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1、1,矿井瓦斯综合治理,2,讲授主要内容,1 矿井瓦斯基础理论,3 矿井瓦斯爆炸,4 煤与瓦斯突出,5 煤矿瓦斯抽放,2 矿井瓦斯涌出量预测,6 事故案例分析,3,1 矿井瓦斯基础理论 1.1 瓦斯的来源与性质,1.1.1 矿井瓦斯概论,4,1 矿井瓦斯基础理论 1.1 瓦斯的来源与性质,1.1.2 矿井瓦斯来源,5,1 矿井瓦斯基础理论 1.1 瓦斯的来源与性质,1.1.3 矿井瓦斯性质,6,1 矿井瓦斯基础理论 1.1 瓦斯的来源与性质,1.1.4 煤矿常见有害气体最高允许浓度,7,1 矿井瓦斯基础理论 1.1 瓦斯的来源与性质,1.1.5 煤矿常见气体危害,8,1 矿井瓦斯基础理论 1.1
2、 瓦斯的来源与性质,1.1.5 煤矿常见气体危害,9,1 矿井瓦斯基础理论 1. 2 煤层瓦斯生成及分带,1.2.1 瓦斯成因,10,1.2.2 煤层瓦斯垂向分带各带气体组分,1 矿井瓦斯基础理论 1. 2 煤层瓦斯生成及分带,11,1 矿井瓦斯基础理论 1. 3 煤层瓦斯赋存,1.3.1 瓦斯在煤体内存在状态,12,1.4.1 煤的吸附能力主要影响因素,1 矿井瓦斯基础理论 1. 4 煤的吸附性质,13,1.4.2 煤层瓦斯含量主要决定因素,1 矿井瓦斯基础理论 1. 4 煤的吸附性质,14,1 矿井瓦斯基础理论 1. 5 矿井瓦斯涌出,1.5. 1 矿井瓦斯涌出方式,15,1.5.2 矿井
3、瓦斯涌出量主要影响因素,1 矿井瓦斯基础理论 1. 5 矿井瓦斯涌出,16,1.5.3 矿井瓦斯等级划分,1 矿井瓦斯基础理论 1. 5 矿井瓦斯涌出,17,1.5.4 矿井瓦斯等级鉴定,1 矿井瓦斯基础理论 1. 5 矿井瓦斯涌出,18,1 矿井瓦斯基础理论 1. 6 矿井瓦斯的危害,1.6.1 矿井瓦斯的危害,19,2 瓦斯涌出量预测技术,预测方法,20,2.1 矿山统计法（1） 基本公式开采实践表明，在一定深度范围内，矿井相对瓦斯涌出量与开采深度呈如下线性关系：,2 瓦斯涌出量预测技术 2.1 矿山统计法,21,2 瓦斯涌出量预测技术 2.1 矿山统计法,2.1 矿山统计法 （2） 瓦斯
4、测定资料统计分析,式中：q为采区或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci为月内每次测得的回风量(m3/min)和回风流中瓦斯浓度(%)；n为统计月份的测定次数； A为统计月平均日产量，t/d ；Hc为全矿井加权平均开采深度(m)；Hi、Ai为鉴定月份第i采区的采深(m)和产量(t)。,22,2 瓦斯涌出量预测技术 2.1 矿山统计法,2.1 矿山统计法（3） 使用条件及要点 生产矿井的延深水平、生产水平的新采区、与生产矿井邻近的新矿井，在应用中必须保证预测区的开采技术条件、地质条件与生产区相同或类似。 工作面从开切眼形成到第一次放顶期间，由于瓦斯涌出尚未达正常状态，在该段时间内的测定
5、数据不能在统计分析中应用； 某些矿井相对瓦斯涌出量与开采深度之间并不呈线性关系，即a值不是常数，此时，应首先根据实际资料确定a值随开采深度的变化规律。 在采煤不正常的情况下测得的瓦斯涌出量，以及地质变化带采区瓦斯涌出量变化很大的情况下测得的瓦斯涌出量，均不能在统计分析中应用。 应用统计预测法时的外推范围一般沿垂深不超过100200m，沿煤层倾斜方向不超过600m。 在实施瓦斯抽放的采区和工作面，还应考虑抽放瓦斯的影响。,23,2 瓦斯涌出量预测技术 2.2 分源预测法,2.2 分源预测法 2.2.1 矿井瓦斯涌出的源井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直
6、接决定着矿井瓦斯涌出量的大小。应用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量，是以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。,24,2.2 分源预测法 2.2.2 计算方法（1） 开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量 薄及中厚煤层不分层开采时按下式计算： 厚煤层分层开采时按下式计算： （2） 邻近层瓦斯涌出量,2 瓦斯涌出量预测技术 2.2 分源预测法,25,2.2 分源预测法 2.2.2 计算方法（3） 掘进巷道煤壁瓦斯涌出量（4） 掘进落煤的瓦斯涌出量（5）回采工作面瓦斯涌出量 （6） 掘进工作面瓦斯涌出量,2 瓦斯涌出量预测技
