煤礦安全培訓(xùn)課件-礦井瓦斯及其防治

1礦井瓦斯及其防治礦井災(zāi)害防治理論與技術(shù)2安全第一預(yù)防為主1.1安全生產(chǎn)方針1.2瓦斯治理十二字方針先抽后采以風(fēng)定產(chǎn)監(jiān)測監(jiān)控安全技術(shù)概述31.3礦山安全法規(guī)

⑴《中華人民共和國勞動法》⑵《中華人民共和國安全生產(chǎn)法》⑶《中華人民共和國礦山安全法》⑷《煤礦安全規(guī)程》⑸《煤礦安全監(jiān)察條例》⑹《煤礦安全評價導(dǎo)則》⑺《安全生產(chǎn)許可證條例》⑻《煤礦建設(shè)工程安全實施竣工驗收標(biāo)準(zhǔn)》⑼其它適用于安全評價的法律、法規(guī)、安全標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)范、安全細則、安全條例以及國家煤礦安全監(jiān)察局、省煤礦安全監(jiān)察局相關(guān)文件。如：《煤礦防治水工作條例》、《礦井通風(fēng)安全裝備標(biāo)準(zhǔn)》、《中華人民共和國礦山安全法實施條例》、《防治煤與瓦斯突出細則》、《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》等等。安全技術(shù)概述41.4安全管理機構(gòu)設(shè)置政策法規(guī)司人事培訓(xùn)司生產(chǎn)安全應(yīng)急救援辦公室規(guī)劃科技司辦公室(國際合作司、財務(wù)司)安全生產(chǎn)協(xié)調(diào)司(國家安全生產(chǎn)監(jiān)察專員辦公室)監(jiān)督管理一司(海洋石油作業(yè)安全辦公室)監(jiān)督管理二司機關(guān)黨委國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局安全技術(shù)概述51.4安全管理機構(gòu)設(shè)置安全技術(shù)概述安全監(jiān)察司事故調(diào)查司綜合司國家煤礦安全監(jiān)察局綜合業(yè)務(wù)、煤礦安全技術(shù)裝備安全監(jiān)察執(zhí)法、地方政府煤礦安全監(jiān)督管理監(jiān)督指導(dǎo)煤礦事故調(diào)查處理、執(zhí)法監(jiān)督61.4安全管理機構(gòu)設(shè)置省煤礦安全監(jiān)察局省煤炭工業(yè)局國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局國家煤礦安全監(jiān)察局省煤礦安全監(jiān)察局辦事處礦務(wù)局（集團公司）安檢局礦安檢科礦務(wù)局住礦安檢處安全技術(shù)概述71.5全國煤礦數(shù)量安全技術(shù)概述81.6全國煤炭生產(chǎn)情況

安全技術(shù)概述91.72001-2005年度煤礦事故情況

安全技術(shù)概述101.82001-2005年度特大事故情況

安全技術(shù)概述111.92001-2005年度百萬噸死亡率情況

安全技術(shù)概述121.101949-2005年度100人以上死亡事故安全技術(shù)概述132.1.1礦井瓦斯來源礦井瓦斯及其防治

2.1瓦斯的來源與性質(zhì)礦井瓦斯來源煤（巖）層和地下水釋放出來的化學(xué)及生物化學(xué)作用產(chǎn)生的煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的142.1.2礦井瓦斯性質(zhì)礦井瓦斯及其防治

2.1瓦斯的來源與性質(zhì)瓦斯性質(zhì)甲烷重?zé)N氫氣甲烷二氧化碳氮氣一氧化碳硫化氫二氧化硫二氧化氮可燃性室息性有毒性152.1.3煤礦常見氣體的部分物理性質(zhì)礦井瓦斯及其防治

2.1瓦斯的來源與性質(zhì)162.2.1瓦斯成因礦井瓦斯及其防治

2.2煤層瓦斯生成及分帶瓦斯成因在植物沉積成煤初期的泥炭化過程中，有機物在隔絕外部氧氣進入和溫度不超過65℃的條件下，被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O。

泥炭時期埋深不大，生成的瓦斯通過滲濾和擴散排放到大氣中，因此，生物化學(xué)作用產(chǎn)生的瓦斯一般不會保留在煤層內(nèi)。生物化學(xué)成氣時期煤化變質(zhì)作用時期隨著煤系地層的沉降及所處壓力和溫度的增加，泥炭轉(zhuǎn)化為褐煤.有機物在高溫、高壓作用下，處于變質(zhì)造氣時期，揮發(fā)分減少，固定碳增加，生成的氣體主要為CH4和CO2。172.2.2成煤過程中瓦斯生成量礦井瓦斯及其防治

2.2煤層瓦斯生成及分帶182.2.3煤層瓦斯垂向分帶各帶氣體組分礦井瓦斯及其防治

2.2煤層瓦斯生成及分帶192.3.1瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)礦井瓦斯及其防治

2.3煤層瓦斯賦存1瓦斯在煤體內(nèi)存在狀態(tài)吸附瓦斯游離瓦斯吸收狀態(tài)吸著狀態(tài)以自由氣體分子存在于煤體或圍巖的較大裂隙、孔隙和空洞之中。在與顆粒固體在分子之間引力作用下，被吸著在煤體孔隙的內(nèi)表面上。圖例瓦斯在煤層內(nèi)存在狀態(tài)1-游離瓦斯；2-吸收瓦斯；3-吸著瓦斯

瓦斯分子進入煤體顆粒結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與煤體固體分子相結(jié)合。202.4.1

煤的孔隙分類礦井瓦斯及其防治

2.4煤的性質(zhì)微孔：直徑<10-5

mm,構(gòu)成煤中吸附容積?？梢娍准傲严?，>10-1

mm，層流和紊流混合滲透區(qū)間。

煤中孔隙分類滲透容積：小孔至可見孔孔隙體積之和。總孔隙體積：吸附容積和滲透容積之和。中孔：直徑10-4mm～10-3mm，緩慢層流滲透區(qū)間。大孔：直徑10-3mm～10-1mm，強烈的層流滲透區(qū)間。小孔：直徑10-5mm～10-4mm，毛細凝結(jié)和瓦斯擴散空間。212.4.2

不同變質(zhì)程度煤的孔隙分布礦井瓦斯及其防治

2.4煤的性質(zhì)222.4.3

煤的吸附等溫線礦井瓦斯及其防治

2.4煤的性質(zhì)

1916年郎格繆爾導(dǎo)出單分子層吸附狀態(tài)方程--郎格繆爾方程：

式中：X——給定溫度下，瓦斯壓力為p時單位質(zhì)量固體表面吸附的氣體體積，m3/t；p——煤層平衡的瓦斯壓力，MPa；a——吸附常數(shù)，試驗溫度下煤的極限吸附量，m3/t；b——吸附常數(shù)，MPa-1。232.4.4

煤的吸附能力主要影響因素

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2.4煤的性質(zhì)1瓦斯壓力

煤的吸附能力主要影響因素5煤中水分4變質(zhì)程度溫度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。CO2>CH4>N2

在給定溫度下，吸附量與瓦斯壓力呈雙曲線變化。艾琴格爾經(jīng)驗公式：式中：Xw——濕煤的瓦斯吸附量，m3/t；Xd——干煤的瓦斯吸附量，m3/t；Mad——煤中水分含量，%。變質(zhì)程度和孔隙結(jié)構(gòu)和比表面積及化學(xué)成份有關(guān)，呈馬鞍型變化。3溫度2氣體性質(zhì)242.4.5

不同變質(zhì)程度煤的吸附瓦斯量礦井瓦斯及其防治

2.4煤的性質(zhì)圖2不同變質(zhì)程度煤的吸附瓦斯量（“t=30℃，p=2MPa）1、2、3一非突出煤；4、5，6一突出煤；1、4一新容量法2、5一重量法，3、6一舊容量法252.4.6

煤層瓦斯含量主要決定因素礦井瓦斯及其防治

2.4煤的性質(zhì)煤的變質(zhì)程度煤層瓦斯含量主要決定因素水文地質(zhì)條件地質(zhì)構(gòu)造煤層賦存條件煤層圍巖性質(zhì)煤層有露頭瓦斯易于排放，無露頭瓦斯易于保存；對同一煤層，瓦斯風(fēng)化帶以下，煤層瓦斯含量隨深度加大而增大；在其它條件相同，同一開采深度上，煤層傾角越小，煤層所含瓦斯越多。圍巖致密完整、不透氣時，煤層瓦斯易于保存；反之，煤層瓦斯易于逸散。煤的變質(zhì)程度越高，生成的瓦斯量越大。當(dāng)其它條件相同，煤的變質(zhì)程度越高，煤層瓦斯含量就越大。地下水交換活躍地區(qū)，水能從煤層中帶走大量瓦斯，從而使煤層瓦斯含量明顯減少。開放性構(gòu)造是煤層有利于瓦斯的放散，因此開放性構(gòu)造發(fā)育煤層，瓦斯含量就小；封閉性構(gòu)造，阻斷瓦斯放散通道，相應(yīng)煤層瓦斯含量大。262.5.1

煤層瓦斯流動1、原始煤體：瓦斯在煤層中以呈壓縮狀態(tài)，煤層瓦斯壓力隨深度增大而增大，是在漫長的地質(zhì)年代里，煤層瓦斯由深齦向地表流動的結(jié)果，但這種煤層瓦斯流動是極其緩慢的，在采礦工程中，研究煤層瓦斯流動時，一般忽略這種緩慢的瓦斯流動。通常認為，在采掘工作或鉆孔未影響到的煤層，瓦斯處于平衡狀態(tài)，不會發(fā)生瓦斯流動。

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2.5煤層瓦斯流動272.5.1

煤層瓦斯流動2、采掘影響區(qū)：由于采掘破壞了原有的瓦斯壓力平衡狀態(tài)，引起瓦斯流動，形成瓦斯流動場。應(yīng)響影響煤層瓦斯流動的因素很多，諸如煤層賦存條件、瓦斯壓力、含量、煤層透氣性以及采掘技術(shù)條件等等，但主要影響因素為瓦斯壓力和煤層透氣性，前者是瓦斯流動的動力，后者是瓦斯流動的阻力。

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2.5煤層瓦斯流動282.5.2

煤層瓦斯流動方式①當(dāng)孔隙直徑為10-5～10-4時，由于孔徑大于瓦斯分子的平均自由程l0-5cm，瓦斯流動表現(xiàn)為自由擴散或慢速的層流滲透，這時瓦斯流動符合費克或達西定律。②當(dāng)孔隙直徑為10-4～2×10-4cm時，瓦斯流動為層流滲透，符合達西定律。③當(dāng)孔徑或可見裂隙寬度大于2×10-4

cm時，瓦斯流動表現(xiàn)為層流滲透或?qū)恿髋c紊流的混合過渡流。④當(dāng)孔隙直徑小于10-5

cm時，瓦斯流動屬于分子擴散。⑤當(dāng)孔徑小于3×10-7cm時，會出現(xiàn)瓦斯表面擴散和固體中的擴散。煤層中上述各種瓦斯流動形式是同時存在的，但為了簡化煤層瓦斯流動狀態(tài)，通常用線性滲透規(guī)律來描述，即認為煤層中瓦斯流動屬層流滲透，即符合達西定律。礦井瓦斯及其防治

2.5煤層瓦斯流動292.5.3

瓦斯流動場

瓦斯在煤層中由高壓流向低壓，在煤層中即形成一定的流動范圍——瓦斯流動場。從時間因素來看：流動類型可分為穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動兩種類型，前者流動場不隨時間而變化，后者流動場隨時間而改變。煤層瓦斯流動屬非穩(wěn)定流動類型。從空間形態(tài)來看：瓦斯流動類型分為單向流動、徑向流動和球向流動三種類型。

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2.5煤層瓦斯流動302.5.3

瓦斯流動場

礦井瓦斯及其防治

2.5煤層瓦斯流動

(一)單向流動單向流動的特點是煤層瓦斯沿單一方向流動，流線相互平行。沿煤層開掘高度大于煤層厚度的巷道后，巷道兩側(cè)煤層中的瓦斯皆沿垂直于巷道的方向流動，這種流動屬單向流動。

煤層瓦斯單向流動1－瓦斯流線，2－等瓦斯壓力線

312.5.3

瓦斯流動場

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2.5煤層瓦斯流動(二)徑向流動徑向流動是平面流動。徑向流動時，等瓦斯壓力線為一組同心圓，瓦斯流線沿圓的徑向發(fā)展。在煤礦井下，石門或鉆孔垂直揭穿煤層時，煤層中的瓦斯流動就是徑向流動。

煤層瓦斯徑向流動1－瓦斯流線，2－等瓦斯壓力線

322.5.3

瓦斯流動場(三)球向流動球向流動的特點是等瓦斯壓力線為一組同心球狀，瓦斯流線沿球的徑向發(fā)展。在煤礦井下屬球向流動的情況很少見。石門揭特厚煤層，特厚煤層中的掘進面迎頭和鉆孔孔底以及煤塊的瓦斯放散等都可近似地視為球向流動。礦井瓦斯及其防治

2.5煤層瓦斯流動332.6.1礦井瓦斯涌出方式礦井瓦斯及其防治

2.6礦井瓦斯涌出礦井瓦斯涌出方式特除涌出一般涌出煤與瓦斯突出瓦斯噴出由采落煤炭和煤層、巖層的新鮮暴露面，通過孔隙、裂隙，緩慢、長時間的涌出。采掘時，在極短的時間內(nèi)，瓦斯又煤體、圍巖內(nèi)突然、大量的涌出，有時還伴有煤粉、煤塊和巖石等。瓦斯（CO2）噴出從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（CO2）異常涌出的現(xiàn)象。在20m巷道范圍內(nèi)，涌出瓦斯量≥1.0m3/min，且持續(xù)時間在8h以上時，該采掘區(qū)即定為瓦斯（CO）噴出危險區(qū)域。342.6.2礦井瓦斯涌出表達方式礦井瓦斯及其防治

2.6礦井瓦斯涌出礦井瓦斯涌出表達方式相對瓦斯涌出量絕對瓦斯涌出量礦井單位時間內(nèi)涌進采掘空間的瓦斯量（m3/min)。在礦井正常生產(chǎn)條件下，月平均日產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量(m3/t)。352.6.3礦井瓦斯涌出量主要影響因素礦井瓦斯及其防治

2.6礦井瓦斯涌出煤層瓦斯含量礦井瓦斯涌出量主要影響因素采煤方法

開采順序厚煤層分層開采時，首分層瓦斯涌出量最大，最后一個分層瓦斯涌出量最小。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(fù)雜。是決定因素。瓦斯含量越高，礦井瓦斯涌出量就越大。陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因為丟煤中所含瓦斯的絕大部分仍要涌入巷道。頂板管理方法

生產(chǎn)工序

通風(fēng)壓力大氣壓力變化負壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越大；正壓通風(fēng)，風(fēng)壓越高瓦斯涌出量越小。地面大氣壓的變化對對采空區(qū)瓦斯涌出有較大的影響。落煤時瓦斯涌出量大于其它工序。開采規(guī)模一般采空區(qū)存有大量瓦斯，未封閉或封閉不嚴(yán)，采空區(qū)瓦斯大量涌出，礦井瓦斯涌出量增大。采空區(qū)管理方式362.6.4礦井瓦斯等級礦井瓦斯及其防治

2.6礦井瓦斯涌出礦井瓦斯等級劃分高瓦斯礦井低瓦斯礦井礦井相對瓦斯涌出量小于10m3/t，且礦井絕對瓦斯涌出量小于40m3/min。

礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min。

煤與瓦斯突出礦井

發(fā)生煤（巖）與瓦斯突出礦井、鑒定有煤與瓦斯突出危險的礦井。根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：

低瓦斯礦井中，相對瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個別區(qū)域（采區(qū)或工作面）為高瓦斯區(qū)，該區(qū)按高瓦斯礦井管理。372.6.4礦井瓦斯等級礦井瓦斯及其防治

2.6礦井瓦斯涌出礦井瓦斯等級鑒定測點選擇鑒定時間和基本條件在七月或八月上、中、下旬中各取一天（間隔10天），分三個班（或四個班）進行測定工作。被鑒定的礦井、煤層、水平或采區(qū)的回采產(chǎn)量應(yīng)達到該地區(qū)設(shè)計產(chǎn)量的60％。通風(fēng)機的風(fēng)硐、各水平、各煤層和各采區(qū)的回風(fēng)道測風(fēng)站內(nèi)。如無測風(fēng)站，可選取斷面規(guī)整并無雜物堆積的－段平直巷道做測點。測定內(nèi)容測定內(nèi)容為風(fēng)量和風(fēng)流中甲烷、二氧化碳濃度。

生產(chǎn)礦井每年必須進行礦井瓦斯等級鑒定，同時進行二氧化碳涌出量的測定，作為核定和調(diào)整風(fēng)量的依據(jù)。

新井沒計前，地勘部門根據(jù)各煤層的瓦斯含量資料，預(yù)測礦井瓦斯等級，作為計算風(fēng)量的依據(jù)。382.7.1礦井瓦斯的危害礦井瓦斯及其防治

2.7礦井瓦斯的危害礦井瓦斯的危害污染環(huán)境瓦斯窒息煤與瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯燃燒

當(dāng)CH4升至43%，O2降至12%，人感到呼吸困難；當(dāng)CH4升至57%，O2降到9%以下，人短時間窒息死亡。當(dāng)巷道或采場空氣中的瓦斯?jié)舛仍?～15%范圍內(nèi)時，一旦存在點火源，將會引起瓦斯爆炸事故。當(dāng)巷道內(nèi)的瓦斯?jié)舛鹊陀?%或超過15%時，一旦存在點火源，會釀成瓦斯燃燒事故。當(dāng)煤層瓦斯壓力較高、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、地應(yīng)力較大、煤體破壞嚴(yán)重時，在該地區(qū)采掘作業(yè)時易發(fā)生煤與瓦斯突出。

CH4是僅次于氟利昂的溫室氣體，產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的25～30倍，時效長達100～150年之久。392.8.1預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測預(yù)測方法礦山統(tǒng)計法

分源預(yù)測法

礦山統(tǒng)計法的實質(zhì)是根據(jù)對本井或鄰近礦井實際瓦斯涌出量資料的統(tǒng)計分析得出的礦井瓦斯涌出量隨開采深度變化的規(guī)律，來推算新井或延深水平的瓦斯涌出量。井下涌出瓦斯的地點即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小。應(yīng)用分源預(yù)測法預(yù)測礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計算回采工作面、掘進工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。402.8.2礦山統(tǒng)計法（1）基本公式開采實踐表明，在一定深度范圍內(nèi)，礦井相對瓦斯涌出量與開采深度呈如下線性關(guān)系：礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測412.8.2礦山統(tǒng)計法（2）瓦斯測定資料統(tǒng)計分析礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測式中：q為采區(qū)或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci為月內(nèi)每次測得的回風(fēng)量(m3/min)和回風(fēng)流中瓦斯?jié)舛?%)；n為統(tǒng)計月份的測定次數(shù)；A為統(tǒng)計月平均日產(chǎn)量，t/d；Hc為全礦井加權(quán)平均開采深度(m)；Hi、Ai為鑒定月份第i采區(qū)的采深(m)和產(chǎn)量(t)。422.8.2礦山統(tǒng)計法（3）使用條件及要點①生產(chǎn)礦井的延深水平、生產(chǎn)水平的新采區(qū)、與生產(chǎn)礦井鄰近的新礦井，在應(yīng)用中必須保證預(yù)測區(qū)的開采技術(shù)條件、地質(zhì)條件與生產(chǎn)區(qū)相同或類似。②應(yīng)用統(tǒng)計預(yù)測法時的外推范圍一般沿垂深不超過100～200m，沿煤層傾斜方向不超過600m。③某些礦井相對瓦斯涌出量與開采深度之間并不呈線性關(guān)系，即a值不是常數(shù)，此時，應(yīng)首先根據(jù)實際資料確定a值隨開采深度的變化規(guī)律。④工作面從開切眼形成到第一次放頂期間，由于瓦斯涌出尚未達正常狀態(tài)，在該段時間內(nèi)的測定數(shù)據(jù)不能在統(tǒng)計分析中應(yīng)用；⑤在采煤不正常的情況下測得的瓦斯涌出量，以及地質(zhì)變化帶采區(qū)瓦斯涌出量變化很大的情況下測得的瓦斯涌出量，均不能在統(tǒng)計分析中應(yīng)用。⑥在實施瓦斯抽放的采區(qū)和工作面，還應(yīng)考慮抽放瓦斯的影響。礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測432.8.3分源預(yù)測法1)礦井瓦斯涌出的源

礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測井下涌出瓦斯的地點即為瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接決定著礦井瓦斯涌出量的大小。應(yīng)用分源預(yù)測法預(yù)測礦井瓦斯涌出量，是以煤層瓦斯含量、煤層開采技術(shù)條件為基礎(chǔ)，根據(jù)各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出規(guī)律，計算回采工作面、掘進工作面、采區(qū)及礦井瓦斯涌出量。442.8.3分源預(yù)測法2)計算方法（1）開采煤層（包括圍巖）瓦斯涌出量①薄及中厚煤層不分層開采時按下式計算：

②厚煤層分層開采時按下式計算：（2）鄰近層瓦斯涌出量礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測452.8.3分源預(yù)測法2)計算方法（3）掘進巷道煤壁瓦斯涌出量（4）掘進落煤的瓦斯涌出量（5）回采工作面瓦斯涌出量（6）掘進工作面瓦斯涌出量礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測462.8.3分源預(yù)測法2)計算方法（7）生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出量（8）礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯及其防治

2.8礦井瓦斯涌出量預(yù)測472.9.1瓦斯爆炸機理

(1)瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過程化學(xué)反應(yīng)式為：井下空氣O2不足，反應(yīng)的最終式為：

(2)瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過程

爆炸性的混合氣體與高溫火源同時存在，就將發(fā)生瓦斯的初燃（初爆），初燃產(chǎn)生以一定速度移動的焰面，焰面后的爆炸產(chǎn)物具有很高的溫度，由于熱量集中而使爆源氣體產(chǎn)生高溫和高壓并急劇膨脹而形成沖擊波。如果巷道頂板附近或冒落孔內(nèi)積存著瓦斯，或者巷道中有沉落的煤塵，在沖擊波的作用下，它們就能均勻分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸過程得以繼續(xù)下去。

爆炸時由于爆源附近氣體高速向外沖擊，在爆源附近形成氣體稀薄的低壓區(qū)，于是產(chǎn)生反向沖擊波，使已邁破壞的區(qū)域再一次受到破壞。如果反向沖擊波的空氣中含有足夠的CH4和02，而火源又未消失，就可以發(fā)生第二次爆炸。礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸482.9.2瓦斯爆炸發(fā)生條件礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸瓦斯爆炸的基本條件引爆火源瓦斯?jié)舛?～16%瓦斯。650～750℃的引爆火源。氧含量空氣中氧含量不低于12%。492.9.3瓦斯爆炸的界限礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸瓦斯爆炸的界限502.9.4瓦斯爆炸的主要影響因素礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸可燃氣體的混入瓦斯爆炸的主要影響因素混合氣體的初始溫度惰性氣體的混入惰性氣體混入，減少氧濃度，爆炸界限縮小。N2每增加1％，下限上升0.017%，上限下降0.54％；CO2每增加1%，下限上升0.0033％，上限下降0.26％。粉塵放出可燃氣體，爆炸下限降低。5g/m3，3％爆炸，8g/m3，2.5％爆炸。增大爆炸氣體總濃度，降低爆炸下限，擴大爆炸界限。壓力越大，所需引火溫度越低。當(dāng)瓦斯壓縮到原來體積1/120時，自身熱量就能使其自動爆炸。初始溫度越高，爆炸界限越大。20℃時瓦斯爆炸界限6.0--13.4％；700℃時為3.25－18.75％n瓦斯?jié)舛扰c引火火源混合氣體的壓力

瓦斯?jié)舛?－8％時，引火溫度最低，即濃度為，7－8％時，瓦斯最容易引爆。爆炸性粉塵的混入512.9.5瓦斯爆炸危害礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸瓦斯爆炸的危害爆炸產(chǎn)生高壓爆炸產(chǎn)生高溫當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5％時，爆炸時產(chǎn)生的瞬間溫度可達1850-2650℃。這樣高的溫度，不僅會燒傷人員、燒壞設(shè)備，還可能點燃支架和煤塵，引起井下火災(zāi)和煤塵爆炸事故，擴大災(zāi)情。瓦斯爆炸后的氣體壓力是爆炸前壓力的7～10倍。氣體壓力驟然增大，形成強大的沖擊波，推倒支架、損壞設(shè)備、使巷道或工作面的頂板坍塌及造成現(xiàn)場人員傷亡將使礦井遭受嚴(yán)重破壞。爆炸產(chǎn)生大量有害氣體瓦斯爆炸后，不僅氧氣減少，且產(chǎn)生大量有害氣體。爆炸后氧氣6～10％、一氧化碳２～４％。而當(dāng)空氣中—氧化碳濃度達到0.4％時，人就會中毒死亡；當(dāng)氧氣濃度減少到10％－l2%時，人就會失去知覺窒息而死。在瓦斯、煤塵爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人數(shù)占死亡總?cè)藬?shù)的70％以上。522.9.6瓦斯爆炸發(fā)生原因礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸瓦斯積聚管理不善、人員失職引爆火源瓦斯爆炸的引起原因明火電火花放炮火花撞擊、摩擦火花局扇出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)局部通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)采掘面風(fēng)量不足瓦斯異常涌出風(fēng)流短路通風(fēng)系統(tǒng)不合理采空區(qū)或盲巷存在532.9.6瓦斯爆炸發(fā)生原因礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸局部通風(fēng)機停止運轉(zhuǎn)引起瓦斯積聚的常見主要因素局扇出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)采掘面風(fēng)量不足風(fēng)筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)未按要求配風(fēng)、巷道堵塞、單臺局扇供多頭、風(fēng)筒出口距掘進面太遠等施工人員不愛護，通風(fēng)人員不及時維修，造成掘進面風(fēng)量不足而導(dǎo)致瓦斯積聚包括檢修計劃停風(fēng)、機電故障停風(fēng)、采掘面停工停風(fēng)、風(fēng)機管理混亂停風(fēng)等打開風(fēng)門不關(guān)閉、巷道貫通后不及時調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)等造成風(fēng)流短路而導(dǎo)致瓦斯積聚局扇位置不合《規(guī)程》要求、全風(fēng)壓供給風(fēng)量小于局扇的吸入分量等出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)風(fēng)流短路通風(fēng)系統(tǒng)不合理自然通風(fēng)、不合規(guī)定的串聯(lián)通風(fēng)、無回風(fēng)道的獨眼井、通風(fēng)設(shè)施不全等采空區(qū)或盲巷存在瓦斯異常涌出采空區(qū)或盲巷無風(fēng)流通過，發(fā)生瓦斯突然涌出裁決通過地質(zhì)構(gòu)造、瓦斯富集帶，瓦斯涌出異常，發(fā)生瓦斯噴出、煤與瓦斯突出等542.9.6瓦斯爆炸發(fā)生原因礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸電火花引起瓦斯爆炸的火源明火撞擊、摩擦火花放炮火花主要是炮泥填裝不滿、最小抵抗線不夠、放明炮、放糊炮、接線不良、炸藥不符合要求等引起火花。煤炭自然發(fā)火及火區(qū)、井下焊接、吸煙等。照明、機械設(shè)備、電器設(shè)備的管理不善、操作不當(dāng)，如礦燈失爆、電鉆失爆、帶電作業(yè)、電纜明頭、開關(guān)失爆等產(chǎn)生的電火花。機械設(shè)備之間的撞擊、截齒與堅硬巖石摩擦、堅硬頂板冒落撞擊、金屬表面之間摩擦等等產(chǎn)生的火花。552.9.7瓦斯爆炸危險性判別礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸國際上一般都采用Coward爆炸三角形進行判別。Coward以瓦斯混合氣體的可燃氣體體積百分比濃度為橫坐標(biāo)，以空氣或氧的體積百分比濃度作縱坐標(biāo)，將可燃氣體的下限濃度Ｌ、上限濃度Ｖ及臨界濃度N在坐標(biāo)圖上表示，構(gòu)成一個三角形，即Coward瓦斯爆炸三角形。不論何種組分的可燃氣體一空氣一惰氣混合氣體，都可在大三角形AOC內(nèi)用適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)表示。大三角形內(nèi)分成5個區(qū)：

I區(qū)：即爆炸三角形LUV，如混合氣體組分的坐標(biāo)位于I區(qū)內(nèi)，該混合氣體能爆炸；Ⅱ區(qū)：為空氣不足區(qū)，混合氣體不能爆炸，但混入空氣使混合氣體稀釋，其組分坐標(biāo)進入I區(qū)時仍能爆炸；Ⅲ區(qū)：為空氣過量區(qū)，混合氣體不能爆炸，但如混合氣體中的空氣被吸收或摻人了無空氣的混合氣體則仍能爆炸；Ⅳ區(qū)：為惰氣過量區(qū)，即混合氣體中惰氣與可燃氣體的混合比已超過窒息比，不論混合氣體被空氣稀釋或混合氣體中的空氣被吸收都不會爆炸；Ⅴ區(qū)：不可能存在的甲烷－空氣混合氣體區(qū)。562.9.8防治瓦斯爆炸措施礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸防治瓦斯超限和積聚措施杜絕火源防治瓦斯爆炸措施管理措施嚴(yán)禁明火按要求配備防爆設(shè)備使用安全炸藥及時封閉盲巷防治巷道瓦斯積聚防治工作面回風(fēng)瓦斯超限防治工作面上隅角瓦斯超限加強通風(fēng)管理加強機電防爆管理加強瓦斯檢查管理加強監(jiān)察系統(tǒng)管理提高人員素質(zhì)防止撞擊、摩擦火花局部瓦斯排放措施572.9.9防治瓦斯爆炸措施礦井瓦斯及其防治

2.9礦井瓦斯爆炸撒步巖粉措施防治瓦斯爆炸范圍擴大措施當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸時，風(fēng)流把巖粉和沉積煤塵同時揚起形成巖粉一煤塵混合粉塵云；瓦斯爆炸火焰進入混合塵云區(qū)時，巖粉吸收爆炸火焰熱量使系統(tǒng)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(dǎo)等，可以有效地阻止瓦斯爆炸的發(fā)展傳播，最終將其撲滅?！兑?guī)程》規(guī)定，在所有運輸巷和回風(fēng)巷中必須撒布巖粉。巖粉可燃物的含有率不得超過5％；游離二氧化硅含有率不得超過10％；不含砷，五氧化二磷含量不超過0.01％；巖粉的粒度必須全部小于0.5mm，其中70％以上小于0.075mm。隔爆措施被動水袋棚被動巖粉棚被動水棚自動隔爆棚原理：當(dāng)發(fā)生爆炸時，超前于爆炸火焰的沖擊波將隔爆棚上裝有巖粉、水等抑爆劑的容器被擊碎或掀翻，使抑爆劑飛散開，在巷道中形成一高濃度的巖粉云區(qū)或水霧區(qū)，當(dāng)滯后于爆風(fēng)傳播的爆炸火焰到達這一區(qū)域時被抑爆劑撲滅，阻止了爆炸繼續(xù)向前傳播。582.10.1突出分類及特征礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出突出參與突出物種類發(fā)生成因和特征巖石與瓦斯突出煤與二氧化碳突出鹽與二氧化碳突出煤、巖、二氧化碳和瓦斯突出巖石與二氧化碳突出煤與瓦斯突出煤與瓦斯突出突出煤與瓦斯壓出壓出煤與瓦斯傾出傾出592.10.1突出分類及特征礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出突出發(fā)生地點回采工作面突出上山突出石門突出平巷突出下山突出突出強度中型突出次大型突出特大型突出小型突出大型突出602.10.2煤與瓦斯突出一般規(guī)律礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出煤與瓦斯突出一般規(guī)律１煤層突出危險性隨采深增加而增大４煤層突出危險性隨煤厚增加而加大２絕大多數(shù)突出發(fā)生在掘進工作面７突出前大多有突出預(yù)兆９突出危險區(qū)常呈區(qū)域條帶狀分布３石門突出危險性最大８煤體破壞程度越高突出危險性越大５突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶10突出危險堅硬圍巖存在而增大６大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導(dǎo)612.10.3防突技術(shù)的發(fā)展礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出我國煤與瓦斯突出防治技術(shù)的發(fā)展五十年代防突技術(shù)研究以安全防護措施為主。目的是保證一旦煤與瓦斯突出發(fā)生時，避免造成人身傷亡事故。主要防突措施有震動放炮和遠距離放炮。安全防護措施階段從60～70年代末開采解放層的大規(guī)模工業(yè)試驗和應(yīng)用，并取得了較好的防突效果。局部防突措施方面，試驗研究提出了超前鉆孔、松動爆破、煤層注水、水力沖孔、水力沖刷、金屬骨架等多種防突措施。防突措施階段70年代末到80年代

七十年代開始,撫順分院以與北票局、紅衛(wèi)煤礦合作,試驗提出區(qū)域預(yù)測的單項指標(biāo)、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標(biāo)法。79年在石門揭煤工作面提出了鉆屑解吸法。突出預(yù)測階段1988年以后以《防治煤與瓦斯突出細則》的頒布為標(biāo)志。該階段將突出危險性預(yù)測和措施效果檢驗納入到防突工作中來,全面實施包括突出危險性預(yù)測、防突技術(shù)措施、措施效果檢驗和安全防護措施的綜合防突技術(shù)。綜合措施防突階段622.10.4“四位一體”綜合防突措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出防突措施安全防護措施措施效果檢驗突出預(yù)測《規(guī)程》209條：井巷揭穿突出煤層和在突出煤層中進行采掘作業(yè)時，必須采取震動爆破、遠距離爆破、避難硐室、反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、自救器等安全防護措施。預(yù)抽煤層瓦斯、開采解放層和煤層注水可劃分出突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。方法有單項指標(biāo)法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標(biāo)法。工作面預(yù)測區(qū)域預(yù)測局部防突措施區(qū)域防突措施劃分為突出危險和無突出危險工作面。方法有鉆孔瓦斯涌出初速度法、R值指標(biāo)法和鉆屑指標(biāo)法等。震動放炮、超前鉆孔、松動爆破等“四位一體”綜合防突措施63區(qū)域預(yù)測煤層突出煤層非突出煤層突出危險區(qū)突出威脅區(qū)無突出危險區(qū)區(qū)域預(yù)測采掘作業(yè)可不采取防突措施30-100m不少于2次區(qū)域預(yù)測驗證超標(biāo)不超標(biāo)安全防護措施采掘作業(yè)突出危險工作面無突出危險工作面工作面預(yù)測安全防護措施采掘作業(yè)局部防突措施無效有效措施效果檢驗“四位一體”綜合防突體系642.10.5區(qū)域預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出單項指標(biāo)法區(qū)域預(yù)測綜合指標(biāo)法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法其它方法動力區(qū)劃法坑透法瓦斯地質(zhì)方法三維地震法652.10.5區(qū)域預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出單項指標(biāo)法

《細則》第26條：預(yù)測煤層突出危險性指標(biāo)可用煤的破壞類型、瓦斯放散初速度指標(biāo)ΔP、煤的堅固性系數(shù)f和煤層瓦斯壓力P。

煤的破壞類型：Ⅰ類非破壞煤，Ⅱ類破壞煤，Ⅲ類強烈破壞煤，Ⅳ類粉碎煤和Ⅴ類全粉煤。指標(biāo)臨界值相關(guān)規(guī)定預(yù)測指標(biāo)《細則》第26條規(guī)定：新建礦井確定煤層突出危險性時，應(yīng)根據(jù)地勘部門提供的突出危險性基礎(chǔ)資料，并參照鄰近礦井的突出情況和預(yù)測煤層突出危險性指標(biāo)，與部授權(quán)的煤炭科研單位共同確定礦井突出危險性，方可將礦井突出危險性列入設(shè)計任務(wù)書中，報上級批準(zhǔn)后，作為礦井設(shè)計依據(jù)。

只有全部指標(biāo)達到或超過上述臨界值時，方可將煤層劃為突出危險煤層?！?.74≤

0.5≥10ⅢⅣⅤ突出危險煤層瓦斯壓力P(MPa)煤的堅固性系數(shù)f瓦斯放散初速度ΔP煤的破壞類型煤層突出危險性66礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出破壞類型光澤構(gòu)造及構(gòu)造特征節(jié)理性質(zhì)節(jié)理面性質(zhì)斷口性質(zhì)強度Ⅰ類非破壞煤亮與半亮層狀構(gòu)造，塊狀構(gòu)造，條帶清晰明顯。一組或二到三組節(jié)理，節(jié)理系統(tǒng)發(fā)育，有次序有充填物（方解石），次生面少，節(jié)理、劈理面平整參差階狀，貝狀，波浪狀堅硬，用手難以掰開Ⅱ破壞煤亮與半亮1、尚未失去層狀；2、條帶明顯，有時扭曲，有錯動；3、不規(guī)則塊狀，多棱角；4、有擠壓特征。次生節(jié)理面多，且不規(guī)則，與原生節(jié)理呈網(wǎng)狀節(jié)理節(jié)理面有擦紋、滑皮，節(jié)理平整，易掰開參差多角用手極易剝成小塊，中等硬度Ⅲ類強烈破壞煤半亮與半暗1、彎曲成透鏡狀構(gòu)造；2、小片狀構(gòu)造；3、細小碎塊，層理較紊無次序。節(jié)理不清，系統(tǒng)不發(fā)達，次生節(jié)理密度大有大量擦痕參差及粒狀用有手捻成粉末，硬度低

Ⅳ類粉碎煤暗淡1、粒狀或小顆粒膠結(jié)而成，形似天然煤節(jié)理失去意義，成粘塊狀粒狀可捻成粉末，疏松Ⅴ類全粉煤暗淡1、土狀構(gòu)造，似土質(zhì)煤；2、

如斷層泥狀土狀672.10.5區(qū)域預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法①、上水平發(fā)生過一次突出的區(qū)域，下水平的垂直對應(yīng)區(qū)域應(yīng)預(yù)測為突出危險區(qū)。②、根據(jù)上水平突出點分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，確定出突出點距離地質(zhì)構(gòu)造兩側(cè)的最遠距離線，并結(jié)合地質(zhì)部門提供的下水平或下部采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造分布，按照上水平構(gòu)造線兩側(cè)的最遠距離線向下推測下水平或下部采區(qū)的突出危險區(qū)域。③、未劃定的其它區(qū)域為突出威脅區(qū)。瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法的實質(zhì)劃分方法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計法的實質(zhì)是根據(jù)已開采區(qū)域所發(fā)生突出點分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系，結(jié)合未開采區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造條件，將未開采區(qū)域劃分出突出危險區(qū)域和突出威脅區(qū)域。

①不同礦區(qū)控制突出的構(gòu)造因素是不同的

②突出不僅取決于構(gòu)造形態(tài)，而且更與地質(zhì)構(gòu)造的演化史有關(guān)。682.10.5區(qū)域預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出綜合指標(biāo)法預(yù)測指標(biāo)及臨界值技術(shù)方法①、在巖石工作面向突出煤層至少打兩個測壓鉆孔，測定煤層瓦斯壓力。②、在打測壓鉆孔的過程中，每米鉆孔采取一個煤樣，測定煤的堅固性系數(shù)f。③、將堅固性系數(shù)最小值的兩個煤樣混合，測定煤的瓦斯放散初速度ΔP。④、將兩個測壓鉆孔所測得的堅固性系數(shù)最小值加以平均，作為煤層軟分層的平均堅固性系數(shù)。在地勘和新建礦井建設(shè)時期，突出威脅區(qū)域視為無突出危險區(qū)。當(dāng)D值兩括號內(nèi)計算結(jié)果全為負值時，則不論D值大小，都為突出威脅區(qū)域。注意點D=(0.0075·H/f-3)(p-0.74)K=ΔP/f≥15≥20≥0.25其它煤種無煙煤綜合指標(biāo)K綜合指標(biāo)D692.10.6工作面預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出工作面預(yù)測地質(zhì)雷達方法巷道瓦斯涌出特征法解吸指標(biāo)法R值指標(biāo)法煤體溫度法鉆孔瓦斯涌出初速度法聲發(fā)射方法其它經(jīng)試驗證實有效的方法綜合指標(biāo)法瑞利波方法煤體電磁輻射方法702.10.6工作面預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出鉆孔瓦斯涌出初速度法突出危險性判別①在掘進工作面的軟分層中，靠近巷道兩幫，各打一個平行于巷道掘進方向，直徑42mm，深3.5m的預(yù)測鉆孔。②、留0.5m長測量室封孔用專用封孔器封孔；③鉆孔瓦斯涌出初速度測定必須在2min內(nèi)完成。技術(shù)方法Qm(l/min)煤的揮發(fā)分(%)≥4.5≥4.0≥4.5≥5.0＞3020～3015～205～15712.10.6工作面預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出R值指標(biāo)法

突出危險性判別技術(shù)方法

①在煤巷掘進工作面打2個或3個(直徑42mm、深5.5～6.5m的預(yù)測鉆孔。鉆孔應(yīng)布置在軟分層中。

②鉆孔每打1m，測定一次鉆屑量和鉆孔瓦斯涌出初速度。測定鉆孔瓦斯涌出初速度時，測量室長度為1.0m。突出危險性的臨界指標(biāo)Rm應(yīng)根據(jù)實測資料分析確定；如無實測資料時，取Rm=6。722.10.6工作面預(yù)測方法礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出鉆屑指標(biāo)法

突出危險性判別技術(shù)方法

①在煤巷掘進工作面打2個或3個直徑42mm、深8～10m的預(yù)測鉆孔。鉆孔應(yīng)布置布置在軟分層中。鉆孔的終孔應(yīng)位于巷道輪廓線外2～4m處。②鉆孔每打1m,測定一次鉆屑量,每隔2m測定一次鉆屑解吸指標(biāo)△h2或K1。根據(jù)每個鉆孔沿孔長每米的的最大鉆屑量Smax和最大鉆屑解吸指標(biāo)△h2或K1預(yù)測工作面的突出危險性。

無突出危險工作面＜0.5＜5.4＜6＜200突出危險工作面≥0.5≥5.4≥6≥200ml/(g.min1/2)L/mKg/m突出危險性K1最大鉆屑量△h2(Pa)732.10.7防突技術(shù)措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出防治突出技術(shù)措施局部防突措施區(qū)域防突措施水平?jīng)_孔深孔松動爆破水力沖刷高壓注水超前鉆孔卸壓槽震動放炮開采解放層預(yù)抽煤層瓦斯煤層注水掩護擋板超前支架金屬骨架淺孔松動爆破淺孔煤層注水鉆孔卸煤區(qū)域石門煤巷輔助采面742.10.7.1預(yù)抽煤層瓦斯措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出預(yù)抽煤層瓦斯措施預(yù)防突的有效性指標(biāo)應(yīng)用原則防突作用原理單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層，煤層透氣性系數(shù)≥0.001mD毫達西，都可采用預(yù)抽煤層瓦斯作為區(qū)域性防突措施。由于大多數(shù)突出危險煤層透氣性低，采用預(yù)抽瓦斯措施工程量大，預(yù)抽時間也長，一般適用于突出危險嚴(yán)重的煤層，并且不具有開采保護層條件的采區(qū)，屬于一般突出危險煤層可考慮采用局部防突措施。

①預(yù)抽煤層瓦斯后，突出煤層的殘余瓦斯含量應(yīng)小于該煤層在該突出區(qū)域始突深度的煤層原始瓦斯含量。

②煤層瓦斯預(yù)抽率應(yīng)大于30％。752.10.7.1預(yù)抽煤層瓦斯措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出預(yù)抽煤層瓦斯鉆孔布置方式穿層網(wǎng)格鉆孔布置方式沿層鉆孔布置方式沿層交叉鉆孔布置方式試驗證明，在不增加鉆孔工程量的條件下，交叉鉆孔較單一平行鉆孔的抽放量提高2.53倍：再利用回采面卸壓帶可提高抽放量0.46—1.02倍。預(yù)裂爆破爆破區(qū)域煤層透氣性系數(shù)提高3.45倍，抽放瓦斯量提高1，46倍，縮短預(yù)抽期一半。該技術(shù)為松動爆破在全國推廣創(chuàng)造了條件。762.10.7.2超前鉆孔措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出超前鉆孔措施防突機理

(1)孔徑一般為75-120mm,直徑超過120mm時，必須采用專門設(shè)備和專項安全措施；(2)超前鉆孔的控制范圍應(yīng)包括巷道斷面和上方及兩側(cè)，鉆孔終孔位置應(yīng)控制到巷道輪廓線外2m以上；(3)鉆孔應(yīng)盡量布置在煤層的軟分層中；(4)鉆孔數(shù)根據(jù)鉆孔有效排放半徑和須控制范圍確定；

(5)煤層賦存狀態(tài)發(fā)生變化時,應(yīng)及時探明情況，再重新確定超前鉆孔的參數(shù),即隨之相應(yīng)增減超前鉆孔孔數(shù)；(6)超前鉆孔實施后，必須按《細則》第35條的規(guī)定對進行效果檢驗,鉆孔超前距于掘進工作面不小于5m。(7)超前鉆孔施工前應(yīng)加強工作面支護，打好迎面支架，背好工作面。

鉆孔布置要求通過打一定數(shù)量的鉆孔，使工作面前方煤體卸壓并排放瓦斯達到減弱和防止突出的一種方法。超前鉆孔能使工作面附近的應(yīng)力集中帶向遠處推移,減小應(yīng)力和瓦斯壓力梯度,增大煤體強度,使工作面前方形成卸壓和排放瓦斯帶。

打超前鉆孔時，國內(nèi)外皆發(fā)生過嚴(yán)重的突出事例。南桐魚田堡礦打鉆孔時，曾發(fā)生過強度達190t的鉆孔突出，波蘭“諾娃魯達”礦打鉆曾誘發(fā)強度達1500t煤的特大型突出。772.10.7.2超前鉆孔措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出超前鉆孔措施的完善擴散摸巖布孔方式

湖南省煤研所在洪山殿礦試驗了密集平行水平鉆孔的布孔方式，即在巷道工作面中部沿推進方向，打一排90mm、深度在8m以上的鉆孔，孔間距150～250mm。實踐表明，在礦壓作用下孔間煤柱能產(chǎn)生破壞，能形成深孔卸壓槽，從而提高了超前鉆孔的防突效果。測定表明鉆孔有效影響距離上方為2.7m,下方為0.9m。洪山殿蛇形山井安全掘進巷道303m。

風(fēng)力排碴

英崗嶺局地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層賦存不穩(wěn)定，在掘進巷道中心沿掘進方向打一深8m鉆孔。然后在同一高度在中心孔兩側(cè)，按等距打若干鉆孔，形成中心第一排鉆孔；然后在其上下打第二排、第三排等鉆孔，排距保持0.2—0.3m。各鉆孔皆應(yīng)打到設(shè)計深度，或打到煤層圍巖為止。密集平行水平鉆孔布孔方式

為防止打鉆時卡鉆、噴孔和誘導(dǎo)突出，湖南、焦作、北票和六枝等局，將打鉆的水力排碴改為風(fēng)力排碴，使卡鉆飛噴孔等現(xiàn)象大為減弱。六枝局四角田礦使用超前鉆孔掘進6000余米巷道，鉆孔突出發(fā)生過34次，占該礦總突出次數(shù)的一半以上。782.10.7.2超前鉆孔措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出超前鉆孔措施的完善QFZ-22輕便型防突鉆機具主要技術(shù)指標(biāo)

額定功率(Kw)2.2

額定電壓(V)127

額定轉(zhuǎn)矩(N?m)41

最大轉(zhuǎn)矩(N?m)156

鉆孔直徑(mm)42～89

鉆孔長度(m)<20

電機效率81％

額定轉(zhuǎn)速(r/rain)520

鉆進速度(m/min)0～1.5

主機重量(Kg)<30792.10.7.3深孔松動爆破礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出深孔松動爆破措施防突機理

①爆破孔徑42mm，孔長不應(yīng)小于8m。終孔應(yīng)控制到巷道輪廓線外2m以上?？讛?shù)應(yīng)根據(jù)松動爆破有效半徑確定。

②深孔松動爆破的有效影響半徑，應(yīng)進行實測。

③裝藥長度為孔長減5.5-6m，藥卷長度為1m。裝藥后，應(yīng)裝入不小于0.4m的水炮泥，水炮泥外側(cè)還應(yīng)充填長度不小于2m的封口炮泥。

④裝藥和充填炮泥時，應(yīng)防止折斷電雷管的腳線。

⑤深孔松動爆破后，必須按《細則》進行措施效果檢驗

⑥深孔松動爆破時，必須執(zhí)行撤人、停電、設(shè)警戒、遠距離放炮、反向風(fēng)門等安全措施。⑦第一次采用松動爆破的掘進工作面，必須用超前鉆孔或其它措施處理工作面前方5m的煤體，以免留下“門坎”。⑧掘進時必須留有不小于5m的超前距。炮后30m后方能進入工作面。鉆孔布置要求

深孔松動爆破是通過深炮孔爆破，松動工作面前方煤體，使煤體卸壓和排放瓦斯，達到消除和減弱突出的一種措施。深孔松動爆破措施，可適用于煤質(zhì)較硬、突出強度較小的煤層。802.10.7.4金屬骨架措施礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出金屬骨架措施措施施工

《細則》第62條對金屬骨架措施的要求是：

①在揭開具有軟煤和軟圍巖的薄及中厚突出煤層時,可采用金屬骨架；

②在石門上部和兩側(cè)周邊外0.5-1m范圍內(nèi)布置骨架孔；

③骨架鉆孔穿過煤層并進入煤層頂(底)板至少0.5m,鉆孔間距不得大于0.3m，對于軟煤要架兩排金屬骨架，鉆孔間距應(yīng)小于0.2m；

④骨架材料可選用8kg/m的鋼軌、型鋼或直徑不小于50mm鋼管,其伸出孔外端用金屬框架支撐或砌入碹內(nèi)；

⑤揭開煤層后，嚴(yán)禁拆除金屬骨架；⑥采用金屬骨架防治突出措施時，應(yīng)與抽放瓦斯、水力沖孔或排放鉆孔等措施配合使用。金屬骨架措施要求

采用這一措施時，在石門工作面距煤層2m(急傾斜)或1.5m(緩傾斜、傾斜)時停止掘進，在石門上部和兩側(cè)周邊外0.5-1.Om范圍內(nèi)布置骨架孔。骨架孔打穿煤層全厚并進入巖層0.5m以上?？组g距不得大于0.3m。對于軟煤要架兩排金屬骨架，鉆孔間距應(yīng)大于0.2m。鉆孔完成后，插入8kg／m的鋼軌、型鋼或直徑不小于50mm鋼管等骨架材料。骨架可用專門支架、錨桿或灌水泥漿固定。在煤質(zhì)嚴(yán)重松軟破壞時,可裝設(shè)兩排骨架。812.10.8安全防護措施

礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出突出安全防護措施突出安全防護措施相關(guān)規(guī)定

《細則》第91條、《規(guī)程》第209條規(guī)定：井巷揭穿突出煤層和在突出煤層中進行采掘作業(yè)時，必須采取震動爆破、遠距離爆破、避難硐室、反向風(fēng)門、壓風(fēng)自救系統(tǒng)等安全防護措施。突出礦井的入井人員必須攜帶隔離式自救器。

壓風(fēng)自救系統(tǒng)自救器震動放炮避難所遠距離放炮反向風(fēng)門822.10.8.1震動放炮

礦井瓦斯及其防治

2.10煤與瓦斯突出震動放炮

炮眼掏槽方式

震動放炮參數(shù)

《細則》第92條規(guī)定：震動放炮必須編制專門設(shè)計，經(jīng)礦總工程師批準(zhǔn)后報礦務(wù)局備案。專門設(shè)計必須符合一系列要求。

《細則》第93條規(guī)定石門揭穿突出煤層采用震動放炮時，必須遵守相應(yīng)規(guī)定。相關(guān)規(guī)定通過多打眼、一次放大炮以對煤體及巖層造成強烈的震動，使工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯動力學(xué)狀態(tài)突然改變，在人員撤到安全地點的條件下誘導(dǎo)突出，以保證作業(yè)的安全。由于震動放炮是在人員遠離工作面的條件下進行的，所以它是防止發(fā)生突出人身事故的安全防護措施。爆破眼數(shù)可根據(jù)北票局總結(jié)的經(jīng)驗公式算出：作用原理中梁山、南桐礦務(wù)局等采用三組楔形掏槽方式布置炮眼取得較好的爆破效果，并且根據(jù)煤層厚度分別采用兩種布置方式：①單列三組楔形掏槽②雙列三組楔形掏槽③大鉆孔掏槽式832.11.1煤礦瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放我國煤礦瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展

50年代中期，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯在陽泉獲得成功，解決了煤層群開采中首采面瓦斯涌出量大的問題。同時，認識到利用煤層開采后形成的采動卸壓作用進行邊采邊抽,可以有效地抽出瓦斯。高透氣性煤層抽放瓦斯階段鄰近層卸壓抽放瓦斯階段

80年代開始，隨著機采、綜采和放頂煤技術(shù)的應(yīng)用，開采強度增大，使工作面絕對瓦斯涌出員大幅度增加。為了解決高產(chǎn)、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的問題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)開采條件，實施綜合抽放瓦斯。

50年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次成功采用井下鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，解決了撫順礦區(qū)的關(guān)鍵問題，在透氣性小于撫順煤層的其它礦井未取得明顯的效果。

突出煤層抽放瓦斯效果不理想、難以消除突出威脅。從60年代開始，試驗研究了多種強化抽放開采煤層瓦斯的方法，如煤層高、中壓注水、水力壓裂、水力割縫、松動爆破、大直徑鉆孔等。低透氣性煤層強化抽放瓦斯階段綜合抽瓦斯階段842.11.2煤層抽放瓦斯難易程度分類指標(biāo)

礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放煤層抽放瓦斯難易程度分類指標(biāo)

表示鉆孔瓦斯流量隨時間延長呈衰減變化的系數(shù)。測定方法是選擇有代表性的地區(qū)，打直徑75mm的鉆孔，測定其初始瓦斯流量Q0，經(jīng)過t(10d以后)，測其流量Qt，用負指數(shù)函數(shù)表示則有：式中：α—鉆孔流量衰減系數(shù)，d﹣1；Q0—鉆孔初始瓦斯流量，m3/d；Qt—經(jīng)過t時間的鉆孔瓦斯流量，m3／d；t—時間，d。鉆孔流量衰減系數(shù)

煤層透氣性系數(shù)反映瓦斯沿煤層流動的難易程度。原始煤層的滲透性往往是很低的，瓦斯在煤層中的流動狀態(tài)屬于層流運動，一般符合達西定律：如果把流速變成在壓力為0.1013MPa、溫度相當(dāng)于煤體溫度條件下的瓦斯流量，則：式中：v—瓦斯流動速度，cm/s；K—煤的滲透事，cm2；μ—瓦斯的絕對粘度，Ns/cm2；dp—在dx長度內(nèi)的壓差，MPa；dx—與瓦斯流動方向一致的某一極小長度，cm。q—比流量，即在1m2煤面上1d通過的瓦斯量，m3/(m2·d)pn—0.1013MPa；λ—透氣性系數(shù)，m2/(MPa2·d)。852.11.3瓦斯抽放難易程度評價《礦井瓦斯抽放管理規(guī)范》根據(jù)煤層透氣性系數(shù)和鉆孔流量衰減系數(shù)，將未卸壓原始煤層的抽放難易程度劃分為三類，即容易抽放、可以抽放和較難抽放。礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放類別鉆孔流量衰減系數(shù)（d-1）煤層透氣性系數(shù)（m2/MPa2·d）容易抽放＜0.003＞10可以抽放0.003～0.0510～0.1較難抽放＞0.05＜0.1862.11.4瓦斯抽放效果評價指標(biāo)礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放煤層抽放瓦斯難易程度分類指標(biāo)

式中：dg1—工作面（鄰近層）瓦斯抽放率，%；q1c—工作面（鄰近層）瓦斯抽放量，m3/min；qy—工作面（鄰近層）涌向工作面的瓦斯量m3/min；礦井(或采區(qū))抽放率開采層工作面瓦斯抽放率鄰近層工作面瓦斯抽放率可抽瓦斯量式中：dk—礦井（或采區(qū)）抽放率，%；qkc—礦井抽放瓦斯量，m3/min；qkf—礦井風(fēng)排瓦斯量，m3/min。式中：dgk—工作面（開采層）瓦斯抽放率%；Qg—在一定時間內(nèi)工作面（開采層）抽出的總瓦斯量，萬m3；Wg—抽放工作面（開采層）的瓦斯儲量，萬m3。式中：Q可－可抽瓦斯量，m3/min；Q儲—瓦斯儲量，m3/min；η－抽放率，%；872.11.5煤礦瓦斯抽放方法礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放①巷道抽放法②鉆孔抽放法：③巷道、鉆孔混合抽放法瓦斯抽放方法①采前抽放：預(yù)抽②采中抽放：③采后抽放：采空區(qū)抽故①本煤層瓦斯抽放②鄰近層瓦斯抽放③采空區(qū)瓦斯抽放按抽放瓦斯來源分類按抽放與采掘時間關(guān)系分類按抽放工藝分類地面鉆孔井下鉆孔沿層鉆孔穿層鉆孔拐彎鉆孔邊采邊抽邊掘邊抽882.11.5.1開采層抽放瓦斯方法

礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放1巷道預(yù)抽

深部截取式布置

一般式布置

網(wǎng)絡(luò)式布置

巷道預(yù)抽瓦斯的優(yōu)點①可以提前將采區(qū)的準(zhǔn)備巷道掘出來，不影響生產(chǎn)正常接替。②煤壁暴露面積大，有利于瓦斯涌出和抽放。③在掘進瓦斯巷道時，對該區(qū)的瓦斯涌山形式，地質(zhì)構(gòu)造等能進行進一步了解，有利于采取對策，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。④對下段(或下—個水平)采區(qū)和鄰區(qū)的煤層瓦斯，可起到一定的釋放和截抽作用。892.11.5.1開采層抽放瓦斯方法

礦井瓦斯及其防治

2.11煤礦瓦斯抽放2鉆孔預(yù)抽

沿層鉆孔

穿層鉆孔

抽放瓦斯鉆孔參數(shù)。(1)鉆孔直徑：一般選用75~l00mm，有條件時可用大直徑鉆孔抽放瓦斯。(2)鉆孔長度：沿層鉆孔的長度一般為工作面長度的70一90%。(3)鉆孔間距、數(shù)量、有效抽放時間