1、- 1 -瓦斯抽采理论与技术课程复习题一、填空题1瓦斯抽采系统主要由管道、 瓦斯泵 、流量计、 安全装置 等组成。2煤层透气性越小， 坚固性系数 越低，越难抽出瓦斯。3钻孔直径大，钻孔暴露煤的面积大，则钻孔 瓦斯涌出量 也较大。4充填材料封孔方法主要有水泥、砂浆封孔和 胶圈-粘液 封孔等。5放水器有 人工放水器 与 自动放水器两大类。6瓦斯抽采系统的“三防”装置是指 防回火 装置、 防回气 装置和 防爆炸 装置。7按照规定，开采层瓦斯预抽时，预抽钻孔孔口负压不得低于 13 KPa。二、判断题1联接瓦斯管路时必须加胶垫，上全法兰盘螺丝并拧紧，以确保不漏气。( )2地面泵房内电气设备、照明和其他电
2、气仪表可以使用矿用一般型。( )3煤层透气性越小，瓦斯压力越高，越难抽出瓦斯。( )4本煤层瓦斯抽采，由于单孔抽采流量较小，当煤层透气性差时，钻孔工程量大。( )5开采煤层群时，回采煤层的顶、底板围岩将发生冒落、移动和卸压，使透气性系数降低。( )6开采厚煤层或邻近层处于冒落带时，其中大量的瓦斯会直接进入采空区。( )7实测结果表明，单一钻孔的瓦斯抽采量与其孔长基本上成反比关系。( )8钻孔排放瓦斯可根据瓦斯压力或瓦斯流量的变化来确定。 ( )三、名词解释- 2 -1邻近层抽采瓦斯为了解除邻近层涌出的瓦斯对开采煤层的威胁，常从开采煤层或围岩大巷中向邻近层打钻，抽放邻近层中的瓦斯，以减少邻近层的
3、瓦斯涌出量，这种抽放方法被称为邻近层瓦斯抽放。2采空区抽采瓦斯3综合抽采瓦斯：为了解决高产高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题，必须结合矿井的地质开采条件，实施综合抽放瓦斯，即把开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法在一个采区内综合使用，在空间上及时间上为瓦斯抽放创造更多的有利条件，在工艺及方式方面，将钻孔抽放与巷道抽放相结合、井下抽放与地面钻孔抽放相结合、常规抽放与强化抽瓦斯相结合、垂直短钻孔抽放与水平长钻孔抽瓦斯相结合的技术措施。5未卸压抽采瓦斯6卸压抽采瓦斯7边掘边抽边掘边抽。即在掘进巷道两帮每隔一定距离（20m 龄前30m ）掘一钻场（深度小于6
4、m），在钻场向工作面推进方向打 23个超前钻孔，然后插管、封孔进行抽放。随着工作面的推进，钻场和钻孔也向前排列，如图 c 所示。- 3 -8边采边抽边采边抽。即在工作面前方，在进风巷或回风巷中每隔一定距离打平行于工作面的钻孔，然后插管、封孔进行抽放，如图a 所示；也可以每隔一定距离（20m30m）掘一钻场（深度小于6m ），布置3个扇形钻孔，然后插管、封孔进行抽放，如图 b 所示9穿层钻孔抽采瓦斯采用层外巷道向开采层打穿层钻孔进行抽放10顺层钻孔抽采瓦斯- 4 -利用进入煤层的巷道，沿煤层打钻孔进行抽放11交叉布孔抽采12瓦斯抽采率抽放率是衡量瓦斯抽放效果的重要指标之一，其计算方法有以下 2
5、种：1）按瓦斯涌出量计算。 cyq0图表 1式中 y抽放率，%；qy矿井、采区或工作面的抽放瓦斯量，m 3/min；qc在抽放条件下的矿井、采区或工作面的风排瓦斯量，m 3/min。2）按煤层瓦斯含量计算。 Xoy10式中 y抽放率，%；Xc开采层（或邻近层）! 吨煤抽出的瓦斯量，m 3/t。；Xo开采层（或邻近层）的煤层原始瓦斯含量，m 3/t。13钻孔瓦斯流量衰减系数钻孔瓦斯流量衰减系数是评价预抽煤层瓦斯难易的一个重要指标。该系数表示钻孔瓦斯流量随时间的推移呈衰减变化的特征。其测定与计算方法是。选择具有代表性的煤层区段，打煤层钻孔，完钻后密封钻孔，经 t1 时间测其瓦斯流量 q1，经 t2
