第六章礦井瓦斯防治

第二章礦山瓦斯防治1.瓦斯的性質(zhì)瓦斯是指從煤碳?xì)怏w中放出氣體的統(tǒng)稱化學(xué)式：CH4分子量：16.042kg/kmol分子直徑：0.41×10-9m分子體積：22.36m3/kmol1〕瓦斯成份密度：0.7168kg/m3沸點(diǎn)：161.7℃/<0.1MPa液態(tài)密度：415kg/m3水溶解度：55.6l/m3發(fā)熱量：8568大卡/m31〕瓦斯性質(zhì)對空氣比重：0.5545溶點(diǎn)：182.5℃分散系數(shù)：0.196cm2/s空氣中爆炸下限：5%空氣中爆炸上限：15%2.瓦斯的生成泥炭蛻變?yōu)楹置汉置和懽優(yōu)闊o煙煤成煤與造氣時(shí)期生成瓦斯3.瓦斯賦存形狀吸附形狀：70—95%游離形狀：5—-30%溫度/壓力影響，相互轉(zhuǎn)換

孔隙率30-40%1〕瓦斯在煤炭中賦存形狀2〕瓦斯含量與溫度、壓力的關(guān)系1.02.05.03.04.06.0481216含量m3/t壓力MPa0℃20℃40℃3〕露頭煤層瓦斯風(fēng)化CO2——N2N2N2——CH4CH4瓦斯風(fēng)化帶游離瓦斯含量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—規(guī)范溫度；T—絕對溫度；P0—規(guī)范壓力；K—瓦斯緊縮系數(shù)。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)。4.瓦斯的富集與運(yùn)移在漫長地質(zhì)年代里，在壓力、溫度變化作用下，在遇到良好的儲(chǔ)存條件時(shí)，就聚集構(gòu)成天然氣礦藏。

1〕瓦斯的富集在開采破壞了煤層中瓦斯的壓力平衡后，瓦斯會(huì)由高壓處向低壓處流動(dòng)。部分向空氣中發(fā)散，留下瓦斯重新分布，構(gòu)成新的平衡。2〕瓦斯的運(yùn)移1〕涌出方式

普通涌出：在時(shí)間、空間上，從煤層中緩慢、均勻地涌出；

特殊涌出：忽然集中大量涌出，如瓦斯噴出、煤與瓦斯突出。5.瓦斯涌出1〕瓦斯涌出量絕對瓦斯涌出量：單位時(shí)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影響要素：煤層中瓦斯含量、開采深度、地壓、開采方式5.瓦斯涌出涌出量：Q=q0+(H-H0)/aq0—上邊境相對涌出量；H0—上邊境垂深；H—預(yù)測處垂深；a—瓦斯涌出梯度統(tǒng)計(jì)預(yù)測法2〕瓦斯涌出量預(yù)測垂深預(yù)測第一步：根據(jù)煤層瓦斯含量，計(jì)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(jì)算法2〕瓦斯涌出量預(yù)測瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯熄滅瓦斯事故瓦斯爆炸熄滅熄滅爆炸熄滅<5%5-16%16-88%>88%9.5%1.瓦斯燃爆特征1〕瓦斯熄滅特征CH4燃點(diǎn)為650～750℃濃度<5％時(shí)，接近熱源附近熄滅〔富氧熄滅〕濃度>16％時(shí)，呈富資料熄滅爆炸新穎空氣進(jìn)入能夠爆炸熄滅區(qū)CH4O222%16%1.瓦斯燃爆特征。CH4爆炸極限5-16%濃度=9.5%,威力最大(氧和瓦斯完全反響)；爆炸極限受受溫度、壓力變化2〕瓦斯爆炸特征CH42.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(yīng)力與瓦斯釋放引力作用下，瞬間瓦斯突破脆弱煤層抵抗線，忽然猛烈地向采掘空間沖出大量的煤與瓦斯，并伴隨著宏大的沖擊波。壓力地質(zhì)災(zāi)禍3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出與噴出的危害

