六章矿井瓦斯防治课件

1、第二章 矿山瓦斯防治1第二章 矿山瓦斯防治1221. 瓦斯的性质瓦斯是指从煤碳气体中放出气体的统称化学式：CH4分子量：16.042kg/kmol分子直径：0.4110-9m分子体积：22.36m3/kmol1）瓦斯成份31. 瓦斯的性质瓦斯是指从煤碳气体中放出气体的统称1）瓦斯成密度：0.7168kg/m3沸点：161.7/0.1MPa液态密度：415kg/m3水溶解度：55.6 l/m3 发热量：8568大卡/m31） 瓦斯性质对空气比重：0.5545溶点： 182.5扩散系数：0.196cm2/s空气中爆炸下限：5%空气中爆炸上限：15%4密度：0.7168kg/m31） 瓦斯性质对空气

2、比重：0.52. 瓦斯的生成泥炭变质为褐煤 褐煤变质为无烟煤 成煤与造气时期 生成瓦斯 52. 瓦斯的生成泥炭变质为褐煤 褐煤变质为无烟煤 成煤与造气3. 瓦斯赋存状态 吸附状态：7095% 游离状态：5-30%温度/压力影响，相互转换 孔隙率30-40% 1）瓦斯在煤炭中赋存状态63. 瓦斯赋存状态孔隙率30-40% 1）瓦斯在煤炭中赋存状2）瓦斯含量与温度、压力的关系1.02.05.03.04.06.0481216含量 m3/t压力 MPa0204072）瓦斯含量与温度、压力的关系1.02.05.03.04.03）露头煤层瓦斯风化CO2N2N2N2CH4CH4瓦斯风化带83）露头煤层瓦斯风

3、化CO2N2N2N2CH4CH4瓦 游离瓦斯含量 X1=(V/K)(T0P/TP0)4）煤层瓦斯含量式中：V煤孔隙率； P瓦斯压力； T0标准温度； T绝对温度； P0标准压力；K瓦斯压缩系数。9 游离瓦斯含量 X1=(V/K)( 吸附瓦斯含量 X2=ABP/(1+BP)4）煤层瓦斯含量式中：P瓦斯压力； A极限吸附量； B吸附性能系数。10 吸附瓦斯含量 X2=ABP/(1+4. 瓦斯的富集与运移 在漫长地质年代里，在压力、温度变化作用下，在遇到良好的贮存条件时，就聚集形成天然气矿藏。 1）瓦斯的富集 114. 瓦斯的富集与运移 在漫长地质年代里， 在开采破坏了煤层中瓦斯的压力平衡后，瓦斯会

4、由高压处向低压处流动。部分向空气中发散，留下瓦斯重新分布，形成新的平衡。2）瓦斯的运移 122）瓦斯的运移 121）涌出形式 一般涌出：在时间、空间上，从煤层中缓慢、均匀地涌出； 特殊涌出：突然集中大量涌出，如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。5. 瓦斯涌出131）涌出形式5. 瓦斯涌出131）瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量：单位时间矿井涌出量，m3/d 相对瓦斯涌出量：日产一吨煤涌出量， m3/t 影响因素：煤层中瓦斯含量、开采深度、地压、开采方式5. 瓦斯涌出141）瓦斯涌出量5. 瓦斯涌出14 涌出量：Q=q0+(H-H0)/a q0上边界相对涌出量； H0上边界垂深； H预测处垂深； a瓦斯涌出梯度

5、 统计预测法2）瓦斯涌出量预测垂 深 预测 15 统计预测法2）瓦斯涌出量预测垂 深 预测 15 第一步：依据煤层瓦斯含量，计算井下各部分瓦斯涌出量； 第二步：求和； 第三步：除以每天出矿量。 分源计算法2）瓦斯涌出量预测16 分源计算法2）瓦斯涌出量预测161717瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃烧 瓦斯事故 瓦斯爆炸 18瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃烧 瓦斯事故 瓦斯爆炸 18燃烧 燃烧爆 炸熄灭 88%9.5%1. 瓦斯燃爆特征1）瓦斯燃烧特征 CH4燃点为650750 浓度16时，呈富材料燃烧19燃烧 燃烧爆 炸熄灭 88%爆炸新鲜空气进入可能爆炸燃烧区CH4O222%16%1. 瓦斯燃爆特征

