第四章_礦山瓦斯防治技術.pptx

第一節(jié) 煤礦瓦斯概述 第二節(jié) 瓦斯致災類型 第三節(jié) 瓦斯治理技術,第一節(jié) 煤礦瓦斯概述,一、煤礦瓦斯的性質 二、煤礦瓦斯的生成 三、瓦斯的賦存 四、礦井瓦斯涌出,一、煤礦瓦斯的性質,瓦斯(通常指甲烷ch4)是一種無色、無味、無嗅的氣體。在標準狀態(tài)(溫度為0、大氣壓為101325pa)下，瓦斯密度為0.7168kg/m3，相對密度為0.554。由于瓦斯較輕，故常積聚在巷道的頂部、上山掘進面及頂板冒落空洞中。 瓦斯微溶于水，在20、101.3kpa條件下，溶解度為3.5l/100l水。瓦斯的擴散性很強，擴散速度是空氣的1.34倍，會很快地在空氣中擴散。,二、煤礦瓦斯的生成,(一)生物化學造氣時期 (二)煤化變質作用造氣時期,(一)生物化學造氣時期,這是成煤作用的第一階段，即泥炭化或腐泥化階段。在該階段，植物在泥炭沼澤、湖泊或淺海中不斷繁殖，其遺體在微生物參加下不斷分解、化合和聚積。在這個階段中,起主導作用的是生物化學作用，低等植物經生物化學作用形成腐泥，高等植物形成泥炭。,(二)煤化變質作用造氣時期,這是成煤作用的第二階段，即泥炭、腐泥在以溫度和壓力為主的作用下變化為煤的過程。在該階段中，由于埋藏較深且覆蓋層已固化，故在壓力和溫度影響下，泥炭進一步變?yōu)楹置海置涸僮優(yōu)闊熋汉蜔o煙煤。,三、瓦斯的賦存,(一)瓦斯的存在狀態(tài) (二)影響煤層瓦斯賦存及含量的主要因素,(一)瓦斯的存在狀態(tài),1.游離狀態(tài)(也稱自由狀態(tài)) 2.吸附狀態(tài)(也稱結合狀態(tài)),(一)瓦斯的存在狀態(tài),圖4-1 瓦斯在煤體中的存在狀態(tài) 1游離瓦斯 2吸著瓦斯 3吸收瓦斯,1.游離狀態(tài)(也稱自由狀態(tài)),這種瓦斯以完全自由的氣體狀態(tài)存在于煤體或圍巖的較大裂縫、孔隙或空洞之中(如圖4-1中1所示)。游離瓦斯可以自由運動或從煤(巖)層的裂隙中散放出來，因此表現出一定壓力。煤體內游離瓦斯的多少取決于儲存空間的容積、瓦斯壓力及圍巖溫度等因素。,2.吸附狀態(tài)(也稱結合狀態(tài)),按其結合形式的不同，又分為吸著和吸收兩種狀態(tài)。吸著狀態(tài)是瓦斯氣體分子在其與煤粒固體分子間的引力作用下而被吸著在煤體孔隙的內表面上所呈現的狀態(tài)，其形成一層很薄的吸附層(如圖4-1中2所示)；吸收狀態(tài)是瓦斯分子進入煤體膠粒結構內部與煤分子結合而呈現的一種狀態(tài)，其類似氣體溶解于液體的現象(如圖4-1中3所示)。吸附狀態(tài)存在的瓦斯量的多少，取決于煤的結構特點、炭化程度等。,(二)影響煤層瓦斯賦存及含量的主要因素,1.煤層的埋藏深度 2.煤層和圍巖的透氣性 3.煤層傾角 4.煤層露頭 5.煤化作用程度 6.煤系地層的地質史,1.煤層的埋藏深度,煤層埋藏深度的增加不僅會因地應力增高而使煤層和圍巖的透氣性降低，而且瓦斯向地表運移的距離也增大，這兩者的變化均朝著有利于封存瓦斯而不利于瓦斯擴散的方向發(fā)展。研究表明：當深度不大時，煤層瓦斯含量隨埋深的增大基本上呈線性規(guī)律增加；當埋深達到一定值后，煤層瓦斯含量將趨于常量。,2.煤層和圍巖的透氣性,3.煤層傾角,在同一埋深及條件相同的情況下，煤層傾角越小，煤層的瓦斯含量就越高。這種現象的主要原因在于煤層透氣性一般大于圍巖；煤層傾角越小，在頂板巖性密封好的條件下，瓦斯不易通過煤層排出，煤體中的瓦斯容易得到儲存，故而煤層的瓦斯含量高。,4.煤層露頭,煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口。因此，露頭存在的時間越長，瓦斯排放就越多。,5.煤化作用程度,6.煤系地層的地質史,成煤有機物沉積以后，直到現今煤化階段，經歷了漫長的地質年代。其地層多次下降或上升、覆蓋層加厚或遭受剝蝕、陸相與海相交替變化、遭受地質構造運動破壞等，所有這些地質過程及其延續(xù)時間的長短，都對煤層瓦斯含量的大小產生影響。,四、礦井瓦斯涌出,(一)礦井瓦斯涌出形式 (二)礦井瓦斯涌出量表示方法和計算 (三)影響礦井瓦斯涌出量的主要因素 (四)瓦斯涌出量預測方法 (五)瓦斯涌出不均衡系數、壓力和梯度,(一)礦井瓦斯涌出形式,1.普通涌出 2.特殊涌出,1.普通涌出,即瓦斯從采落的煤炭及煤層、巖層的暴露面上，通過細小的孔隙緩慢而長時間地放出。首先是游離瓦斯，而后是部分解吸的吸附瓦斯。普通涌出是礦井瓦斯涌出的主要形式，不僅范圍廣，而且數量大。,2.特殊涌出,礦井瓦斯涌出量是指礦井生產過程中涌入巷道的瓦斯量，可用絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量兩個參數來表示。礦井絕對瓦斯涌出量是指礦井在單位時間內涌出瓦斯的體積，通常所用的單位為m3/min或m3/d。礦井相對瓦斯涌出量是指礦井在正常生產條件下月平均日采1t煤所涌出的瓦斯體積，單位是m3/t。,(二)礦井瓦斯涌出量表示方法和計算,1.絕對瓦斯涌出量 2.相對瓦斯涌出量,1.絕對瓦斯涌出量,單位時間內涌進采掘空間的瓦斯數量，叫做絕對瓦斯涌出量。用單位m3/min或m3/d表示?？捎孟率接嬎悖?2.相對瓦斯涌出量,在礦井正常生產條件下，月平均日產1t煤所涌出的瓦斯數量，叫做相對瓦斯涌出量。用m3/t表示?？捎孟率接嬎悖?