《煤矿安全技术》模块安全生产方针及瓦斯防治技术

煤矿安全技术平顶山工业职业技术学院资源开发系通风安全教研室1安全生产方针与法律法规

2

一、煤矿主要灾害

◆

自然灾害：矿井瓦斯、矿井水灾、矿井火灾、矿井粉尘、矿井冒顶、矿山冲击地压、矿山地热等。

◆

生产事故灾害：爆破事故、电气事故、提升运输事故等。煤矿安全生产知识3

一、煤矿安全生产方针

1.安全生产方针

“安全生第一、预防为主、综合治理

”（1）“安全生第一”：即处理安全与生产及其他工作的关系，强调突出安全，把安全放在一切工作的首要位置。（2）“预防为主”：即把事故和职业病防治于形成之前，消灭在萌芽之中。

2.贯彻安全生产方针基本原则与方法（1）基本原则：“管理、装备和培训”三并举。

（2）方法：“推行综合治理”煤矿安全生产知识4一、煤矿安全生产方针安全第一、怎样做到预防为主

1规范人的不安全行为2消除物的不安全状况消灭环境的不安全因素

物人工具对象第一讲

煤矿安全生产方针预防为主、综合治理。5

3.落实安全生产方针的标准（1）把安全工作、安全技术、技措工程和安全培训等列入工作计划；（2）建立健全安全生产责任制和奖惩办法；（3）安全人员配备齐全、物资保证供应、资金保证到位；（4）严肃执行安全规程和指令性文件；（5）把思想工作贯穿于安全生产的全过程；（6）坚持“四不生产”原则；（7）安全教育和安全培训制度化；（8）矿井安全感强。煤矿安全生产知识6

二、煤矿安全工作及重要性（1）贯彻执行安全生产方针和法律、法规，实施安全监管，杜绝生产事故；（2）研究事故与灾害发生规律，排除一切灾害隐患，预防事故发生；（3）组织处理事故，抢救遇难人员；（4）创造矿井安全工作环境，保护作业人员生命安全和身体健康；（5）保障矿井安全生产，促进采矿业健康发展。

煤矿安全生产知识7落实安全生产方针的原则：管理、装备、培训三并重

8综合治理是运用法律手段，经济手段和必要的行政手段。从发展规划、行业管理、安全投入、科学技术、经济政策、教育培训、安全立法、激励约束、企业管理、监管体制、社会监督以及追究事故责任，查处违法违纪

等方面着手，抓紧解决影响制约我国安全生产的历史性、深层次问题，做到思想认识上警钟长鸣，制度保证上严密有效，技术支持上坚强有力，监督检查上严格细致，事故处理上严肃认真，综合治理的基本方法和途径就是要坚持标本兼治，重在治本，在采取断然措施遏止重特大事故，实现治标的同时，积极探索和实施治本之策。9

2002年6月29日颁布，

2002年11月1日施行安全生产法第二讲10

加强安全生产监督管理，防止和减少生产安全事故，保障人民群众生命和财产安全，促进经济发展。一、立法目的11课程模块单元策划设计模块一矿井瓦斯防治技术课题任务相关知识知识链接理论实践课题1矿井瓦斯涌出与管理任务1瓦斯基本参数及其测定任务2矿井瓦斯检测与管理（1）矿井瓦斯性质（2）煤层瓦斯生成与赋存（3）矿井瓦斯涌出与等级划分（1）煤层瓦斯预测（2）矿井瓦斯浓度测定44课题2煤矿瓦斯灾害防治任务1瓦斯爆炸防治措施任务2煤与瓦斯突出防治（1）矿井瓦斯爆炸机理（2）煤与瓦斯突出机理（1）防止矿井瓦斯爆炸措施（2）防突技术措施66任务实施方法1.理论（应知）：互动讨论（分学习小组）、案例分析研讨；2.技能（应会）：实验论证、体验操作训练、仿真操作实训3.考核方式：任务过程综合考评12

知识点：

◆

矿井瓦斯赋存

◆

矿井瓦斯涌出形式

技能点：

◆

煤层瓦斯的测定

◆

矿井瓦斯安全管理任务描述：

煤层瓦斯的涌出直接影响着矿井正常的生产，预测煤层瓦斯可以从本质把握其规律，采取有效地防治技术措施你。任务分析：

煤层瓦斯或涌出是引发矿井瓦斯事故的基础；掌握矿井瓦斯的性质和涌出规律，可以从根本治理瓦斯。课题1矿井瓦斯涌出与管理13任务1瓦斯基本参数及其测定相关知识一、矿井瓦斯性质

矿井瓦斯：矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。1.一般性质（1）无色、无味、无臭的气体；（2）渗透性与扩散性强；比空气轻，相对空气比重0.55易积存在巷道的顶部。2.灾害性（1）燃烧性：混合空气CH4浓度＜5%；（2）爆炸性：混合空气CH4浓度5%～16%；（3）窒息：混合空气CH4浓度＞40%；（4）喷出或突出：煤层瓦斯压力

＞0.74MPa。14三、瓦斯的性质如下：

1、瓦斯是无色、无味、无臭的气体。要检查空气中是否含有瓦斯及其浓度，必须使用专用的瓦斯检测仪才能检测出来。

2、瓦斯比空气轻，在风速低的时候它会积聚在巷道顶部、冒落空洞和上山迎头等处，因此，必须加强这些部位的瓦斯检查和处理。

3、瓦斯有很强的扩散性。一处有瓦斯涌出，就能扩散到巷道附近。15

二、煤层瓦斯生成与赋存

1.煤层瓦斯的生成

生成过程：植物遗体→高温和高压作用→生成煤和瓦斯2.煤层瓦斯的赋存状态

任务1瓦斯基本参数及其测定吸附瓦斯游离瓦斯吸收状态吸着状态煤体孔隙※游离瓦斯呈现的压力——煤层瓦斯压力※外界压力降低或温度升高时，煤体吸附瓦斯向游离瓦斯状态转化。

16

三、煤层瓦斯含量

定义：在矿井大气条件下（环境温度为20℃，环境大气压力为0.1Mpa）单位质量煤体中所含的瓦斯气体体积，一般用m3/t表示。任务1瓦斯基本参数及其测定煤层瓦斯含量影响因素成煤与碳化程度：成煤前含有机质多，瓦斯生成量大；炭化程高，瓦斯生成量大，保存条件好，瓦斯含量大。

煤层赋存条件：煤层的瓦斯含量随着深度的增加而逐渐增大；煤层的倾角小，瓦斯含量大。煤层瓦斯保存条件：煤层围岩致密致密完整；瓦斯含量大；开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少；褶曲背斜轴部瓦斯含量大于向斜。17

四、煤层瓦斯赋存的垂直分带1.垂直分带依据（CO2-N2、N2、N2-CH4为瓦斯风化带）任务1瓦斯基本参数及其测定带名（从上到下）气带成因CO2N2CH4（按体积）%（按体积）%（按体积）%CO2-N2空气~生化成因20～8020～800～10N2空气成因0～2080～1000～20N2-CH4变质成因0～2020～8020～80CH4变质成因0～100～2080～100深18

一、煤层瓦斯含量预测

预测目的：作为确定矿井瓦斯涌出量基础数据；为矿井通风及瓦斯抽放设计提供参数。

预测方法：地质勘探钻孔法和井下测定法两类。1.地质勘探钻孔法（1）预测实质：勘探钻孔煤样解吸法测定煤层原始瓦斯含量

。（2）预测步骤：地勘钻孔见煤层采取煤样→现场测定煤样瓦斯解吸量→推算煤样损失瓦斯量→试验室测定煤样残存瓦斯含量→数据整理计算煤层瓦斯含量。任务1瓦斯基本参数及其测定真空脱气装置任务实施19

2.井下测定法（1）预测实质：利用煤屑瓦斯初速度与煤层气体含量的直接关系测算瓦斯含量。

（2）预测方法：间接法、解吸法和解吸系数法。间接预测法：利用煤层瓦斯压力和煤的吸附等温线确定煤的瓦斯含量。该法是在已揭露的煤层测压，测定结果的可信度更低。

解吸预测法：是地勘解吸法在井下的应用。

解吸系数预测法：利用多参数气体解吸仪通过井下煤层钻屑气体解吸初速度，直接测定瓦斯含量。（3）井下煤层瓦斯含量快速测定步骤：调节仪器参数进入工作状态→记录煤样暴露时间→测定煤样分筛装罐与仪器进气口连接

→读取记录测定数值任务1瓦斯基本参数及其测定20

一、煤层瓦斯压力预测

预测目的：为研究煤层瓦斯含量、瓦斯涌出、瓦斯流动、煤与瓦斯突出、瓦斯抽放设计等，提供重要参数。1.煤层深部瓦斯压力预测根据煤层瓦斯带内的瓦斯压力随深度的增加而增加，多数煤层呈线性增加规律，推算深部煤层瓦斯压力。

Pi=P0+ｇ（H-H0)

据我国各煤矿瓦斯压力随深度变化实测，瓦斯压力梯度ｇ一般在0.007～0.012MPa/m。瓦斯风化带下部边界瓦斯压力P0一般为０.２MPa。任务1瓦斯基本参数及其测定０２４６８10200400600800100021

2.井下煤层瓦斯压力的直接测定

测定原理：通过钻孔揭露煤层，安设测定仪表并密封钻孔，利用煤层中瓦斯的自然渗透原理测定在钻孔揭露处达到平衡的瓦斯压力。

测定过程：钻孔→

安设测压装置→封孔→观测瓦斯气体压力→记录任务1瓦斯基本参数及其测定1—三通；2—压力表；3—密封粘液罐；4—阻退楔；5—输液管；6—胶囊；7—密封粘液；8—胶囊2；9—压力水罐；10—钻孔

22

一、矿井瓦斯涌出瓦斯涌出：矿井建设和生产过程中煤岩体内的部分瓦斯释放到井巷和采掘工作面空间的现象。

任务2矿井瓦斯检测与管理矿井瓦斯涌出形式

普通涌出形式：瓦斯通过煤岩裂隙均匀、缓慢、连续不断地向采掘工作面空间释放。

特点：观察不出、面广普遍，涌出持久。

特殊涌出形式：

瓦斯喷出——煤体裂隙、空洞内的高压游离瓦斯，通过煤体破坏裂隙或钻孔喷出。煤与瓦斯突出——煤体高压瓦斯与破坏性碎煤岩突然突出。

特点：呈强大动力，涌出瓦斯量大、局部突发性。相关知识23

二、矿井瓦斯涌出量及表示方法

矿井瓦斯涌出量：单位时间内从煤层以及采落的煤（岩）体涌入矿井中的气体总量，矿井进行瓦斯抽放时包括抽放瓦斯量。任务2矿井瓦斯检测与管理矿井瓦斯涌出量表示方法

绝对瓦斯涌出量QCH4：单位时间内涌出的瓦斯量，单位

m3/min或m3／d

QCH4=Qf×C

相对瓦斯涌出量qCH4：正常生产条件下平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位m3/t

24

三、矿井瓦斯涌出来源

任务2矿井瓦斯检测与管理※

矿井建设时期瓦斯主要来源于井巷掘进区；※矿井生产时期瓦斯主要来源于采煤区和采空区。25

四、矿井瓦斯等级划分

1.划分依据

矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式。

2.划分标准:

低瓦斯矿井：qCH4≤10m3/t且QCH4≤40m3/min

高瓦斯矿井：qCH4≥10m3/t或QCH4≥40m3/min

煤与瓦斯（二氧化碳）突出矿井：只要发生过一次突出五、矿井瓦斯管理矿井瓦斯管理：就是依据矿井瓦斯等级，按掘进区瓦斯、回采区瓦斯和采空区瓦斯来源和作业特点，采取相应的管理措施。任务2矿井瓦斯检测与管理26

五、矿井瓦斯管理矿井瓦斯管理：就是依据矿井瓦斯等级，按掘进区瓦斯、回采区瓦斯和采空区瓦斯的来源和工作面作业特点，采取相应的管理措施。1.瓦斯鉴定管理

（1）每年必须进行一次矿井瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定，并报煤炭管理部门审批，报煤矿安全监察机构备案。（2）煤与瓦斯（二氧化碳）突出矿井必须按《防治煤与瓦斯突出规定》进行鉴定，报省级煤炭行业管理部门、煤矿安全监管部门、煤矿安全监察机构备案。

任务2矿井瓦斯检测与管理27

2.瓦斯检查管理（1）矿井总回风巷或一翼回风巷风流中CH4或CO2浓度超过0.75%时，必须必须查明原因，采取措施进行处理，并报告矿务局总工程师。（2）采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1%时，必须停止作业，采取有效措施，进行处理。（3）采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼；达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，进行处理；采掘工作面个别地点积聚瓦斯浓度达到2%时，要立即进行处理，附近20m内，必须停止机器运转，并切断电源。只有在瓦斯浓度降到1%以下，才许开动机器。（4）放炮地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1%时，禁止放炮。（5）煤与瓦斯突出矿井，要实行“四位一体”的综合防突措施，即采取以防治突出技术措施为主，同时进行突出危险性预测、防治突出技术措施的效果检验。任务2矿井瓦斯检测与管理28

一、矿井瓦斯浓度检测

井下测定瓦斯浓度目的：准确掌握瓦斯情况，有针对性地采取各种预防措施，确保安全生产。

（一）检查地点1.掘进工作面检测掘进巷道的A点和B点要重点瓦斯，A点位置距工作面200mm，B点位置距掘进巷道5m～10m。此外，在掘进巷道冒顶处上方，有向外涌出瓦斯的掘进巷道内裂缝、裂隙处都要设测点检查瓦斯。任务2矿井瓦斯检测与管理任务实施压入式掘进工作面瓦斯测点布置AB

5m～10m

200mm29

2.采煤工作面及其附近采煤工作面的瓦斯来源于煤壁和采空区。下列地点要设测点检查瓦斯：采煤工作面上、中、下部；采煤工作面上隅角和尾巷内；工作面回风巷与运输巷；采煤工作面冒顶处。3.其他巷道和洞室在不通风的地方或通风不好的地方均要设测点，如采煤工作面开切眼；密闭墙外面；并联通风巷道中风速较低的巷道内；矿井总回风巷或一翼总回风巷；可能有瓦斯积聚的机电调室内，如采区绞车房等。任务2矿井瓦斯检测与管理采煤工作面运输机巷机电硐室30

（二）矿井瓦斯浓度测定仪器

1.光学瓦斯测定器（理研型）利用气体物质与光干涉变化关系测定CH4和CO2的浓度。

2.瓦斯测定警报仪（无焰燃烧型）利用载体催化元件（或热导元件）将CH4非电物理量转换成电量物理量，测定显示CH4浓度值，并实施设定超限浓度的声光报警。

任务2矿井瓦斯检测与管理便携式光学瓦斯浓度测定器便携式瓦斯浓度测定警报仪瓦斯浓度测定传感器31

1.检查前的准备工作实训：光学瓦斯测定器的操作方法◆

水分吸收管药品（氯化钙或硅胶）：蓝色、呈颗粒状，为合格。

◆

CO2吸收管药品(钠石灰)：粉红色，颗粒直径在3～5mm，为合格。

检测前准备工作检查药品性能检查气路系统检查光路系统◆

检查漏气：堵住进气口，用手捏扁吸气球，然后放松，球体不膨起表明仪器密封良好。

◆

检查气路畅通：放开进气口，吸气球立即膨起，表明气路畅通。

◆检查光谱：按下光源电门，分划板刻度和光干涉条纹清晰，为合格。

◆

检查微读数：按下微读数电门，微读数窗口光线明亮，为合格。

32

2.井下检测瓦斯操作步骤（1）清洗瓦斯室：新鲜风流中捏放吸气球5～6次，使新鲜空气充满瓦斯室。

（2）调零：微读数调零、光谱调零。（3）采取CH4气样：在检测定地点将瓦斯测定器的进气软管送到待测位置处（距巷道顶板

200～300mm)，捏放橡皮球5～6次，使待测气体吸入瓦斯室。

（4）读取测定数值：按下光源电门，读出选定黑基线位移后的整数值。任务2矿井瓦斯检测与管理33

3.使用注意事项

（1）主调螺旋保护盖不要拧得过紧，避免造成零位飘移。

（2）清洗气室与调零操作步骤应在同一地点进行。

（3）药品失效必须更换后，方可使用。

（4）井下检测地点空气湿度过大时，可外装一个水分吸收药品管。任务2矿井瓦斯检测与管理34

二、安全监测系统瓦斯传感器的设置

1.设置要求

（1）根据瓦斯密度小于空气密度的性质，垂直悬挂在巷道顶板（顶梁）下，距顶板（顶梁）不大于300mm，距巷道侧壁不小于200mm；在有风筒的巷道中，严禁挂在风筒出口和风筒漏风处。（2）瓦斯传感器必须布置在巷道顶板坚固、无淋水、安装维护方便处。（3）传感器设置的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围符合《规程》规定。任务2矿井瓦斯检测与管理35

2.采煤工作面瓦斯传感器的设置（1）低瓦斯矿井采煤工作面任务2矿井瓦斯检测与管理设置要求：报警浓度为1.0%CH4；断电浓度为1.5%CH4；复电浓度为1.0%CH4，断电范围为工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备。36

（2）高瓦斯矿井采煤工作面任务2矿井瓦斯检测与管理设置要求：S1、S2报警浓度均为1.0%CH4；S1断电浓度为1.5%CH4，S2断电浓度为1.0%CH4；S1

、S2

复电浓度均为为1.0%CH4，断电范围S1、S2均为工作面及回风巷中全部非本质安全型电气设备。

37

（3）煤与瓦斯突出矿井采煤工作面任务2矿井瓦斯检测与管理设置要求：S1

、S2报警浓度均为1.0%CH4；S1断电浓度为1.5%CH4，S2断电浓度为为1.0%CH4，S1

、S2复电浓度均为为1.0%CH4；S3断电浓度为0.5%CH4，S3复电浓度为0.5%CH4，断电范围S3为工作面及进回风巷内全部非本质安全型电气设备。38

3.掘进工作面瓦斯传感器的设置（1）高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井的煤巷、半煤岩巷和有瓦斯涌出的岩巷掘进工作面任务2矿井瓦斯检测与管理设置要求：S1和S2报警浓度均为1.0%CH4；断电浓度S1为1.5%CH4，S2为1.0%CH4；复电浓度S1和S2

均为1.0%CH4；断电范围S1和S2均为掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。

39

（2）掘进工作面与掘进工作面串联通风任务2矿井瓦斯检测与管理设置要求：S3报警浓度和断电浓度0.5%CH4；复电浓度为0.5%CH4；断电范围为被串掘进巷道内全部非本质安全型电气设备。40

课题2煤矿瓦斯瓦斯灾害防治知识点：

◆

矿井瓦斯爆炸机理

◆

矿井瓦斯致因技能点：

◆

矿井瓦斯的检测定

◆

矿井瓦斯爆炸事故的防治任务描述：矿井瓦斯的涌出直接影响着矿井的生产安全，矿井瓦斯检查和防治突出措施地从根本抑制瓦斯事故的形成。任务分析：矿井瓦斯的存在是诱发瓦斯事故的基础；掌握矿井矿井瓦斯爆炸和突出规律，可以从根本治理瓦斯事故。41

一、瓦斯爆炸机理和效应

1.瓦斯爆成机理

瓦斯爆炸——是CH4与O2组成爆炸性混合气体遇热源产生激烈化学反应的结果。（1）爆炸性混合气体CH4与O2充分反应时：

CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6KJ/mol（2）爆炸性混合气体CH4与O2反应不充分时：

CH4+O2=CO+H2+H2O※

矿井特殊的环境条件CH4与O2混合性爆炸气体,一般为反应不充分爆炸。相关知识任务1矿井瓦斯爆炸的防治42

2.瓦斯爆炸效应（1）爆炸气体温度：CH4浓度9.5%爆炸产生的温度，自由空间达1850℃，封闭空间达2650℃；（2）爆炸冲击波：由爆炸前空气压力增大到0.75MPa；但爆炸正向冲击波峰压力高达2MPa；正向冲击波叠加和反回时，可形成高达1OMPa的压力。（3）爆炸传播速度：每秒数百米至数千米，爆轰式传播速度可达2500m/s。（4）产生有毒有害气体。据瓦斯爆炸后的气体成分测定，O2为6%～10%；N2为82%～88%；CO2为4%～8%；CO为2%～4%。任务1矿井瓦斯爆炸的防治43

二、瓦斯爆炸条件及其影响因素1.瓦斯爆炸基础条件（1）瓦斯爆炸浓度：CH4爆炸浓度下限为5%，CH4爆炸浓度上限为15%。CH4浓度为9.5%时瓦斯爆炸威力最强。CH4浓度在7％～8％时最容易爆炸。（2）氧气的浓度：爆炸混合气体中O2＞12%。（3）引燃热源温度：不低于650℃～750℃、最小点燃能量为0.28mJ。任务1矿井瓦斯爆炸的防治44

2.影响矿井瓦斯爆炸的因素（1）可燃可爆性气体的掺入：混合气体爆炸下限降低或上限升高。如混合气体中的CH4为3%，乙烷(C2H6)为1%时，混合气体的爆炸下限为4.4%.

（2）可爆性煤尘的掺入：增强爆炸的猛烈程度，还可降低瓦斯的爆炸下限。如瓦斯混合气体中煤尘浓度达68g/m3时，瓦斯的爆炸下限降低到2.5%。（3）惰性气体的掺入：阻碍爆炸活化中性的形成，可以升高瓦斯爆炸的下限、降低上限、减小爆炸区间的范围，又可以降低氧的浓度。如瓦斯混合气体中加入36%N2或25.5%的CO2，可以使瓦斯空气混合物丧失爆炸性。（4）环境初始温度：温度越高，瓦斯混合气体热化反应越快，爆炸范围越大。（5）环境初始气压：压力升高时，爆炸下限变化很小，而爆炸上限则大幅度增高。任务1矿井瓦斯爆炸的防治45

一、设备仪器及材料

1.设备仪器

（1）瓦斯爆炸试验装置。（2）多种气体采样器。

2.实验材料

（1）标准CH4气样（浓度100%）。（2）CO、CO2、O2气体检定管。实验

矿井瓦斯性验证46

二、实验步骤

1.准备工作

（1）接通电源，启动计算机；瓦斯实验装置电源开关打开；（2）用纸封闭瓦斯实验装置的爆炸筒两端；2.实验操作

（1）接上瓦斯瓶充气管充入甲烷气体，待爆炸实验装置显示器GH4浓度达所预定值后，关闭充气阀，拔掉充气管；（2）启动气压泵，待压力表指示0.2MPa后，关闭气压泵；（3）双击桌面实验图标，出现对话框，使监测实验瓦斯浓度均衡到所需实验值；（4）点击计算机实验控制对话框中确定调节参数按钮后，再点击开始起爆按钮，使爆炸装置点火器点火引爆瓦斯。实验

矿井瓦斯性验证47

三、实验结果分析

1.分析CH4在不同浓度的燃烧与爆炸实验结果；2.CH4爆炸后的CO、CO2、O2气体浓度。

3.瓦斯爆炸气体成分分析。四、实验操作安全注意事项1.实验装置中的点火器必须在安全切断电源情况下，方可充入瓦斯气体。

2.待实验装置冲入预定瓦斯浓度后，必须将充气阀门和瓦斯瓶阀门关闭，并拔掉充气软管。

3.操作瓦斯爆炸实验时，严禁爆炸管两端站人。实验矿井瓦斯性验证48

三、矿井瓦斯爆炸事故引发的主要致因1.矿井瓦斯超限或积聚（1）作业场风流不足或煤岩内瓦斯涌出异常，致使空气中瓦斯浓度超过《煤矿安全规程》规定的安全浓度值。（2）通风不良或无风造成矿井局部空间瓦斯浓度达2%，体积超过0.5m3。2.不安全引爆火源存在

(1)机械类：机械运行中的摩擦、坚硬岩石及钢铁支架、设备之间的撞击。

(2)电气类：与输电线路、电气设备有关的电火花、电弧、电器失爆等。

(3)火焰类：有燃烧反应的点燃，如吸烟、火灾、气体切割和焊接等。

(4)炸药类：与炸药爆破有关的点燃，如使用非许可炸药、钻孔充填不当引起爆破火焰等。任务1矿井瓦斯爆炸的防治49

一、防止瓦斯积聚技术措施1.采煤工作面上隅角瓦斯排除方法（1）挂风障或临时当风带排出上隅角瓦斯：利用设置在工作面上部的风障或临时当风带使一部分风流漏入采空区，冲淡上隅角瓦斯提高安全性。任务1矿井瓦斯爆炸的防治任务实施50

（2）工作面尾巷排出上隅角瓦斯

：利用工作面尾巷与采空区的气压差，使一部分风流流入采空区，经上隅角、联络眼由尾巷排出。任务1矿井瓦斯爆炸的防治51

2.巷道顶板冒空处瓦斯排除方法（1）充填排除法：利用沙土等惰性物质充填到顶板冒落的空洞内，将瓦斯排除防止积聚。（2）导风板引风法：利用安设在巷道顶部的挡风板将风流引入冒落的空洞中，稀释排出瓦斯。（3）风筒分支排放法：在局部通风机风筒上安设三通或直径较小的风筒，将部分风流直接送到冒落的空洞中排出瓦斯。

任务1矿井瓦斯爆炸的防治1—挡风板；2—坑木；3—风筒52

二、防止矿井瓦斯引燃措施1.加强爆破安全管理（1）严格“一炮三检”的瓦斯检查制度，保证放炮前后的瓦斯浓度在规定的界限内。（2）严格执行“三人连锁放炮”制度。（3）严格执行井下火药、雷管的存放、运输管理规定，放炮员要持证上岗。2.坚强机电设备防爆安全管理（1）井下供电应做到：无“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头，有过电流和漏电保护，有接地装置。

（2）使用检漏继电器、煤电钻综合保护、局扇风电闭锁和瓦斯电闭锁装置。（3）加强机电设备的防爆性能检验。3.杜绝明火

（1）严禁携带易燃物品入井；严禁在井下存放汽油、煤油、变压器油等。

（2）严禁在井口房、通风机房、瓦斯泵房周围20m范围内使用明火、吸烟或用火炉取暖。

任务1矿井瓦斯爆炸的防治53

三、防止矿井瓦斯爆炸事故措施1.通风安全措施（1）实行分区式通风。各水平、各采区都应布置独立的回风系统，采掘工作面采用独立通风。（2）矿井主要通风机的出风井口，应安设防爆井盖或防爆门装置.（3）编制“矿井灾害预防和处理计划”，使每一入井人员都应熟悉灾变时的避灾方法和避灾路线。2.安全隔爆、阻爆措施

（1）设置岩粉棚h或水棚阻隔爆炸火焰的传播：利用岩粉或水吸收爆炸火焰的热量及惰化空气，阻碍爆炸的传播。（2）设置自动式防爆棚：利用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测的爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉、氮气、二氧化碳、磷酸铵等喷洒到巷道中准确扑灭爆炸火焰，阻止爆炸火焰蔓延

任务1矿井瓦斯爆炸的防治54

一、煤层瓦斯喷出瓦斯喷出：煤层瓦斯压力与采掘作业作用，高压瓦斯快速经煤岩裂隙或钻孔大量喷射出。

1.瓦斯喷出的灾害性（1）局部地区瓦斯积聚，造成高浓度瓦斯的窒息或瓦斯爆炸事故；（2）钻孔瓦斯喷出引起瓦斯燃烧或爆炸事故。

2.瓦斯喷预兆（1）岩压活动显著，底板突然鼓起，支架破坏；（2）煤层变软、变暗，无光泽；（3）瓦斯涌出浓度忽大忽小，煤岩壁有瓦斯涌出的嘶嘶声。相关知识任务2瓦斯喷出及煤与瓦斯突出防治

55

3.煤层瓦斯喷出的原因和规律任务2瓦斯喷出及煤与瓦斯突出防治

瓦斯喷出原因与规律瓦斯喷出原因

瓦斯喷出规律

内因:煤层或岩层的构造裂缝中贮存有大量高压瓦斯；外因:在采掘过程中，由于爆破穿透、机械震动或地压活动，使煤岩造成卸压缝隙，构成瓦斯喷出的通道是（1）发生在地质变化带，瓦斯喷出前往往出现预兆（2）煤层顶、底板岩层中有溶洞、裂隙发育的石灰岩

（3）具有明显的喷出口或裂隙

（4）瓦斯喷出量有大有小，喷出的持续时间从几分钟到几年，甚至十几年56

4.煤层瓦斯喷出类型与特点任务2瓦斯喷出及煤与瓦斯突出防治

喷出类型特点瓦斯沿原始地质构造洞缝喷出（1）流量大，持续时间长，无明显的地压显现现象；（2）喷瓦斯裂缝多属于开放性裂缝（张性或张扭性断裂；（3）与储气层（煤层、砂岩层等）、溶洞或断层带相通。瓦斯沿采掘地压形成的裂缝喷出（1）喷出频临发生时伴随着地压显现效应，出现多种显现预兆；（2）喷出持续的时间较短，其流量与卸压区面积、瓦斯压力和瓦斯含量大小等因素有关。57

二、煤与瓦斯突出（一）煤与瓦斯突出特征及灾害性1.煤与瓦斯突出及特征煤与瓦斯突出：煤矿采掘过程中短时突然从煤岩壁涌出大量的瓦斯和碎煤（岩）现象。煤与瓦斯突出特征：伴有响声和和强烈的动力能冲击性破坏效应。2.煤与瓦斯突出的灾害性（1）突出瓦斯量高达百万m3，造成瓦斯窒息事故或引发瓦斯爆炸事故；（2）突出煤岩量可高达万吨，严重堵塞巷道、破坏设备；（3）突出产生强大的气流动力，破坏通风系统。任务2煤与瓦斯突出防治58

（二）煤与瓦斯突出分类1.按突出强度分类突出强度：指每次突出的煤岩数量和涌出的瓦斯量，主要以突出煤岩量做为划分突出强度的依据。

小型突出：突出煤量＜100t；

中型突出：突出煤量在100t～500t

大型突出:突出煤量500t～1000t

特大型突出：突出煤量≥1000t2.按突出现象的理学特征分类任务2煤与瓦斯突出防治煤与瓦斯倾出煤与瓦斯突出煤与瓦斯压出59

（三）煤与瓦斯突出规律与分布特点任务2煤与瓦斯突出防治突出规律分布特点煤与瓦斯突出危险性随开采深度增加而增加

随煤层埋藏深度增加煤层中的瓦斯保存条件较好，煤层瓦斯压力及瓦斯含量增加。煤与瓦斯突出分布受地质构造控制

煤与瓦斯突出多发生在地质构造附近，突出多发生在地质构造发育和煤层条件发生变化的区域。煤与瓦斯突出分区与地质条件分区相关

突出的分区与矿区构造分区相一致，在矿区构造带或褶皱轴部的过渡地带，往往是煤与瓦斯突出带。

煤与瓦斯突出与工程因素有关煤巷掘进工作面发生突出最多，平巷中发生次数高于上山和下山；突出多发生在破煤工序。60

（四）煤与瓦斯突出预兆任务2煤与瓦斯突出防治突出预兆煤炮声、支架断裂、岩煤开裂掉碴、底臌、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔、顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等。瓦斯涌出异常、忽大忽小，煤尘增大、气温异常、气味异常，打钻喷瓦斯，喷煤粉、哨声、蜂鸣声等。层理紊乱、强度降低、松软或不均质、暗淡无光泽、厚度增大、软分层厚度增大、倾角变陡、挤压褶曲、波状隆起、煤体干燥、煤体断裂等。

地压显现预兆瓦斯涌出预兆煤体结构预兆61

（五）煤与瓦斯突出机理1.煤与瓦斯突出形成原因（1）地应力作用：煤体的自重应力、构造应力和采动应力，使煤体产生突然破坏和位移，增大瓦斯压力梯度。（2）高压瓦斯作用：压缩煤骨架，产生潜能。（3）煤体结构力学性质：煤体的强度性质（抵抗破坏的能力）和结构，对突出的发动与发展起着重要的诱导作用。2.煤与瓦斯突出过程任务2煤与瓦斯突出防治突出准备阶段突出发动阶段突出发展阶段突出停止阶段62

（六）“四位一体”综合防治煤与瓦斯突出体系任务2煤与瓦斯突出防治63

“四位一体”综合防治煤与瓦斯突出措施：

1.突出危险性预测

方法目的：利用煤层结构、煤的理学性质、瓦斯、地应力等特征和变化情况，预测煤层突出的危险程度，为防突提供依据。

2.防治突出措施

方法目的：利用防突技术手段卸除煤体应力、降低瓦斯压力，改变煤体物理力学性质、增大煤体的承载能力和稳定性。3.防突措施效果检验方法目的：检验防突措施控制有效性和施工质量；确保消除突出的危险性，保证工作面安全生产。4.安全防护措施方法目的：利用安全防护设施或设备，保证防突作业安全和安全避灾。任务2煤与瓦斯突出防治64一、区域综合防突措施

区域综合防突措施主要包括以下几大项：

（一）区域突出危险性预测（二）区域防突措施（三）区域措施效果检验与验证（一）区域突出危险性预测方法1.单项指标预测法根据煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标ΔP、煤的坚固性系数f和煤层瓦斯压力等指标进行鉴定。当全部指标均达到或者超过鉴定临界值时即为突出煤层。

。

突出煤层鉴定单项指标临界值

任务2煤与瓦斯突出防治任务实施煤层突出危险性煤的破坏类型瓦斯放散初速度ΔP煤的坚固性系数f煤层瓦斯压力P/MPa突出危险Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ≥10≤0.5≥0.74652.煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析预测方法

（1）煤层瓦斯风化带为无突出危险区域;（2）根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质构造的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法划分出突出危险区域。

任务2煤与瓦斯突出防治瓦斯地质统计法推测同一地质单元内下部区域的突出危险区域示意图1—断层；2—突出点；3—上部区域突出点在断层两侧的最远距离线；4—推测下部区域断层两侧的突出危险区边界线；5-推测的下部区域突出危险区上边界线；6—突出危险区（阴影部分）663.煤层瓦斯压力或瓦斯含量分析预测法在煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析预测突出危险区域以外区域，应据煤层瓦斯压力P进行预测。如果没有或者缺少煤层瓦斯压力资料，也可根据煤层瓦斯含量W进行预测。

任务2煤与瓦斯突出防治根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值瓦斯压力P（MPa）瓦斯含量W（m3/t）区域类别P＜0.74W＜8无突出危险区其他情况突出危险区67（二）区域防突措施区域防突措施：在突出煤层进行采掘前，对突出煤层较大范围采取的防突措施。区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两类。

1.开采保护层防突措施（1）开采保护层防突作用原理：开采保护层致使被保护层煤层的煤体发生膨胀变形，地应力和瓦斯压力降低；煤层透气性系数增大，煤层瓦斯排出，煤的强度加大。

任务2煤与瓦斯突出防治68

（2）开采保护层工作面必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距离不得小于保护层与被保护层层间垂距的3倍，并不得小于100m。

2.预抽煤层瓦斯防突措施（1）预抽煤层瓦斯：利用专门的巷道系统将瓦斯抽排至地面或井下回风巷道的安全地点，从而达到减少矿井瓦斯涌出量，实现安全生产的目的。（2）预抽煤层瓦斯方式：地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。任务2煤与瓦斯突出防治69案例：预抽煤层瓦斯防突措施邻近层瓦斯抽放1—运输巷；2—回风巷；3—回风副巷；4—抽放钻孔本煤层瓦斯抽放

1-煤层；2-钻孔；3-钻场；4-运输大巷；5-封闭墙；6-瓦斯管路70（三）区域措施效果检验与验证

1.区域措施效果检验（1）开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量、顶底板位移量及其他经试验证实有效的指标和方法，也可结合煤层的透气性系数变化率等辅助指标。并根据实测的最大残余瓦斯压力或最大残余瓦斯含量按预测突出危险性临界值指标，对预计被保护区域的保护效果进行判断。若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。（2）预抽煤层瓦斯区域防突措施时，应以预抽区域的煤层残余瓦斯压力或残余瓦斯含量为主要指标或其他经试验证实有效的指标和方法进行措施效果检验。

2.区域验证（1）煤巷掘进和回采工作面采用工作面预测的方法对无突出危险区进行区域验证。（2）工作面每推进10～50m（在地质构造复杂区域或采取了预抽煤层瓦斯区域防突措施以及其他必要情况时宜取小值）至少进行两次区域验证；

任务2煤与瓦斯突出防治71

二、局部综合防突措施

（一）局部工作面突出危险性预测1.突出危险性预测指标根据工作面预测突出钻孔瓦斯压力P、钻屑瓦斯解吸指标Δh2

、钻屑量S

、综合指标D、K等预测工作面突出危险性。

任务2煤与瓦斯突出防治钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的参考临界值钻屑瓦斯解吸指标Δh2Pa钻屑瓦斯解吸指标K1（mL/g•

）钻屑量S（kg/m）（L/m）2000.565.4钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值煤样Δh2指标临界值(Pa)K1指标临界值（mL/g•

）干煤样2000.5湿煤样1600.472

2.钻孔瓦斯解吸初速度q值预测（1）预测工艺流程：布置钻孔→清理钻孔→装入测杆→密封钻孔→接好流量计→读取流量q值→记录分析

任务2煤与瓦斯突出防治73（2）预测突出危险性判定临界值任务2煤与瓦斯突出防治煤的挥发份Vdaf(%)5～1515～2020～30>30qm(L/min)5.04.54.04.5判断基本原则1.任一钻孔q值≥突出危险临界值qm

时，确定为突出危险工作面。2.各预测钻孔q值＜突出危险临界值qm

时，确定为无突出危险工作面。但没预测循环应留2m的预测超前距。钻孔瓦斯解吸初速度q