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综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的应用探究

汇报人：

2024-01-29

引言

综采工作面采空区瓦斯赋存规律

立体式抽采技术原理及优势

综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术应用

现场试验及结果分析

结论与展望

目录

CONTENTS

01

引言

传统的瓦斯抽采方法存在抽采效率低、易引发煤与瓦斯突出等问题，急需一种高效、安全的瓦斯抽采技术。

综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术是一种新型的瓦斯抽采方法，具有抽采效率高、安全性好等优点，对于保障矿井安全生产具有重要意义。

随着我国煤炭资源的不断开采，采空区瓦斯问题日益突出，严重威胁着矿井的安全生产。

国内研究现状

近年来，我国学者在综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术方面进行了大量研究，取得了一系列重要成果。例如，XXX等提出了一种基于XXX原理的立体式抽采方法，有效提高了瓦斯抽采效率；XXX等研究了XXX因素对立体式抽采效果的影响规律，为优化抽采参数提供了理论依据。

国外研究现状

国外学者在综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术方面也开展了相关研究。例如，XXX等提出了一种基于XXX原理的立体式抽采系统，成功应用于实际生产中；XXX等研究了XXX因素对立体式抽采效果的影响机制，为进一步完善该技术提供了参考。

本文旨在探究综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的应用效果及影响因素，为优化该技术提供理论支持和实践指导。

研究目的

首先，介绍综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的原理和特点；其次，分析该技术在应用过程中存在的问题和挑战；接着，通过实验室试验和现场试验相结合的方式，探究不同因素对立体式抽采效果的影响规律；最后，提出针对性的优化措施和建议，为完善该技术提供参考。

研究内容

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综采工作面采空区瓦斯赋存规律

采煤过程中煤壁释放的瓦斯

在采煤过程中，煤壁受到破坏和卸压，大量吸附在煤壁上的瓦斯会解吸并释放到采空区中。

采落的煤炭释放的瓦斯

采落的煤炭中吸附的瓦斯也会在采空区中释放出来，成为采空区瓦斯的主要来源之一。

邻近层及围岩涌出的瓦斯

在采煤过程中，邻近层和围岩中的瓦斯也会通过裂隙和断层等通道涌入采空区。

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地应力对采空区中的瓦斯运移也有一定的影响，特别是在地质构造复杂、地应力较大的区域，地应力作用下的瓦斯运移会更加显著。

地应力作用下的运移

在采空区中，由于瓦斯浓度的差异，会形成浓度梯度，驱动瓦斯从高浓度区域向低浓度区域运移。

瓦斯浓度梯度驱动下的运移

采煤工作面的通风系统会对采空区中的瓦斯产生一定的风压作用，驱动瓦斯沿着风流方向运移。

风压驱动下的运移

瓦斯浓度分布不均

由于采空区中瓦斯来源和运移规律的复杂性，导致瓦斯浓度在采空区中分布不均，存在高浓度和低浓度区域。

瓦斯涌出量变化大

随着采煤工作面的推进和采空区的扩大，采空区中瓦斯的涌出量也会发生变化，有时会出现涌出量突然增大的情况。

瓦斯赋存状态多样

在采空区中，瓦斯可以以游离态、吸附态和溶解态等多种状态存在，不同状态的瓦斯对采煤工作面的安全生产影响也不同。

03

立体式抽采技术原理及优势

采空区瓦斯分布规律

综采工作面采空区瓦斯分布受煤层赋存、地质构造、开采工艺等因素影响，呈现出一定的规律性。通过掌握瓦斯分布规律，可以合理布置抽采钻孔，提高抽采效率。

立体式抽采系统构建

利用巷道、钻孔等空间结构，在采空区不同高度和位置布置抽采管道和钻孔，形成立体式抽采网络。通过优化管道布局和钻孔参数，实现瓦斯的高效抽采。

抽采动力及流量控制

采用适当的抽采设备和动力，对采空区瓦斯进行持续、稳定的抽采。同时，通过调节阀门开度和控制抽采时间等手段，控制瓦斯抽采流量，确保抽采效果和安全。

适用于煤层厚度适中、倾角较小、地质构造简单的矿井。对于煤层厚度过大或过小的矿井，需要根据实际情况进行技术调整。

开采工艺要求

适用于采用综采工艺的矿井。对于其他开采工艺，如炮采、普采等，需要根据工艺特点进行相应的技术改进。

矿井安全条件

要求矿井通风系统完善、瓦斯监测手段齐全、安全管理到位。对于存在安全隐患的矿井，需要采取相应的安全措施后方可应用立体式抽采技术。

煤层赋存条件

04

综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术应用

上向钻孔

从工作面向采空区上方打钻，钻孔终孔位于冒落带内，用于抽采采空区上部的瓦斯。

下向钻孔

从工作面向采空区下方打钻，钻孔终孔位于采空区底部，用于抽采采空区下部的瓦斯。

水平钻孔

从工作面向采空区两侧打钻，钻孔终孔位于采空区中部，用于抽采采空区中部的瓦斯。

根据瓦斯抽采量和管道内瓦斯流速，选择合适的管路直径，以保证瓦斯抽采效果。

管路直径选择

采用吊挂或地埋方式铺设抽采管路，确保管路安全、稳定、不漏气。

管路铺设方式

采用法兰连接、卡箍连接等可靠的连接方式，确保管路连接紧密、不漏气。

管路连接方式

瓦斯浓度

通过检测抽采管路内