6、 时间（数日）后再测其瓦斯流量 q2，并以下式计算。 12lnt式中 钻孔瓦斯流量衰减系数，d -1q1 t1 时间的钻孔瓦斯流量，m 3/min；q2 t2 时间的钻孔瓦斯流量，m 3/min；- 5 -t1 和 t2测定钻孔瓦斯流量 q1、q 2 的时间，d。14煤层透气系数煤层透气性系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志，测定煤层瓦斯透气性系数与测定瓦斯压力、流量一样，都是很重要的。在井下直接测定煤层透气性系数的方法中以中国矿院大学法较为简便，介绍如下：计算公式径向不稳定流动的计算公式如表 31流 量准 数A时 间准 数 BF0系数a指数b煤层透气性系数常数A常数BAYab010-211101
7、010 210210 310310 510510 7110.930.5880.5120.344-0.38-0.28-0.20-0.12-0.10-0.0654.1/07.9.3.7/14.25.0.6./139.4.8BABA210pqr215.04rpB表中 Y流量准数，无因次；F0时间准数，无因次；a、b系数与指数，无因次；P0煤层原始的绝对瓦斯压力， （表压力加 0.1MPa）P1钻孔内排放瓦斯时的瓦斯压力，一般为 0.1MPa（通大气时） ；钻孔半径，m；煤层透气性系数，m 2/ MPa2.d） ；q在排放瓦斯时间为 t 时的钻孔煤壁单位面积瓦斯流量， m3/m2.d，可由下式确定；q
8、=Q/2L;- 6 -Q在时间 t 时的钻孔总流量，m 3/d；L煤孔长度，一般等于煤层厚度，m；t 从开始排放瓦斯到测量瓦斯流量 q 时的时间间隔， d；a煤层瓦斯含量系数， m3/（m 3.MPa0.5） ；15钻孔的有效排放半径1）在无限流场条件下，按瓦斯压力确定钻孔排放瓦斯有效半径先在石门断面上打一个测压孔，准确地测出煤层的瓦斯压力。然后距测压孔由远而近打排放瓦斯钻孔，观察瓦斯压力的变化，如果某一钻孔，在规定的排放瓦斯时间内，能把测压孔的瓦斯压力降低到容许值，则该孔距测压的最小距离即为有效半径。也可以由石门向煤层打几个测压孔，待测出准确瓦斯压力值后，再打一个排放瓦斯钻孔，观察各测压孔瓦
9、斯压力的变化，在规定的排放瓦斯时间内，瓦斯压力降低到安全限值的测压孔距排放孔的距离，就是有效半径。2)在有限流场条件下，按瓦斯压力确定钻孔排放瓦斯有效半径在多排钻孔或网格式密集钻孔排放瓦斯条件下，排放瓦斯区域内瓦斯流动场属于有限流场，这时测定钻孔的排放半径布孔如图 4-1 所示。在石门断面向煤层打一个穿层测压孔或在煤巷打一个沿层测压孔，测出准确的瓦斯压力值后，再在测压孔周围由远而近打数排钻孔，即在距离测压孔较远先打一排排放钻孔(至少四个 )它们位于同一半径上，然后观察瓦斯压力变化。若影响甚小，再在距测压孔较近的半径上再打一排排放钻孔(至少四个)再观察瓦斯压力变化，在规定排放瓦斯期限内，能将测压
10、孔的瓦斯压力降低到容许限值的那排钻孔距测压孔的距离就是排放瓦斯有效半径。四、简述题1简述煤矿瓦斯抽采的意义。为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。简单说来，抽放瓦斯的目的就是为了减少和消除瓦斯威胁，保证煤矿生产安全。其重要意义主要有以下3 点。- 7 -（1）抽放瓦斯可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防性措施。（2）抽放瓦斯可以减少通风负担，降低通风费用；还能够解决通风难以解决的难题。（3）煤层中的瓦斯同煤炭一样是一种地下资源
11、，将瓦斯抽出来送到地面作为原料和燃料加以利用，“变害为利”、“变废为宝”，可以收到节约煤炭、保护环境的效果和可观的经济效益。2分别简述煤层瓦斯预抽和邻近层瓦斯抽采的原理。- 8 -3按照煤矿安全规程 ，煤矿在什么情况下必须建立地面永久瓦斯抽采系统或井下临时瓦斯抽采系统？同下4已知某煤矿按照规定必须建立瓦斯抽采系统，请简述该矿井在什么条件下必须建立地面永久瓦斯抽采系统？- 9 -5煤矿瓦斯抽采的基本原则有哪些？- 10 -6我国煤矿瓦斯预抽难易程度分为几类？判断预抽煤层瓦斯难易程度的指标有哪几个？各类煤层瓦斯预抽难易程度的具体判断指标值是什么？7我国煤矿瓦斯抽采方法的主要分类方式有哪几种？各种分类方式下的主要抽采方法有哪些？
