矿井瓦斯涌出及瓦斯喷出

1、1内容提要内容提要一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治3一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律煤的结构：孔隙煤的结构：孔隙-裂隙系统裂隙系统CH4CH4CH4CH4CH4连通裂隙：瓦斯运移主要通道连通裂隙：瓦斯运移主要通道非连通孔隙：瓦斯扩散主要通道非连通孔隙：瓦斯扩散主要通道 煤层受煤层受地应力地应力的作用，孔

2、隙的作用，孔隙-裂隙系统尺寸和闭合程度会受到裂隙系统尺寸和闭合程度会受到影响，透气性发生较大的变化。影响，透气性发生较大的变化。4一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律1. 煤层瓦斯流场分类煤层内瓦斯流动空间的范围称为煤层内瓦斯流动空间的范围称为流场流场。在流场内，瓦斯呈现流。在流场内，瓦斯呈现流动状态，具有流向、流速与瓦斯压力梯度或浓度梯度。动状态，具有流向、流速与瓦斯压力梯度或浓度梯度。按空间瓦斯流动方向变化流场分类按流场在时间上的变化单向流动径向流动球向流动稳定流动非稳定流动5一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律1. 煤层瓦斯流场分类（1）单向流动）单向流动 在在x

3、、y、z 三维空间内，三维空间内，只有一个力向有流速，其它两只有一个力向有流速，其它两个方向流速为零。例如薄及中个方向流速为零。例如薄及中厚煤层中的煤巷与回来工作面厚煤层中的煤巷与回来工作面煤壁内的瓦斯流动就属于单向煤壁内的瓦斯流动就属于单向流动。流动。 *厚煤层厚煤层当巷道不能揭露当巷道不能揭露整个煤厚时，在垂直方向上流整个煤厚时，在垂直方向上流速不为零，不是单向流动。速不为零，不是单向流动。6一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律1. 煤层瓦斯流场分类（2）径向流动）径向流动 在在x、y、z 三维空间内，三维空间内，在两个方向有分速度，第三个在两个方向有分速度，第三个方向的分速度

4、为零。例如石门、方向的分速度为零。例如石门、竖井、钻孔垂直穿透煤层时，竖井、钻孔垂直穿透煤层时，在煤壁内的瓦斯流动就属于这在煤壁内的瓦斯流动就属于这一类，其等瓦斯压力线平行煤一类，其等瓦斯压力线平行煤壁呈近似同心圆形。壁呈近似同心圆形。7一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律1. 煤层瓦斯流场分类（3）球向流动）球向流动 在在x、y、z 三维空间内，三维空间内，在三个方向都有分速度。例如在三个方向都有分速度。例如在厚煤层中煤巷的掘进工作面在厚煤层中煤巷的掘进工作面煤壁内、钻孔或煤壁内、钻孔或石门石门进入煤层进入煤层时以及时以及采采落的煤块从其中落的煤块从其中涌出涌出瓦斯的流动。瓦斯的

5、流动。8一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律1. 煤层瓦斯流场分类（4）非稳定流动）非稳定流动 稳定流场中任何一点的稳定流场中任何一点的流速、流向和瓦斯压力不随时流速、流向和瓦斯压力不随时间而变化间而变化。例如经过长期排放。例如经过长期排放(150天天)的煤壁的煤壁趋于稳定流场趋于稳定流场。（5）稳定流动）稳定流动 非非稳定流场中任何一点的稳定流场中任何一点的流速、流向和瓦斯压力流速、流向和瓦斯压力都都随时随时间而变化间而变化。如。如煤层暴露初期的煤层暴露初期的瓦斯流场都是非稳定流场瓦斯流场都是非稳定流场。9一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律2. 瓦斯扩散运动及菲克定

6、律（Fick Law） 瓦斯在孔隙瓦斯在孔隙-裂隙系统内的运移可分为两类，一类是裂隙系统内的运移可分为两类，一类是扩散运动扩散运动，遵守菲克定律（遵守菲克定律（Fick law），），另一类是另一类是渗透运渗透运动动，遵守达西定律（，遵守达西定律（Dacy law）。 瓦斯在小孔瓦斯在小孔(1m)与微孔与微孔(0.1m)内的运移主要为扩散运动，内的运移主要为扩散运动，即瓦斯分子在其浓度即瓦斯分子在其浓度(或密度或密度)梯度的作用下由高浓度向低浓度方向梯度的作用下由高浓度向低浓度方向运移。可用菲克运移。可用菲克(Fick)定律来描述。定律来描述。式中：dm微单元上的瓦斯扩散量，m3/m2； dc

7、/dl瓦斯浓度梯度或密度梯度， （m3/m3）/m; D 扩散系数，m2/s。tlcDdmddd描述气体扩散现象的宏观规律，这是生理学家菲克描述气体扩散现象的宏观规律，这是生理学家菲克（Fick）于）于1855年发现的。包括两个内容：（年发现的。包括两个内容：（1）在）在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（称为扩散通量物质流量（称为扩散通量Diffusion flux，用，用J表示）表示）与该截面处的浓度梯度与该截面处的浓度梯度(Concentration gradient)成成正比，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大。这正比

8、，也就是说，浓度梯度越大，扩散通量越大。这就是菲克第一定律。（就是菲克第一定律。（2）在非稳态扩散过程中，在）在非稳态扩散过程中，在距离距离x处，浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量处，浓度随时间的变化率等于该处的扩散通量随距离变化率的负值。这是菲克第二定律，随距离变化率的负值。这是菲克第二定律，10一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律3. 瓦斯渗流运动及达西定律（Dacy Law） 圆筒横断面积为圆筒横断面积为A，其中充填均匀的砂粒，其中充填均匀的砂粒，砂层厚度为砂层厚度为l，由金属网支托。水由稳压水箱经，由金属网支托。水由稳压水箱经水管水管A流入圆筒中，再经砂层渗滤后由出水管流

9、入圆筒中，再经砂层渗滤后由出水管B流出。其流量由量筒流出。其流量由量筒C量测，在砂层上下两端量测，在砂层上下两端装测压管以量测渗流的水头损失。装测压管以量测渗流的水头损失。 在在1856年，达西利用左图装置，通过了大年，达西利用左图装置，通过了大量的试验研究，得到圆筒内的渗流量量的试验研究，得到圆筒内的渗流量Q与圆筒与圆筒横断面积横断面积A和水力坡度和水力坡度J成正比，并和沙粒的透成正比，并和沙粒的透水性能有关。达西总结得出渗流能量损失与渗水性能有关。达西总结得出渗流能量损失与渗流速度之间的关系：流速度之间的关系：Q=kAJ11 瓦斯在小孔瓦斯在小孔(1m)以上的孔隙或裂隙内的运移，可能有两种

10、形以上的孔隙或裂隙内的运移，可能有两种形式：层流与紊流，层流又分为线性渗透层流与非线性渗透层流，各式：层流与紊流，层流又分为线性渗透层流与非线性渗透层流，各服从不同的规律。服从不同的规律。一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律3. 瓦斯渗流运动及达西定律（Dacy Law）低雷诺区（Re100）非线性层流：服从非线性渗流定律。紊流：惯性力占优势。12 瓦斯在小孔瓦斯在小孔(1m)以上的孔隙或裂隙内流动的雷诺数以上的孔隙或裂隙内流动的雷诺数Re1m)以上的孔隙或裂隙内流动的以上的孔隙或裂隙内流动的雷诺雷诺数数Re110时，时，此时为非线性层流，符合：此时为非线性层流，符合：式中：Vn无

11、因次流速； a煤的瓦斯渗透性常数； m指数，不同的矿井m值不同； 无因次瓦斯压力梯度。一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律mnlpaVdd4. 非线性渗流定律lp d/d14 根据达西定律和质量守恒定律，瓦斯在煤层孔隙裂隙系统中进根据达西定律和质量守恒定律，瓦斯在煤层孔隙裂隙系统中进行单向非稳定线性渗透流动时：行单向非稳定线性渗透流动时：式中：x煤层瓦斯含量，m3/m3； 煤层透气性系数，m2/(MPa2d)； P瓦斯压力的平方，P=p2， MPa2； l 单向流体长度，m。一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律22lPtx5. 单向非稳定渗流微分方程15 煤层透气系数是

12、煤层瓦斯流动难易程度的标志。煤层透气系数是煤层瓦斯流动难易程度的标志。式中：Vn换算成标准状况下的流速，m/d； 煤层透气性系数，m2/(MPa2d) 。 透气性系数的物理意义：在透气性系数的物理意义：在1m3煤体的两侧，瓦斯压力平方差为煤体的两侧，瓦斯压力平方差为1MPa2时，通过时，通过1m长度的煤体，在长度的煤体，在1m2煤面上每日流过的瓦斯量煤面上每日流过的瓦斯量(t，标准大气压力下，标准大气压力下)。 单位换算单位换算1m2/(MPa2d)=2.5x1017m2=0.025毫达西毫达西一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律lPlPpKlpKppvppVlpKVVppVnnn

13、nnndd-dd2dddd226. 煤层的透气性系数16 煤的孔隙煤的孔隙-裂隙系统对地应力的作用非常数感，当压应力增高时，裂隙系统对地应力的作用非常数感，当压应力增高时，煤的透气系数下降；反之压应力减少煤的透气系数下降；反之压应力减少(卸压卸压)时，煤的透气系数则增时，煤的透气系数则增加。加。一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律6. 煤层的透气性系数be0加载应力，MPa； b 系数。17一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律7. 煤层的透气性系数测定方法概述 目前煤层透气性系数的现场测定方法主要有：前苏联学者提出的雅罗伏依法雅罗伏依法、克里切夫斯基流量法和压力克里切夫

14、斯基流量法和压力法法、马可尼压力法以及钻孔流量法马可尼压力法以及钻孔流量法。 中国矿业大学周世宁教授在总结已有煤层透气性系数测定方法的基础上，根据煤层瓦斯径向不稳定流量理论，提出了新的煤层透气性系数测定方法-周世宁法周世宁法。 18内容提要内容提要一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治19（1）瓦斯涌出量的定义）瓦斯涌出量的

15、定义 瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石中涌出的瓦斯量。瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石中涌出的瓦斯量。l 绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3/min或或m3/d；l 相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量平均日产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位是平均日产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位是(m3/t)。二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素1. 瓦斯涌出量的概念AQqCHCH44*1440式中： qCH4相对瓦斯涌出量，m3/t； QCH4绝对瓦斯涌出量， m3/min； A日产煤量，t。20（2）瓦斯涌出

16、量的形式）瓦斯涌出量的形式 指瓦斯涌出在指瓦斯涌出在时间时间上与上与空间空间上的分布形式。上的分布形式。l 普通涌出普通涌出在时间和空间上均匀、不间断涌出。如：煤壁瓦斯涌出、在时间和空间上均匀、不间断涌出。如：煤壁瓦斯涌出、采空区不间断瓦斯涌出等。采空区不间断瓦斯涌出等。l 特殊涌出特殊涌出不均匀间断涌出。包括老顶来压时采空区瓦斯突然涌出、不均匀间断涌出。包括老顶来压时采空区瓦斯突然涌出、落煤、片帮时的瓦斯突然涌出以及瓦斯喷出、瓦斯突出等。落煤、片帮时的瓦斯突然涌出以及瓦斯喷出、瓦斯突出等。二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素1. 瓦斯涌出量的概念21 构成包括三部分：

17、构成包括三部分：煤壁煤壁、迎头煤壁迎头煤壁和和采落煤采落煤的瓦斯涌出。的瓦斯涌出。l 煤壁煤壁掘成并已支护的巷道煤壁瓦斯涌出，均匀涌出并逐渐衰减。掘成并已支护的巷道煤壁瓦斯涌出，均匀涌出并逐渐衰减。l 迎头煤壁迎头煤壁掘进新暴露出来的煤壁，初始瓦斯涌出量大。掘进新暴露出来的煤壁，初始瓦斯涌出量大。l 采落煤采落煤落煤时煤体破碎，煤中瓦斯迅速大量释放，随后在装运过程落煤时煤体破碎，煤中瓦斯迅速大量释放，随后在装运过程 中逐渐释放。中逐渐释放。二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素2. 掘进巷道的瓦斯涌出22变化特点：变化特点：由于掘进由于掘进落煤、运煤、支护、落煤、运煤、支

18、护、打眼放炮（炮掘）的打眼放炮（炮掘）的等作业是循环进行的，等作业是循环进行的，因此瓦斯涌出就表现因此瓦斯涌出就表现出周期性的波动涌出。出周期性的波动涌出。放炮及炮后放炮及炮后12h涌出涌出量最大，随后趋于正量最大，随后趋于正常。常。二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素2. 掘进巷道的瓦斯涌出23瓦斯积聚层：瓦斯积聚层： 由于瓦斯比空气轻，具有上浮的特点，加之顶煤瓦斯涌出，由于瓦斯比空气轻，具有上浮的特点，加之顶煤瓦斯涌出，当顶板不平滑且风量不足时，巷道顶部可能形成高浓度瓦斯的层状积聚。当顶板不平滑且风量不足时，巷道顶部可能形成高浓度瓦斯的层状积聚。二、瓦斯涌出量及其主

19、要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素3. 巷道瓦斯积聚层V=0.5m/sQCH4=5.6L/s0m 15m 30m40%30%20%19%5%1%24瓦斯积聚层：瓦斯积聚层： 由于瓦斯比空气轻，具有上浮的特点，加之顶煤瓦斯涌出，由于瓦斯比空气轻，具有上浮的特点，加之顶煤瓦斯涌出，当顶板不平滑且风量不足时，巷道顶部可能形成高浓度瓦斯的层状积聚。当顶板不平滑且风量不足时，巷道顶部可能形成高浓度瓦斯的层状积聚。二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素3. 巷道瓦斯积聚层V=0.5m/sQCH4=5.6L/s0m 15m 30m40%30%20%19%5%1%5%1%0.5%0

20、.2%V=2.2m/s25 回采工作面瓦斯涌出构成：回采工作面瓦斯涌出构成：本煤层本煤层、邻近层、采空区邻近层、采空区的瓦斯。的瓦斯。二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素4. 回采工作面的瓦斯涌出26（1）自然因素）自然因素 煤层和围岩的瓦斯含量煤层和围岩的瓦斯含量二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素煤层瓦斯含量：W（m3/t）煤层中包含的游离瓦斯和吸附瓦斯总量。相对瓦斯涌出量：q（m3/t）开采煤层的瓦斯涌出量。q=（W0-Wc）W0邻近煤层的瓦斯涌出量。q=m0/m（W0-Wc）围岩的瓦斯涌出量。单一煤层开采时，单

21、一煤层开采时，qW；煤层群（含瓦斯围岩）开采时，煤层群（含瓦斯围岩）开采时，qW。27（1）自然因素）自然因素 开采深度开采深度二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u瓦斯风化带内，矿井瓦斯涌出量与深度无关；瓦斯风化带内，矿井瓦斯涌出量与深度无关；u甲烷带内，矿井瓦斯涌出量随深度增加而增大；甲烷带内，矿井瓦斯涌出量随深度增加而增大；u甲烷带深部，邻近层和围岩的瓦斯涌出量比例随深度增加而增加。甲烷带深部，邻近层和围岩的瓦斯涌出量比例随深度增加而增加。开采深度（m）采区涌出量（m3/t）涌出量（ m3/t）占全区比例（%）开采层邻近层、围岩开采层邻

22、近层、围岩52013583862600188104555870225172377102031427138728（1）自然因素）自然因素 地面大气压变化地面大气压变化二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u 大气压只影响封闭空间内的瓦大气压只影响封闭空间内的瓦斯涌出，如工作面采空区、已斯涌出，如工作面采空区、已封闭的老空区，封闭的老空区，P1V1=P2V2；大气压变化影响采空区就像呼大气压变化影响采空区就像呼吸一样；吸一样；u 大气压对煤壁、落煤瓦斯涌出大气压对煤壁、落煤瓦斯涌出几乎无影响。几乎无影响。大气压大气压采区采区(含采空区含采空区)采区

23、采区(含采空区含采空区)回采面回采面(含采空区含采空区)回采面回采面(含采空区含采空区)掘进面掘进面(无采空区无采空区)29（2）开采技术因素）开采技术因素 开采顺序与回采方法开采顺序与回采方法二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u 分层开采：分层开采：首采分层瓦斯涌出量大；首采分层瓦斯涌出量大；u 回采率：回采率：回采率低的工作面瓦斯涌出量大；回采率低的工作面瓦斯涌出量大；u 采空区顶板管理方法：采空区顶板管理方法：自然垮落法邻近层、围岩卸压大，其瓦斯涌自然垮落法邻近层、围岩卸压大，其瓦斯涌出分量大。出分量大。u 采煤方法：采煤方法：旱采比

24、水采瓦斯涌出量大，因为水对瓦斯涌出有抑制作旱采比水采瓦斯涌出量大，因为水对瓦斯涌出有抑制作用。用。30（2）开采技术因素）开采技术因素 回采速度与产量回采速度与产量二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u 回采速度：回采速度：回采速度较小时，邻近层和围岩的相对瓦斯涌出量较大；回采速度较小时，邻近层和围岩的相对瓦斯涌出量较大；u 产量：产量：产量越大，绝对瓦斯涌出量越大，但相对瓦斯涌出量却有可产量越大，绝对瓦斯涌出量越大，但相对瓦斯涌出量却有可能减小；能减小；u 运输：运输：采落煤快速集中运输时，落煤运输过程中的瓦斯涌出量减小。采落煤快速集中运输

25、时，落煤运输过程中的瓦斯涌出量减小。31（2）开采技术因素）开采技术因素 落煤工艺及老顶来压步距落煤工艺及老顶来压步距二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u 瓦斯涌出不均衡系数：瓦斯涌出不均衡系数： 炮采、机采、综采对瓦斯涌出的不均衡系数影响很大，浅割煤、小炮采、机采、综采对瓦斯涌出的不均衡系数影响很大，浅割煤、小来压步距可降低不均衡系数。来压步距可降低不均衡系数。32（2）开采技术因素）开采技术因素 通风压力和采空区封闭质量通风压力和采空区封闭质量二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u 通

26、风压力：通风压力：高负压通风使采空区内的瓦斯更易涌出到工作面；高负压通风使采空区内的瓦斯更易涌出到工作面；u 采空区封闭质量：采空区封闭质量：采空区封闭质量不好，易导致其内部的瓦斯向外采空区封闭质量不好，易导致其内部的瓦斯向外涌出；通风压力过大时，也对采空区瓦斯涌出有促进作用。涌出；通风压力过大时，也对采空区瓦斯涌出有促进作用。33（2）开采技术因素）开采技术因素 回采工作面通风系统回采工作面通风系统二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素5. 影响瓦斯涌出的主要因素u 沿空留巷：沿空留巷：巷道直接与邻近采空区沟通，邻近采空区内瓦斯直接涌巷道直接与邻近采空区沟通，邻近采空区

27、内瓦斯直接涌出到工作面区域；出到工作面区域；u 带有煤柱的巷道：带有煤柱的巷道：煤柱与采空区隔离，阻止邻近采空区瓦斯向工作煤柱与采空区隔离，阻止邻近采空区瓦斯向工作面区域涌出。面区域涌出。34内容提要内容提要一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治35三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定1. 矿井瓦斯等级的划分煤矿

28、瓦斯等级鉴定暂行办法煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法规定：规定：（一）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。（一）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 （发生、鉴定、认定）（发生、鉴定、认定）（二）高瓦斯矿井：（二）高瓦斯矿井： q相相10m3/t or q绝绝40m3/min。 q掘掘3m3/min or q采采5m3/min。（三）瓦斯矿井：（三）瓦斯矿井：q相相10m3/t，and q绝绝40m3/min。 q掘掘 3m3/min and q采采 5m3/min。36三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定2. 矿井瓦斯等级鉴定AQ 1025-2006 矿井瓦斯等级鉴定规范矿井瓦斯等级鉴定

29、规范（1）瓦斯等级鉴定的条件）瓦斯等级鉴定的条件 在在“正常生产条件正常生产条件（condition of normal production）”下进行；下进行； 测定区域（矿井、煤层、翼、水平或采区）的实际产量（包括回采和掘测定区域（矿井、煤层、翼、水平或采区）的实际产量（包括回采和掘进）达到该区域设计产量（或正常产量）的进）达到该区域设计产量（或正常产量）的60%以上的条件。以上的条件。 选择一年内矿井绝对瓦斯涌出量选择一年内矿井绝对瓦斯涌出量最大的月份最大的月份进行，分上、中、下旬各取进行，分上、中、下旬各取一天（相隔一天（相隔10天），每天分天），每天分3班（或班（或4班）进行测定工作

30、；班）进行测定工作； 鉴定前应编制好瓦斯等级鉴定计划，做好组织分工和人员培训；鉴定前应编制好瓦斯等级鉴定计划，做好组织分工和人员培训； 鉴定前检查并确保仪器仪表符合技术要求。鉴定前检查并确保仪器仪表符合技术要求。37三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定2. 矿井瓦斯等级鉴定AQ 1025-2006 矿井瓦斯等级鉴定规范矿井瓦斯等级鉴定规范（2）测定内容：）测定内容： 风量；风量； 风流中（进风和回风）风流中（进风和回风）CO2和和CH4浓度：浓度：C=C回回-C进进； 当月瓦斯抽放量；当月瓦斯抽放量； 当月产煤量。当月产煤量。38三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定2.

31、 矿井瓦斯等级鉴定AQ 1025-2006 矿井瓦斯等级鉴定规范矿井瓦斯等级鉴定规范（3）测定地点：）测定地点： 矿井进、回风测风站；矿井进、回风测风站； 每个水平总进、回风测风站；每个水平总进、回风测风站； 每个煤层总进、回风测风站；每个煤层总进、回风测风站； 每翼总进、回风测风站；每翼总进、回风测风站； 每个采区总进、回风测风站。每个采区总进、回风测风站。 1 1主井主井；2 2副井副井，3井底车场；4主要运输石门；5阶段运输大巷； 6 6回风井回风井；7回风石门；8 8回风大巷回风大巷；9采区运输石门；10采区下部车场底板绕道；11采区下部车场；12采区煤仓；13行人进风巷；14运输上山

32、；15轨道上山；16上山绞车房；17采区回风石门；18采区上部车场；19采区中部车场；2020区段运输平巷区段运输平巷；21下区段回风平巷；22联络巷；2323区段回风平巷区段回风平巷；24开切眼；25采煤工作面40三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定2. 矿井瓦斯等级鉴定AQ 1025-2006 矿井瓦斯等级鉴定规范矿井瓦斯等级鉴定规范（4）测定要求：）测定要求： 每班正常生产时刻进行；每班正常生产时刻进行； 约定时间在同一时刻进行。约定时间在同一时刻进行。41AQ 1025-2006 矿井瓦斯等级鉴定规范矿井瓦斯等级鉴定规范（5）相关计算：）相关计算： 矿井绝对瓦斯涌出量矿井绝

33、对瓦斯涌出量式中：n每天班次，“三八制”时，n=3；“四六制”时，n=4。三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定niiiiiniiCQCQnqnQQQQ11)(10011进进回回排排抽排绝2. 矿井瓦斯等级鉴定 矿井相对瓦斯涌出量矿井相对瓦斯涌出量AQq绝相*144042内容提要内容提要一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯

34、喷出的防治43四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治 针对瓦斯来源的数量及其变化规律等特征，采取相适应的控制技术进行治理，并通过方案对比，选用效果好、经济佳、适用、最优的治理方法。分源治理：分源治理：分级管理：分级管理：综合防治：综合防治： 按瓦斯危险程度对矿井进行分级，并按瓦斯危险等级进行管理，采区专门的治理措施。 以消除瓦斯危险为方向，以确保生产中人身安全为主要目标，采取专题研究、现场考察、多项技术配合、设备与工程保障等综合的防治措施治理瓦斯 。1. 瓦斯涌出防治原则44四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理掘掘进进工工作作面面巷道煤壁瓦斯涌出巷道煤壁瓦斯涌出顺层钻孔边掘边抽顺层钻孔边掘边

35、抽顺层浅孔抽放顺层浅孔抽放巷帮钻墙截流巷帮钻墙截流巷道迎头瓦斯涌出巷道迎头瓦斯涌出迎头钻孔预抽迎头钻孔预抽煤层注水煤层注水快速运煤快速运煤巷道落煤瓦斯涌出巷道落煤瓦斯涌出控制掘进度和落煤量控制掘进度和落煤量双巷掘进、全负压通风双巷掘进、全负压通风45四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理回回采采工工作作面面工作面煤壁瓦斯涌出工作面煤壁瓦斯涌出采前预抽采前预抽边采边抽边采边抽工作面浅孔注水工作面浅孔注水工作面割煤瓦斯涌出工作面割煤瓦斯涌出采落煤洒水快运采落煤洒水快运控制推进速度控制推进速度采空区抽采采空区抽采采 空 区 瓦 斯 涌 出采 空 区 瓦 斯 涌 出邻近层邻近层(预预)抽采抽采瓦

36、斯尾巷、改造通风系统瓦斯尾巷、改造通风系统46四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理老老空空区区封闭老空区封闭老空区加强闭墙质量加强闭墙质量预埋管抽采预埋管抽采封闭区瓦斯抽采封闭区瓦斯抽采尾巷抽采尾巷抽采钻孔抽采钻孔抽采47四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（6m）局扇直接排放法局扇直接排放法瓦斯浓度3%，积存量不大，直接通风排放不超限。局扇瓦斯浓度3%48四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（6m）局扇直接排放法局扇直接排放法风筒增阻排放法风筒增阻排放法瓦斯积存量大，直

37、接排放易造成瓦斯超限。用绳子绑风筒控制风量。难度大！局扇瓦斯49四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（6m）局扇直接排放法局扇直接排放法风筒增阻排放法风筒增阻排放法风筒接头调风法风筒接头调风法风筒在外部把接头断开，利用接头漏风调节风量，逐渐稀释瓦斯，监控回风流浓度。局扇瓦斯50四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（6m）局扇直接排放法局扇直接排放法风筒三通调风法风筒三通调风法风筒增阻排放法风筒增阻排放法风筒接头调风法风筒接头调风法事先在外部风筒上安装三通，平时封堵分支，排放瓦斯前

38、打开用以同届风量。局扇瓦斯51四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（6m）局扇直接排放法局扇直接排放法风筒三通调风法风筒三通调风法风筒增阻排放法风筒增阻排放法风筒接头调风法风筒接头调风法逐段通风排放法逐段通风排放法独头长，瓦斯量大。由外向内逐段恢复通风。风筒逐渐向内接，冲出风流瓦斯2%。局扇52四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（6m）局扇直接排放法局扇直接排放法风筒三通调风法风筒三通调风法风筒增阻排放法风筒增阻排放法风筒接头调风法风筒接头调风法逐段通风排放法逐段通风排放法钻孔

39、通风排放法钻孔通风排放法局扇对掘的两个头相距较近时，在另一头向煤柱打钻，调整通风系统，利用全风压通风稀释瓦斯。53四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治2.分源治理独独头头巷巷道道排排放放瓦瓦斯斯避免盲巷（避免盲巷（120m）；）； （2）瓦斯浓度超限；）瓦斯浓度超限； （3）巷道底鼓，支护破坏，巷道垮塌（）巷道底鼓，支护破坏，巷道垮塌（20m）。）。潜在危险：潜在危险： （1）瓦斯爆炸，瓦斯燃烧；）瓦斯爆炸，瓦斯燃烧； （2）窒息事故。）窒息事故。65五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点2.（卸压）瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出（卸压）瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出实例实例2. 发生时

40、间：发生时间：1972年年7月月13日日1时时46分。分。发生地点：发生地点： 南桐一矿南桐一矿0307上段回采工作面上段回采工作面。事故原因：事故原因： （1）回采面位于）回采面位于3号层中，呈采空区三角区；号层中，呈采空区三角区； （2）工作面距王家坝向斜轴部）工作面距王家坝向斜轴部60m，距潜伏，距潜伏F断层断层40m； （3）下部）下部4号层为突出煤层，位于号层为突出煤层，位于F断层和王家坝向斜之间应力叠加区断层和王家坝向斜之间应力叠加区; （4）回采地压与构造应力叠加，导致底鼓，产生新裂隙卸压瓦斯喷出。）回采地压与构造应力叠加，导致底鼓，产生新裂隙卸压瓦斯喷出。喷出瓦斯量：喷出瓦斯量

41、：喷出速度喷出速度500m3/min，总量，总量75100m3，持续时间，持续时间109h，瓦斯，瓦斯 浓度浓度50%。66五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点2.（卸压）（卸压）瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出67五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点2.（卸压）瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出（卸压）瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出实例实例2. 发生前预兆：发生前预兆：回采面突然来压，支架折断，底鼓回采面突然来压，支架折断，底鼓0.4-0.5m，煤变软变湿，底，煤变软变湿，底 板出现板出现“咝咝咝咝”声，压力显现激烈。声，压力显现激烈。事故后果

42、：事故后果： （1）风流逆流（）风流逆流（180m）；）； （2）瓦斯浓度超限）瓦斯浓度超限50%； （3）巷道底鼓，产生宽度）巷道底鼓，产生宽度100mm的倾向裂缝，裂缝中岩石有擦痕，的倾向裂缝，裂缝中岩石有擦痕， 中填方解石，为新生裂隙。中填方解石，为新生裂隙。潜在危险：潜在危险： （1）瓦斯爆炸，瓦斯燃烧；（）瓦斯爆炸，瓦斯燃烧；（2）窒息事故。）窒息事故。68五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点3. 瓦斯沿钻孔喷出瓦斯沿钻孔喷出发生地点：发生地点： 大多数发生在掘进工作面打探钻的过程。大多数发生在掘进工作面打探钻的过程。发生特点：发生特点： 1.时间：时间：持续时间较短

43、；持续时间较短； 2.预兆：预兆：有明显的地压显现预兆，响煤炮等；有明显的地压显现预兆，响煤炮等； 3.位置：位置：掘进巷道迎头大探钻；掘进巷道迎头大探钻； 4.裂缝：裂缝：钻孔；钻孔； 5.沟通性：沟通性：钻孔与溶洞、砂岩、高瓦斯煤层等相通；钻孔与溶洞、砂岩、高瓦斯煤层等相通； 6.瓦斯来源：瓦斯来源：喷出的瓦斯主要来源于卸压瓦斯或承压瓦斯。喷出的瓦斯主要来源于卸压瓦斯或承压瓦斯。69五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点3. 瓦斯沿钻孔喷出瓦斯沿钻孔喷出实例实例. 抚顺煤矿发生的抚顺煤矿发生的33次钻孔瓦斯喷出动力现象，不仅巷道充满高浓度瓦斯，次钻孔瓦斯喷出动力现象，不仅巷道

44、充满高浓度瓦斯，最长最长116m巷道瓦斯浓度巷道瓦斯浓度10%以上，逆风以上，逆风40m瓦斯浓度瓦斯浓度2%以上，喷出瓦斯总以上，喷出瓦斯总量量2500m3)，而且大多将钻杆顶出（有，而且大多将钻杆顶出（有16次将钻杆顶出次将钻杆顶出10m以外，有以外，有5次顶出次顶出40m以外；有以外；有3次分别将次分别将196m、186m、230m的钻杆全部顶出的钻杆全部顶出)，钻杆弯曲，钻杆弯曲(大大多呈多呈120环状弯曲环状弯曲)、折断、折断(最多断为最多断为13段段)，有的钻杆插入岩帮或底扳，有的钻杆插入岩帮或底扳(一般一般0.3-0.5m，最深达，最深达0.85m)；喷出的高压瓦斯气流将钻机推倒甚

45、至推出数米远；喷出的高压瓦斯气流将钻机推倒甚至推出数米远；喷出的煤粉等抛出物将钻机埋住，也曾多次造成人员受伤事故。喷出的煤粉等抛出物将钻机埋住，也曾多次造成人员受伤事故。70五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点3. 瓦斯沿钻孔喷出瓦斯沿钻孔喷出时间喷出次数最大强度巷道瓦斯（%）破坏情况喷出前预兆煤量（t）瓦斯（m3）19551959510.110钻孔被顶出1040m以外，插入底板0.3m，钻机被埋住孔内有雷鸣声、煤炮声；夹钻、顶钻、憋水；瓦斯浓度增大、底板有水等。19601964340250010116m巷道瓦斯浓度10%以上；钻杆被顶出40m，插入岩帮0.5m19701974

46、3350010钻杆被顶出10m外，折断13段19751979310186m钻杆全部顶出10m以外，环状弯曲1980198472.255010196m钻杆全部顶出，插入岩帮0.85m1985198991048710230m钻杆全部订出10m，弯曲、折断199019913730010钻杆弯曲120，折断6段，钻机推出数米合计 33402500抚顺矿区钻孔瓦斯喷出事故情况71内容提要内容提要一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治五、瓦斯喷出的分类及其特

47、点五、瓦斯喷出的分类及其特点六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治72六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害（1） 瓦斯超限，引发瓦斯爆炸、瓦斯燃烧；瓦斯超限，引发瓦斯爆炸、瓦斯燃烧；（2） 吹扬煤尘，引发煤尘爆炸；吹扬煤尘，引发煤尘爆炸；（3） 顶底板变形、支柱支架破坏；顶底板变形、支柱支架破坏；（4） 岩石断裂、破坏冲击，产生火花；岩石断裂、破坏冲击，产生火花；（5） 损坏采掘设备；损坏采掘设备；（6） 瓦斯气体、煤尘、煤块冲击伤人；瓦斯气体、煤尘、煤块冲击伤人；（7） 瓦斯窒息；瓦斯窒息；（8） 毁坏采掘工程，冻结煤炭资源。毁坏采掘工程，冻结煤炭资源。73

48、内容提要内容提要一、煤层瓦斯流动基本规律一、煤层瓦斯流动基本规律二、瓦斯涌出量及其主要影响因素二、瓦斯涌出量及其主要影响因素三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定四、瓦斯涌出防治四、瓦斯涌出防治五、瓦斯喷出的分类及其特点五、瓦斯喷出的分类及其特点六、瓦斯喷出的危害六、瓦斯喷出的危害七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治74七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治 预防与处理瓦斯喷出的措施；应根据瓦斯喷出的类型、喷出瓦斯量的大预防与处理瓦斯喷出的措施；应根据瓦斯喷出的类型、喷出瓦斯量的大小和瓦斯压力的高低来拟定。小和瓦斯压力的高低来拟定。 一般可采用一般可采用“探、排、引、堵、风探、排、引、

49、堵、风”的综合技术措施。的综合技术措施。（1）探）探探明地质构造探明地质构造 在掘进巷道的前方和两侧打钻孔，探明是否存在含有瓦斯的断层、裂隙、在掘进巷道的前方和两侧打钻孔，探明是否存在含有瓦斯的断层、裂隙、溶洞等地质构造，以便了解它们的位置、范围以及储存瓦斯的多少等情况，溶洞等地质构造，以便了解它们的位置、范围以及储存瓦斯的多少等情况，为采取针对性措施提供参考。为采取针对性措施提供参考。（2）排）排排排(抽抽)放瓦斯放瓦斯 如果探明断层、裂隙、溶洞不大或瓦斯量不多时，则可让它自然排放；如果探明断层、裂隙、溶洞不大或瓦斯量不多时，则可让它自然排放；否则需打钻孔进行抽放；而若掘进工作面及巷道有较多

50、细小裂隙，且分布较否则需打钻孔进行抽放；而若掘进工作面及巷道有较多细小裂隙，且分布较广时，可暂时停止掘进，封闭巷道接管抽放。广时，可暂时停止掘进，封闭巷道接管抽放。1. 综合预防措施综合预防措施75七、瓦斯喷出的防治七、瓦斯喷出的防治（3）引）引引导瓦斯引导瓦斯 喷出瓦斯的裂隙范围较小且喷出瓦斯量不大时，可用金属罩或帆布罩喷出瓦斯的裂隙范围较小且喷出瓦斯量不大时，可用金属罩或帆布罩将喷瓦斯的裂隙盖住，然后在罩上接风简或管路，将瓦斯引到回风巷道或引将喷瓦斯的裂隙盖住，然后在罩上接风简或管路，将瓦斯引到回风巷道或引到距离工作面到距离工作面20m以外的巷道小，以保证工作面安全爆破。以外的巷道小，以保证工作面安全爆破。（4）堵）堵封堵裂隙封堵裂隙 喷出瓦斯的裂隙较广、喷出瓦斯量很小时，可用黄泥或水泥堵住裂隙，喷出瓦斯的裂隙较广、喷出瓦斯量很小时，可用黄泥或水泥堵住裂隙，阻止瓦斯喷出，以保证掘进工作面的安全。阻止瓦斯喷出，以保证掘进工作面的安全。（5）风）