瓦斯熄滅的危害

瓦斯爆炸的危害

煤與瓦斯突出的危害1〕瓦斯大量涌出與噴出的危害污染環(huán)境，加劇“溫室效應(yīng)〞可呵斥瓦斯窒息事故瓦斯?jié)舛取?3%，呼吸短促瓦斯?jié)舛取?7%，即刻昏迷05-11-6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2〕瓦斯熄滅的危害產(chǎn)生高溫高壓火源、引起大規(guī)?；馂?zāi)，呵斥人員傷亡，破壞礦井設(shè)備及設(shè)備；產(chǎn)生有毒有害氣體，呵斥人員傷亡。071211陜西韓城市煤礦發(fā)生瓦斯熄滅事故，死3人亡，傷20人。3〕瓦斯爆炸的危害高溫：>2000℃。人被燒死、燒傷，引發(fā)火災(zāi)。沖擊壓力：>20M~100Pa。引發(fā)煤塵爆炸，人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)備有害氣體：呵斥人員中毒死亡2007-5-5，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。瓦斯爆炸產(chǎn)生高溫高壓火源、沖擊波，呵斥人員傷亡，破壞礦井設(shè)備及設(shè)備；產(chǎn)生有毒有害氣體，呵斥人員傷亡。3〕煤與瓦斯突出的危害2021年09月21日河南省登封市新豐二礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故，37人遇難消費(fèi)采區(qū)瓦斯采空區(qū)瓦斯礦井瓦斯來源任務(wù)面瓦斯掘進(jìn)瓦斯塌落區(qū)瓦斯開采煤層臨近煤層圍巖巷道煤壁掘進(jìn)落煤1.礦井瓦斯等級劃分1〕礦井瓦斯等級劃分瓦斯礦井：一個(gè)礦井中只需有一個(gè)煤〔巖〕層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井〔注〕突出礦井：只需發(fā)生過1次煤與瓦斯突出瓦斯事故分布1、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高瓦斯礦瓦斯礦相對：每采一噸煤涌出瓦斯量。絕對：單位時(shí)間涌出量。鑒定時(shí)消費(fèi)條件：正常消費(fèi)，產(chǎn)量不低其總產(chǎn)量的60%。鑒定時(shí)間：根據(jù)礦井消費(fèi)和氣候變化規(guī)律，選在瓦斯涌出量較大的一個(gè)月。2〕礦井瓦斯等級鑒定1、礦井瓦斯等級劃分〔1〕選一月上、中、下旬一天分三班進(jìn)展。在礦井、煤層、一翼、程度和采區(qū)回風(fēng)道中，分別測定風(fēng)量和瓦斯?jié)舛??！?〕抽放瓦斯礦井，其抽放量也應(yīng)計(jì)算?！?〕計(jì)算瓦斯涌出量?！?〕編寫鑒定報(bào)告。3〕鑒定任務(wù)內(nèi)容及要求

1、礦井瓦斯等級劃分瓦斯礦管理要求2、瓦斯礦管理規(guī)定專門治理機(jī)構(gòu)/人員責(zé)任落實(shí)到人每年瓦斯等級鑒定嚴(yán)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(dú)立通風(fēng)系統(tǒng),核定才干定時(shí)瓦斯檢查加強(qiáng)放頂煤任務(wù)面管理高瓦突礦管理要求瓦斯抽放，平安監(jiān)控系統(tǒng)措施2、瓦斯礦管理規(guī)定公用變壓器/電纜/開關(guān)，風(fēng)電、瓦斯電閉鎖設(shè)備預(yù)測預(yù)告技術(shù)瓦斯礦監(jiān)察內(nèi)容監(jiān)察內(nèi)容抽采達(dá)標(biāo)通風(fēng)可靠監(jiān)控有效火源監(jiān)察管理到位綜合防塵防止瓦斯積聚防止引爆瓦斯加強(qiáng)瓦斯檢查與監(jiān)測防止災(zāi)禍擴(kuò)展加強(qiáng)通風(fēng)管理及時(shí)處置部分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(shè)置平安安裝編制災(zāi)禍預(yù)防與處置方案三、礦井瓦斯爆炸預(yù)防措施突出規(guī)律危險(xiǎn)性隨深度添加主要發(fā)生在掘進(jìn)危險(xiǎn)性隨煤層厚度增大突出預(yù)兆主要發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶聲響煤構(gòu)造地壓瓦斯量防突體系突出危險(xiǎn)性預(yù)測防治突出措施平安防護(hù)措施防治突出措施的效果檢驗(yàn)四、礦井瓦斯突出預(yù)防與措施礦井瓦斯治理原那么治理原那么分源治理按瓦斯危險(xiǎn)程度分級、分類治理綜合治理針對瓦斯涌出量、變化規(guī)律治理?！?〕掘進(jìn)瓦斯的治理1、礦井瓦斯分源治理掘前預(yù)抽邊掘邊抽煤體灑水減少掘進(jìn)雙巷掘進(jìn)加強(qiáng)通風(fēng)〔2〕任務(wù)面瓦斯的治理主要方法：采前預(yù)抽、煤壁注水、煤炭灑水、減小一次開采量、抽放上下臨近層、采空區(qū)。上隅角治理：采空區(qū)抽放、尾巷排瓦斯、風(fēng)障、通風(fēng)負(fù)壓引排等。12上隅角〔3〕老空區(qū)瓦斯涌出治理

封鎖老空區(qū)，保證密閉質(zhì)量，進(jìn)展老空區(qū)抽放。老空區(qū)采空區(qū)部分風(fēng)機(jī)直接排放風(fēng)筒增阻排放法逐段通風(fēng)排放法鉆孔排放法調(diào)風(fēng)安裝排放法獨(dú)頭巷道CH4〔4〕獨(dú)頭巷道瓦斯排放掘進(jìn)巷道2、礦井瓦斯分級分類治理采掘任務(wù)面涌出任務(wù)面突出任務(wù)面突出危險(xiǎn)任務(wù)面特別危險(xiǎn)任務(wù)面危險(xiǎn)任務(wù)面普通任務(wù)面特別要挾任務(wù)面類級按危險(xiǎn)程度分級分類，再分別針對性地治理。瓦斯涌出方式、涌出量預(yù)測措施效果檢查任務(wù)面、危險(xiǎn)場所瓦斯涌出與瓦斯突出的危險(xiǎn)性治理措施3、礦井瓦斯綜合治理調(diào)查研討危險(xiǎn)性措施瓦斯綜合治理流程圖煤層要挾區(qū)危險(xiǎn)區(qū)無效區(qū)域預(yù)測采掘作業(yè)非危險(xiǎn)面人身防護(hù)措施人身防護(hù)措施推進(jìn)50m危險(xiǎn)性預(yù)測危險(xiǎn)面人身防護(hù)措施要挾面危險(xiǎn)面平安措施采掘作業(yè)措施效檢防突措施1.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(xiǎn)性。主要有：維護(hù)層開采、大面積瓦斯預(yù)抽放、控制預(yù)裂爆破。部分防突措施消除任務(wù)面前方小范圍煤層突出危險(xiǎn)性。主要有：卸壓排放鉆孔、松動(dòng)爆破、卸壓槽、固化劑、水力沖孔、金屬骨架等2、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〕維護(hù)層開采地壓&瓦斯2〕采空區(qū)瓦斯——抽放采空區(qū)230mAA運(yùn)輸順槽回風(fēng)順槽25m頂板巖石鉆場50—70m6--10m3〕采空區(qū)瓦斯——上部鉆孔釋放1〕掘進(jìn)超前鉆孔瓦斯3、部分防突措施2〕深孔松動(dòng)爆破深孔松動(dòng)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、部分防突措施3〕水力擠出3、部分防突措施75°邊采邊抽瓦斯3、部分防突措施4〕煤層瓦斯鉆孔抽放75°預(yù)抽煤層瓦斯5〕上隅角瓦斯治理－－改動(dòng)通風(fēng)方式3、部分防突措施瓦斯利用鍋爐燃料家用煤氣汽車燃料化工原料發(fā)電謝謝!THEEND復(fù)習(xí)題二瓦斯爆炸三要素瓦斯噴出定義瓦斯事故的危害：熄滅、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YourSiteHere瓦斯爆炸三要素瓦斯?jié)舛?%～15%氧濃度>12％溫度2.瓦斯熄滅瓦斯熄滅：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)生的猛烈氧化反響。瓦斯熄滅三要素1瓦斯?jié)舛龋?lt;5%或>15%2氧濃度:>12％3引火源ClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhere引發(fā)瓦斯事故的四個(gè)殺手1、采掘任務(wù)面通風(fēng)不可靠2、瓦斯超前防治措施不到位，抽采不達(dá)標(biāo)3、三是監(jiān)控系統(tǒng)不完善4、現(xiàn)場管理不到位一周概略中西南亞企業(yè)縱橫天山掃描一周概略中西南亞企業(yè)縱橫天山掃描瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯熄滅瓦斯事故瓦斯爆炸ClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhe