后部矸石冒落,顶板岩层充分移动形成的,位于采空区后部较远处。地应力及透气性与卸压区相比有所恢复。
由于存在应力逐渐恢复区,因此需要被保护层瓦斯在卸压区内抽采掉。
1、保护层开采后顶底板煤岩层的地应力变化规律
沿走向顶底板煤岩层的应力分带
沿走向顶底板煤岩层的应力分区
在采空区附近,煤岩层移动量较大,随着层间距的加大煤岩层移动量逐渐减小。
2、保护层开采后顶底板煤岩层的移动变形及裂隙发育规律
顶底板围岩的移动变形
底板不同深度上岩层的移动变化规律