六章礦井瓦斯防治課件

1、第二章 礦山瓦斯防治1第二章 礦山瓦斯防治1221. 瓦斯的性質(zhì)瓦斯是指從煤碳氣體中放出氣體的統(tǒng)稱化學式：CH4分子量：16.042kg/kmol分子直徑：0.4110-9m分子體積：22.36m3/kmol1）瓦斯成份31. 瓦斯的性質(zhì)瓦斯是指從煤碳氣體中放出氣體的統(tǒng)稱1）瓦斯成密度：0.7168kg/m3沸點：161.7/0.1MPa液態(tài)密度：415kg/m3水溶解度：55.6 l/m3 發(fā)熱量：8568大卡/m31） 瓦斯性質(zhì)對空氣比重：0.5545溶點： 182.5擴散系數(shù)：0.196cm2/s空氣中爆炸下限：5%空氣中爆炸上限：15%4密度：0.7168kg/m31） 瓦斯性質(zhì)對空氣

2、比重：0.52. 瓦斯的生成泥炭變質(zhì)為褐煤 褐煤變質(zhì)為無煙煤 成煤與造氣時期 生成瓦斯 52. 瓦斯的生成泥炭變質(zhì)為褐煤 褐煤變質(zhì)為無煙煤 成煤與造氣3. 瓦斯賦存狀態(tài) 吸附狀態(tài)：7095% 游離狀態(tài)：5-30%溫度/壓力影響，相互轉(zhuǎn)換 孔隙率30-40% 1）瓦斯在煤炭中賦存狀態(tài)63. 瓦斯賦存狀態(tài)孔隙率30-40% 1）瓦斯在煤炭中賦存狀2）瓦斯含量與溫度、壓力的關系1.02.05.03.04.06.0481216含量 m3/t壓力 MPa0204072）瓦斯含量與溫度、壓力的關系1.02.05.03.04.03）露頭煤層瓦斯風化CO2N2N2N2CH4CH4瓦斯風化帶83）露頭煤層瓦斯風

3、化CO2N2N2N2CH4CH4瓦 游離瓦斯含量 X1=(V/K)(T0P/TP0)4）煤層瓦斯含量式中：V煤孔隙率； P瓦斯壓力； T0標準溫度； T絕對溫度； P0標準壓力；K瓦斯壓縮系數(shù)。9 游離瓦斯含量 X1=(V/K)( 吸附瓦斯含量 X2=ABP/(1+BP)4）煤層瓦斯含量式中：P瓦斯壓力； A極限吸附量； B吸附性能系數(shù)。10 吸附瓦斯含量 X2=ABP/(1+4. 瓦斯的富集與運移 在漫長地質(zhì)年代里，在壓力、溫度變化作用下，在遇到良好的貯存條件時，就聚集形成天然氣礦藏。 1）瓦斯的富集 114. 瓦斯的富集與運移 在漫長地質(zhì)年代里， 在開采破壞了煤層中瓦斯的壓力平衡后，瓦斯會

4、由高壓處向低壓處流動。部分向空氣中發(fā)散，留下瓦斯重新分布，形成新的平衡。2）瓦斯的運移 122）瓦斯的運移 121）涌出形式 一般涌出：在時間、空間上，從煤層中緩慢、均勻地涌出； 特殊涌出：突然集中大量涌出，如瓦斯噴出、煤與瓦斯突出。5. 瓦斯涌出131）涌出形式5. 瓦斯涌出131）瓦斯涌出量 絕對瓦斯涌出量：單位時間礦井涌出量，m3/d 相對瓦斯涌出量：日產(chǎn)一噸煤涌出量， m3/t 影響因素：煤層中瓦斯含量、開采深度、地壓、開采方式5. 瓦斯涌出141）瓦斯涌出量5. 瓦斯涌出14 涌出量：Q=q0+(H-H0)/a q0上邊界相對涌出量； H0上邊界垂深； H預測處垂深； a瓦斯涌出梯度

5、 統(tǒng)計預測法2）瓦斯涌出量預測垂 深 預測 15 統(tǒng)計預測法2）瓦斯涌出量預測垂 深 預測 15 第一步：依據(jù)煤層瓦斯含量，計算井下各部分瓦斯涌出量； 第二步：求和； 第三步：除以每天出礦量。 分源計算法2）瓦斯涌出量預測16 分源計算法2）瓦斯涌出量預測161717瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃燒 瓦斯事故 瓦斯爆炸 18瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃燒 瓦斯事故 瓦斯爆炸 18燃燒 燃燒爆 炸熄滅 88%9.5%1. 瓦斯燃爆特征1）瓦斯燃燒特征 CH4燃點為650750 濃度16時，呈富材料燃燒19燃燒 燃燒爆 炸熄滅 88%爆炸新鮮空氣進入可能爆炸燃燒區(qū)CH4O222%16%1. 瓦斯燃爆特征

6、。 CH4爆炸極限5-16% 濃度=9.5%, 威力最大(氧和瓦斯完全反應)； 爆炸極限受受溫度、壓力變化2）瓦斯爆炸特征 CH420爆炸新鮮空氣進入可能爆炸燃燒區(qū)CH4O222%16%1. 瓦2. 瓦斯噴出及煤與瓦斯突出瓦斯噴出：大量承壓瓦斯從煤層中快速噴出。煤與瓦斯突出：在地應力與瓦斯釋放引力作用下，瞬間瓦斯突破軟弱煤層抵抗線，突然猛烈地向采掘空間沖出大量的煤與瓦斯，并伴隨著巨大的沖擊波。壓力地質(zhì)災害 212. 瓦斯噴出及煤與瓦斯突出壓力地質(zhì)災害 21 3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出與噴出的危害瓦斯燃燒的危害瓦斯爆炸的危害煤與瓦斯突出的危害22 3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出與噴出的危害瓦斯燃燒的

7、危害瓦 1）瓦斯大量涌出與噴出的危害 污染環(huán)境，加劇“溫室效應” 可造成瓦斯窒息事故 瓦斯?jié)舛?3%，呼吸短促 瓦斯?jié)舛?7%，即刻昏迷23 1）瓦斯大量涌出與噴出的危害 污染環(huán)境，加劇“溫室效應”205-11-6蘭州金河煤業(yè)公司瓦斯突涌，10多名受困，2人死亡02-02-22湖北陽新縣龜年煤礦瓦斯突涌，死4人，3人深度中毒 2405-11-6蘭州金河煤業(yè)公司瓦斯突涌，10多名受困，2人死 2）瓦斯燃燒的危害 產(chǎn)生高溫高壓火源、引起大規(guī)?；馂?，造成人員傷亡，破壞礦井設施及設備； 產(chǎn)生有毒有害氣體，造成人員傷亡。 071211陜西韓城市煤礦發(fā)生瓦斯燃燒事故，死3人亡，傷20人。25 2）瓦斯燃燒

8、的危害 產(chǎn)生高溫高壓火源、引起大規(guī)?；馂?，造 3）瓦斯爆炸的危害 高溫：2000。人被燒死、燒傷，引發(fā)火災。 沖擊壓力：20M100Pa。引發(fā)煤塵爆炸，人員傷亡，破壞巷道和器材設施 有害氣體：造成人員中毒死亡 26 3）瓦斯爆炸的危害262007-5-5，山西蒲鄧煤礦井下發(fā)生瓦斯爆炸事故。遇難21人，礦山全部摧毀。瓦斯爆炸272007-5-5，山西蒲鄧煤礦井下發(fā)生瓦斯爆炸事故。遇難21 產(chǎn)生高溫高壓火源、沖擊波，造成人員傷亡，破壞礦井設施及設備； 產(chǎn)生有毒有害氣體，造成人員傷亡。 3）煤與瓦斯突出的危害28 3）煤與瓦斯突出的危害282008年09月21日河南省登封市新豐二礦發(fā)生煤與瓦斯突出事

9、故，37人遇難 292008年09月21日河南省登封市新豐二礦發(fā)生煤與瓦斯突出事3030生產(chǎn)采區(qū)瓦斯 采空區(qū)瓦斯 礦井瓦斯來源工作面瓦斯 掘進瓦斯 塌落區(qū)瓦斯 開采煤層 鄰近煤層 圍巖 巷道煤壁 掘進落煤 31生產(chǎn)采區(qū)瓦斯 采空區(qū)瓦斯 礦井瓦斯來源工作面瓦斯 掘進瓦斯 1. 礦井瓦斯等級劃分 1）礦井瓦斯等級劃分 瓦斯礦井：一個礦井中只要有一個煤（巖）層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井（注） 突出礦井：只要發(fā)生過1次煤與瓦斯突出321. 礦井瓦斯等級劃分 1）礦井瓦斯等級劃分 32瓦斯事故分布33瓦斯事故分布331、礦井瓦斯等級劃分 相對10m3/t, 絕對40m3/min 反之 壓力瓦斯突出礦

10、高瓦斯礦 瓦斯礦 相對：每采一噸煤涌出瓦斯量。絕對：單位時間涌出量。341、礦井瓦斯等級劃分 相對10m3/t, 絕對40m3鑒定時生產(chǎn)條件：正常生產(chǎn)，產(chǎn)量不低其總產(chǎn)量的60%。鑒定時間： 根據(jù)礦井生產(chǎn)和氣候變化規(guī)律，選在瓦斯涌出量較大的一個月。2）礦井瓦斯等級鑒定1、礦井瓦斯等級劃分352）礦井瓦斯等級鑒定1、礦井瓦斯等級劃分35 （1）選一月上、中、下旬一天分三班進行。在礦井、煤層、一翼、水平和采區(qū)回風道中，分別測定風量和瓦斯?jié)舛取?（2）抽放瓦斯礦井，其抽放量也應計算。 （3）計算瓦斯涌出量。 （4）編寫鑒定報告。3）鑒定工作內(nèi)容及要求 1、礦井瓦斯等級劃分36 （1）選一月上、中、下旬

11、一天分三班進行。在礦井、煤層、瓦斯礦管理要求2、瓦斯礦管理規(guī)定 專門治理機構(gòu)/人員 責任落實到人每年瓦斯等級鑒定嚴禁瓦斯超限作業(yè)/ 1%/1.5% 瓦斯抽放(3%、5%) 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 獨立通風系統(tǒng), 核定能力 定時瓦斯檢查 加強放頂煤工作面管理 37瓦斯礦管理要求2、瓦斯礦管理規(guī)定 專門治理機構(gòu)/人員 責任落高瓦突礦管理要求 瓦斯抽放，安全監(jiān)控系統(tǒng) 措施 2、瓦斯礦管理規(guī)定專用變壓器/電纜/開關，風電、瓦斯電閉鎖 設備 預測預報 技術 38高瓦突礦管理要求 瓦斯抽放，安全監(jiān)控系統(tǒng) 措施 2、瓦斯礦瓦斯礦監(jiān)察內(nèi)容監(jiān)察內(nèi)容抽采達標 通風可靠 監(jiān)控有效 火源監(jiān)察 管理到位 綜合防塵 39瓦斯礦監(jiān)察

12、內(nèi)容監(jiān)察抽采達標 通風可靠 監(jiān)控有效 火源監(jiān)察 管防止瓦斯積聚防止引爆瓦斯加強瓦斯檢查與監(jiān)測防止災害擴大加強通風管理及時處理局部積聚的瓦斯防止爆破火焰防止明火防止電火花防其他火源設置安全裝置編制災害預防與處理計劃三、礦井瓦斯爆炸預防措施40防止瓦斯積聚防止引爆瓦斯加強瓦斯檢查與監(jiān)測防止災害擴大加強通突出規(guī)律危險性隨深度增加主要發(fā)生在掘進危險性隨煤層厚度增大突出預兆主要發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶聲響煤結(jié)構(gòu)地壓瓦斯量防突體系突出危險性預測防治突出措施安全防護措施防治突出措施的效果檢驗四、礦井瓦斯突出預防與措施41突出規(guī)律危險性隨深度增加主要發(fā)生在掘進危險性隨煤層厚度增大突4242礦井瓦斯治理原則治理原則 分

13、源治理 按瓦斯危險程度分級、分類治理 綜合治理43礦井瓦斯治理原則治理原則 分源治理 按瓦斯危險程度分級、 針對瓦斯涌出量、變化規(guī)律治理。 （1）掘進瓦斯的治理1、礦井瓦斯分源治理掘前預抽邊掘邊抽煤體灑水減少掘進雙巷掘進加強通風44 針對瓦斯涌出量、變化規(guī)律治理。1、礦井瓦斯分源治理 （2）工作面瓦斯的治理 主要方法：采前預抽、煤壁注水、煤炭灑水、減小一次開采量、抽放上下鄰近層、采空區(qū)。 上隅角治理：采空區(qū)抽放、尾巷排瓦斯、風障、通風負壓引排等。12上隅角45 （2）工作面瓦斯的治理12上隅角45（3）老空區(qū)瓦斯涌出治理 封閉老空區(qū)，保證密閉質(zhì)量，進行老空區(qū)抽放。老空區(qū)采空區(qū)46（3）老空區(qū)瓦

14、斯涌出治理老空區(qū)采空區(qū)46局部風機直接排放風筒增阻排放法逐段通風排放法鉆孔排放法調(diào)風裝置排放法獨頭巷道CH4（4）獨頭巷道瓦斯排放掘進巷道47獨頭巷道CH4（4）獨頭巷道瓦斯排放掘進巷道472、礦井瓦斯分級分類治理采掘工作面涌出工作面突出工作面突出危險工作面特別危險工作面危險工作面一般工作面特別威脅工作面類級按危險程度分級分類，再分別針對性地治理。482、礦井瓦斯分級分類治理采掘工作面涌出工作面突出工作面突出危瓦斯涌出形式、涌出量預測措施效果檢查工作面、危險場所瓦斯涌出與瓦斯突出的危險性治理措施3、礦井瓦斯綜合治理 調(diào)查研究 危險性 措 施49瓦斯涌出形式、涌出量預測措施效果檢查工作面、危險場

15、所瓦斯涌出瓦斯綜合治理流程圖煤 層威脅區(qū)危險區(qū)無效區(qū)域預測采掘作業(yè)非危險面人身防護措施人身防護措施推進50m危險性預測危險面人身防護措施威脅面危險面安全措施采掘作業(yè)措施效檢防突措施50瓦斯綜合治理流程圖煤 層威脅區(qū)危險區(qū)無效區(qū)域預測采掘作業(yè)非危51511.防突措施的類型 區(qū)域防突措施 消除煤層一定區(qū)域突出危險性。主要有：保護層開采、大面積瓦斯預抽放、控制預裂爆破。 局部防突措施 消除工作面前方小范圍煤層突出危險性。主要有：卸壓排放鉆孔、松動爆破、卸壓槽、固化劑、水力沖孔、金屬骨架等 521.防突措施的類型522、區(qū)域性防突措施下解放層開采上解放層開采解放層被解放層解放層被解放層1）保護層開采地

16、壓&瓦斯532、區(qū)域性防突措施下解放層開采上解放層開采解放層被解放層解放2）采空區(qū)瓦斯抽放采空區(qū)542）采空區(qū)瓦斯抽放采空區(qū)54230mAA運輸順槽回風順槽25m頂板巖石鉆場5070m6-10m3）采空區(qū)瓦斯上部鉆孔釋放55230mAA運輸順槽回風順槽25m頂板巖石鉆場5070m61）掘進超前鉆孔瓦斯3、局部防突措施561）掘進超前鉆孔瓦斯3、局部防突措施562）深孔松動爆破 深孔松動爆破鉆孔布置： 如右圖示。 -直徑為125mm的控制孔 -直徑為50mm的爆破孔3、局部防突措施572）深孔松動爆破 深孔松動爆破鉆孔布置： 3、局部防突措3）水力擠出3、局部防突措施583）水力擠出3、局部防突

17、措施5875邊采邊抽瓦斯3、局部防突措施4）煤層瓦斯鉆孔抽放75預抽煤層瓦斯5975邊采邊抽瓦斯3、局部防突措施4）煤層瓦斯鉆孔抽放755）上隅角瓦斯治理改變通風方式3、局部防突措施605）上隅角瓦斯治理改變通風方式3、局部防突措施60瓦斯利用鍋爐燃料 家用煤氣 汽車燃料 化工原料 發(fā) 電61瓦斯鍋爐燃料 家用煤氣 汽車燃料 化工原料 發(fā) 電61謝謝!THE END62謝謝!THE END62Your Site Here復習題二瓦斯爆炸三要素瓦斯噴出定義瓦斯事故的危害：燃燒、爆炸、突出礦井瓦斯等級劃分：高、低礦井瓦斯治理方法：抽放、防突63Your Site HereYour Site Her

18、e復習題二瓦斯爆炸三要素63You瓦斯爆炸三要素瓦斯?jié)舛?%15%氧濃度12溫度64瓦斯爆炸三要素瓦斯?jié)舛?%15%氧濃度12溫度642.瓦斯燃燒瓦斯燃燒：一定濃度的瓦斯和空氣中的氧氣相互作用，在一定溫度作用下發(fā)生的劇烈氧化反應。652.瓦斯燃燒65瓦斯燃燒三要素1瓦斯?jié)舛龋?%或15%2氧濃度: 123引火源66瓦斯燃燒三要素1瓦斯?jié)舛龋?%或15%2氧濃度: 67676868Click to edit title styleCEOText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in h

19、ereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in here69Click to edit title styleCEOTe引發(fā)瓦斯事故的四個殺手1、采掘工作面通風不可靠2、瓦斯超前防治措施不到位，抽采不達標3、三是監(jiān)控系統(tǒng)不完善4、現(xiàn)場管理不到位70引發(fā)瓦斯事故的四個殺手1、采掘工作面通風不可靠70一周概況中西南亞企業(yè)縱橫天山掃描71一周概況中西南亞企業(yè)縱橫天山掃描71一周概況中西南亞企業(yè)縱橫天山掃描72一周概況中西南亞企業(yè)縱橫天山掃描72瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃燒瓦斯事故 瓦斯爆炸 73瓦斯突出 瓦斯窒息 瓦斯燃燒瓦斯事故 瓦斯爆炸 73Click to edit title styleCEOText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText