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1、重庆大学网络教育学院 毕业设计（论文）题目 白皎煤矿瓦斯治理技术研究学生所在校外学习中心 批次 层次 专业 072，高中起点专科，采矿工程学 号 学 生 指 导 教 师 起 止 日 期2009年3月1日至2009年4月22日目 录摘要31.引言42.煤矿瓦斯概述42.1瓦斯定义42.2瓦斯含量及涌出量52.2.1瓦斯含量及其影响因素52.2.2矿井瓦斯涌出的形式52.2.3矿井瓦斯涌出量的表示方法和主要影响因素53.白皎煤矿矿井瓦斯的特点63.1矿井瓦斯赋存条件及生成原因63.2.1矿井瓦斯赋存条件63.2.2矿井瓦斯生成的原因74.矿井瓦斯防治及效果74.1国内外瓦斯防治主要手段及其优缺点7
2、4.1.1防治瓦斯爆炸的措施 74.1.2预防瓦斯喷出及突出的措施 84.1.2.1预防瓦斯喷出的措施 84.1.2.2预防瓦斯突出的措施 84.2白皎矿井瓦斯防治技术及使用效果94.2.1矿井瓦斯抽采94.2.1.1矿井瓦斯抽采系统94.2.1.2矿井瓦斯抽采技术104.2.2瓦斯抽采效果165.总结17参考文献18摘 要白皎煤矿位列全国22对重灾矿井的第五位，是全国有名的难治理煤与瓦斯突出矿井。建矿至今我矿已突出221次，其中特大型突出7次，突出强度最大一次为：突出煤量2777吨，瓦斯量为497573m3，大型突出9次，次大型突出49次。面对如此恶劣的生产条件和自然灾害，为实现安全生产，保
3、障职工的生命安全和国家财产免遭损失，白皎煤矿始终把“一通三防”摆在安全生产重中之重的位置，把防止重大通风瓦斯事故作为“一通三防”工作的主线，严格贯彻落实“先抽后采、监测监控、以风定产”瓦斯治理十二字方针，切实开展瓦斯集中整治，依靠科技进步治理灾害，认真实施抽采瓦斯这一治理瓦斯灾害的根本措施，并坚持“抽、防”并举，为矿井安全生产创造有利条件。 关键词：瓦斯突出 一通三防 先抽后采 监测监控 以风定产 1、引言白皎矿井为国内知名、难治理的严重煤与瓦斯突出矿井，煤层瓦斯含量分别为：B4煤层18.26m3/t、B3煤层18.73 m3/t、B2煤层18.86m3/t，已测煤层瓦斯压力最大3.2MPa。
4、井田内地质构造复杂，每平方公里就有断层多达34.3条，生产揭露落差大于2m的断层多达千余条，构造致使原岩水平应力达到垂直应力的2.8倍。在已测煤层瓦斯压力在1.573.2MPa的情况下，矿井瓦斯灾害异常严重，投产至今已发生突出210次，其中特大型突出7次，大型突出10次,次大型突出50次。平均每次突出煤量169.62T，突出瓦斯量11707m3，其中最大一次突出煤量为2777t、瓦斯量497573m3，瓦斯逆流达千余米。近几年绝对瓦斯涌出量为88124m3/min；相对瓦斯涌出量为66110m3/t。投产至今已发生过瓦斯爆炸事故63起，瓦斯燃烧事故18起，其中死亡事故10起，死亡54人。200
5、6年度白皎煤矿的瓦斯等级鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量99.3m3/min，相对涌出量98 m3/T，属煤与瓦斯突出矿井。2、煤矿瓦斯概述2.1瓦斯的定义矿井瓦斯是指从煤岩中释放出的气体的总称，主要成分是甲烷(CH4)，其次为氮气和二氧化碳，还有烃类气体等。瓦斯是一种无色、无味的气体。由于瓦斯的比重轻，容易聚集在巷道的上部。瓦斯的渗透性很强，封闭在采空区内的瓦斯能不断地渗透到矿内空气中，从而增加空气中的瓦斯浓度。空气中瓦斯浓度增加会相对降低空气中氧的含量。当瓦斯浓度达到40时，因缺乏氧气会使人窒息死亡。瓦斯具有燃烧性与爆炸性。瓦斯与空气混合达到一定浓度后，遇火能燃烧或爆炸，对矿井威胁很大。井下瓦斯
6、爆炸产生的高温、高压和大量有害气体，能形成破坏力很强的冲击波，不但伤害职工生命，而且会严重地摧毁矿井巷道和井下设备。有时，还可能引起煤尘爆炸和井下火灾，从而扩大灾害的危险程度。矿井瓦斯在煤体及围岩中的存在状态有游离状态(也称自由状态)和吸附状态两种。2.2瓦斯含量及涌出量2.2.1瓦斯含量及其影响因素瓦斯含量是指单位体积或单位质量的煤体或围岩中所含有的瓦斯量，单位通常用m3m3、m3t来表示。瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。影响煤体瓦斯含量的因素很多，可概括为两类：一类是影响瓦斯生成量多少的因素，如成煤前含有机质的量，煤化程度；另一类是瓦斯的保存和放
7、散条件，如煤的性质，煤层赋存状况，煤层顶、底板和覆盖层的性质、厚度等。2.2.2矿井瓦斯涌出的形式瓦斯涌出是指储存在煤体内的部分瓦斯离开煤体而涌入采掘空间。瓦斯涌出的形式分为普通涌出和特殊涌出两种。瓦斯由煤层或岩层表面非常微细的裂隙和孔隙中缓慢、均匀而持久地涌出称为普通涌出。瓦斯特殊涌出包括瓦斯喷出与突出，即在压力状态下，在很短的时间内自采掘工作面的局部地区，突然涌出大量的瓦斯或伴随瓦斯突然涌出有大量的煤和岩石被抛出。2.2.3矿井瓦斯涌出量的表示方法和主要影响因素矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，通常用单位时间或单位质量的煤所放出的瓦斯数量来表示。瓦斯涌出量分为绝对涌出
8、量和相对涌出量两种。影响瓦斯涌出量的主要因素有煤层瓦斯含量、开采规模、开采顺序与回采方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式、采空区管理方法等。3、白皎煤矿矿井瓦斯的特点3.1矿井概况矿井相对瓦斯涌出量为112.52m3/t，绝对对瓦斯涌出量为62.51m3/min。从建矿至今先后发生煤与瓦斯突出224次，其特大型突出7次，突出强度最大为：突出煤量2777吨，瓦斯量为497573m3，大型突出9次，次大型突出49次，始突深度120m。 3.2矿井瓦斯赋存条件及生成原因3.2.1矿井瓦斯赋存条件从整个矿井来看，主要开采宣威组二煤层，煤质属高变质无烟煤，据整个芙蓉矿区煤变质分析可知，其煤变质作
9、用是以区域深成变质和区域热力变质相互迭加作用为主，仅在井田北部存在明显的接触变质作用。因此，这种区域深成变质和区域热力变质缓慢的相互迭加作用是形成无烟煤这一构造煤和瓦斯含量最大的主要根源，煤层瓦斯含量为18.150m3/t。宣威组煤系地层的聚煤环境属滨海平原型，其顶底板岩性以泥岩、粉砂岩、砂质泥岩和钙泥质胶结的中细砂岩为主，这种岩性组合形式对煤层形成了透气性较差的相对保护层，在无断裂构造或影响较小的地段，煤层通常比较干燥，开采过程中无淋水现象，这说明二煤围岩的岩性组合形式有效阻止了煤层中瓦斯向外逸散和运移，故此形成的瓦斯得以较好的保存。地质构造是影响瓦斯产生的重要条件之一。它一方面可以改变煤层
10、的赋存形态及煤层本身的煤体结构；另一方面可以改变煤层围岩的透气性能。白皎井田总体为一单斜构造，地层走向呈扇状波形变化。其内的中小型断裂构造比较发育，同时还有一些为宽缓的背斜。在目前开范围内的中型断裂构造有F39、F40、F41、F42等断层。3.2.2矿井瓦斯生成的原因煤矿井下的瓦斯产生主要来自煤层和煤系地层，它主要是腐植型有机物在成煤过程中生成的。瓦斯由甲烷及其同系物、非烃类气体CO，N2，H2，CO，H2S以及稀有气体氦、氩等组成，其中CH4 含量较高，一般在60%80%。瓦斯主要具有以下性质：矿井瓦斯是一种无色、无臭、无味的气体，比空气轻，常聚集在巷道的顶部。矿井瓦斯对人有窒息作用。矿井
11、瓦斯虽然无毒，但在空气中的浓度增大时，能使空气中的氧气含量相对降低，使人窒息。当空气中的瓦斯含量达到40以上时，能使人立即死亡。矿井瓦斯具有燃烧性和爆炸性。矿井瓦斯在空气中的含量达到适当浓度时，遇到引爆热源能引起燃烧和爆炸。4、矿井瓦斯防治及效果4.1国内外瓦斯防治主要手段及其优缺点目前国内外大部分煤矿均采取抽放、排放、注水工艺治理瓦斯，大大的减少了煤矿瓦斯事故的发生。4.1.1防止瓦斯爆炸的措施引起瓦斯燃烧与爆炸必须具备3个条件：一定浓度的瓦斯，一定温度的引火源和足够的氧。防止瓦斯爆炸的技术措施很多，可以分为三个方面：防止瓦斯积聚、防止瓦斯被引燃和防止瓦斯事故的扩大。根本措施是前面两个。防止
12、瓦斯积聚的根本措施是加强通风，包括矿井必须根据规定配足风量，采用机械通风，实行分区通风，工作面采用独立通风，采空区必须及时封闭，瓦斯矿井的掘进工作面禁止使用扩散通风等措施。防止瓦斯积聚的其他措施包括及时处理局部积存瓦斯，抽放瓦斯，加强检查等。防止瓦斯被引燃是指防止明火、放炮和电火花、摩擦火花、冲击火花等引火源使瓦斯燃烧爆炸。4.1.2预防瓦斯喷出和突出的措施4.1.2.1预防瓦斯喷出的措施 预防处理瓦斯喷出的措施，应根据瓦斯喷出量的大小和瓦斯压力的高低来制定，一般采取“探、排、引、堵”等措施。 (1)“探”就是探明地质构造和瓦斯情况。(2)“排” 就是排放和抽放瓦斯。如探明断层、裂隙、溶洞大小
13、或瓦斯量不多时，可让它自然排放。如瓦斯量大，喷出强度大，持续时间长，则可插管进行抽放。(3)“引” 就是引导瓦斯到回风巷。(4)“堵”就是堵塞裂隙。可用黄泥或水泥堵住裂隙，防止瓦斯喷出。 同时，对于瓦斯喷出的工作面要有独立的通风系统并加大供风量。4.1.2.2预防瓦斯突出的措施预防煤和瓦斯突出的措施分为区域性措施和局部性措施。开采解放层是最经济、最有效的区域性措施。首先开采的非突出层称为解放层，后开采的突出层称为被解放层。局部性措施是指突出危险煤层采掘时采用的影响范围较小的预防措施。主要方法是排出瓦斯，增大卸压范围；加固煤体，增强煤体抵抗能力；人为诱使煤和瓦斯突出，减少突出损失。4.2白皎矿井瓦斯防治技术及使用效果白皎煤矿位列全国22对重灾矿井的第五位，是全国有名的难治理煤与瓦斯突出矿井。建矿至今我矿已突出221次，其中特大型突出7次，突出强度最大一次为：突出煤量2777吨，瓦斯量为497573m3，大型突出9次，次大型突出49次。矿井内构造主要
