矿井瓦斯防治重点

1、一、填空：煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤的过程中生成的。煤的原始母质一一腐殖质 沉积以后，一般经历两个成气时期：从植物遗体到泥炭属于生物化学成气时 期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤直到无烟煤属于煤化变质作用成 气时期。瓦斯生成量的多少主要取决于原始母质的组成和煤化作用所处的阶 段。煤中瓦斯的赋存状态一般有吸附状态和游离状态2种。在煤层赋存的瓦斯量 中，通常吸附瓦斯量占80%90%，游离瓦斯量占10%20%；游离瓦斯 以自由气体形式存在（孔径大于10nm ）内；吸附瓦斯分为吸着状态与吸收 状态；在吸附瓦斯量中又以煤体表面吸着的瓦斯量占多数。煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带与甲烷带。

2、氮气一二氧化碳 带、氮气带、氮气一甲烷带统称为瓦斯风化带。直接法测定煤层瓦斯含量测定和计算的损失瓦斯量、解吸瓦斯量和残存 瓦斯量这三部分之和即为煤层原始瓦斯含量案瓦斯流场的空间集合形状划分可分为单向流动、径向流动和球向流动。煤矿瓦斯涌出量预测依据矿井瓦斯涌出量预测方法，采用分源预测法或 矿山统计法。抽采方法分类：按瓦斯源：开采（本）煤层瓦斯抽采、邻近煤层（包括不可 采煤层）瓦斯抽采、围岩（采空区）瓦斯抽采综合作用假说认为突出是地应力、瓦斯、煤的力学性质等因素综合作用的结 果瓦斯治理方针：先抽后采、监测监控、以风定产瓦斯治理体系：通风可靠（通风是基础）、抽采达标（抽采是手段）、监控有效（监测 监

3、控是保障）、管理到位（管理是关键）我国瓦斯治理理念经历了：局部防突措施为主、先抽后采、抽采达标和区域防突措施先 行四个阶段。瓦斯抽采设备三防装置:防爆、防回火、防回气防治煤与瓦斯突出的理念（防突规定第六条）防突工作坚持“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则；突出矿井采掘工作做到“不掘突出头、不采突出面”，未按要求采取区域综合防突措施的，严 禁采掘活动；区域防突工作应当做到“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”。根据爆炸传播速度与音速的关系，可将瓦斯爆炸分为以下三类：爆燃、爆炸、 爆轰瓦斯抽采要优先选择高负压大流量水环式真空泵，瓦斯抽采泵和管网的能力 要留有足够的富余系数，泵的装机能力

4、应为需要抽采的23倍具备条件的矿井， 应分别建立高、低浓度两套抽采系统，满足煤层预抽、卸压抽采和采空区抽采的 需求二、名词突出煤层：在矿井井田范围内发生过突出的煤层、经鉴定有突出危险性的煤 层或按突出煤层管理的煤层。甲烷带：煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加呈有规律的增长。增长的梯度，在不同煤质（煤化程度）、不同地质构造与赋存条件有所不同。 相对瓦斯涌出量随开采深度增加而有规律增加。瓦斯灾害出现。煤层瓦斯压力是指煤层孔隙内气体分子自由热运动所产生的作用力，由游离 瓦斯形成，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。煤层原始瓦斯压力是指煤层未受采 动、瓦斯抽采及人为卸压等影响处的煤层瓦斯压力；煤层残存瓦斯

5、压力是指 煤层受采动、瓦斯抽采及人为卸压等影响后残存的瓦斯呈现的压力；煤层瓦 斯压力单位为MPa可解吸瓦斯含量是指当原始煤体受到采动等因素的影响，煤质在常压和储层温度下自然脱附出来的煤层瓦斯含量，单位为m3/t或mL/g可解吸瓦斯含量=煤层原始瓦斯含量-残存瓦斯含量。残存瓦斯含量是指在标准状态 下，煤样自然解吸平衡后，残存在煤样中的瓦斯含量。透气性的物理意义是在1m3煤体的两侧，当其压力的平方差为0.01MPa2时， 通过1m2煤面，每日流过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内涌出的瓦斯量。绝对 瓦斯涌出量，在单位时间内从煤层和岩层以及采落的煤（岩）体所涌出的瓦 斯量，相对

6、瓦斯涌出量，平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量瓦斯爆炸甲烷和空气混合后，在一定的条件下遇高温热源发生的剧烈的 连锁反应。并伴有高温高压的现象，在瓦斯爆炸的过程中，火焰从火源占据 的空间不断的传播到爆炸性混合气体所在的整个空间甲烷在混合气体中的 浓度为9.5%，这个浓度是理论上爆炸最强烈的甲烷浓度石门揭煤是在巷道掘进过程中，遇到煤层时，揭露煤层的过程瓦斯积聚是指体积大于0.5立方米的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%的现象）。 为了防止瓦斯积聚，每一矿井必须从生产技术管理上尽量避免出现盲巷，临 时停工地点不准停风，并加强通风系统管理，严格执行瓦斯检查制度，及时 安全地处理积聚瓦斯瓦斯能够爆炸的浓度范围称

7、为瓦斯爆炸界限。能够发生挖爆炸的最低瓦斯浓度值为瓦斯 爆炸下限；能够发生挖爆炸的最高瓦斯浓度值为瓦斯爆炸上限，在新鲜空气中，瓦斯爆 炸的界限为5%-16%，瓦斯爆炸的下限为5%，瓦斯爆炸的上限为16%。三、简答突出过程可划分为4个阶段：准备阶段能量积聚过程，有突出预兆；过程时间变化范围很大，有时几秒 钟即可完成。激发阶段应力状态突然改变，煤体破坏形成大量的裂隙，吸附瓦斯大量解 吸参与突出。落煤、打眼、刨柱窝等都可以激发突出发展阶段 在地应力与瓦斯压力作用下，连续剥离并破碎煤煤体；破碎的煤 在瓦斯内能作功下，运送边粉碎。终止阶段 遇到较硬的煤体，地应力与瓦斯压力降低不足以破坏煤体，突出 孔道被堵

8、塞煤层瓦斯压力测压地点的选择原则：测定地点应优先选择在石门或岩巷中，选择岩性致密的地点，且无断层、 裂隙等地质构造处布置测点，其瓦斯赋存状况要具有代表性。测压钻孔应避开含水层、溶洞，并保证测压钻孔与其距离不小于50m。对于测定煤层原始瓦斯压力的测压钻孔应避开采动、瓦斯抽采及其他人 为卸压影响范围，并保证测压钻孔与其距离不小于50m。对于需要测定煤层残余瓦斯压力的测压钻孔，则根据测压目的的要求进 行测压地点的选择。选择测压地点应保证测压钻孔有足够的封孔深度（穿层测压钻孔的见煤 点或顺层测压钻孔的测压室应位于巷道的卸压圈之外），并需保证15m 以上的岩柱长度。采用注浆封孔的上向测压钻孔倾角应不小于

9、5。同一地点应设置两个测压钻孔，其终孔见煤点或测压气室应在相互影响 范围外，原则上测压孔距离外应不小于20m。瓦斯压力测定地点宜选择在进风系统，行人少且便于安设保护栅栏的地 方1.2.1)2)3)4)5)6)7)3.4.矿井瓦斯等级：根据矿井的瓦斯涌出量和涌出形式划分为。突出矿井具备下列情形之一的矿井为突出矿井：（一）发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的；（二）经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的；（三）依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危 险性鉴定的。高瓦斯矿井具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井：（一）矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t；（二）矿井绝

10、对瓦斯涌出量大于40m3/min ；（三）矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min；（四）矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min。瓦斯矿井同时满足以下条件的矿井为瓦斯矿井：（一）矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t；（二）矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min；（三）矿井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min；（四）矿井各采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min建立瓦斯抽采系统的条件煤矿安全规程和煤矿瓦斯抽采基本指标规定：有下列情况的矿井， 必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统：一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或

11、一个掘进工作面瓦斯涌出 量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min；年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min；年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min；年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min；年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。开采有煤与瓦斯突出危险的煤层。防治煤与瓦斯突出规定：“突出矿井必须建立满足防突工作要求的地面永 久瓦斯抽采系统”，“现行煤矿规程、规范、标准、规定等有关突出防治的内 容与本规定不一致的，依照本规定执行。”因此，瓦斯突出矿井必须建立地 面永久瓦斯抽采

12、系统瓦斯抽采的可行性论证煤层瓦斯抽采难易程度分类指标rf-rf指标难易程度-钻孔瓦斯流量衰减系数 a /d-i百米钻孔瓦斯极限抽采量Q/m3煤层透气性系数A /m2 MPa-2 d-i容易抽采1440010可以抽采0.003 0.0514400288010 0.1较难抽采0.0528800.17.7.本煤层采前抽采瓦斯防突机理（P119）体现在以下方面：1.降低地应力，释放应变潜能。2.释放瓦斯，降低瓦斯潜能。3.增大突出阻力8.突出预兆可分为3个方面：1）地压显现方面的预兆有：煤炮声、支架声响，岩煤开裂，底鼓，来压， 钻孔变形等等。2）瓦斯涌出方面的预兆有：瓦斯浓度增大，瓦斯涌出忽大忽小，打

13、钻时顶 钻、卡钻和抱钻，钻孔喷瓦斯煤壁或工作面温度降低，也有少数实例发现煤壁温度升高，等等3）煤力学性能与结构方面的预兆有：层理紊乱，倾角变陡，波状隆起，断 层等等煤与瓦斯突出鉴定测点布置要求1)2)应当能有效代表待鉴定范围的突出危险性应按照不同的地质单元分别布置，测点分布和数量根据煤层范围大小、地质构造复杂程度等确定3）4）对鉴定的总体要求同一地质单元内沿煤层走向测点不应少于2个，沿倾向不应少于3个埋深最大的开拓工程部位布置应有测点对鉴定的总体要求矿井有下列情况之一的，应立即进行突出煤层鉴定；鉴定未完成前， 应当按照突出煤层管理:煤层有瓦斯动力现象的相邻矿井开采的同一煤层发生突出 的；煤层瓦

14、斯压力达到或者超过0.74MPa（表压力）的。突出煤层和突出矿井的鉴定 由煤矿企业委托具有突出危险性鉴定资质的单位进行，鉴定单位应当在接受委托之日起 120天内完成鉴定工作爆炸主要影响因素可燃性气体爆炸界限受多种因素的影响：1）温度对爆限的影响 随着温度的升高，甲烷爆炸下限下降，上限升高， 即爆炸范围扩大。2）初始压力对爆炸界限的影响随着初始压力的升高，甲烷爆炸下限变动 很小而上限上升很大。3） 其它可燃气体的影响混入甲烷同系物和CO时，瓦斯爆炸下限下降4）氧浓度对爆炸界限的影响爆炸三角形5） 煤尘的影响飞扬在烷空气体中的煤尘，会降低甲烷的爆炸下限。6）引火源点燃能量的影响 引火源向邻近的烷空

15、气体层传输的能量越大， 爆炸范围也越宽。四、论述1.防治煤与瓦斯突出的区域性措施区域综合防突措施（区域四位一体）包括下列内容：（一）区域突出危险性预测一瓦斯参数结合瓦斯地质分析（二）区域防突措施（开采保护层区域性预抽煤层瓦斯）（三）区域措施效果检验（四）区域验证九种基本方法煤层瓦斯含量的主要影响因素？（论述题）1、煤层的埋藏深度：煤层的埋藏深度的增加，有利于封存瓦斯。瓦斯风化带中瓦斯含 量小，不会发生瓦斯突出。甲烷带内，瓦斯含量随深度的增加而增大。2、围岩透气性：围岩为致密完整的低透气性岩层，煤层中的瓦斯就易于保存下来，瓦 斯含量就大，瓦斯压力也大。围岩透气性大，煤层瓦斯含量就小。3、煤层露头

16、：煤层露头是瓦斯向地面排放的出口，露头存在时间越长，瓦斯排放越多； 反之地表无露头的煤层，瓦斯含量较高。4、煤化程度：煤的煤化程度越高，存储瓦斯的能力越强。因此，在其它条件相同时， 高变质煤比低变质煤瓦斯含量大。5、地质构造：封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于瓦斯排放。（1）褶曲构造背斜构造：瓦斯风化带以下，背斜顶板为致密岩层又未遭到破坏时，在背斜轴部 的瓦斯容易积聚和保存下来，瓦斯含量较高。当背斜轴部的顶部岩（煤）层形成连通 地表的张性裂隙时，瓦斯就会流失掉，瓦斯含量就会降低。向斜构造：向斜构造一般轴部的瓦斯含量比翼部高，这是轴部岩层受到强力挤压， 围岩的透气性会变得更低，则

17、轴部封存较多瓦斯。（2 ）断裂构造开放性断层（张性、张扭性断层），不论其与地表是否直接相通，都会因其有利于瓦 斯的散放而使瓦斯含量降低，而封闭性断层（压性、压扭性断层）不利于瓦斯的排放， 煤层瓦斯含量则较高6、地层的地质史：煤化阶段经历了漫长的地质年代，其间地层多次下降或者抬升，覆 盖层加厚或者遭受剥蚀，陆相与海相交替变化，遭受地质构造运动破坏影响等控制 了煤层瓦斯的逸散。7、水文地质条件：地下水活跃的地区，煤层瓦斯含量减小。其原因有二：一是瓦斯能 溶于水，尽管其溶解度很小，但经过漫长的地质年代，可以从煤层中带走数量可观 的被溶解的瓦斯；二是地下水溶蚀一部分矿物质，使地层得到卸压，地应力降低，

18、 导致煤岩层裂隙发育和透气性的增加，从而增强了煤层瓦斯的流失。瓦斯突出的一般规律1）瓦斯突出发生在一定深度上，突出危险性随采深增加而增大2）煤巷掘进工作面发生突出最多，发生突出的概率由大到小排序为：平巷、 回采面、上山、石门、下山及其它3）煤层突出危险性随煤厚（特别是软分层的厚度）增加而加大4）突出大多数发生在地质构造带5）大多数突出前有作业方式诱导6）突出前大多有预兆7）煤体破坏程度越高，突出危险性越大8）石门突出危险性最大9）煤层突出危险区常呈条带状分布煤与瓦斯动力现象分为煤与瓦斯突然喷出（突出）、煤的压出伴随瓦斯涌出（压 出）和煤的倾出伴随瓦斯涌出（倾出）3种类型，各类型基本特征如下：突出的基本特征：1）突出的煤向外抛出的距离较远，具有分选现象；2）抛出的煤堆积角小于自然安息角；3）抛出的煤破碎程度较高，含有大量碎煤和一定数量手捻无粒感的煤粉；4）有明显的动力效应，如破坏支架，推倒矿车，损坏或移动安装在巷道内 的设施等；5）有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，有时会使 风流逆转；6）突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形、分岔形以及其它形状。压出的基本特征：1）压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，