6、。 CH4爆炸极限5-16% 浓度=9.5%, 威力最大(氧和瓦斯完全反应)； 爆炸极限受受温度、压力变化2）瓦斯爆炸特征 CH420爆炸新鲜空气进入可能爆炸燃烧区CH4O222%16%1. 瓦2. 瓦斯喷出及煤与瓦斯突出瓦斯喷出：大量承压瓦斯从煤层中快速喷出。煤与瓦斯突出：在地应力与瓦斯释放引力作用下，瞬间瓦斯突破软弱煤层抵抗线，突然猛烈地向采掘空间冲出大量的煤与瓦斯，并伴随着巨大的冲击波。压力地质灾害 212. 瓦斯喷出及煤与瓦斯突出压力地质灾害 21 3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出与喷出的危害瓦斯燃烧的危害瓦斯爆炸的危害煤与瓦斯突出的危害22 3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出与喷出的危害瓦斯燃烧的

7、危害瓦 1）瓦斯大量涌出与喷出的危害 污染环境，加剧“温室效应” 可造成瓦斯窒息事故 瓦斯浓度43%，呼吸短促 瓦斯浓度57%，即刻昏迷23 1）瓦斯大量涌出与喷出的危害 污染环境，加剧“温室效应”205-11-6兰州金河煤业公司瓦斯突涌，10多名受困，2人死亡02-02-22湖北阳新县龟年煤矿瓦斯突涌，死4人，3人深度中毒 2405-11-6兰州金河煤业公司瓦斯突涌，10多名受困，2人死 2）瓦斯燃烧的危害 产生高温高压火源、引起大规模火灾，造成人员伤亡，破坏矿井设施及设备； 产生有毒有害气体，造成人员伤亡。 071211陕西韩城市煤矿发生瓦斯燃烧事故，死3人亡，伤20人。25 2）瓦斯燃烧

8、的危害 产生高温高压火源、引起大规模火灾，造 3）瓦斯爆炸的危害 高温：2000。人被烧死、烧伤，引发火灾。 冲击压力：20M100Pa。引发煤尘爆炸，人员伤亡，破坏巷道和器材设施 有害气体：造成人员中毒死亡 26 3）瓦斯爆炸的危害262007-5-5，山西蒲邓煤矿井下发生瓦斯爆炸事故。遇难21人，矿山全部摧毁。瓦斯爆炸272007-5-5，山西蒲邓煤矿井下发生瓦斯爆炸事故。遇难21 产生高温高压火源、冲击波，造成人员伤亡，破坏矿井设施及设备； 产生有毒有害气体，造成人员伤亡。 3）煤与瓦斯突出的危害28 3）煤与瓦斯突出的危害282008年09月21日河南省登封市新丰二矿发生煤与瓦斯突出事

9、故，37人遇难 292008年09月21日河南省登封市新丰二矿发生煤与瓦斯突出事3030生产采区瓦斯 采空区瓦斯 矿井瓦斯来源工作面瓦斯 掘进瓦斯 塌落区瓦斯 开采煤层 邻近煤层 围岩 巷道煤壁 掘进落煤 31生产采区瓦斯 采空区瓦斯 矿井瓦斯来源工作面瓦斯 掘进瓦斯 1. 矿井瓦斯等级划分 1）矿井瓦斯等级划分 瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井（注） 突出矿井：只要发生过1次煤与瓦斯突出321. 矿井瓦斯等级划分 1）矿井瓦斯等级划分 32瓦斯事故分布33瓦斯事故分布331、矿井瓦斯等级划分 相对10m3/t, 绝对40m3/min 反之 压力瓦斯突出矿

