煤与瓦斯突出防治基础知识.ppt

1、1,防突、防瓦斯基础知识,义煤公司瓦斯研究所 2015年6月,2,主 要 内 容,一、煤与瓦斯突出的基本常识 二、瓦斯治理技术及措施 三、安全防护措施 四、瓦斯基础参数测定,3,煤与瓦斯突出基本常识,1,4,煤与瓦斯突出的定义 在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯突然向采掘空间抛出的异常动力现象。,（一）突出的基本常识,5,煤与瓦斯突出的机理 由于煤与瓦斯突出的复杂性，迄今为止，对于突出的机理还把握不准，至今还停留在假说阶段。煤与瓦斯瓦斯突出的假说主要有3大类：一是以瓦斯为主导作用的假说，二是以地应力为主导作用的假说，三是综合作用假说。目前，大多数人比较认可综合作用假说，认为突出是地

2、应力、包含在煤体中的瓦斯和煤体自身物理力学性质综合作用的结果。,（一）突出的基本常识,6,（一）突出的基本常识,煤与瓦斯突出分类 按照动力现象的力学基本特征，可分为三类，即：突出、压出、倾出，统称为煤与瓦斯突出。 按照突出强度的大小可分为四类，即：小型（100t）、中型(100 t500 t)、大型（500 t1000 t）和特大型（1000 t）。,7,（一）突出的基本常识,煤与瓦斯突出的预兆 有声预兆： 地压活动剧烈、顶板来压、不断发生掉渣和支架断裂声；煤层产生震动、手扶煤壁感到震动和冲击；听到煤炮声或闷雷声，一般是先远后近、先小后大、先单响后连响，突出时伴有巨雷般响声。 无声预兆： 工作

3、面遇到地质变化、煤层厚度不一，尤其是煤层中软分层变化；瓦斯涌出量增大或忽大忽小；气温降低、煤层层理紊乱、硬度降低、光泽暗淡、煤体干燥、煤尘飞扬、有时煤体碎片从煤壁上弹出；打钻时严重顶钻、夹钻或喷孔等。,8,煤与瓦斯突出的一般规律 （1）煤层突出危险性随采深增加而增大 （2）煤层突出危险性随煤厚变化而加大 （3）绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面 （4）突出大多数发生在地质构造带 （5）大多数突出前有诱导作业方式 （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）石门揭煤突出危险性最大,（一）突出的基本常识,9,突出的危害性,10,（二）突出的危害,实验室模拟煤与瓦斯突出,11

4、,（二）突出的危害,瓦斯爆炸,12,（三）突出灾害日趋严重,国有煤矿70%以上为高瓦斯矿井 突出矿井达1044对，每年因瓦斯事故死亡300人以上,13,近年来，虽然瓦斯事故逐年下降，但仍是煤矿重特大事故的第一杀手,2013年重特大事故均为瓦斯事故,（三）突出灾害日趋严重,14,瓦斯治理技术及措施,2,15,（一）义煤公司矿井瓦斯等级情况,义煤公司省内现有21对矿井和1个区域公司（洛阳公司），21对矿井中， 露天矿1对（天新矿业）和井工矿20对，20对井工矿的瓦斯等级如下：突出矿井5对（新安、新义、义安、孟津、李沟）；高瓦斯矿井4对（耿村、千秋、铁生沟，云顶）；瓦斯矿井11对（跃进、常村、杨村、

5、义络、观音堂、石壕、曹跃、华兴、郁山、阳光、金鼎）。 洛阳公司现有兼并重组矿井42对，其中批复生产的矿井2对，分别为昌平煤业和五星煤业，均为瓦斯矿井。,16,（一）义煤公司矿井瓦斯等级情况,经公司排查：石壕、曹跃、郁山3对瓦斯矿井存在瓦斯异常区；常村矿21区深部随着开采深度增加，采面绝对瓦斯涌出量达到5 m/min以上，矿井将升级为高瓦斯矿井；另外，云顶、义络2对矿井目前正在进行突出危险性鉴定。,17,防治煤与瓦斯突出技术体系,钻屑瓦斯解吸指标h2,（二）突出矿井防突技术体系,18,开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。 预抽煤层瓦斯可采用的方式有：地面井预抽煤层瓦斯； 井下穿层钻孔或顺层

6、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。 预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列6种方式的优先顺序选取，或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。,（二）突出矿井防突技术体系,19,（三）高瓦斯矿井瓦斯治理技术及措施,铁生沟、耿村和千秋3对高瓦斯矿井随着开采深度的增加， 瓦斯出现了明显的增大趋势，在瓦斯治理方面应采取以下措施： （1）矿井建立防突、瓦斯抽采、抽采达标评判、钻孔施工、抽 采钻孔封孔等方面的瓦斯综合治理管理制度。 （2）矿井采煤工作面的瓦斯综合治理设计

7、报公司批准； （3）矿井采、掘工作面满足下列条件之一的执行预抽: 采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5 m3/min，掘进工作面绝对 瓦斯涌出量大于3 m3/min的； 煤层瓦斯含量大于6 m/t或瓦斯压力大于0.6 MPa的区域，必须 采取保护层开采或底(顶)板岩巷预抽煤层瓦斯措施；,20,采、掘工作面发生瓦斯超限的； 采、掘工作面回风流中瓦斯浓度经常处于0.5 %以上； 当实测抽采范围内煤层瓦斯含量小于6 m3/t或瓦斯压力小于0.6MPa 时，方可掘进或回采。 （4）高瓦斯矿井的煤巷掘进工作面，抽采钻孔应控制工作面前方 不少于60 m、巷道两侧不小于20 m，当遇断层，钻孔不能控制前方 60

8、m时，钻孔必须穿透断层面。 （5）采掘工作面瓦斯抽采达标评判：矿井采、掘工作面严格执 行瓦斯抽采达标评判规定，采煤工作面抽采达标评判报公司批准。,（三）高瓦斯矿井瓦斯治理技术及措施,21,（6）矿井采、掘工作面回采和掘进期间必须执行连续的区域验证。 （7）掘进工作面施工3个超前探测孔，执行掘进工作面超前钻探。 （8）高瓦斯矿井石门揭煤时必须编制专项设计，距离煤层法向距 离10 m处到进入煤层顶（底）板2 m范围内按照防治煤与瓦斯突出 规定中揭煤规定实施区域防突措施。,（三）高瓦斯矿井瓦斯治理技术及措施,22,队 伍 人 员,设 备 设 施,需增加人员53名，其中通风科增加技术员2人，设置负责防

9、突工作1名，增加抽采、打钻人员40名，防突效检人员10名。,地面瓦斯抽采泵站正在按照计划建设，预计可以在12月完成泵站建设；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）3套。,铁生沟矿：矿井需增加人员和设备设施情况如下。,（三）高瓦斯矿井瓦斯治理技术及措施,23,队 伍 人 员,设 备 设 施,需增加人员71名，其中通风科设置负责防突工作1名，增加抽采、打钻人员60名，防突效检人员10名。,配置ZDY3200型号的钻机6台；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）3套。,耿村矿：矿井需增加人员和设备设施情况如下。,（三）高瓦斯矿井瓦斯治理技术及措施,24,队 伍 人 员,设 备 设 施,需

10、增加人员21名，其中通风科设置负责防突工作1名，增加抽采、打钻人员10名，防突效检人员10名。,配置ZDY3200和ZDY4000S型号的钻机各2台；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）3套。,千秋矿：矿井需增加人员和设备设施情况如下。,（三）高瓦斯矿井瓦斯治理技术及措施,25,常村矿：矿井目前主采区为21采区，21200工作面煤层瓦斯压力0.15MPa0.52MPa之间， 采面瓦斯绝对涌出量平均达5.6 m/min，最大达6.48m/min；21150工作面回采期间绝对 瓦斯涌出量平均达4.6 m/min，最大达5.11m/min；该延伸区域缺少相关瓦斯参数。 根据煤矿瓦斯等级鉴定暂

11、行办法，常村矿升级为高瓦斯矿井。矿井升级为高 瓦斯矿井后，应采取以下措施： （1）建立地面瓦斯抽采系统。 （2）掘进工作面施工3个超前探测孔，执行掘进工作面超前钻探； （3）矿井采、掘工作面执行瓦斯预抽措施。 （4）采、掘工作面执行抽采达标评判。 （5）采、掘工作面执行区域验证。 （6）在21采区深部测试瓦斯含量、瓦斯压力等瓦斯基础参数。,（四）常村矿瓦斯治理技术及措施,26,队 伍 人 员,设 备 设 施,需增加人员60名，其中通风科增加技术员1人，设置负责防突工作1名，增加抽采、打钻人员38名，增加专职瓦斯检查工10名，防突效检人员6名，视频监钻系统值班人员4名；,建立地面瓦斯抽采泵站1座

12、（安装2台额定流量350 m3/min的抽采泵，并施工瓦斯抽采管子井800 m）；配置ZDY4000S型号的钻机4台；手持风钻5台；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）3套；瓦斯异常区域重新构筑风门8道；视频监控系统一套（含4个摄像头）。,常村矿：矿井需增加人员和设备设施情况如下。,（四）常村矿瓦斯治理技术及措施,27,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,近期，经公司排查：石壕、曹跃和郁山3对瓦斯矿井存在瓦斯异常区，具体 情况如下： 石壕矿：13采区下山北翼13271工作面和南翼13341工作面以深区域（标高 +116m以深）为瓦斯异常区 ； 曹跃矿：20采区西翼20060工作

13、面和东翼20050工作面以深区域（标高+155m 以深）和25采区轨道下山联络巷以深区域（标高+299以深）为瓦斯异常区 ； 郁山矿：33采区南翼33061工作面及以深区域（标高64m以深）为瓦斯异 常区。,28,瓦斯矿井瓦斯异常区域严格执行河南能源化工集团矿井瓦斯异常区管 理规定（暂行）（河南能源2015261号），主要措施如下：,（1）矿井瓦斯异常区要报告 公司并作为重大隐患挂牌管理。 （2）矿井在通防部门必须设置 专人负责防突工作，同时组建瓦 斯抽采队伍，瓦斯异常区配备专 职瓦斯检查工。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,29,（3）采区设置专用回风巷，采掘工作面的通风设施符合

14、防突设施建设要求。 （4）采掘工作面建立瓦斯抽采系统，采取预抽瓦斯措施。 （5）采掘工作面开工前，必须按要求编制工作面设计及专项防突设计，同时 履行审批程序。 （6）采、掘工作面采掘前进行抽采达标评判，保留不低于20m的区域预测超前距。 （7）抽采达标评判合格的采掘工作面，执行区域验证。 （8）掘进工作面执行超前钻探，钻孔数量正前方至少2个，巷道两侧各1个，查清 前方不低于60m、巷道两侧（沿空侧除外，下同）不低于15m范围内的地质构造及 煤层赋存条件，保留不低于30m的钻探超前距。 （9）巷道与煤层最小法向距离小于5m、揭煤或近煤穿构造时，必须在巷道距煤层 最小法向距离10m（地质构造带20

15、m）前编制临近煤层掘进瓦斯防治措施或揭煤专 项防突设计，并报公司审批后方可实施。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,30,（10）岩巷掘进工作面与煤层最小法向距离不小于7m，否则必须在采取区域综合 防突措施并经抽采达标评判后方可掘进，同时在掘进时应保留不低于20m的探煤超前距。 （11）采掘工作面施工应避开应力集中区，一个或相邻的两个采区在同一区段煤层 中进行采掘作业时，相向回采和背向回采的两个工作面的间距均不得小于100m。相向 掘进的两个工作面间距不得小于60m，并且在小于60m以前实施钻孔一次贯通，只允许 向一个方向掘进，另一掘进工作面不得安排人员作业。 （12）巷道开口必须提

16、前一周向公司报批。要求上报相关材料，经公司批准后方可 开口掘进。 （13）采掘工作面生产过程中，预计揭露落差0.5m及以上的断层或过地质构造带期间， 除已实施了有效消突措施的以外，必须立即停止生产，采取局部“四位一体”综合防突 措施，经防突措施有效后，方可在安全防护措施到位的情况下继续生产。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,31,石壕矿：矿井需增加人员、工程和设备设施情况如下。,队伍人员,需增加人员22名，其中通风科设置负责防突 工作1名，增加抽采技术员2名，增加专职瓦 斯检查工9名，防突效检人员6名，视频监钻 系统值班人员4名。,专回工程,13采区需新做专用回风巷2500 m。,

17、（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,32,设备设施,建立井下13采区瓦斯抽采泵站1座（安装3台额定流量 120m3/min）；配置ZDY3200和ZDY4000S型号的钻机各2台；手持风钻5台；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）3套；瓦斯异常区域重新构筑风门8道；光学瓦检仪10台，高低浓瓦斯传感器10台，多气体参数测试仪10台；视频监控系统一套（含3个摄像头）。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,33,曹跃矿：矿井需增加人员、工程和设备设施情况如下。,队伍人员,需增加人员90名，其中通风科增加技术员2人，设置负责防突工作1名，增加抽采、打钻人员60名，增加专职瓦斯检

18、查工15名，防突效检人员8名，视频监钻系统值班人员4名。,专回工程,20和25采区需新做专用回风巷1200m。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,34,设备设施,建立井下20和25采区瓦斯抽采泵站各1座（各安装2台额定流量120m3/min；配置ZDY3200型号的钻机4台。手持风钻5台；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）5套；瓦斯异常区域重新构筑风门22道；视频监控系统一套（含5个摄像头）。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,35,郁山矿：矿井需增加人员、工程和设备设施情况如下。,队伍人员,需增加人员70名，其中通风科增加技术员1人，设置负责防突工作1名，增加抽

19、采、打钻人员50名，增加专职瓦斯检查工8名，防突效检人员6名，视频监钻系统值班人员4名。,专回工程,33采区需新做专用回风巷475 m。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,36,设备设施,建立井下33采区瓦斯抽采泵站1座（安装2台额定流量120m3/min；配置ZDY3200型号的钻机3台。手持风钻5台；执行局部效果检验的仪器（测试h2、q、S值）3套；瓦斯异常区域重新构筑风门8道；视频监控系统一套（含3个摄像头。,（五）瓦斯矿井瓦斯异常区瓦斯治理技术及措施,37,一、义络矿 1、机构及人员 义络升级为突出矿井后，按照突出矿井管理的相关规定需增加两个机构和增加 250人。具体见以下：

20、 增加防突科、抽放队两个机构。增加防突工17人；抽放队钻孔施工以及抽放管路 的安装与维护工作人员160人，瓦斯抽放泵站值班人员25人；通风区专职瓦检员35人， 提升队加充电工13人。,2、设备及工程 义络矿变为突出矿井后，新增设备主要包括机电系统、瓦斯抽采系统、监测 监控设备；增加回风巷工程、底板巷工程及钻孔工程等。,（六）义络、云顶升级为突出矿井后机构、人员、设备及工程情况,38,二、云顶矿 1、机构及人员 云顶升级为突出矿井后，按照突出矿井管理的相关规定需增加1个机构 和增加146人，具体见以下：增加防突科1个机构。增加防突工20人、抽探队 钻机操作工80人、瓦斯抽放管路的安装维护工20人

21、、瓦斯抽放泵站值班17人、 通风队专职瓦检员9人。,2、设备及工程 云顶按突出矿井管理后，新增设施、设备主要包括通风设施设备改造、 机电系统改造、瓦斯抽采系统、监测监控设备等。,（六）义络、云顶升级为突出矿井后机构、人员、设备及工程情况,39,安全防护措施,3,40,煤巷掘进工作面掘进距离超过500 m时必须设置1个避难硐室，以后每掘进300 m设置1个避难硐室。工作面避难硐室按照采区避难硐室标准构筑。,安全防护措施,一、避难硐室,41,在巷道进风侧，必须设置至少2道牢固可靠的反向风门，风门间距不得小于4m。风门距工作面回风巷口应尽可能远，最低不得小于10m。局部通风机必须安装在防突风门外不小

22、于10m的位置。,安全防护措施,二、反向风门,42,工作面必须设置压风自救系统，并符合下列规定： （一）距工作面2540m的巷道内、起爆地点、撤离人员与警戒人员所在位置以及 回风巷道内有人作业地点处均至少设置一组。 （二）自巷道回风口开始，每隔50m至少设置一组，靠近工作面一组的压风自救装 置个数按照工作面最多人数设定，并不少于15个。 （三）定期检查压风自救系统，确保开关灵活、风量充足。 （四）压风自救装置安装地点应设置物理反光等醒目警示标志，并加强日常维护 管理。,安全防护措施,三、压风自救,43,采用远距离爆破时，爆破地点必须设在进风侧反向风门之外的全风压通风的新鲜风流中或避难所内，爆破

23、撤人躲炮距离及躲炮时间按义煤公司爆破管理办法（义煤发【2014】385号）执行。,安全防护措施,四、远距离爆破,44,瓦斯基础参数测定,4,井下钻孔测压,适用条件： 松软岩层或煤巷测压； 煤层群分层测压； 穿层钻孔测压； 用于煤层孔测压时，煤层倾角应该大于10; 钻孔长度 15m； 可用于上向或下向测压孔。,（一）瓦斯压力测定,注浆封孔,前期（72h内）一小班一次，之后每天观测一次。如发现瓦斯压力值变化较大，则应增加观测次数。瓦斯压力记录表的格式如下表。,测压管理,设专人负责瓦斯压力的测定工作。 在瓦斯压力测定过程中，应作好各种参数及施工情况的记录。,瓦斯压力观测,（一）瓦斯压力测定,井下瓦斯

24、压力观测,绘制瓦斯压力平衡曲线,瓦斯压力恢复曲线1,瓦斯压力恢复曲线2,瓦斯压力恢复曲线3,（一）瓦斯压力测定,48,直 接 法 瓦 斯 含 量 测 定 流 程,实验室实验,现场解吸,解吸规律,完善解吸曲线,推算损失量,粉碎前和粉碎后解吸,解吸瓦斯量,损失瓦斯量,残存瓦斯量,煤的瓦斯含量,（二）瓦斯含量测定,49,FH-5瓦斯含量测定仪,直接法测定煤层瓦斯含量，包括井下解吸量、损失量、粉碎前解吸量、粉碎后解吸量,（二）瓦斯含量测定,残存瓦斯含量测定真空脱气装置,（二）瓦斯含量测定,（1）物理意义 煤样（10g）自煤体脱落暴露于大气之中第四和第五分钟的瓦斯解吸总量，单位为Pa。 （2）测定装置,（三）钻屑解吸指标h2测定,MD2型瓦斯解吸仪（抚顺煤科院）,52,（3）突出煤的h2比非突出煤大 煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤的瓦斯放散初速度P越大，h2越大；煤的硬度系数f值越小、煤的破坏程度越严重，h2越大。,（三）钻屑解吸