(三)影響礦井瓦斯涌出量的主要因素,1.煤層和圍巖的瓦斯含量 2.開采規(guī)模 3.開采順序與開采方法 4.地面大氣壓力的變化,1.煤層和圍巖的瓦斯含量,煤層(包括可采層和非可采層)和圍巖的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的決定因素，瓦斯含量越高，瓦斯涌出量越大。當前礦井的瓦斯涌出量預測把煤層瓦斯含量作為主要依據。,2.開采規(guī)模,開采規(guī)模是指礦井的開采深度,開拓、開采范圍,以及礦井的產量而言。隨著開采深度的增大，煤層的瓦斯含量將增大，因而瓦斯涌出量也相應地增大。對某一礦井來說，開采規(guī)模越大，礦井的絕對瓦斯涌出量也就越大，但就礦井的相對瓦斯涌出量來說，情況比較復雜。如果礦井是靠改進采煤工藝、提高工作面單產來增大產量的，則相對瓦斯涌出量明顯地減少，其原因：一是與采面無關的瓦斯源的瓦斯涌出量在產量提高時無明顯增大；二是隨著開采速度加快，鄰近層及采落煤的殘存瓦斯量將增大。如果礦井僅是靠擴大開采規(guī)模來增大產量的，則礦井相對瓦斯涌出量或保持不變或增大。,3.開采順序與開采方法,在開采煤層群中的首采煤層時，由于其涌出的瓦斯不僅來源于本煤層本身，而且還來源于上、下鄰近層。因此，開采首采煤層時的瓦斯涌出量往往比開采其他各層時大好幾倍。為了使礦井瓦斯涌出量不發(fā)生大波動，在開采煤層群時，應搭配好首采煤層和其他各層的比例。,4.地面大氣壓力的變化,地面大氣壓力變化，必然引起井下空氣壓力的變化。根據測定，地面大氣壓力在1年內的變化量可達(58)10-3mpa，1d內的最大變化量可達(24)10-3mpa，但與煤層瓦斯壓力相比，地面大氣壓的變化量是很微小的。,(四)瓦斯涌出量預測方法,1.統計法 2.煤層瓦斯含量法,1.統計法,由已采水平不同深度的瓦斯涌出量觀測數據可按下式計算瓦斯涌出量增深率： 已知瓦斯涌出量增深率和瓦斯風化帶下界限時，就可用下式預測相對瓦斯涌出量： 礦井的相對瓦斯涌出量與深度之間為非線性關系，其回歸方程可采用下列形式：,2.煤層瓦斯含量法,單一煤層開采時相對瓦斯涌出量： 開采有鄰近層的煤層時相對瓦斯涌出量： 瓦斯含量與本煤層相同時，qei由下式計算：,(五)瓦斯涌出不均衡系數、壓力和梯度,1.瓦斯涌出不均衡系數 2.瓦斯壓力 3.瓦斯梯度,1.瓦斯涌出不均衡系數,在開采過程中，由于煤層賦存條件、地質構造、大氣壓力及生產工藝的不同和影響，每時每刻涌出的瓦斯量都不一樣，有時大,有時小，并不均勻。為了便于通風和瓦斯管理引入瓦斯涌出不均衡系數，其值就是最大絕對瓦斯涌出量與平均絕對瓦斯涌出量的比值?！懊旱V安全規(guī)程(以下簡稱規(guī)程)執(zhí)行說明”規(guī)定，對于一個采區(qū)或采面，在正常生產情況下，至少要連續(xù)進行5晝夜測算，所得的比值中的最大值即為該區(qū)(面)的瓦斯涌出不均衡系數。顯然，瓦斯涌出不均衡系數總是大于1的。其用途是，在進行風量計算時要乘上瓦斯涌出不均衡系數，這樣算出的風量才能滿足安全生產的要求。,2.瓦斯壓力,瓦斯壓力是指瓦斯在煤層中所呈現的壓力。它是由煤層孔隙和裂隙中的游離瓦斯的自由熱運動對孔隙和裂隙的空間壁面所產生的作用力體現出來的。瓦斯壓力是衡量煤層瓦斯含量大小的一個重要指標，也是抽放瓦斯和防止煤與瓦斯突出的重要依據之一。,3.瓦斯梯度,對于某一礦井或煤層來說，在一定范圍內，其相對瓦斯涌出量是隨開采深度的增加而增加的，而且，相對瓦斯涌出量的增加量與所增加的開采深度之間的比值是一個常數，這個常數習慣上就稱為瓦斯梯度。其含義是，在瓦斯風化帶以下，深度每增加一單位時，相對瓦斯涌出量增加的數量。瓦斯梯度的用途是，可以用來推算和預測深部尚待開采水平或采區(qū)的相對瓦斯涌出量；其對于預抽瓦斯和新采區(qū)通風設計也是一個非常重要的參數。,第二節(jié) 瓦斯致災類型,一、瓦斯噴出 二、瓦斯燃燒爆炸 三、瓦斯突出 四、瓦斯窒息,一、瓦斯噴出,(一)瓦斯噴出特點與危害 (二)瓦斯噴出分類 (三)瓦斯噴出原因 (四)瓦斯噴出的規(guī)律,(一)瓦斯噴出特點與危害,目前認為，大量的承壓狀態(tài)的瓦斯從肉眼可見的煤、巖裂縫中快速噴出的現象，稱為瓦斯噴出。因此，瓦斯噴出主要取決于兩個因素，即瓦斯壓力的大小和周圍煤、巖裂隙狀態(tài)。但是，由于礦井中煤、巖裂隙分布狀態(tài)復雜多變，同時承壓狀態(tài)的瓦斯也時常發(fā)生變化，所以導致了噴出時的瓦斯流動狀態(tài)變化不定，增加了研究、測試工作的難度。因此，時至今日，人們的研究工作還僅僅是初步的。由于瓦斯噴出在時間上往往表現為突然性，而在空間上又表現為集中性，所以對礦井安全生產的威脅是很大的。,(二)瓦斯噴出分類,1.瓦斯沿原地質構造裂隙的噴出 2.瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫的噴出,1.瓦斯沿原地質構造裂隙的噴出,這類噴出大多數發(fā)生在地質破壞帶，石灰?guī)r溶洞裂縫區(qū)，背斜或向斜軸部儲瓦斯區(qū)以及其他一些儲瓦斯構造與原始裂縫相通的區(qū)域。這類瓦斯噴出的特點是：在一般情況下噴出的瓦斯流量較大，持續(xù)的時間較長，無明顯的地壓顯現預兆；而且掘進巷道的瓦斯噴出一般位于工作面迎頭周圍。這類瓦斯噴出時的流動多數為紊流運動；當然，這主要取決于噴出時的瓦斯流動速度。,2.瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫的噴出,這類瓦斯噴出不僅與地質構造有關，而且還與采掘地壓有關。這是因為，在各種地質構造破壞區(qū)內，原來處于封閉狀態(tài)的構造裂隙在采掘地壓和瓦斯壓力的聯合作用下往往會突然張開，成為瓦斯噴出的通道。此外，在采掘地壓的作用下，也往往會產生新的裂隙，構成瓦斯噴出的通道。這類瓦斯噴出的特點是：噴出瀕臨發(fā)生時，往往伴隨著地壓顯現效應，出現多種顯著預兆。這類瓦斯噴出時的流動狀態(tài)則取決于噴出源的瓦斯壓力、裂隙分布狀態(tài)及其流動阻力。,(三)瓦斯噴出原因,(1)內因：煤層或巖層的構造裂縫中儲存有大量高瓦斯。 (2)外因：在采掘過程中，由于爆破穿透、機械振動或地壓活動，使煤炭造成卸壓縫隙，構成瓦斯噴出的通道是其外在因素。,(四)瓦斯噴出的規(guī)律,(1)瓦斯噴出往往發(fā)生在地址變化帶，瓦斯噴出前往往有先兆。 (2)易發(fā)生在煤層頂、底板巖層中有溶洞、裂隙發(fā)育的石灰?guī)r。 (3)具有明顯的噴出口或裂隙。 (4)瓦斯噴出量有大有小，噴出的持續(xù)時間從幾分鐘到幾年，甚至十幾年。,二、瓦斯燃燒爆炸,(一)瓦斯爆炸的條件 (二)瓦斯爆炸的過程和危害 (三)瓦斯爆炸的原因分析 (四)影響瓦斯爆炸發(fā)生的因素,(一)瓦斯爆炸的條件,1.與空氣混合氣體中瓦斯的含量 2.氧氣的含量 3.足夠能量的點火源,1.與空氣混合氣體中瓦斯的含量,瓦斯發(fā)生爆炸的界限指的是瓦斯與空氣的混合氣體中瓦斯的體積比含量，當瓦斯含量達到9.5%時，理論上瓦斯可以同空氣中的氧氣完全反應，從而放出最多的熱量，因此，爆炸的強度最大。在實際測量中，最大瓦斯爆炸強度往往比該含量高一點，達到10%左右。當與瓦斯混合的空氣成分發(fā)生變化時，例如其中混入了其他可燃氣體或認為加入了過量的惰性氣體，則上述瓦斯爆炸的界限就要發(fā)生變化，這種變化通常是不能忽略的。,2.氧氣的含量,瓦斯空氣混合氣體中氧氣的含量必須大于12%，否則爆炸反應不能持續(xù)。礦井下的封閉區(qū)域、采空區(qū)內及其他裂隙等處，由于氧氣消耗或沒有供氧條件，可能會出現氧氣含量低于12%的情況，其他巷道、工作場所等一般不存在氧氣含量低于12%的條件，因為，在此條件下人員在短時間內就會窒息死亡。,3.足夠能量的點火源,點火源能夠引起瓦斯爆炸的三個條件是溫度不低于650、能量大于0.28mj和持續(xù)時間大于爆炸感應期。這三個條件通常很容易滿足。在煤礦開采過程中，對一些不可避免的火源有時需要采取特殊的技術，使其不能滿足點燃瓦斯的點火條件。例如，井下爆破時產生的火焰，溫度高達2000，但持續(xù)的時間很短，小于爆炸感應期，因此，不會引起瓦斯爆炸。,(二)瓦斯爆炸的過程和危害,1.瓦斯爆炸的原理和過程 2.瓦斯爆炸的主要危害,1.瓦斯爆炸的原理和過程,瓦斯爆炸是一種熱鏈式反應(也叫做鏈鎖反應)。當爆炸混合物吸收一定能量(通常是點火源給予的熱能)后，反應分子的鏈即行斷裂，離解成兩個或兩個以上的游離基(也叫做自由基)。這類游離基具有很大的化學活性，成為反應連續(xù)進行的活化中心。在適合的條件下，每一個游離基又可以進一步分解，再產生兩個或兩上以上的游離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來越多，化學反應速度也越來越快，最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應。所以，瓦斯爆炸就其本質來說，是一定含量的甲烷和空氣中的氧氣在一定溫度作用下產生的激烈氧化反應。其方程式為：,2.瓦斯爆炸的主要危害,(1)爆炸沖擊波。 (2)火焰鋒面。 (3)大氣成分的變化。,(1)爆炸沖擊波。,在爆炸發(fā)生時，首先到達的是爆炸沖擊波。爆炸沖擊波的傳播速度總大于聲速，最高聲速可達1000m/s以上。沖擊波正向傳播的峰值壓力一般為58個大氣壓，最高可達20個大氣壓。沖擊波造成的危害主要是人員的創(chuàng)傷、巷道支架的毀壞、冒頂、井下設備的翻倒和破壞、摧毀礦井通風設施等。沖擊波會揚起沉積在巷道中的煤塵或破壞礦井通風系統，形成新的瓦斯、煤塵爆炸源；當遇到火焰峰面經過或再生火源時就引發(fā)二次爆炸。,(2)火焰鋒面。,緊跟在沖擊波之后的是發(fā)生劇烈化學反應的火焰鋒面?；鹧驿h面在形成爆炸的初期，傳播速度較低，從每秒幾十厘米發(fā)展到幾十米。當燃燒波傳播至巷道寬度的510倍距離時，其傳播速度迅速增加，可從100m/s迅速增長到聲速以上，獨頭巷道、巷道中放置的機械設備及巷道斷面的縮小等因素都會加速這一過程?；鹧驿h面的溫度可達21502650。鋒面經過時會造成人體大面積皮膚燒傷或呼吸器官及食道、胃等粘膜燒傷，可燒壞井下電器設備、電纜，并可能引燃井巷中的可燃物，產生新的火源。,(3)大氣成分的變化。,瓦斯爆炸過后，礦井中氧的含量下降，燃燒生成大量的co2和h2o。不完全反應產生的co含量一般可達到0.4%以上，成為井下人員傷亡的主要因素之一。,(三)瓦斯爆炸的原因分析,據有關資料統計表明：礦井瓦斯爆炸大部分發(fā)生在煤層的采掘工作面附近，其中，又以掘進工作面居多。掘進工作面易發(fā)生瓦斯爆炸事故，究其原因，一是，掘進工作面大多采用局部通風機通風(也有少數掘進工作面采用擴散通風或風障通風)，系統不健全，供風量有限，通風能力不足；二是，風筒沒有及時跟到工作面，風筒末端距工作面較遠，送到工作面的風量不足以擾動分流、排除瓦斯和粉塵；三是，風筒質量低劣，吊掛高低不平，接頭不平不嚴，阻力損失大，漏風嚴重，工作面有效風量不足；四是，局部通風機沒有專用電源(沒實行“三?！?專用開關，專用變壓器，專用線路)，停電、停風的現象經常發(fā)生，局部通風很不穩(wěn)定；五是，掘進工作面作業(yè)場所狹窄，條件差，是瓦斯、煤塵的發(fā)生地，也是瓦斯、煤塵的積聚地；六是，掘進工作面除使用煤電鉆打眼等電氣設備外，同時，還采用放炮作業(yè)，爆破落煤生產工藝。,(四)影響瓦斯爆炸發(fā)生的因素,1.其他可燃氣體的影響 2.氧含量和過量惰性氣體的影響 3.溫度的影響 4.氣壓的影響 5.點燃源能量的影響,1.其他可燃氣體的影響,當空氣中混入多種可燃氣體，且各組分之間不發(fā)生化學反應時，爆炸性混合物的爆炸界限可以根據里査特(le chatelier)法則計算，即：,1.其他可燃氣體的影響,2.氧含量和過量惰性氣體的影響,3.溫度的影響,4.氣壓的影響,井下環(huán)境中，空氣壓力發(fā)生顯著變化的情況很少。但在爆炸沖擊波或其他原因引起的沖擊波波峰作用范圍內，氣壓會顯著地增高。氣壓的增高，使點燃源向鄰近氣體層傳輸的能力增大，燃燒反應可自發(fā)進行的含量范圍增寬；對瓦斯爆炸界限的影響是：爆炸下限變化很小，而爆炸上限則大幅度增高。,5.點燃源能量的影響,(五)燃燒和爆炸的區(qū)別,瓦斯燃燒是一種復雜的物理化學反應過程。游離基的鍵式反應說明瓦斯燃燒反應的化學性質，光和熱說明瓦斯燃燒過程中發(fā)生的物理現象。瓦斯燃燒或爆炸的本質是可燃氣體(甲烷)燃燒的不同表現形式。,三、瓦斯突出,(一)煤與瓦斯突出機理 (二)突出發(fā)生的條件 (三)突出發(fā)展過程 (四)瓦斯突出的分類及危險等級劃分,(一)煤與瓦斯突出機理,1.國外對煤和瓦斯突出機理的認識 2.國內對煤與瓦斯突出機理的認識,1.國外對煤和瓦斯突出機理的認識,(1)以瓦斯為主導作用的假說。 (2)以地應力為主導作用的假說。 (3)化學本質假說。 (4)綜合假說。,(1)以瓦斯為主導作用的假說。,這類假說強調瓦斯是突出的主要能源，高壓瓦斯突破煤壁，攜帶碎煤猛烈噴出，形成突出。,(2)以地應力為主導作用的假說。,這類假說認為突出的主要因素和能源是地應力，而瓦斯是次要因素。突出的發(fā)生是由于積聚在煤層周圍巖石的彈性變形潛能所引起的。,(3)化學本質假說。,認為突出是由于煤在很大的深度內變質時發(fā)生的化學反應而引起的。,(4)綜合假說。,1)煤與瓦斯突出是地應力、高壓瓦斯、煤的結構性能等三個因素綜合作用的結果，除了地壓和瓦斯壓力外，在煤層中不存在任何其他導致突出的能源。 2)地壓破碎煤體是造成突出的首要因素，而瓦斯則起著拋出煤體和搬運煤體的作用，從突出的總能量來說，瓦斯是完成突出的主要能源。 3)煤的強度是形成突出的一個主要因素，只有當煤強度很低、煤與圍巖的摩擦力不大時，地壓造成的變形潛能才能使煤體破碎。,2.國內對煤與瓦斯突出機理的認識,(1)中心擴張學說認為煤和瓦斯突出是從離工作面某一距離處的中心開始，爾后向周圍擴展，由發(fā)動中心周圍的煤巖石瓦斯體系提供能量并參與活動。 (2)流變說認為煤和瓦斯突出是含瓦斯煤體在采動影響后，地應力與瓦斯氣體耦合的一種流變過程。 (3)二相流體說認為突出的本質是突出中形成了煤粒和瓦斯的二相流體。 (4)固流耦合失穩(wěn)理論認為突出是含瓦斯煤體在采掘活動影響下，局部發(fā)生迅速、突然破壞而生成的現象。 (5)球殼失穩(wěn)觀點認為突出實質是地壓力破壞煤體、煤體釋放瓦斯、瓦斯使煤體裂隙擴張并使形成的煤殼失穩(wěn)破壞的過程。,(二)突出發(fā)生的條件,煤和瓦斯突出是地應力、煤中的瓦斯及煤的結構和力學性質綜合作用的動力現象。突出過程中，地應力、瓦斯壓力是發(fā)動與發(fā)展煤和瓦斯突出的動力，煤的結構、力學性質則是突出發(fā)生的阻礙因素。它們存在于一個共同體中，有其內在聯系，但不同因素對突出的作用不同，不同的突出起主要作用的因素也不一樣。,(三)突出發(fā)展過程,1.準備階段 2.激發(fā)階段 3.發(fā)展階段 4.終止階段,1.準備階段,該階段的特點是：在工作面附近的煤壁內形成高的地應力與瓦斯壓力梯度。即在有利的約束條件(石門巖柱，煤巷的硬煤包裹體)下，煤內地應力梯度急劇增高，能夠疊加各種地應力，形成很高的應力集中，積聚著很大的變形能；同時由于孔隙裂隙的壓縮，使瓦斯壓力增高，瓦斯內能也增大。在這個階段，會顯現多種有聲的與無聲的突出預兆。準備階段的時間可在很大范圍內變化，也可在幾秒鐘內完成(如在振動放炮或頂板動能沖擊條件下)。,2.激發(fā)階段,該階段的特點是地應力狀態(tài)突然改變，即極限應力狀態(tài)的部分煤體突然破壞，卸載(卸壓)并發(fā)生巨響和沖擊；向巷道方向作用的瓦斯壓力的推力由于煤體的破裂，頓時增加幾倍到十幾倍，伴隨著裂隙的生成與擴張，膨脹瓦斯流開始形成，大量吸附瓦斯進入解吸過程而參與突出。,3.發(fā)展階段,該階段具有兩個互相關聯的特點，一是突出從激發(fā)點起向內部連續(xù)剝離并破碎煤體，二是破碎的煤在不斷膨脹的承壓瓦斯風暴中邊運送邊粉碎。前者是在地應力與瓦斯壓力共同作用下完成的，后者主要是瓦斯內能做功的過程。煤的粉化程度、游離瓦斯含量、瓦斯放散初速度、解吸的瓦斯量以及突出孔周圍的卸壓瓦斯流，對瓦斯風暴的形成與發(fā)展起著決定作用。,4.終止階段,突出的終止有以下兩種情況：一是在剝離和破碎煤體的擴展中遇到了較硬的煤體或地應力與瓦斯壓力降低不足以破壞煤體；二是突出孔道被堵塞，其孔壁由突出物支撐建立起新的拱平衡，或孔洞瓦斯壓力因其被堵塞而升高，地應力與瓦斯壓力梯度不足以剝離和破碎煤體。但是，這時突出雖然停止了，而突出孔周圍的卸壓區(qū)與突出的煤涌出瓦斯的過程并沒有停止，異常的瓦斯涌出還要持續(xù)相當長時間。,(四)瓦斯突出的分類及危險等級劃分,1.煤與瓦斯突出分類 2.礦井突出危險程度分級指標和方法,1.煤與瓦斯突出分類,(1)按動力現象的力學特征分類。 (2)按動力現象的強度分類。,(1)按動力現象的力學特征分類。,煤與瓦斯突出這種動力現象按其動力來源分為三類。第一類為突出，發(fā)生突出的力量是地應力和瓦斯壓力的合力，其基本能源是煤中所積聚的瓦斯能；第二類為壓出，實現壓出的主要力量是地應力，其基本能源是煤中所積聚的彈性能；第三類為傾出，造成傾出的主要力量是地應力，其基本能源是煤的重力位能。,(2)按動力現象的強度分類。,強度是指每次動力現象拋出的煤(巖)的數量(以t或m3為單位)和瓦斯量(以m3為單位)。由于在動力現象發(fā)生過程中，瓦斯量的計量工作尚存在一些技術問題(如自動記錄儀表，統一計算標準等)，現在分類主要依據拋出的煤(巖)重量，據此可分為： 小型突出：強度小于50t/次(突出后，經過幾十分鐘瓦斯含量可恢復正常)。 中型突出：強度5099t/次(突出后，經過一個工作班以上瓦斯含量可逐步恢復正常)。 次大型突出：強度100499t/次(突出后，經過一天以上瓦斯含量可逐步恢復正常)。 大型突出：強度500999t/次(突出后，經過幾天回風系統瓦斯含量可逐步恢復正常)。 特大型突出：強度大于1000t/次(突出后，經過長時間排放瓦斯，回風系統瓦斯含量才恢復正常)。,2.礦井突出危險程度分級指標和方法,(1)礦井突出危險程度分級指標。 (2)突出礦井危險等級劃分方法。 (3)兩級分級指標和分級方法。,(1)礦井突出危險程度分級指標。,對于突出礦井危險程度而言，包括兩方面內容，其一是各礦井已經發(fā)生的突出事例的比較，其二是各礦井潛在的突出危險程度，即礦井突出危險程度分級指標既要有突出危害性指標，又要有突出危險性指標。突出危害性指標包括最大突出強度、平均突出強度、突出頻度、突出煤量、突出時最大瓦斯涌出量、突出類型比例等。突出危險性指標包括始突深度、開采深度。煤層最大瓦斯壓力，煤的最小堅固性系數，工作面危險性日常預測結果，地質構造復雜程度，軟分層厚度比例等。,(2)突出礦井危險等級劃分方法。,1)最大突出強度大于1000t/次。 2)近10年突出總次數大于100次。 3)最大突出強度大于400t/次，且近10年總突出次數大于10次。 1)最大突出強度小于100t/次。 2)近10年突出總次數小于20次。,(3)兩級分級指標和分級方法。,四、瓦斯窒息,(一)氧氣含量減少對人體的危害 (二)產生瓦斯過量的原因,(一)氧氣含量減少對人體的危害,(二)產生瓦斯過量的原因,(1)采區(qū)巷道布置不合理，影響工作面通風質量，很多礦井是獨眼井開采，根本無法形成通風系統，采掘面瓦斯等煤氣極易積聚，整個礦井易形成長距離的串聯通風，甚至極易產生循環(huán)風，通風狀況極為惡劣。 (2)井下瓦斯的含量，除了與煤層賦存狀況、產量、采煤方法、通風系統、地質構造、通風狀況等關系密切外，還與自然界外部條件(如降雨、氣溫、氣壓、地下水活動情況等)相關。,第三節(jié) 瓦斯治理技術,一、瓦斯抽排技術 二、瓦斯防爆技術 三、瓦斯主動抑爆技術,一、瓦斯抽排技術,(一)瓦斯排放 (二)瓦斯抽放,(一)瓦斯排放,1.風筒導排風流 2.風障導風法 3.尾巷排放法 4.抽放排放法 5.風壓調節(jié)法 6.調整通風方式,圖4-2 利用水力引射器排除上隅角 積聚的瓦斯示意圖,1.風筒導排風流,2.風障導風法,圖4-3 風障引導風流法處理上隅 角積聚的瓦斯示意圖,圖4-4 尾巷排放法處理上隅角積聚的瓦斯示意圖,3.尾巷排放法,圖4-5 埋管抽放法處理上隅 角積聚的瓦斯示意圖,4.抽放排放法,5.風壓調節(jié)法,圖4-6 風壓調節(jié)法處理上隅 角積聚的瓦斯示意圖,6.調整通風方式,根據煤層賦存條件、瓦斯涌出源及大小，可通過調整適宜的通風方式排除上隅角積聚的瓦斯。,(二)瓦斯抽放,(1)首先應考慮選用多種抽放方法相結合的綜合抽放方法，以提高抽放效果。 (2)開采過程中的瓦斯涌出量主要來源于開采煤層(本煤層)時，則應采用本煤層瓦斯抽放方法。 (3)在煤層群的條件下，首采層開采時，鄰近層的瓦斯涌出量占有很大比例且威脅工作面的安全生產，則應采用鄰近層瓦斯抽放方法。 (4)當工作面后方采空區(qū)瓦斯涌出量較大且威脅工作面的安全生產，老采空區(qū)內積存大量瓦斯向鄰近工作面涌出瓦斯、增大采區(qū)和礦井的總排瓦斯量時，應采用采空區(qū)瓦斯抽放方法。 (5)對于瓦斯含量較高的煤層，在巷道掘進時涌出的瓦斯量很大且難以用加大風量稀釋時，可考慮采掘前大面積預抽瓦斯方法或采取邊掘邊抽方法。,(二)瓦斯抽放,(6)對于透氣性較低，采用預抽放方法難以直接抽出瓦斯，掘進時瓦斯涌出不是很大，而回采時有大量瓦斯涌出的煤層，可采用邊采邊抽或采用水力割縫、水力壓裂、松動爆破等措施，人為下壓后抽放瓦斯。 (7)如果煤層賦存較淺(一般在600m以內)、煤層較厚或層數較多、煤層瓦斯含量較高、地面鉆孔施工條件較好時，可采用地面鉆孔抽放。 (8)若圍巖瓦斯涌出量較大，以及溶洞或裂隙帶儲存有高壓瓦斯并有噴出危險時，應采取圍巖瓦斯抽放措施。 1.本煤層瓦斯抽放 2.鄰近層瓦斯抽放 3.采空區(qū)瓦斯抽放,1.本煤層瓦斯抽放,(1)本煤層未卸壓抽放。 (2)本煤層采用卸壓抽放。 (3)本煤層人為卸壓抽放。,(1)本煤層未卸壓抽放。,1)巷道預抽。 2)鉆孔預抽。,1)巷道預抽。,巷道預抽瓦斯的效果主要與煤巷暴露面積的大小有關，同時也與煤層的厚度、透氣性能以及抽放時間的長短等有關。因此，一些透氣性較好的厚及中厚煤層的礦井，如淮南謝二礦、淮北蘆嶺礦和焦作李封礦等，也都進行過巷道預抽本煤層瓦斯，取得了不錯的效果。,2)鉆孔預抽。, 穿層鉆孔。穿層鉆孔是指將鉆孔布置在煤層底板巖石巷道中或鄰近煤層巷道中(也有的將鉆場布置在煤層頂板巖層中)，由鉆場向開采煤層打鉆，鉆孔貫穿煤層全厚，預先抽放本煤層瓦斯。這是一種應用較為廣泛的有效的抽放方法。經過預抽后的開采煤層再進行采掘工作，從而解決了掘進和采煤過程中的瓦斯問題。 順層鉆孔。順層鉆孔是指巷道進入煤層以后，沿煤層的走向或傾向所打的鉆孔。順層鉆孔可用于石門見煤處、煤巷及回采工作面。在我國采用較多的是回采工作面。其作用主要是，在采面準備好之后，按不同的布孔方式抽放一段時間，然后再進行開采，以減少回采過程中的瓦斯涌出量。,(2)本煤層采用卸壓抽放。,1)邊掘邊抽。 2)邊采邊抽。,1)邊掘邊抽。,巷道掘進所形成的空間，可使巷道兩側及掘進工作面前方的應力重新分布。邊掘邊抽就利用巷壁附近的卸壓區(qū)域抽放瓦斯，為了不影響掘進工作，每隔一定距離在巷道兩側做鉆場向工作面前方打鉆孔。,2)邊采邊抽。,在回采工作面的前方一定距離有一個應力集中帶，這個應力集中帶隨工作面的推進向前移動。應力集中帶與工作面之間有一個10m左右的區(qū)域，稱為卸壓帶，在該區(qū)域可以抽放卸壓瓦斯。,(3)本煤層人為卸壓抽放。,1)人為卸壓抽放瓦斯方法的基本原則 )人為卸壓方法。,1)人為卸壓抽放瓦斯方法的基本原則, 在煤體無自由面的情況下，改善煤中裂隙的分布狀況，使煤體中產生透氣性良好的貫通裂隙，以提高整個煤層的透氣性。 在煤體有自由面的情況下，使煤體膨脹變形，以提高煤層的透氣性。 從煤層中取出部分物質，形成空洞，使煤體卸壓，擴大原有裂隙，并產生新裂隙，以提高煤層透氣性。,)人為卸壓方法。, 水力壓裂、破裂卸壓法。在鉆孔揭穿煤層處，注入攜帶支撐劑(一般為石英砂)的高壓水，在一定時間后瞬時卸壓。如此反復卸壓，使煤體在一定范圍內形成無數微小裂縫，并由支撐劑支撐其微小裂縫而增大煤層的透氣性，提高抽放率。 水力割縫、空穴卸壓法。水力割縫是在鉆孔進入煤層后，在孔內用高壓水射流沿煤層層面割出一道裂縫，使其上下煤體松動卸壓，增大透氣性。水力空穴卸壓的基本原理是，用水作動力，在無自由面的情況下，強制煤隨高壓水一起從鉆孔中噴出，使鉆孔周圍形成空穴，煤體卸壓，改善瓦斯流動條件。具體做法是，通過鉆孔向煤層快速輸送高壓水，然后突然卸壓放水；在高壓水放出的同時，使鉆孔周圍煤體由于大的壓力差而破碎并隨水一起噴出，形成空穴。, 松動爆破、預裂卸壓法。指在采掘工作面煤體中，為松動煤體、改變煤體的應力狀態(tài)，防止煤(巖)與煤層氣突出而打一定數量和深度的炮眼，裝適量炸藥的爆破。深孔松動控制爆破卸壓增透技術是利用煤層瓦斯壓力、炸藥爆炸產生的能量及控制孔的導向和補償作用使煤體原有裂隙得以擴展并產生新的裂隙，釋放應力和瓦斯壓力并起到卸壓增透效果，從而達到提高煤層透氣性和抽放效果的目的。 物理化學卸壓法。所謂物理化學卸壓，就是向煤層注入化學活性溶液，使煤體發(fā)生化學反應，從而使堅硬的煤層被軟化，改變其吸附瓦斯能力和加快瓦斯從煤層中的排除。例如，利用鹽酸(hcl)與煤體中的碳酸鈣(caco3)反應生成易于溶解的氯化鈣(cacl3)的原理增大煤層的孔隙率，從而提高其透氣性。,)人為卸壓方法。,2.鄰近層瓦斯抽放,(1)井下鉆孔抽放。 (2)地面鉆孔抽放。 (3)巷道抽放。,(1)井下鉆孔抽放。,1)本煤層外巷道打鉆孔可分為以下四種方式： 鉆場設在本煤層的底板巖巷內，由鉆場打鉆抽放下鄰近層瓦斯。 鉆場設在本煤層的頂板巖巷內，由鉆場打鉆抽放上鄰近層瓦斯。 利用石門、聯絡巷作鉆場，向上、下鄰近層打鉆孔抽放的方式。 利用聯絡巷(煤門)沿鄰近煤層布置順層鉆孔抽放的方式。順層鉆孔抽放瓦斯的關鍵技術是順層長鉆孔的成孔技術。在煤層(特別是突出煤層)實施順煤層鉆孔時，往往因噴孔、卡鉆嚴重而難以達到所需的深度。為此，“九五”專項攻關研制了zsm-250型順層強力鉆機、多級組合鉆頭，研究了相應的風力排渣成孔工藝及孔口除塵裝置。在芙蓉白皎礦的試驗表明，在該礦條件下，鉆孔深度可達240m。目前這套技術和裝備正在芙蓉、松藻、豐城、淮南等局推廣應用，取得了很好的效果。 2)本煤層內巷道打鉆孔可以分為以下兩種方式：,(1)井下鉆孔抽放。, 鉆場設在工作面副巷內，由鉆場向鄰近層打穿鉆孔的布置方式。此種布孔方式多用于抽放上鄰近層的瓦斯，其優(yōu)點是：抽放負壓與通風負壓方向一致，有利于提高抽放效率，尤其是低層位的鉆孔更為明顯；瓦斯管道設在回風巷，容易管理，有利于安全。其缺點是增加了抽放專用巷道的維護時間和工作量。 鉆場設在工作面的進風正巷內，然后由鉆場向鄰近層打穿鉆孔的布置方式。此種布孔方式多用于抽放下鄰近層的瓦斯。與鉆孔布置在回風巷相比，這種布孔方式具有巷道和鉆場容易維護、運輸巷內有電源和水源，打鉆方便，打鉆或測定工作都在新鮮風流內操作等優(yōu)點。,(2)地面鉆孔抽放。,1)瓦斯風化帶較淺，開采深度小于400m且瓦斯含量較高的煤層。 2)由于某些原因，從井下打鉆抽放效果不好、施工困難或不經濟時。 3)地面要有打鉆施工的條件，如場地、供電、供水等。,3.采空區(qū)瓦斯抽放,(1)密閉抽放法。 (2)插管法。 (3)向冒落拱上方打鉆孔抽放法。 (4)在老頂巖石中打水平鉆孔抽放法。 (5)直接向采空區(qū)打鉆抽放法。 (6)地面垂直鉆孔抽放法。,(1)密閉抽放法。,這是抽放采空區(qū)瓦斯最常用和最簡單的方法。該抽放法實施時，應首先將采區(qū)或回采面的進回風巷均進行密閉，然后讓抽放管穿過回風巷的密閉墻，深入采空區(qū)進行抽放。抽放時，對密閉墻內的氣體成分和抽放負壓應經常進行監(jiān)察與調控，以防增大采空區(qū)漏風引起采空區(qū)內遺煤的自燃。該方法抽出的瓦斯的體積分數可達25%60%。,(2)插管法。,這種抽放方法是，把端頭帶孔眼的管子在頂板冒落之前直接插入采空區(qū)內，進行瓦斯抽放。插入端管子直徑為75100mm，處在采空區(qū)內一端的長度為2.5m，管壁穿有小孔，并用紗窗包好，以免發(fā)生堵塞；該管應盡量靠近煤層頂部，以便處于瓦斯含量較高的地點，提高抽放效果。,(3)向冒落拱上方打鉆孔抽放法。,這種方法的特點是，要求鉆孔孔底應處在采空區(qū)初始冒落拱的上方，以便捕集處于冒落破壞帶中的上部卸壓層和未開采層的煤層中涌入采空區(qū)的瓦斯。鉆孔開孔位置，則可根據礦井的實際條件，采用不同的布置形式。,(4)在老頂巖石中打水平鉆孔抽放法。,當涌入采空區(qū)的瓦斯主要來源于開采煤層的頂板上方，而頂板又為易于破碎的巖石，打鉆抽放確有困難時，可以采用從回風巷一側向煤層上部掘一斜巷，一直到進入穩(wěn)定的巖體為止。,(5)直接向采空區(qū)打鉆抽放法。,這種抽放方法主要是利用采空區(qū)周圍的巷道，如運輸水平或回風水平的底板巖巷或下部煤層的巷道，向采空區(qū)打鉆，以抽取采空區(qū)中的瓦斯。其抽放鉆孔進入采空區(qū)的位置應處于采空區(qū)瓦斯聚集區(qū)。,(6)地面垂直鉆孔抽放法。,在開采深度小于400m的高瓦斯煤層，由于某些特殊原因而不能從井下巷道中打鉆到鄰近層或采空區(qū)抽放瓦斯時，可以從地面打垂直鉆孔抽放上鄰近層和采空區(qū)的瓦斯，前蘇聯和美國都采用了這種抽放方法，而且取得了顯著的效果。,二、瓦斯防爆技術,(一)防火花 (二)撒布巖粉惰化技術 (三)被動式阻隔爆技術 (四)自動隔爆裝置 (五)阻隔爆新技術探討,(一)防火花,1.防止出現明火 2.防止出現電火花 3.防止出現炮火 4.防止出現摩擦撞擊火花,1.防止出現明火,按照規(guī)程規(guī)定，禁止在井口房、主要通風機房和瓦斯泵站周圍20m內使用明火、吸煙；嚴禁攜帶煙草及點火器具入井；井下禁止使用電爐；井下和井口房內不準進行電焊、氣焊和使用噴燈焊接，如必須在井下施焊時，要遵守規(guī)程規(guī)定，制定專門安全措施，嚴格履行審批手續(xù)；防止煤炭自燃，加強火區(qū)管理，防止復燃等。,2.防止出現電火花,瓦斯礦井必須采用安全型、防爆型和安全火花型的電器設備；機電設備下井必須進行防爆性能檢查，使用中必須保持良好的防爆狀態(tài)，不防爆的設備不準下井使用；井口和井下電器設備必須設有防雷電和防短路保護裝置；所有電纜接頭不準有“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭；不準帶電作業(yè)；嚴禁在井下拆開、敲打、撞擊礦燈的燈頭和燈盒；瓦斯礦井要安設和使用風電閉鎖裝置，保證只有在局部通風機送風后工作面才能供電等。,3.防止出現炮火,不準使用變質或不合格的炸藥，有瓦斯和煤塵爆炸危險的礦井，使用與該礦井瓦斯等級相適應的煤礦許用炸藥；禁止將引藥反裝，不準一次裝藥分次爆破及裸露爆破；禁止使用明接頭或裸露的爆破母線，雷管腳線、母線與發(fā)爆器的連接要牢固；要使用水泥炮，炮眼封泥要裝滿填實；打眼、裝藥、爆破都必須符合規(guī)程要求。,4.防止出現摩擦撞擊火花,(1)機械摩擦撞擊火花。 (2)巖石摩擦撞擊火花。 (3)機械和巖石摩擦撞擊火花。,(1)機械摩擦撞擊火花。,為增強機械設備、器具的性能，減輕其重量，煤礦井下普遍采用了輕鋁合金材料硅鋁明合金。有關科研部門和具體的試驗證明，采用射釘槍和以壓縮空氣為動力槍械進行高速發(fā)射，并沖擊硅鋁明合金試樣，可產生火花。明確驗證了硅鋁明合金產生火花引燃瓦斯的情況，結果表明：即使是在能量僅為26.5j那樣小的情況下，也有點燃瓦斯的危險。因此，在煤礦井下，尤其救護人員在排放瓦斯或在高瓦斯區(qū)工作時，一定要做到科學地選用和操作輕鋁合金設備及用具，以確保安全救護工作的順利進行。,(2)巖石摩擦撞擊火花。,煤礦井下有不少巖層為石英質砂巖，在煤層里有不少黃鐵礦集合體。試驗證明，兩者都具有摩擦著火的潛在因素，而且石英質砂巖的摩擦著火強度隨巖石中的石英含量的增加而增加。而且與它的粒徑大小有關。當石英粒徑大于70mm時，就能產生摩擦著火。黃鐵礦集合體摩擦著火的機理與石英不同，它是黃鐵礦的礦粒散放在空氣中被氧化燃燒，從而引燃瓦斯引起爆炸。因此，在高瓦斯或瓦斯突出區(qū)工作，要時刻注意檢查瓦斯的變化情況，還要隨時注意檢查工作現場頂板和巖石性質的變化情況，采取果斷措施以防事故發(fā)生。,(3)機械和巖石摩擦撞擊火花。,機械和巖石摩擦撞擊火花的種類很多。如采掘工作面的采掘機械截齒截入巖石產生的火花；掘進迎頭風鎬、鋼釬旋轉與巖石摩擦撞擊產生的火花；井下工人用鎬、釬、鐵鍬掏挖孔槽和裝卸巖石等撞擊產生的火花，以及巖石自由落下與金屬器具碰撞產生的火花等。這類火花極易產生，但能量一般較小，不足以引燃瓦斯。但它是隨其相互間摩擦撞擊劇烈程度而變化的。對摩擦機械能產生火源的物理機理研究，以及有關研究人員在對金屬與巖石摩擦撞擊產生火花的機理的研究結果均表明：在金屬與巖石撞擊或相互劇烈摩擦出的部分灼熱導致熔化的顆粒沿著旋轉或飛散的軌跡飛濺，顆粒在離切削表面1030cm處最先產生火花，這時其切削面的表面溫度往往能達到或超過1400，致使瓦斯被點燃或引爆。,(二)撒布巖粉惰化技術,煤礦安全規(guī)程規(guī)定：在所有運輸巷和回風巷中必須撒布巖粉。撒布巖粉的作用是使沉淀在巷道底板和兩幫的煤塵中增加不燃性物質，使其失去爆炸性和防止巷道中的落塵再度飛揚。撒布巖粉后，在煤巖的混合體中，不燃性物質的含量必須達到：非瓦斯礦井不低于60%，瓦斯礦井不低于75%。當風流速度較低時，巖粉層的粘滯性起到阻礙沉積煤塵重新飛揚的作用，當發(fā)生瓦斯爆炸等異常情況時，巨大的空氣震蕩或風流把巖粉和沉積煤塵同時吹揚起來形成巖粉-煤塵混合粉塵云；當瓦斯爆炸火焰進入混合塵云區(qū)時，巖粉吸收爆炸火焰的熱量使系統冷卻降溫，同時巖粉粒子可把煤塵粒子隔開，起到屏蔽熱輻射、熱傳導的作用，從而有效地阻止瓦斯煤塵爆炸的發(fā)展傳播，最終將火撲滅。,(三)被動式阻隔爆技術,1.水槽棚 2.水槽棚的材質和規(guī)格 3.安設水棚的一些基本要求 4.巖粉棚,(三)被動式阻隔爆技術,圖4-7 水槽棚示意圖,1.水槽棚,(1)主要隔爆棚組應采用水槽棚，水袋棚只能作為輔助隔爆棚組。 (2)水棚組應設置在巷道的直線段內。 (3)相鄰水棚組中心距為0.51.0m，主要水棚組總長度不小于30m，輔助水棚組不小于20m。 (4)首列水棚組距工作面的距離，必須保持在60200m范圍內。 (5)水槽或水袋距頂板、兩幫距離不小于0.1m，其底部距軌面不小于1.8m。 (6)水內如混入煤塵量超過5%，應立即換水。,2.水槽棚的材質和規(guī)格,隨著塑料工業(yè)的飛速發(fā)展，出現了不少適合于制造水槽的塑料，一些國家先后采用了苯乙烯、一烯氯丁、聚氯乙烯、聚氨酯泡沫和其他一些人造樹脂制造水槽。這類塑料易碎并有一定強度，易碎能保證被爆炸沖擊波擊碎，強度則能保證運輸過程不受損壞，而且能耐溫95以上。其中，由于聚氨酯泡沫的破碎能力強，故適合于制造水槽。 水槽的壁厚、邊寬、邊厚、加固筋和給定斷裂處均應根據所采用的具體材料而定。目前，國外一些使用水棚的國家所使用的水槽容積分別為：80l、70l、50l、40l、37.5l、30l和25l。水槽的容積是根據巷道斷面的大小所確定的。波蘭生產的聚氨酯泡沫水槽呈截頂角錐形，其規(guī)格為68cm40.5cm28cm、60cm21cm28cm等，德國生產的水槽邊厚17mm，壁厚13mm，規(guī)格為60cm33cm28cm等。,3.安設水棚的一些基本要求,(1)波蘭、德國等國家的煤礦安全規(guī)程對惰性巖粉棚和水棚的消火劑用量作了明確規(guī)定，即在無瓦斯煤層中，隔爆棚分散到巷道斷面上的消火劑(惰性巖粉或水)用量不得少于200kg/m2，在瓦斯煤層中須達400kg/m2。 (2)凡與煤塵區(qū)和沼氣區(qū)相連的各巷道(包括沒有使用的風巷)均應安設主要隔爆水槽棚。 (3)在無沼氣煤層中，炮采工作面經常沉積大量煤塵的巷道，經常沉積大量煤塵的巷道，以及由于經常沉積大量煤塵而不能有效地灑水和撒布惰性巖粉的巷道，都是可能發(fā)生爆炸的地點，尤其是運輸斜巷或鋪設有電纜的巷道，更有可能發(fā)生爆炸。 (4)棚子應安設在斷面均勻的某段巷道中，而且棚子安設區(qū)前后的巷道斷面也應相同。 (5)嚴禁將棚子安設在支架后的沼氣聚集層之上，或鋪設有與沼氣層相連的沼氣管道的位置。,3.安設水棚的一些基本要求,(6)安設輔助隔爆棚的目的在于對以下區(qū)域進行隔絕：獨立的回采工作面；使用炸藥的獨立掘進工作面(以巖石大巷算起，長度小于60m的巷道除外)；不獨立的風巷網絡；未構筑防爆墻的活火區(qū)(如果與火區(qū)相連的巷道中的煤塵有爆炸危險)；煤塵區(qū)，既有大量沉積煤塵又未能有效地撒布惰性巖粉或灑水的所有井巷。 (7)如果安設水棚的巷道太短，則可按下述方法布置分散式棚子：將部分棚子安設在與這條短巷相連的其他巷道中，水槽距短巷與其他巷道的交叉口的距離不得小于50m。 (8)實踐證明，很難在回采工作面和超前巷道工作面安設隔爆棚子，即使安設了棚子，其隔爆效果也很不理想。 (9)隨著采掘工作的進行，需移動部分棚子，以保證其隔爆作用。 (10)煤塵爆炸事故分析表明：井下可能發(fā)生多次煤塵爆炸。,圖4-8 巖粉棚示意圖,4.巖粉棚,4.巖粉棚,(1)按巷道斷面面積計算，主要巖粉棚的巖粉量不得少于400kg/m2，輔助巖粉棚不得少于200l/m2。 (2)輕型巖粉棚的排間距為1.02.0m，重型為1.23.0m。 (3)巖粉棚的平臺與側幫立柱(或側幫)的空隙不小于50mm，巖粉表面與頂梁(頂板)的空隙不小于100mm，巖粉板距軌