安全工程學(xué)十二PPT課件

1、1第六章 礦山安全技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 礦井瓦斯防治礦井瓦斯防治 第二節(jié)第二節(jié) 礦塵防治礦塵防治2第一節(jié)第一節(jié) 礦井瓦斯防治礦井瓦斯防治1 1、煤層瓦斯賦存與含量、煤層瓦斯賦存與含量2 2、礦井瓦斯涌出、礦井瓦斯涌出3 3、瓦斯噴出、瓦斯噴出4 4、煤與瓦斯突出及其預(yù)防、煤與瓦斯突出及其預(yù)防31、煤層瓦斯賦存與含量1.1 1.1 礦井瓦斯的概念與性質(zhì)礦井瓦斯的概念與性質(zhì)一、礦井瓦斯的含義一、礦井瓦斯的含義廣義：井下除正?？諝獾拇髿獬煞菀酝?，涌向采礦廣義：井下除正?？諝獾拇髿獬煞菀酝?，涌向采礦 空間的各種有毒、有害氣體總稱?？臻g的各種有毒、有害氣體總稱。狹義：煤礦生產(chǎn)過程中從煤、巖內(nèi)涌出的，以甲烷狹

2、義：煤礦生產(chǎn)過程中從煤、巖內(nèi)涌出的，以甲烷 為主要成份的混合氣體總稱。為主要成份的混合氣體總稱。4 礦井瓦斯成分很復(fù)雜，其礦井瓦斯成分很復(fù)雜，其主要成分是甲烷主要成分是甲烷(ch(ch4 4) )，其次是二氧化碳其次是二氧化碳(co(co2 2) )和氮氣和氮氣(n(n2 2) )，還含有少量或微，還含有少量或微量的重?zé)N類氣體（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、量的重?zé)N類氣體（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氫（氫（h h2 2）、一氧化碳（）、一氧化碳（coco）、二氧化硫）、二氧化硫(so(so2 2) )、硫化、硫化氫氫(h(h2 2s)s)等。等。 來源：來源： （1 1）煤、巖層涌出（烷烴、環(huán)

3、烷烴、芳香烴）；）煤、巖層涌出（烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴）； （2 2）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生（）生產(chǎn)過程中產(chǎn)生（coco2 2、nono2 2、h h2 2等）等） （3 3）井下化學(xué)、生物化學(xué)反應(yīng)生成（）井下化學(xué)、生物化學(xué)反應(yīng)生成（coco2 2、h h2 2s s、soso2 2）；）； （4 4）放射性元素蛻變過程生成（）放射性元素蛻變過程生成（rnrn、hehe等）等）5二、二、ch4的性質(zhì)的性質(zhì) 無色、無味、無嗅的氣體，可燃燒、爆炸；無色、無味、無嗅的氣體，可燃燒、爆炸； 分子量：分子量：16.04916.049，分子直徑：，分子直徑：0.41nm0.41nm， 密度：密度：0.716kg/m

4、0.716kg/m3 3( (氣態(tài)氣態(tài)) )、424.5kg/m424.5kg/m3 3( (液態(tài)液態(tài)) ) 相對空氣密度：相對空氣密度：0.554,0.554, 難溶入水難溶入水三、三、ch4的危害及其經(jīng)濟價值的危害及其經(jīng)濟價值 1 1、危害性、危害性 （1 1）燃燒、爆炸）燃燒、爆炸 （2 2）窒息）窒息 （3 3）噴出、突出）噴出、突出62、重要能源、重要能源ch4 + 2o2co2 + 2h2o + q1m3ch437022.2kj 相當(dāng)于相當(dāng)于11.5kg煙煤煙煤。1.2 煤層瓦斯的成因煤層瓦斯的成因 煤層瓦斯是腐植型有機物（植物）在成煤過程煤層瓦斯是腐植型有機物（植物）在成煤過程中

5、生成的。中生成的。 兩個階段：兩個階段： （1）生物化學(xué)階段（從植物遺體到）生物化學(xué)階段（從植物遺體到泥炭泥炭） 特點：埋藏淺，覆蓋層膠結(jié)不好，煤層保存氣體少特點：埋藏淺，覆蓋層膠結(jié)不好，煤層保存氣體少。7（2）變質(zhì)階段（從泥炭到煙煤）變質(zhì)階段（從泥炭到煙煤） 泥炭泥炭 褐煤褐煤 煙煤煙煤 無煙煤無煙煤如：如：4c16h18o5 c57h56o10+4co2+3ch4 +2h2oc57h56o10 c54h42o5 + co2 +2ch4 + 3h2oc54h42o5 c13h4 + 2ch4 + h2o（泥炭）（泥炭）（褐煤）（褐煤）（褐煤）（褐煤）（煙煤）（煙煤）（煙煤）（煙煤）（無煙煤）

6、（無煙煤）8 特點：特點：（1）碳化過程生成的大量氣體。）碳化過程生成的大量氣體。 初期：主要為初期：主要為co2，ch4不多。隨著碳化程度的不多。隨著碳化程度的 提高，提高，co2減少，減少，ch4增多，同時生成重?zé)N。增多，同時生成重?zé)N。（2）碳化的同時，煤的物質(zhì)分子式、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化）碳化的同時，煤的物質(zhì)分子式、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化（3）因覆蓋層增厚，生成的氣體大多得以保存。但）因覆蓋層增厚，生成的氣體大多得以保存。但 煤層瓦斯含量遠小于生成量。煤層瓦斯含量遠小于生成量。 減少的原因：減少的原因： （1）地質(zhì)構(gòu)造運動；）地質(zhì)構(gòu)造運動； （2）運移到適于貯存地點，形成氣藏；）運移到適于貯存地點，形成氣

7、藏； （3）溶解于水中（長久地質(zhì)年代過程中）；）溶解于水中（長久地質(zhì)年代過程中）； （4）逸散于大氣中（從煤層露頭）。）逸散于大氣中（從煤層露頭）。9（3）其它主要氣體）其它主要氣體co2，成因：成因： 變質(zhì)生成。易逸散于大氣中，溶解于水，生成變質(zhì)生成。易逸散于大氣中，溶解于水，生成 碳酸鹽，所以，深部煤層中很少含有碳酸鹽，所以，深部煤層中很少含有co2； 生物化學(xué)作用，淺部生物圈內(nèi)生物化學(xué)作用，淺部生物圈內(nèi)(微生物生化作用微生物生化作用) 火山活動，巖漿接觸變質(zhì)，生成大量火山活動，巖漿接觸變質(zhì)，生成大量co2。如：。如： 窯街、營城局；窯街、營城局； 煤氧化。特別是煤的低溫氧化。煤氧化。特別

8、是煤的低溫氧化。n2 來自大氣。來自大氣。he 放射性元素蛻變的產(chǎn)物。放射性元素蛻變的產(chǎn)物。101.3 煤層瓦斯賦存的垂直分帶性煤層瓦斯賦存的垂直分帶性 煤層瓦斯主要成分：煤層瓦斯主要成分：ch4、co2、n2。 形成原因：當(dāng)煤層直達地表或直接為透氣性較好的形成原因：當(dāng)煤層直達地表或直接為透氣性較好的第四系沖積層覆蓋時，由于煤層中瓦斯向上運移和地第四系沖積層覆蓋時，由于煤層中瓦斯向上運移和地面空氣向煤層中滲透，使煤層內(nèi)的瓦斯呈現(xiàn)出垂直分面空氣向煤層中滲透，使煤層內(nèi)的瓦斯呈現(xiàn)出垂直分帶特征。帶特征。瓦斯瓦斯空氣空氣-1000m-800m-600m-400m-200mco2-n2n2n2-ch4c

9、h411 四帶：四帶： co2- n2帶、帶、 n2帶、帶、 n2ch4帶、帶、 ch4帶。帶。 現(xiàn)場實際過程中，將前三帶總稱為瓦斯風(fēng)化帶現(xiàn)場實際過程中，將前三帶總稱為瓦斯風(fēng)化帶。12劃分的意義劃分的意義：掌握本煤田煤層瓦斯垂直分帶掌握本煤田煤層瓦斯垂直分帶的特征，是搞好礦井瓦斯涌出量預(yù)測和日常的特征，是搞好礦井瓦斯涌出量預(yù)測和日常瓦斯管理工作的基礎(chǔ)。瓦斯管理工作的基礎(chǔ)。131.4 煤的孔隙特征煤的孔隙特征 煤是一種復(fù)雜的孔隙性介質(zhì)，有著十分發(fā)達的各煤是一種復(fù)雜的孔隙性介質(zhì)，有著十分發(fā)達的各種不同直徑的孔隙和裂隙。形成龐大的自由空間和種不同直徑的孔隙和裂隙。形成龐大的自由空間和表面。表面。 煤

10、是一種孔隙煤是一種孔隙-裂隙性介質(zhì)，它決定煤裂隙性介質(zhì)，它決定煤-ch-ch4 4體系的許多特性。體系的許多特性。exex： 集氣性集氣性-ch-ch4 4的存在形態(tài)、含量，的存在形態(tài)、含量，etc;etc; 滲透性滲透性-流態(tài)、流出形式、涌出量；流態(tài)、流出形式、涌出量； 力學(xué)特性力學(xué)特性-強度、彈性、脆性。強度、彈性、脆性。141.5 煤的吸附特性煤的吸附特性一、概述一、概述1、吸附現(xiàn)象、吸附現(xiàn)象 氣體分子與固體表面分子間相互作用，氣體分子氣體分子與固體表面分子間相互作用，氣體分子暫時停留在固體表面上的現(xiàn)象。暫時停留在固體表面上的現(xiàn)象。 吸附劑吸附劑-能吸附其它物質(zhì)的介質(zhì)，如：煤；能吸附其它

11、物質(zhì)的介質(zhì)，如：煤； 吸附質(zhì)吸附質(zhì)-被吸附的物質(zhì)，如被吸附的物質(zhì)，如ch4 。2、吸附分類、吸附分類 根據(jù)吸附方式分：根據(jù)吸附方式分： 表面吸附（吸著）表面吸附（吸著）-在吸附劑表面吸附一層或在吸附劑表面吸附一層或多層吸附質(zhì)分子。多層吸附質(zhì)分子。 容積吸附（吸收）容積吸附（吸收）-吸附質(zhì)分子緊密地充滿于吸附質(zhì)分子緊密地充滿于吸附劑的微小孔隙內(nèi)，類似于溶質(zhì)溶解于溶劑中吸附劑的微小孔隙內(nèi)，類似于溶質(zhì)溶解于溶劑中。15 根據(jù)吸附作用力分：根據(jù)吸附作用力分：a）物理吸附）物理吸附特點：特點：、作用力為、作用力為范德華力范德華力，作用距離極?。ǎ饔镁嚯x極?。?/r7）,僅限于界面附近；僅限于界面附近；

12、、可逆的、可逆的-不穩(wěn)定的動平衡。不穩(wěn)定的動平衡。、吸附是一種放熱反應(yīng)，解吸，吸熱。、吸附是一種放熱反應(yīng)，解吸，吸熱。如：煤如：煤-ch4，吸附熱：，吸附熱：0.51.2kj/molb）化學(xué)吸附）化學(xué)吸附 作用力為離子鍵，不可逆。作用力為離子鍵，不可逆。p or tp or t吸吸附附16二、影響煤與瓦斯吸附量的主要因素二、影響煤與瓦斯吸附量的主要因素1、瓦斯壓力、瓦斯壓力 t=const ,p x2、溫度、溫度 p = const t x 溫度每升高溫度每升高1，吸附瓦斯的能力降低約，吸附瓦斯的能力降低約8%。3、瓦斯的性質(zhì)、瓦斯的性質(zhì) 對于特定的煤，在對于特定的煤，在t、p一定時，一定時，

13、 co2的吸附量的吸附量 ch4的吸附量的吸附量 n2的吸附量的吸附量 4、煤的變質(zhì)程度、煤的變質(zhì)程度 變質(zhì)程度反映了煤的表面積與化學(xué)組成。變質(zhì)程度反映了煤的表面積與化學(xué)組成。 變質(zhì)程度越高（變質(zhì)程度越高（vr ） x175、煤中的水份、煤中的水份 水份的增加使煤的吸附能力降低。水份的增加使煤的吸附能力降低。 艾琴格爾經(jīng)驗式：艾琴格爾經(jīng)驗式：式中：式中：xch-含有水份時瓦斯吸附量；含有水份時瓦斯吸附量； xg-不含有水份時瓦斯吸附量；不含有水份時瓦斯吸附量； w-水份含量。水份含量。6、煤中的灰份（、煤中的灰份（ac） 灰份不吸附瓦斯，我國習(xí)慣于用可燃基作單灰份不吸附瓦斯，我國習(xí)慣于用可燃基

14、作單位。位。wxxgch31. 0111001000waxx181.6 煤層瓦斯壓力煤層瓦斯壓力 瓦斯壓力的含義瓦斯壓力的含義 - - 煤層孔隙或裂隙內(nèi)氣體分子自由運動撞煤層孔隙或裂隙內(nèi)氣體分子自由運動撞擊所產(chǎn)生的作用力。擊所產(chǎn)生的作用力。 特點：特點： 在某一點上各向大小相等，方向與孔隙壁在某一點上各向大小相等，方向與孔隙壁面垂直。面垂直。 煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量、瓦斯煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量、瓦斯流動動力高低以及瓦斯動力現(xiàn)象的基本參數(shù)。流動動力高低以及瓦斯動力現(xiàn)象的基本參數(shù)。191.7 煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量一、瓦斯在煤層中的存在狀態(tài)一、瓦斯在煤層中的存在狀態(tài) 煤體是一種復(fù)

15、雜的多孔性固體，包括原生孔隙煤體是一種復(fù)雜的多孔性固體，包括原生孔隙和運動形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自和運動形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空間和孔隙表面。由空間和孔隙表面。1、游離狀態(tài)、游離狀態(tài) 主要存在于大、中孔、裂隙空間內(nèi)，其間瓦斯分主要存在于大、中孔、裂隙空間內(nèi)，其間瓦斯分子作自由熱運動，顯示相應(yīng)的瓦斯壓力。子作自由熱運動，顯示相應(yīng)的瓦斯壓力。 在現(xiàn)今在現(xiàn)今采深采深下，占瓦斯總量的下，占瓦斯總量的 5 12%。2、吸附狀態(tài)、吸附狀態(tài) 主要存在于小孔和微孔空間內(nèi)。分為表面吸附和主要存在于小孔和微孔空間內(nèi)。分為表面吸附和吸收兩種狀態(tài)。占瓦斯總量的吸收兩種狀態(tài)。占瓦斯總量的80

16、%。p或t升高p或t降低游離狀態(tài)瓦斯203、其它形態(tài)、其它形態(tài)-結(jié)晶水化物結(jié)晶水化物 問題提出：問題提出： 結(jié)晶水化物的形式：結(jié)晶水化物的形式： 形成條件：低溫、高壓。形成條件：低溫、高壓。 對對ch4: 對對c2h6: 對對c3h8:onhmch24乙烷和丙烷生成乙烷和丙烷生成水化物的條件比水化物的條件比ch4低得多低得多21二、煤層瓦斯含量二、煤層瓦斯含量1、含義：單位質(zhì)量或體積的煤中含有的瓦斯量、含義：單位質(zhì)量或體積的煤中含有的瓦斯量。m3/m3，m3/t。 煤層瓦斯包含：煤層瓦斯包含： 游離瓦斯量游離瓦斯量 和和 吸附瓦斯量吸附瓦斯量2、瓦斯含量計算、瓦斯含量計算 （1）游離瓦斯量）游

17、離瓦斯量 由氣體狀態(tài)方程：由氣體狀態(tài)方程：考慮到瓦斯氣體可壓縮性，則有：考慮到瓦斯氣體可壓縮性，則有：粗略計算，假設(shè)：粗略計算，假設(shè)：則：則：式中：式中：p-煤層瓦斯壓力，煤層瓦斯壓力，mpa； v-煤的孔容。煤的孔容。tpvtvp000tpvptvxg000)(11 . 000ttmpappvxg1022（2）吸附瓦斯量）吸附瓦斯量-xx 一般采用朗格繆爾方程計算。一般采用朗格繆爾方程計算。 其中：其中：（3）煤層瓦斯含量）煤層瓦斯含量-x x = xg + xx m3/t10010031. 0111)0(wawebpabpxttnx231.8 影響煤層瓦斯含量的主要因素影響煤層瓦斯含量的主

18、要因素 煤層瓦斯含量主要取決于：煤層瓦斯含量主要取決于：瓦斯生成量；瓦斯生成量；瓦斯運移條件；瓦斯運移條件；煤層貯存瓦斯的性能。煤層貯存瓦斯的性能。具體包括以下幾點：具體包括以下幾點： 1、煤的碳化程度、煤的碳化程度 在碳化作用過程中，不斷地在碳化作用過程中，不斷地產(chǎn)生瓦斯，碳化程度越高，生成產(chǎn)生瓦斯，碳化程度越高，生成的瓦斯量越多。相同的條件下，的瓦斯量越多。相同的條件下，煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量越大。煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量越大。 煤的平均甲烷含量與其變質(zhì)程煤的平均甲烷含量與其變質(zhì)程度的定量關(guān)系曲線度的定量關(guān)系曲線242、煤層的賦存狀態(tài)、煤層的賦存狀態(tài)（1）露頭）露頭 成煤的地

19、質(zhì)年代中，若有露頭長時間與大氣成煤的地質(zhì)年代中，若有露頭長時間與大氣相通，瓦斯沿煤層流動，相通，瓦斯沿煤層流動，煤層瓦斯往往沿煤層煤層瓦斯往往沿煤層露頭排放，瓦斯含量大為減少。露頭排放，瓦斯含量大為減少。（2 2）煤層傾角）煤層傾角 煤層傾角煤層傾角愈大，煤層瓦斯含量愈低。愈大，煤層瓦斯含量愈低。exp:芙蓉礦，北翼：芙蓉礦，北翼：40 80 , 南翼：南翼：6 12 ，tmqch/2034tmqch/1503425（3）埋藏深度）埋藏深度 埋深增加，地應(yīng)力增高，煤層的透氣性變埋深增加，地應(yīng)力增高，煤層的透氣性變差，瓦斯向地表運移距離增加，有利于封存差，瓦斯向地表運移距離增加，有利于封存瓦斯。

20、瓦斯。 263 3、煤層和圍巖的透氣性、煤層和圍巖的透氣性 煤層圍巖是指煤層直接頂、老頂和直接底板等煤層圍巖是指煤層直接頂、老頂和直接底板等在內(nèi)的一定厚度范圍的層段。煤層圍巖對瓦斯賦存在內(nèi)的一定厚度范圍的層段。煤層圍巖對瓦斯賦存的影響，決定于它的隔氣、透氣性能。的影響，決定于它的隔氣、透氣性能。當(dāng)煤層頂板巖性為致密完整的巖石，如頁巖、當(dāng)煤層頂板巖性為致密完整的巖石，如頁巖、油母頁巖時，煤層中的瓦斯容易被保存下來；油母頁巖時，煤層中的瓦斯容易被保存下來；頂板為多孔隙或脆性裂隙發(fā)育的巖石，如礫巖頂板為多孔隙或脆性裂隙發(fā)育的巖石，如礫巖、砂巖時，瓦斯容易逸散。、砂巖時，瓦斯容易逸散。exp:exp:

21、北京京西煤礦，不論是下侏羅統(tǒng)或是石炭二北京京西煤礦，不論是下侏羅統(tǒng)或是石炭二疊系的煤層，盡管煤的牌號為無煙煤，由于煤層疊系的煤層，盡管煤的牌號為無煙煤，由于煤層頂板為頂板為121216m16m的厚層中粒砂巖，透氣性好，的厚層中粒砂巖，透氣性好，因此煤層瓦斯含量小，礦井瓦斯涌出量低。因此煤層瓦斯含量小，礦井瓦斯涌出量低。 274、地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)構(gòu)造 是影響煤層瓦斯含量的主要因素之一。是影響煤層瓦斯含量的主要因素之一。 表現(xiàn)：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一表現(xiàn)：一方面是造成了瓦斯分布的不均衡，另一方面是形成了有利于瓦斯賦存或有利于瓦斯排放的方面是形成了有利于瓦斯賦存或有利于瓦斯排放的條件。條

22、件。(1) (1) 褶皺構(gòu)造褶皺構(gòu)造 褶皺的類型、封閉情況和復(fù)雜程度，對瓦斯賦存褶皺的類型、封閉情況和復(fù)雜程度，對瓦斯賦存均有影響。均有影響。 當(dāng)煤層頂板巖石透氣性差，且未當(dāng)煤層頂板巖石透氣性差，且未遭構(gòu)造破壞時，背斜有利于瓦斯的遭構(gòu)造破壞時，背斜有利于瓦斯的儲存，是良好的儲氣構(gòu)造，背斜軸儲存，是良好的儲氣構(gòu)造，背斜軸部的瓦斯會相對聚集，瓦斯含量增部的瓦斯會相對聚集，瓦斯含量增大。形成大。形成“氣頂氣頂”。 28 在向斜盆地構(gòu)造的礦區(qū)，頂在向斜盆地構(gòu)造的礦區(qū)，頂板封閉條件良好時，瓦斯沿垂直板封閉條件良好時，瓦斯沿垂直地層方向運移是比較困難的，大地層方向運移是比較困難的，大部分瓦斯僅能沿兩翼流向

23、地表。部分瓦斯僅能沿兩翼流向地表。煤包、地煤包、地 壘、地塹都為高瓦斯區(qū)。壘、地塹都為高瓦斯區(qū)。（2）斷層）斷層 斷層破壞了煤層的連續(xù)完整性，使煤層瓦斷層破壞了煤層的連續(xù)完整性，使煤層瓦斯運移條件發(fā)生變化。有的斷層有利于瓦斯排斯運移條件發(fā)生變化。有的斷層有利于瓦斯排放，也有的斷層對瓦斯排放起阻擋作用，成為放，也有的斷層對瓦斯排放起阻擋作用，成為逸散的屏障。前者稱逸散的屏障。前者稱開放型斷層開放型斷層，后者稱，后者稱封閉封閉型斷層型斷層。 29斷層的開放與封閉性決定于下列條件：斷層的開放與封閉性決定于下列條件： a. 斷層的性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。斷層的性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)。一般張性正斷層屬一般張性正斷層屬開

24、放型，而壓性或壓扭性逆斷層封閉條件較好。開放型，而壓性或壓扭性逆斷層封閉條件較好。 b. 斷層與地表或與沖積層的連通情況。斷層與地表或與沖積層的連通情況。規(guī)模大規(guī)模大且與地表相通或與沖積層相連的斷層一般為開放型且與地表相通或與沖積層相連的斷層一般為開放型。 c. 斷層將煤層斷開后，煤層與斷層另一盤接觸斷層將煤層斷開后，煤層與斷層另一盤接觸的巖層性質(zhì)。的巖層性質(zhì)。若透氣性好則利于瓦斯排放。若透氣性好則利于瓦斯排放。 d. 斷層帶的特征。斷層帶的特征。斷層帶的充填情況、緊閉程斷層帶的充填情況、緊閉程度、裂隙發(fā)育情況等都會影響到斷層的開放或封閉度、裂隙發(fā)育情況等都會影響到斷層的開放或封閉性。性。 一

25、般地，開放性斷層，不論其一般地，開放性斷層，不論其與地表是否連通，其附近，瓦斯與地表是否連通，其附近，瓦斯含量低。含量低。 30 封閉性斷層（受壓影響），可阻止封閉性斷層（受壓影響），可阻止ch4的排放。的排放。 5水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)條件 地下水與瓦斯共存于煤層地下水與瓦斯共存于煤層及圍巖之中，其共性是均為流及圍巖之中，其共性是均為流體，運移和賦存都與煤、巖層的孔隙、裂隙通道有體，運移和賦存都與煤、巖層的孔隙、裂隙通道有關(guān)。由于地下水的運移，一方面驅(qū)動著裂隙和孔隙關(guān)。由于地下水的運移，一方面驅(qū)動著裂隙和孔隙中瓦斯的運移，另一方面又帶動溶解于水中的瓦斯中瓦斯的運移，另一方面又帶動溶解于水中的瓦

26、斯一起流動。一起流動。 瓦斯在水中的溶解度僅為瓦斯在水中的溶解度僅為1 14%4%。 地下水和瓦斯占有的空間是互補的，這種相逆地下水和瓦斯占有的空間是互補的，這種相逆的關(guān)系，常表現(xiàn)為水大地帶瓦斯小，反之亦然。的關(guān)系，常表現(xiàn)為水大地帶瓦斯小，反之亦然。317巖漿活動巖漿活動 巖漿活動對瓦斯賦存的影響比較復(fù)雜。一方巖漿活動對瓦斯賦存的影響比較復(fù)雜。一方面，在巖漿熱變質(zhì)和接觸變質(zhì)的影響下，煤的面，在巖漿熱變質(zhì)和接觸變質(zhì)的影響下，煤的變質(zhì)程度升高，增大了瓦斯的生成量和對瓦斯變質(zhì)程度升高，增大了瓦斯的生成量和對瓦斯的吸附能力。另一方面，在沒有隔氣蓋層、封的吸附能力。另一方面，在沒有隔氣蓋層、封閉條件不好

27、的情況下，巖漿的高溫作用可以強閉條件不好的情況下，巖漿的高溫作用可以強化煤層瓦斯排放，使煤層瓦斯含量減小?；簩油咚古欧?，使煤層瓦斯含量減小。 所以說，巖漿活動對瓦斯賦存既有生成、保所以說，巖漿活動對瓦斯賦存既有生成、保存瓦斯的作用，在某些條件下又有使瓦斯逸散存瓦斯的作用，在某些條件下又有使瓦斯逸散的可能性。的可能性。322.礦井瓦斯涌出礦井瓦斯涌出2.1 2.1 瓦斯涌出形式瓦斯涌出形式1、普通涌出 -長時間地、均勻地從煤體中涌出瓦斯。 特點：時間上：連續(xù)不斷 空間上：普遍存在 涌出強度：緩慢、均勻2、特殊涌出： - 礦井生產(chǎn)過程中，在某些特定地點、突然地于一段時間內(nèi)大量涌出瓦斯的現(xiàn)象。 特

28、點：時間上：突然地、間隔的 空間上：非普遍存在 涌出強度：產(chǎn)生動力破壞332.2 2.2 瓦斯涌出量瓦斯涌出量1、定義 瓦斯涌出量指在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中從煤與巖石內(nèi)涌出的瓦斯量。2、瓦斯涌出量表示方法 （1）絕對瓦斯涌出量 單位時間涌出的瓦斯體積，單位為m3/d或m3/min： qg=qc/100 式中 qg絕對瓦斯涌出量， m3/min； q風(fēng)量， m3/min； c風(fēng)流中的平均瓦斯?jié)舛?，?4（2 2）相對瓦斯涌出量）相對瓦斯涌出量平均日產(chǎn)一噸煤同期所涌出的瓦斯量，單位是平均日產(chǎn)一噸煤同期所涌出的瓦斯量，單位是mm3 3/t /t 。 q qg g= =qqg g/a /a 式中：式中：

29、q qg g 相對瓦斯涌出量，相對瓦斯涌出量，mm3 3/t/t； qqg g 絕對瓦斯涌出量，絕對瓦斯涌出量，mm3 3/d/d； a a 日產(chǎn)量，日產(chǎn)量，t/dt/d 說明說明：相對瓦斯涌出量單位的表達式雖然與瓦斯：相對瓦斯涌出量單位的表達式雖然與瓦斯含量的相同，但兩者的物理含義是不同的，其數(shù)值含量的相同，但兩者的物理含義是不同的，其數(shù)值也是不相等的也是不相等的。352.3 2.3 影響瓦斯涌出的因素影響瓦斯涌出的因素 決定于決定于自然因素自然因素和和開采技術(shù)因素開采技術(shù)因素的綜合影的綜合影響。響。（一）自然因素（一）自然因素 （1 1）、煤層和圍巖的瓦斯含量）、煤層和圍巖的瓦斯含量 它是

30、決定瓦斯涌出量多少的最重要因素。它是決定瓦斯涌出量多少的最重要因素。 一般地，煤層的瓦斯含量越高，開采時的瓦斯涌一般地，煤層的瓦斯含量越高，開采時的瓦斯涌出量也越大。出量也越大。 （2 2）、地面大氣壓變化）、地面大氣壓變化36（二）開采技術(shù)因素（二）開采技術(shù)因素 1 1、開采規(guī)模、開采規(guī)模 開采規(guī)模指開采深度，開拓與開采范圍和礦開采規(guī)模指開采深度，開拓與開采范圍和礦井產(chǎn)量。井產(chǎn)量。 a a、在甲烷帶內(nèi)，隨著開采深度的增加，相對瓦斯涌、在甲烷帶內(nèi)，隨著開采深度的增加，相對瓦斯涌 出量增大。出量增大。b b、開拓與開采的范圍越廣，煤巖的暴露面就越大，、開拓與開采的范圍越廣，煤巖的暴露面就越大，

31、因此，礦井瓦斯涌出量也就越大。因此，礦井瓦斯涌出量也就越大。c c、礦井產(chǎn)量與礦井瓦斯涌出量間的關(guān)系比較復(fù)雜，、礦井產(chǎn)量與礦井瓦斯涌出量間的關(guān)系比較復(fù)雜， 達產(chǎn)前、達產(chǎn)后及產(chǎn)量收縮期。達產(chǎn)前、達產(chǎn)后及產(chǎn)量收縮期。372 2、開采順序與回采方法、開采順序與回采方法 首先開采的煤層（或分層）瓦斯涌出量大；首先開采的煤層（或分層）瓦斯涌出量大；采空區(qū)丟失煤炭多，回采率低的采煤方法，采區(qū)采空區(qū)丟失煤炭多，回采率低的采煤方法，采區(qū)瓦斯涌出量大。頂板管理采用陷落法比充填法能瓦斯涌出量大。頂板管理采用陷落法比充填法能造成頂板更大范圍的破壞和卸壓，臨近層瓦斯涌造成頂板更大范圍的破壞和卸壓，臨近層瓦斯涌出量就比

32、較大?；夭晒ぷ髅嬷芷趤韷簳r，瓦斯涌出量就比較大?；夭晒ぷ髅嬷芷趤韷簳r，瓦斯涌出量也會大大增加。出量也會大大增加。3 3、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)工藝 瓦斯從煤層暴露面（煤壁和鉆孔）和采落的瓦斯從煤層暴露面（煤壁和鉆孔）和采落的煤炭內(nèi)涌出的特點是，初期瓦斯涌出的強度大，煤炭內(nèi)涌出的特點是，初期瓦斯涌出的強度大，然后大致按指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減。所以落煤然后大致按指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減。所以落煤時瓦斯涌出量總是大于其它工序。時瓦斯涌出量總是大于其它工序。384、風(fēng)量變化、風(fēng)量變化 礦井風(fēng)量變化時，瓦斯涌出量和風(fēng)流中的瓦斯礦井風(fēng)量變化時，瓦斯涌出量和風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛葧l(fā)生擾動，但很快就會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)濃度

33、會發(fā)生擾動，但很快就會轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环€(wěn)定狀態(tài)。395、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng) 采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)對采空區(qū)內(nèi)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛确植蓞^(qū)通風(fēng)系統(tǒng)對采空區(qū)內(nèi)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛确植加兄匾绊憽２加兄匾绊憽?02.4 2.4 礦井瓦斯涌出來源的分析與分源治理礦井瓦斯涌出來源的分析與分源治理 按劃分目的的不同，對礦井瓦斯來源劃分為三種方式：1、按水平、翼、采區(qū)來進行劃分 它作為風(fēng)量分配的依據(jù)之一。2、按掘進區(qū)、回采區(qū)和已采區(qū)來劃分 它是日常治理瓦斯工作的基礎(chǔ)。3、按開采區(qū)、臨近區(qū)劃分 它是采煤工作面治理瓦斯工作的基礎(chǔ)。412.5 2.5 瓦斯涌出不均系數(shù)瓦斯涌出不均系數(shù) 正常生產(chǎn)過程中，礦井絕對瓦斯涌出量受正常

34、生產(chǎn)過程中，礦井絕對瓦斯涌出量受各種因素的影響其數(shù)值是經(jīng)常變化的，但在一段各種因素的影響其數(shù)值是經(jīng)常變化的，但在一段時間內(nèi)只在一個平均值上下波動，峰值與平均值時間內(nèi)只在一個平均值上下波動，峰值與平均值的比值稱為的比值稱為瓦斯涌出不均系數(shù)瓦斯涌出不均系數(shù)。 礦井瓦斯涌出不均系數(shù)表示為：礦井瓦斯涌出不均系數(shù)表示為： k kg g= =q qmaxmax/q/qa a 式中：式中：k kg g給定時間內(nèi)瓦斯涌出不均系數(shù)；給定時間內(nèi)瓦斯涌出不均系數(shù)； q qmaxmax該時間內(nèi)的最大瓦斯涌出量，該時間內(nèi)的最大瓦斯涌出量，m m3 3/min/min； q qa a該時間內(nèi)的平均瓦斯涌出量，該時間內(nèi)的平

35、均瓦斯涌出量，m m3 3/min/min；422.6 2.6 礦井瓦斯等級礦井瓦斯等級1、礦井瓦斯等級劃分 依據(jù)：按照平均日產(chǎn)一噸煤涌出瓦斯量（相對瓦斯涌出量）和瓦斯涌出形式，劃分為： 低瓦斯礦井：10m3及其以下； 高瓦斯礦井：10m3以上； 煤與瓦斯突出礦井。2、礦井瓦斯等級鑒定 （1）鑒定時間和基本條件 礦井瓦斯等級的鑒定工作應(yīng)在正常生產(chǎn)的條件下進行。 （2）測點選擇和測定內(nèi)容及要求。 （3）礦井瓦斯等級的確定。432.7 2.7 礦井瓦斯涌出量預(yù)測礦井瓦斯涌出量預(yù)測 瓦斯涌出量的預(yù)測瓦斯涌出量的預(yù)測：指根據(jù)某些已知相關(guān)數(shù)據(jù)：指根據(jù)某些已知相關(guān)數(shù)據(jù)，按照一定的方法和規(guī)律，預(yù)先估算出礦井

36、或局，按照一定的方法和規(guī)律，預(yù)先估算出礦井或局部區(qū)域瓦斯涌出量的工作。部區(qū)域瓦斯涌出量的工作。1 1、礦山統(tǒng)計法、礦山統(tǒng)計法 統(tǒng)計法是根據(jù)生產(chǎn)礦井或生產(chǎn)水平，在以往生統(tǒng)計法是根據(jù)生產(chǎn)礦井或生產(chǎn)水平，在以往生產(chǎn)過程中積累的大量不同深度相對瓦斯涌出量與產(chǎn)過程中積累的大量不同深度相對瓦斯涌出量與深度的數(shù)據(jù)，通過整理分析找出相互之間變化關(guān)深度的數(shù)據(jù)，通過整理分析找出相互之間變化關(guān)系的統(tǒng)計規(guī)律，推算出相鄰的新礦井或延深水平系的統(tǒng)計規(guī)律，推算出相鄰的新礦井或延深水平瓦斯涌出量的方法。瓦斯涌出量的方法。 （1 1）瓦斯涌出量梯度）瓦斯涌出量梯度 深度與相對瓦斯涌出量的比值，稱瓦斯涌出深度與相對瓦斯涌出量的比

37、值，稱瓦斯涌出量梯度。量梯度。44（2 2）物理含義：）物理含義： 相對瓦斯涌出量每增加相對瓦斯涌出量每增加1m1m3 3/t /t 時，開采深度時，開采深度增加的米數(shù)，其單位為增加的米數(shù)，其單位為m/(mm/(m3 3/t)/t)。瓦斯涌出量梯。瓦斯涌出量梯度愈小，礦井瓦斯涌出量隨深度增加的速度愈快度愈小，礦井瓦斯涌出量隨深度增加的速度愈快。（3 3）計算公式）計算公式 g gm m=(=(h h2 2-h-h1 1)/()/(q q2 2-q-q1 1)n n 式中式中: : g gg g瓦斯涌出量梯度，瓦斯涌出量梯度，m/m/（m m3 3/t/t）或）或t/mt/m2 2； h h1

38、1、h h2 2甲烷帶內(nèi)的兩個已采深度，甲烷帶內(nèi)的兩個已采深度，m m； q q1 1、q q2 2對應(yīng)于深度對應(yīng)于深度h h1 1、h h2 2的相對瓦斯涌出量的相對瓦斯涌出量，m m3 3/t/t； n n 指數(shù)系數(shù)，大多數(shù)煤田在垂深指數(shù)系數(shù)，大多數(shù)煤田在垂深1000m1000m內(nèi)內(nèi)時時n n=1=1。45 已知瓦斯涌出量梯度和瓦斯風(fēng)化帶下界深度時，已知瓦斯涌出量梯度和瓦斯風(fēng)化帶下界深度時，就可用下式預(yù)測相對瓦斯涌出量。就可用下式預(yù)測相對瓦斯涌出量。 q qm m= =q q0 0+(+(h-hh-h0 0)/)/g gm m 或或 q qm m= =q qm1m1+(+(h-hh-h1

39、1)/)/g gm m 式中：式中：q qm m 預(yù)測的深預(yù)測的深h h(m)(m)處的相對瓦斯涌出量處的相對瓦斯涌出量，m m3 3/t/t； h h0 0 瓦斯風(fēng)化帶下界深度，瓦斯風(fēng)化帶下界深度，m m； g gm m瓦斯涌出量增深率，瓦斯涌出量增深率，(m.t)/m(m.t)/m3 3 q q0 0、q q1 1瓦斯風(fēng)化帶下界或瓦斯風(fēng)化帶下界或h h1 1處的相對瓦處的相對瓦斯涌出量，斯涌出量，q q0 0=2m=2m3 3/t/t；2 2、計算法、計算法 以煤層瓦斯含量為基礎(chǔ)進行計算。以煤層瓦斯含量為基礎(chǔ)進行計算。463.瓦斯噴出瓦斯噴出3.1 3.1 瓦斯噴出的分類及其特點瓦斯噴出的

40、分類及其特點瓦斯噴出：大量承壓狀態(tài)的瓦斯從煤、巖裂隙中迅速噴出的現(xiàn)象。 特點：時間突然，空間上集中，動力效應(yīng)。 危害：造成局部地區(qū)、采區(qū)、一翼充滿高濃度瓦斯； 窒息、遇火燃能引起瓦斯爆炸、火災(zāi)。 根據(jù)瓦斯噴出裂隙呈現(xiàn)原因不同分： （1）地質(zhì)來源； （2）采掘地壓形成。473.2 3.2 瓦斯噴出的預(yù)防瓦斯噴出的預(yù)防 預(yù)防瓦斯噴出，首先要加強地質(zhì)工作，查清預(yù)防瓦斯噴出，首先要加強地質(zhì)工作，查清楚施工地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、斷層、溶洞的位置、裂楚施工地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造、斷層、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、以及瓦斯儲量和壓力等情況，隙的位置和走向、以及瓦斯儲量和壓力等情況，采取相應(yīng)的預(yù)防或處理措施。分為：采取相應(yīng)的預(yù)防或處理措施。分為： 1 1、黃泥或水泥沙漿等充填材料堵塞噴出口、黃泥或水泥沙漿等充填材料堵塞噴出口。 2 2、可能的噴出地點附近打前探鉆孔，探測、