10、高瓦斯矿 瓦斯矿 相对：每采一吨煤涌出瓦斯量。绝对：单位时间涌出量。341、矿井瓦斯等级划分 相对10m3/t, 绝对40m3鉴定时生产条件：正常生产，产量不低其总产量的60%。鉴定时间： 根据矿井生产和气候变化规律，选在瓦斯涌出量较大的一个月。2）矿井瓦斯等级鉴定1、矿井瓦斯等级划分352）矿井瓦斯等级鉴定1、矿井瓦斯等级划分35 （1）选一月上、中、下旬一天分三班进行。在矿井、煤层、一翼、水平和采区回风道中，分别测定风量和瓦斯浓度。 （2）抽放瓦斯矿井，其抽放量也应计算。 （3）计算瓦斯涌出量。 （4）编写鉴定报告。3）鉴定工作内容及要求 1、矿井瓦斯等级划分36 （1）选一月上、中、下旬

11、一天分三班进行。在矿井、煤层、瓦斯矿管理要求2、瓦斯矿管理规定 专门治理机构/人员 责任落实到人每年瓦斯等级鉴定严禁瓦斯超限作业/ 1%/1.5% 瓦斯抽放(3%、5%) 监测监控系统 独立通风系统, 核定能力 定时瓦斯检查 加强放顶煤工作面管理 37瓦斯矿管理要求2、瓦斯矿管理规定 专门治理机构/人员 责任落高瓦突矿管理要求 瓦斯抽放，安全监控系统 措施 2、瓦斯矿管理规定专用变压器/电缆/开关，风电、瓦斯电闭锁 设备 预测预报 技术 38高瓦突矿管理要求 瓦斯抽放，安全监控系统 措施 2、瓦斯矿瓦斯矿监察内容监察内容抽采达标 通风可靠 监控有效 火源监察 管理到位 综合防尘 39瓦斯矿监察

12、内容监察抽采达标 通风可靠 监控有效 火源监察 管防止瓦斯积聚防止引爆瓦斯加强瓦斯检查与监测防止灾害扩大加强通风管理及时处理局部积聚的瓦斯防止爆破火焰防止明火防止电火花防其他火源设置安全装置编制灾害预防与处理计划三、矿井瓦斯爆炸预防措施40防止瓦斯积聚防止引爆瓦斯加强瓦斯检查与监测防止灾害扩大加强通突出规律危险性随深度增加主要发生在掘进危险性随煤层厚度增大突出预兆主要发生在地质构造带声响煤结构地压瓦斯量防突体系突出危险性预测防治突出措施安全防护措施防治突出措施的效果检验四、矿井瓦斯突出预防与措施41突出规律危险性随深度增加主要发生在掘进危险性随煤层厚度增大突4242矿井瓦斯治理原则治理原则 分

13、源治理 按瓦斯危险程度分级、分类治理 综合治理43矿井瓦斯治理原则治理原则 分源治理 按瓦斯危险程度分级、 针对瓦斯涌出量、变化规律治理。 （1）掘进瓦斯的治理1、矿井瓦斯分源治理掘前预抽边掘边抽煤体洒水减少掘进双巷掘进加强通风44 针对瓦斯涌出量、变化规律治理。1、矿井瓦斯分源治理 （2）工作面瓦斯的治理 主要方法：采前预抽、煤壁注水、煤炭洒水、减小一次开采量、抽放上下邻近层、采空区。 上隅角治理：采空区抽放、尾巷排瓦斯、风障、通风负压引排等。12上隅角45 （2）工作面瓦斯的治理12上隅角45（3）老空区瓦斯涌出治理 封闭老空区，保证密闭质量，进行老空区抽放。老空区采空区46（3）老空区瓦

14、斯涌出治理老空区采空区46局部风机直接排放风筒增阻排放法逐段通风排放法钻孔排放法调风装置排放法独头巷道CH4（4）独头巷道瓦斯排放掘进巷道47独头巷道CH4（4）独头巷道瓦斯排放掘进巷道472、矿井瓦斯分级分类治理采掘工作面涌出工作面突出工作面突出危险工作面特别危险工作面危险工作面一般工作面特别威胁工作面类级按危险程度分级分类，再分别针对性地治理。482、矿井瓦斯分级分类治理采掘工作面涌出工作面突出工作面突出危瓦斯涌出形式、涌出量预测措施效果检查工作面、危险场所瓦斯涌出与瓦斯突出的危险性治理措施3、矿井瓦斯综合治理 调查研究 危险性 措 施49瓦斯涌出形式、涌出量预测措施效果检查工作面、危险场

15、所瓦斯涌出瓦斯综合治理流程图煤 层威胁区危险区无效区域预测采掘作业非危险面人身防护措施人身防护措施推进50m危险性预测危险面人身防护措施威胁面危险面安全措施采掘作业措施效检防突措施50瓦斯综合治理流程图煤 层威胁区危险区无效区域预测采掘作业非危51511.防突措施的类型 区域防突措施 消除煤层一定区域突出危险性。主要有：保护层开采、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破。 局部防突措施 消除工作面前方小范围煤层突出危险性。主要有：卸压排放钻孔、松动爆破、卸压槽、固化剂、水力冲孔、金属骨架等 521.防突措施的类型522、区域性防突措施下解放层开采上解放层开采解放层被解放层解放层被解放层1）保护层开采地

16、压&瓦斯532、区域性防突措施下解放层开采上解放层开采解放层被解放层解放2）采空区瓦斯抽放采空区542）采空区瓦斯抽放采空区54230mAA运输顺槽回风顺槽25m顶板岩石钻场5070m6-10m3）采空区瓦斯上部钻孔释放55230mAA运输顺槽回风顺槽25m顶板岩石钻场5070m61）掘进超前钻孔瓦斯3、局部防突措施561）掘进超前钻孔瓦斯3、局部防突措施562）深孔松动爆破 深孔松动爆破钻孔布置： 如右图示。 -直径为125mm的控制孔 -直径为50mm的爆破孔3、局部防突措施572）深孔松动爆破 深孔松动爆破钻孔布置： 3、局部防突措3）水力挤出3、局部防突措施583）水力挤出3、局部防突

17、措施5875边采边抽瓦斯3、局部防突措施4）煤层瓦斯钻孔抽放75预抽煤层瓦斯5975边采边抽瓦斯3、局部防突措施4）煤层瓦斯钻孔抽放755）上隅角瓦斯治理改变通风方式3、局部防突措施605）上隅角瓦斯治理改变通风方式3、局部防突措施60瓦斯利用锅炉燃料 家用煤气 汽车燃料 化工原料 发 电61瓦斯锅炉燃料 家用煤气 汽车燃料 化工原料 发 电61谢谢!THE END62谢谢!THE END62Your Site Here复习题二瓦斯爆炸三要素瓦斯喷出定义瓦斯事故的危害：燃烧、爆炸、突出矿井瓦斯等级划分：高、低矿井瓦斯治理方法：抽放、防突63Your Site HereYour Site Her

18、e复习题二瓦斯爆炸三要素63You瓦斯爆炸三要素瓦斯浓度5%15%氧浓度12温度64瓦斯爆炸三要素瓦斯浓度5%15%氧浓度12温度642.瓦斯燃烧瓦斯燃烧：一定浓度的瓦斯和空气中的氧气相互作用，在一定温度作用下发生的剧烈氧化反应。652.瓦斯燃烧65瓦斯燃烧三要素1瓦斯浓度：5%或15%2氧浓度: 123引火源66瓦斯燃烧三要素1瓦斯浓度：5%或15%2氧浓度: 67676868Click to edit title styleCEOText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in h

19、ereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in here69Click to edit title styleCEOTe引发瓦斯事故的四个杀手1、采掘工作面通风不可靠2、瓦斯超前防治措施不到位，抽采不达标3、三是监控系统不完善4、现场管理不到位70引发瓦斯事故的四个杀手1、采掘工作面通风不可靠70一周概况中西南亚企业纵横天山扫描71一周概况中西南亚企业纵横天山扫描71一周概况中西南亚企业纵横天山扫描72一周概况中西南亚企业纵横天山扫描72瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃烧瓦斯事故 瓦斯爆炸 73瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃烧瓦斯事故 瓦斯爆炸 73Click to edit title styleCEOText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText