矿井瓦斯防治课件版 第1章 绪论

（一）课程说明

5、管理及考试要求平时成绩50%、考试成绩50%平时成绩中，出勤20%、作业30%不定期点3次名，1次不到减10%2次不到减20%，3次不到取消考试资格二、煤矿瓦斯概述（一）煤矿瓦斯的概念（二）煤矿瓦斯灾害的类型（三）煤矿瓦斯是清洁能源（四）煤矿瓦斯对环境的影响（五）煤矿瓦斯防治的目的（一）煤矿瓦斯的概念煤矿瓦斯是指井下有害气体的总称，包括四类来源：第一类来源是在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井中的气体；第二类来源是煤矿生产过程中生成的气体；第三类来源是煤矿井下空气与煤、岩、矿物、支架和其它材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；第四类来源是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性情性气体氡及惰性气体氦。（一）煤矿瓦斯的概念煤矿瓦斯中常见组分的主要物理化学性质

可燃可爆炸气体有甲烷（CH4）及其同系物烷烃（CnH2n+2）、CO、H2S、H2等；有毒的气体：H2S、CO、SO2、NH3、NO2、NO等；窒息性气体：有CH4、N2、CO2等；属于放射性的气体有氡气。煤矿瓦斯各组分在数量上差异是很大的，煤矿大部分瓦斯来自于煤层，而煤层中的瓦斯一般以甲烷为主，甲烷是煤矿生产中的重大危险源，所以狭义的煤矿瓦斯就是指甲烷。甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧、爆炸的气体，扩散性较强，它对人呼吸的影响与氮相似，当甲烷浓度在空气中达57%时，相应的氧浓度被冲淡到9%，人即刻处于昏迷状态，有死亡危险。

（一）煤矿瓦斯的概念我国《煤矿安全规程》规定，矿井总回风或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度不得超过0.75％；采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度不得抽过1.0％、二氧化碳浓度不得超过1.5％。矿井其它有害气体最高允许浓度（一）煤矿瓦斯的概念（一）煤矿瓦斯的概念瓦斯灾害清洁能源温室气体煤矿瓦斯根据我国煤矿事故统计分类，煤矿瓦斯事故分为瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和瓦斯窒息。（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤矿瓦斯爆炸是以甲烷为主的可燃性气体和空气组成的混合气体在火源的引发下发生的一种迅猛的氧化反应。新中国成立以来，我国共发生一次死亡百人以上的特别重大瓦斯爆炸事故18起，死亡2447人。一般认为，煤矿瓦斯爆炸的甲烷浓度界限为5.0％～15.0％，理论上爆炸最猛烈的甲烷浓度为9.5％。煤与瓦斯突出是煤层中存储的瓦斯能和应力能的失稳释放，表现为在极短的时间内向生产空间抛出大量煤岩和瓦斯。根据2008年煤矿瓦斯事故统计分析，较大煤与瓦斯突出事故起数和死亡人数占较大瓦斯事故的39.7%和41.4%；重大煤与瓦斯突出事故起数和死亡人数占重大以上瓦斯事故的58.8%和51.5%。（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤与瓦斯突出案例2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生大型煤与瓦斯突出煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤层巷道掘进2002年4月7日，淮北芦岭煤矿发生特大型突出煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型突出煤岩量10500t，死亡13人煤与瓦斯突出案例（二）煤矿瓦斯灾害的类型2004年10月20日，郑州大平煤矿发生特大型突出，引发瓦斯爆炸，死亡148人。当甲烷浓度大于15.0％，并有火源存在的条件下，将发生瓦斯燃烧。煤矿瓦斯燃烧可能发生在工作面煤壁、瓦斯抽放管路和甲烷浓度大于15.0％的区域。蔓延形式有层流燃烧和湍流燃烧，湍流燃烧更为激烈，火焰传播速度要大的多。根据2008年煤矿瓦斯事故统计分析，较大瓦斯燃烧事故起数和死亡人数占较大瓦斯事故的3.2%和2.8%。（二）煤矿瓦斯灾害的类型瓦斯窒息事故多发生在停风的煤巷或不通风的盲巷中，这些地点由于长时间无新鲜风流供给，再加上瓦斯涌出，使环境中氧气浓度降低，从而引起窒息事故。停风的煤巷或不通风的盲巷中涌出的瓦斯还可能是二氧化碳和氮气，采用普通的甲烷检测仪器无法检测上述气体的浓度，因此具有更大的危险性。根据2008年煤矿瓦斯事故统计分析，较大瓦斯窒息事故起数和死亡人数占较大瓦斯事故的25.4%和18.3%。（二）煤矿瓦斯灾害的类型我国《安全规程》将矿井瓦斯等级划分为：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。根据2007年全国各类煤矿瓦斯等级鉴定情况汇总，全国共有矿井15071对，其中煤与瓦斯突出矿井647对、占4.3％，高瓦斯矿井2859对、占19.0％；国有重点煤矿共有887对矿井，其中煤与瓦斯突出矿井180对、占20.3％，高瓦斯矿井168对、占18.9％。（二）煤矿瓦斯灾害的类型煤矿瓦斯是一种清洁能源，1m3纯甲烷的发热量为35.9MJ相当于1.2kg标准煤的发热量。据最新一轮全国煤层气（煤矿瓦斯）资源评价成果，全国煤层埋深2000m以浅的煤层气资源量为31.46万亿m3，相当于我国陆上常规天然气资源总量（30万亿m3），其中可采资源量为10.87万亿m3。2009年我国煤矿抽采瓦斯71.83亿m3，其中井下抽采61.7亿m3，地面抽采10.13亿m3；井下利用17.7亿m3，地面利用5.82亿m3。

大部分抽采瓦斯用于发电、工业应用、汽车燃料和民用。用于城市燃气的甲烷浓度应不低于41%。

（三）煤矿瓦斯是清洁能源（四）煤矿瓦斯对环境的影响在评价温室气体对气候变化的影响时，一般使用辐射强迫。在长生命期温室气体中，甲烷是仅次于二氧化碳的第二大辐射强迫的温室气体，在全球人为因素温室气体排放中，甲烷所占的比例为14.3%（按当量CO2计算）。其辐射强迫为0.48W/m2.单位质量的甲烷产生的温室效应是二氧化碳的25倍。（四）煤矿瓦斯对环境的影响2007~2008年中国煤矿开采甲烷排放量根据2007年和2008年我国煤矿瓦斯等级鉴定报告的结果，煤矿开采过程中甲烷的排放量分别为19.3Gm³和20.2Gm³，折合为CO2当量分别为344Tg和361Tg相当于同期化石燃料燃烧CO2排放量的5%。考虑到我国煤矿区瓦斯抽采利用率约为30%，实际我国瓦斯排放对环境的影响约为4.5%。（四）煤矿瓦斯对环境的影响右图列出了2000~2008年中国的煤炭产量和化石燃料产生的CO2及二者在全世界所占的比重。可以看出，随着中国煤炭产量的快速增长，中国化石燃料所释放的CO2也逐年大幅攀升。中国化石燃料所释放的CO2占世界总量的比重和煤炭产量保持着相同的增长速率，在2008年，这一比值达到21.8%。从上图中可以看出，中国近两年由于化石燃料燃烧产生的CO2排放量大致相当，而中国煤矿开采甲烷排放量则约为美国的6倍，远高于美国，但其对温室效应的贡献和化石燃料的使用相比，仍相对较小，前者与后者的比值仅约为0.05。由此可见，虽然和CO2相比，甲烷具有其25倍的全球变暖潜势（即温室效应），但由于温室气体的绝大部分仍来自于化石燃料的利用，使得煤矿开采过程中释放的甲烷对温室气体的贡献很小。（四）煤矿瓦斯对环境的影响CDM项目我国是《〈联合国气候变化框架公约〉京都议定书》（简称《京都议定书》）的缔约方，清洁发展机制（CDM）是《京都议定书》所确立的合作机制。其主要内容是发达国家与发展中国家共同应对气候变化，以项目为合作载体，发达国家通过提供资金和技术的方式，与发展中国家开展项目级合作，通过项目所实现的“经核证的减排量”，用于发达国家缔约方完成在议定书中关于减少本国温室气体排放的承诺。我国在《京都议定书》中属发展中国家，在2012年以前不需要承担具体的减排任务，因此在我国境内所有减少的温室气体排放量，都可以按照《京都议定书》中的清洁发展机制变成有价商品向发达国家出售。（四）煤矿瓦斯对环境的影响（五）煤矿瓦斯防治的目的减少瓦斯涌出、预防瓦斯超限、降低瓦斯积聚，为矿井通风创造有利条件；降低煤层中存储的瓦斯能量、提高煤体强度，防治煤与瓦斯突出；开发利用高效洁净的能源；降低对环境的污染。三、我国煤矿瓦斯灾害现状（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性煤矿瓦斯赋存条件随着中国经济的快速增长，煤炭需求量也快速增长，同时也使煤炭的开采条件不断恶化，突出表现在开采深度增加、瓦斯压力和瓦斯含量增大、地质构造条件复杂，瓦斯灾害、特别是煤与瓦斯突出灾害日趋严重。2004年，全国大中型煤矿平均开采深度456m。平均采深华东约620m，东北约530m，西南约430m，中南约420m，华北约360m，西北约280m。采深大于600m的矿井产量占28.47%。全国煤矿开采以每年约10～20m（最快近50m）的速度向深部延深。（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性煤与瓦斯突出情况（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性1998～2004年国有重点煤矿煤与瓦斯突出次数分布煤与瓦斯突出情况（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性2005年45户重点监控国有煤矿企业煤与瓦斯突出矿井情况汇总煤与瓦斯突出情况（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性45户重点监控国有煤矿企业煤与瓦斯突出矿井数量分布煤与瓦斯突出情况（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性45户重点监控国有煤矿企业煤与瓦斯突出矿井产量分布煤与瓦斯突出情况45户重点监控国有煤矿企业特大型煤与瓦斯突出矿井数量分布（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性煤与瓦斯突出情况（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性2005年～2009年我国重大以上煤与瓦斯突出事故统计煤与瓦斯突出情况（一）我国煤矿瓦斯灾害的严重性瓦斯爆炸情况（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析2005年～2008年我国煤矿瓦斯事故统计我国煤矿瓦斯事故总体分析2005年～2008年我国煤矿瓦斯事故对比分析（百分数）（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析2006年～2008年我国煤矿较大瓦斯事故按事故类型统计我国煤矿瓦斯事故按事故类型分析2006年～2008年我国煤矿重大以上瓦斯事故按事故类型统计（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析2006年～2008年我国煤矿产量按所有制形式统计我国煤矿瓦斯事故按企业所有制形式分析2006年～2008年我国煤矿较大瓦斯事故按所有制形式统计2006年～2008年我国煤矿重大以上瓦斯事故按所有制形式统计（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析2007年、2008年我国煤矿较大瓦斯事故按矿井瓦斯等级统计我国煤矿瓦斯事故按矿井瓦斯等级分析2007年、2008年我国煤矿重大以上瓦斯事故按矿井瓦斯等级统计（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析我国煤矿瓦斯事故按地区分析2007年有23地区发生较大事故瓦斯，其中有8个地区发生了10起以上较大事故。发生较大瓦斯事故起数比较多的有贵州（31起）、湖南（23起）、山西（16起）、四川（16起）。有11个省（市）发生了重大以上瓦斯事故，占产煤省39.3％，其中山西（7起）、河南（5起）、贵州（4起）等3个省重大以上事故起数占全国总数的57.1%。2008年有20地区发生较大瓦斯事故，其中有6个地区发生了10起以上较大事故，起数比较多的有贵州（18起）、山西（16起）、湖南（12起）、云南（11起）、河南（10起）、重庆（10起）。有14个省（市）发生了一次死亡10人以上事故，占产煤省53.8％，其中河南（8起）、山西（6起）、黑龙江（5起）等3个省重大以上事故起数占全国总数的50.0%。（二）我国煤矿瓦斯灾害现状分析煤矿瓦斯起数和死亡人数呈明显下降趋势，特别重大瓦斯事故得到有效控制；煤与瓦斯突出事故超过瓦斯爆炸事故，上升为第一位的瓦斯事故；乡镇煤矿仍然是煤矿瓦斯事故的重灾区，一些低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和未鉴定矿井发生了煤与瓦斯突出事故；贵州、湖南、四川、重庆等南方省（市）开采条件复杂，是瓦斯事故的重灾区；山西、河南等煤炭大省瓦斯事故较多；国有重点煤矿仍有发生特别重大瓦斯事故的风险。我国煤矿瓦斯事故的特点分析四、我国煤矿瓦斯防治的现行方针（一）通风是基础（二）抽采是手段（三）监测监控是保障（四）管理是关键煤矿瓦斯防治现行方针：坚持“以人为本”和“安全发展”；坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产工作方针；坚持“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针；建立“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理工作体系。四、我国煤矿瓦斯防治的现行方针“通风可靠”的基本要求：系统合理（分区通风、专用回风巷）设施完好（风机、风门、枫桥、风筒密闭等；巷道不失修）风量充足（矿井总风量、各用风地点配风量；风速、有害气体浓度等）风流稳定（用风地点、局部通风机通风）（一）通风是基础“抽采达标”的基本要求：多措并举（地面与井下，采前、采中和采后）应抽尽抽抽采平衡（抽采能力与采掘布局相协调）效果达标（吨煤瓦斯含量、压力、瓦斯抽采率、回采前瓦斯含量）（二）抽采是手段“监控有效”的基本要求：装备齐全（设备齐全、安装符合规范、系统运行正常）数据准确（传感器按期调校、设备实时反映真实状态）断电可靠（超限后及时断电）处置迅速（制定瓦斯事故应急预案）（三）监测监控是保障“管理到位”的基本要求：责任明确（责任细化；各级、各岗位、各环节）制度完善执行有力监督严格（四）管理是保障《安全规程》历史沿革：1951年9月颁布实施了我国第一部《安全规程》，即《中华人民共和国煤矿技术保安试行规程》；自1955年到2010年共经历了11次修订。特点：具有强制性、科学性、规范性、稳定性的特点。煤矿瓦斯防治的法规《防治煤与瓦斯突出规定》历史沿革：1988年4月颁布实施《防治煤与瓦斯突出细则》，并于2005年进行修订；2009年5月颁布了《防治煤与瓦斯突出规定》。总体思路：“以人为本、源头治理、依法治突”特点：强制性、超前性和完整性的特点煤矿瓦斯防治的法规

2006年以来，国家安全生产监督管理总局发布了一批与煤矿瓦斯防治相关的技术标准：《矿井瓦斯涌出量预测方法》（AQ1018-2006）《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》（AQ1024-2006）《矿井瓦斯等级鉴定规范》（AQ1025-2006）《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）《煤矿瓦斯抽放规范》（AQ1027-2006）《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）《保护层开采技术规范》（AQ1050-2008）

煤矿瓦斯防治的技术标准五、煤矿瓦斯防治的理念与效果（一）煤矿瓦斯防治的理念（二）煤矿瓦斯防治的效果（一）煤矿瓦斯防治的理念中国煤矿瓦斯防治理念的发展先后经历了“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。（一）煤矿瓦斯防治的理念局部防突措施为主上个世纪50年代～80年代，中国煤矿瓦斯治理的重点是，摸清煤与瓦斯突出规律，引进消化和吸收国外煤与瓦斯突出防治技术和经验，研究适合中国特点的煤与瓦斯突出预测方法和突出防治工程方法。上个世纪80年代～90年代末，进入局部防突措施为主的阶段，主要任务是贯彻落实“四位一体”综合防突措施，以1988年《防突细则》出版和1995年的修订为代表，研究重点是煤与瓦斯突出危险性预测方法与预测指标，同时兼顾突出防治工程方法的深化研究。（一）煤矿瓦斯防治的理念

先抽后采2002年8月，提出了“先抽后采，监测监控，以风定产”的十二字工作方针，致力于建立防范瓦斯事故的长效机制。这期间也是区域治理与局部治理并重阶段，一些瓦斯治理基础较好的矿业集团，如淮南矿业集团，提出了“可保尽保，应抽尽抽”的瓦斯治理战略；2005年3月编写的《煤矿瓦斯治理经验五十条》在瓦斯治理的基本思想中明确提出区域治理与局部治理并重，实施“可保尽保，应抽尽抽”的瓦斯治理战略。

（一）煤矿瓦斯防治的理念抽采达标

2008年7月，国家安全生产监督管理总局提出“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位，把煤矿瓦斯治理攻坚战扎实有效地推向深入”的重要讲话，提出构建煤矿瓦斯治理工作体系。国务院安全生产委员办公室以安委办下发了《关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见》，明确提出“强化多措并举、应抽尽抽、可保尽保、抽采平衡的技术措施，确保抽采达标”。（一）煤矿瓦斯防治的理念

区域防突措施先行

2009年8月1日实施的《防突规定》明确提出了“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则。未采取区域综合防突措施并未达到