7、术 2.2 分源预测法,26,2.2 分源预测法 2.2.2 计算方法（7） 生产采区瓦斯涌出量 （8） 矿井瓦斯涌出量,2 瓦斯涌出量预测技术 2.2 分源预测法,27,3 矿井瓦斯爆炸,3.1 瓦斯爆炸过程3.1.1 瓦斯爆炸的化学反应过程化学反应式为： 如果井下空气O2不足，反应的最终式为：3.瓦斯爆炸的产生与传播过程爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就
8、能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已迈破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和02，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。,28,3 矿井瓦斯爆炸,3.2 瓦斯爆炸发生条件,29,3 矿井瓦斯爆炸,3.3 瓦斯爆炸的界限,30,3 矿井瓦斯爆炸,3.4 瓦斯爆炸的危害,31,3 矿井瓦斯爆炸,3.5 瓦斯爆炸发生原因,32,3 矿井瓦斯爆炸,3.6 引起瓦斯积聚的主要因素,33,3 矿井瓦斯爆炸,3.7 引起瓦斯爆炸的火源,34,3 矿井瓦斯爆炸,3.8 瓦
9、斯爆炸的主要影响因素,35,3 矿井瓦斯爆炸,3.9 防治瓦斯爆炸措施,36,3 矿井瓦斯爆炸,3.10 防治瓦斯爆炸范围扩大措施,37,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,4.1.1 煤与瓦斯突出基本概念,38,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,39,4.1.2 国外煤与瓦斯突出概况,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,40,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,41,4.1.3 我国煤与瓦斯突出概况,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,42,4.1.4 突出分类及特征,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,43,4.1.4 突出分类及特征,4
10、煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,44,4.1.5 煤与瓦斯突出的基本特征,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,45,4.1.5 煤与瓦斯突出的基本特征,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,46,4.1.5 煤与瓦斯突出的基本特征,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,47,4.1.6 煤与瓦斯突出的危害,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,48,4.1.7 煤与瓦斯突出预兆,4 煤与瓦斯突出 4.1 煤与瓦斯突出概述,49,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.1 煤层突出危险性随采深增加而增大对同一矿区、同一矿井、同一煤层来说，随着开采深度的增加
11、，煤层突出危险性增大，具体表现为突出次数增多、突出强度增大。在浅部开采为高瓦斯矿井，甚至为低瓦斯矿井，开采到深部后，由于煤层赋存条件的变化，煤层瓦斯压力增大，而转变为突出矿井；一些在浅部开采突出危害较轻的突出矿井，开采到深部后，转变为严重突出矿井。一般一个矿井或一个煤层有一个开始发生突出的深度，当小于该深度时不会发生突出，当开采大于该深度时，就有发生突出的危险，在煤与瓦斯突出领域，该深度称为始突深度。始突深度一般取决于发生突出的最小瓦斯压力和井田构造状况，一般是瓦斯风化带的深度深一倍以上。,4 煤与瓦斯突出 4.2 煤与瓦斯突出机理,50,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.2 绝大
12、多数突出发生在煤巷掘进工作面在统计的9845次突出中，煤巷掘进工作面突出7482次，占到76%，石门揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。需要指出的是石门揭煤工作面突出次数少，并不代表石门揭煤突出危险小，危害轻，而是矿井石门揭煤次数少。在防突技术落后的6070年代，几乎每次石门揭煤都要发生煤与瓦斯突出，而且一旦发生突出，往往发生特大型煤与瓦斯突出。我国的特大型突出几乎都是在石门揭煤工作面发生的。回采面突出次数少，而且回采面突出多数为危害相对较小的压出型煤与瓦斯突出，但采面人员集中，短兵相接，容易造成特大人身伤亡事故，不可忽视。,4 煤与瓦斯突出 4.2
13、煤与瓦斯突出机理,51,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.3 石门突出危险性最大在统计的9845突出中，尽管石门突出次数少，但突出强度大，平均突出强度为316.5t，是平巷平均突出强度50t的6倍以上，瓦斯喷出量超过数万立方米，波及范围广，易造成非常严重的重大事故。而且从石门工作面距煤层2m起至穿过煤层全厚而进入顶板或底板2m止，整个揭穿过程都有危险，也曾发生过仅2m厚煤层在石门揭穿过程中突出两次的实例。在各种突出中，采面突出强度最小 ，平均突出强度为47.8t。,4 煤与瓦斯突出 4.2 煤与瓦斯突出机理,52,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.4 煤层突出危险性随煤
14、厚增加而加大对同一矿区、同一矿井来说，突出煤层厚度越大，突出危险性也越大，特别是软分层的厚度的增加，突出的次数增多，突出度增大。南桐矿务局三号煤煤层厚度0.30.5m，平均突出强度2吨，最大突出强度5吨；五号煤煤厚0.70.8m，平均突出强度38吨，最大突出强度38吨；六号煤厚1.01.5m，平均突出强度43吨，最大突出强度450吨；而煤层厚度较大的4号层，煤厚为2.53.2m，平均突出强度88吨，最大突出强度5000吨。该局所有特大型突出都发生在该煤层，突出次数占全局突出次数的60%以上。,4 煤与瓦斯突出 4.2 煤与瓦斯突出机理,53,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.5 突
15、出大多数发生在地质构造带在有严重突出危险的矿务局的3082次有明确有无地质构造记录的突出中，有2525次突出突出地点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造，无地质构造的突出有557次，仅占18.1%。需要指出的是，对刚刚开始突出的突出矿井、突出煤层，突出几乎都和地质构造有关，而对突出已有几十年历史的严重突出矿井、突出煤层，当作业地点无地质构造时，也可能发生煤与瓦斯突出。,4 煤与瓦斯突出 4.2 煤与瓦斯突出机理,54,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.6 大多数突出前有作业方式诱导在对我国8480次有明确作业方式记录的突出事例统计表明，有8253次有放炮、支护、落煤、打
16、钻等作业方式诱导了突出，占97.3%,其中放炮作业突出5481次，占64.6%。值得注意的是风镐落煤突出676次，占8%；手镐落煤突出1102次，占13%。尽管风镐落煤和手镐落煤突出强度一般不大，仅1020吨，但施工人员在现场，一旦发生突出，势必造成人身伤亡事故。,4 煤与瓦斯突出 4.2 煤与瓦斯突出机理,55,4.2.1 煤与瓦斯突出一般规律 4.2.1.7 突出前大多有突出预兆多数煤与瓦斯突出事例发生前，都会出现各种不同的有声或无声预兆。在统计的我国5029次有明确突出预兆记载的突出事例中，有4493次突出发生前有突出预兆，占89.3%，无突出预兆仅有536次，占10.7%。因此，熟悉掌握煤与瓦斯突出，对防止突出造成人身伤亡事故，具有十分重要的现实意义。,
