第六章矿井瓦斯防治

第二章矿山瓦斯防治1.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：0.41×10-9m分子体积：22.36m3/kmol1〕瓦斯成份密度：0.7168kg/m3沸点：161.7℃/<0.1MPa液态密度：415kg/m3水溶解度：55.6l/m3发热量：8568大卡/m31〕瓦斯性质对空气比重：0.5545溶点：182.5℃分散系数：0.196cm2/s空气中爆炸下限：5%空气中爆炸上限：15%2.瓦斯的生成泥炭蜕变为褐煤褐煤蜕变为无烟煤成煤与造气时期生成瓦斯3.瓦斯赋存形状吸附形状：70—95%游离形状：5—-30%温度/压力影响，相互转换

孔隙率30-40%1〕瓦斯在煤炭中赋存形状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MPa0℃20℃40℃3〕露头煤层瓦斯风化CO2——N2N2N2——CH4CH4瓦斯风化带游离瓦斯含量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—规范温度；T—绝对温度；P0—规范压力；K—瓦斯紧缩系数。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。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，在遇到良好的储存条件时，就聚集构成天然气矿藏。

1〕瓦斯的富集在开采破坏了煤层中瓦斯的压力平衡后，瓦斯会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，构成新的平衡。2〕瓦斯的运移1〕涌出方式

普通涌出：在时间、空间上，从煤层中缓慢、均匀地涌出；

特殊涌出：忽然集中大量涌出，如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。5.瓦斯涌出1〕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影响要素：煤层中瓦斯含量、开采深度、地压、开采方式5.瓦斯涌出涌出量：Q=q0+(H-H0)/aq0—上边境相对涌出量；H0—上边境垂深；H—预测处垂深；a—瓦斯涌出梯度统计预测法2〕瓦斯涌出量预测垂深预测第一步：根据煤层瓦斯含量，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〕瓦斯涌出量预测瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯熄灭瓦斯事故瓦斯爆炸熄灭熄灭爆炸熄灭<5%5-16%16-88%>88%9.5%1.瓦斯燃爆特征1〕瓦斯熄灭特征CH4燃点为650～750℃浓度<5％时，接近热源附近熄灭〔富氧熄灭〕浓度>16％时，呈富资料熄灭爆炸新颖空气进入能够爆炸熄灭区CH4O222%16%1.瓦斯燃爆特征。CH4爆炸极限5-16%浓度=9.5%,威力最大(氧和瓦斯完全反响)；爆炸极限受受温度、压力变化2〕瓦斯爆炸特征CH42.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，瞬间瓦斯突破脆弱煤层抵抗线，忽然猛烈地向采掘空间冲出大量的煤与瓦斯，并伴随着宏大的冲击波。压力地质灾祸3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出与喷出的危害

瓦斯熄灭的危害

瓦斯爆炸的危害

煤与瓦斯突出的危害1〕瓦斯大量涌出与喷出的危害污染环境，加剧“温室效应〞可呵斥瓦斯窒息事故瓦斯浓度≥43%，呼吸短促瓦斯浓度≥57%，即刻昏迷05-11-6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2〕瓦斯熄灭的危害产生高温高压火源、引起大规模火灾，呵斥人员伤亡，破坏矿井设备及设备；产生有毒有害气体，呵斥人员伤亡。071211陕西韩城市煤矿发生瓦斯熄灭事故，死3人亡，伤20人。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：>20M~100Pa。引发煤尘爆炸，人员伤亡，破坏巷道和器材设备有害气体：呵斥人员中毒死亡2007-5-5，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。瓦斯爆炸产生高温高压火源、冲击波，呵斥人员伤亡，破坏矿井设备及设备；产生有毒有害气体，呵斥人员伤亡。3〕煤与瓦斯突出的危害2021年09月21日河南省登封市新丰二矿发生煤与瓦斯突出事故，37人遇难消费采区瓦斯采空区瓦斯矿井瓦斯来源任务面瓦斯掘进瓦斯塌落区瓦斯开采煤层临近煤层围岩巷道煤壁掘进落煤1.矿井瓦斯等级划分1〕矿井瓦斯等级划分瓦斯矿井：一个矿井中只需有一个煤〔岩〕层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井〔注〕突出矿井：只需发生过1次煤与瓦斯突出瓦斯事故分布1、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。鉴定时消费条件：正常消费，产量不低其总产量的60%。鉴定时间：根据矿井消费和气候变化规律，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〔1〕选一月上、中、下旬一天分三班进展。在矿井、煤层、一翼、程度和采区回风道中，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〕鉴定任务内容及要求

1、矿井瓦斯等级划分瓦斯矿管理要求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,核定才干定时瓦斯检查加强放顶煤任务面管理高瓦突矿管理要求瓦斯抽放，平安监控系统措施2、瓦斯矿管理规定公用变压器/电缆/开关，风电、瓦斯电闭锁设备预测预告技术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防止瓦斯积聚防止引爆瓦斯加强瓦斯检查与监测防止灾祸扩展加强通风管理及时处置部分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平安安装编制灾祸预防与处置方案三、矿井瓦斯爆炸预防措施突出规律危险性随深度添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构造地压瓦斯量防突体系突出危险性预测防治突出措施平安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矿井瓦斯治理原那么治理原那么分源治理按瓦斯危险程度分级、分类治理综合治理针对瓦斯涌出量、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〔2〕任务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、抽放上下临近层、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〔3〕老空区瓦斯涌出治理

封锁老空区，保证密闭质量，进展老空区抽放。老空区采空区部分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安装排放法独头巷道CH4〔4〕独头巷道瓦斯排放掘进巷道2、矿井瓦斯分级分类治理采掘任务面涌出任务面突出任务面突出危险任务面特别危险任务面危险任务面普通任务面特别要挟任务面类级按危险程度分级分类，再分别针对性地治理。瓦斯涌出方式、涌出量预测措施效果检查任务面、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讨危险性措施瓦斯综合治理流程图煤层要挟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要挟面危险面平安措施采掘作业措施效检防突措施1.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：维护层开采、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破。部分防突措施消除任务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2、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〕维护层开采地压&瓦斯2〕采空区瓦斯——抽放采空区230mAA运输顺槽回风顺槽25m顶板岩石钻场50—70m6--10m3〕采空区瓦斯——上部钻孔释放1〕掘进超前钻孔瓦斯3、部分防突措施2〕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、部分防突措施3〕水力挤出3、部分防突措施75°边采边抽瓦斯3、部分防突措施4〕煤层瓦斯钻孔抽放75°预抽煤层瓦斯5〕上隅角瓦斯治理－－改动通风方式3、部分防突措施瓦斯利用锅炉燃料家用煤气汽车燃料化工原料发电谢谢!THEEND复习题二瓦斯爆炸三要素瓦斯喷出定义瓦斯事故的危害：熄灭、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YourSiteHere瓦斯爆炸三要素瓦斯浓度5%～15%氧浓度>12％温度2.瓦斯熄灭瓦斯熄灭：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猛烈氧化反响。瓦斯熄灭三要素1瓦斯浓度：<5%或>15%2氧浓度:>12％3引火源ClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhere引发瓦斯事故的四个杀手1、采掘任务面通风不可靠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、现场管理不到位一周概略中西南亚企业纵横天山扫描一周概略中西南亚企业纵横天山扫描瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯熄灭瓦斯事故瓦斯爆炸ClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhe