矿井瓦斯抽放基本常识

煤矿瓦斯抽采基本指标与瓦斯抽放规范河南理工大学熊祖强博士，副教授一、煤矿瓦斯抽采基本指标二、我国煤层条件下瓦斯抽放模式三、促进瓦斯抽采的根本保证四、煤矿瓦斯抽放规范主要内容煤炭在中国国民经济中的地位中国是世界上少数几个一次能源以煤炭为主的国家。中国的煤炭工业为国民经济发展作出了重要贡献。首先，煤炭是中国工业动力的基础。在中国生产和消费的一次商品能源中煤炭约占74%，煤炭提供了78%的发电能源；其次，煤炭是中国的主要化工原料之一，提供了70%的化工原料；再次，煤炭是农业生产和城镇人民生活的重要物质，60%的民用商品能源是由煤炭提供。在探明的化石能源中，煤炭占94.3%。在未来的50~60年内，随着新能源和可再生能源、水电和核电的发展，煤炭在一次能源中的消费比重会有所下降，但煤炭仍将是我国的主要能源。煤炭是我国的主要能源中国和世界的一次性能源结构比较76.86%2.56%18.91%2.42%0.54%煤石油天然气水电核能3%10%24%24%39%中国世界平均我国煤矿开采的特点我国煤炭资源丰富2000m深度5.57万亿吨；1000m深度2.8万亿吨煤炭占能源比重大当前约70%以上；本世纪50%开采条件复杂井工开采比重95%；开采深度400m安全情况不好百万吨死亡率大于5，居世界之首；每年死亡总数6000人，超过世界的总和。1976年以来全国煤炭产量与死亡人数68776995701648264942480547464.8313.749.9923.2502000400060008000100001976198119861991199620012006时间/年死亡人数/人0510152025年产量/亿吨死亡人数产量全国煤矿百万吨死亡率3.085.872.770.932.815.531.940.962.043.851.980.632004年2005年2006年全国煤矿乡镇煤矿国有地方国有重点煤矿安全状况严峻353322621467579856702915010002000300040005000600070002000200102上半年重大特大事故死亡人数总死亡人数2000-2002年我国煤矿灾害事故死亡人数5.020.70.50.230.230.030123456中国俄罗斯印度波兰南非美国各主要产煤国家的百万吨死亡率煤矿安全状况严峻煤矿安全状况严峻国家死亡率(人/百万吨)兖矿集团0.11国有重点煤矿1.02山东省平均1.20中国全国平均5.03美国0.03~0.06澳大利亚0.12我国百万吨死亡人数是美国等先进采煤国家的50~100倍我国煤矿死亡事故构成1995年死亡率居高不下的原因和条件瓦斯瓦斯30.87%30.87%机电机电4.06%4.06%运输运输13.06%13.06%顶板顶板36.14%36.14%放炮放炮2.34%2.34%水害水害5.06%5.06%火灾火灾1.51%1.51%其它其它6.97%6.97%1986~1995年全国煤矿死亡事故按事故性质统计所占比例我国煤矿死亡事故构成2001年**瓦斯瓦斯42.96%42.96%机电机电1.70%1.70%运输运输8.70%顶板顶板33.10%33.10%放炮放炮1.20%1.20%水害8.00%火灾火灾1.00%1.00%其它其它3.10%3.10%HH2001年全国煤矿死亡事故按事故性质统计所占比例我国煤矿死亡事故构成分析（结论）①采掘工作面推进引发的瓦斯、顶板及运输事故占绝对的比重。②尽管出现兖州、神东等世界第一流现代化矿区。1995年至今生产第一线引发的事故比重以及瓦斯、顶板死亡事故严重的状况没有根本转变。3人以上重大瓦斯灾害事故的比例84%16%瓦斯灾害其它10人以上特大瓦斯灾害事故的比例95%5%瓦斯灾害其它2001年瓦斯事故死亡人数比例瓦斯灾害事故居高不下一、煤矿瓦斯抽采基本指标标准号:AQ1026-20062006年11月2日发布2006年12月1日实施国家安全生产监督管理总局发布本标准规定了煤矿瓦斯抽采应达到的指标及测算方法；适用于井工煤矿。一、煤矿瓦斯抽采基本指标瓦斯抽采的含义?瓦斯抽采与煤炭开采一体化部署，将瓦斯抽采计划纳入矿井的生产工序，按抽、掘、采配套进行生产计划及衔接安排，根据钻机能够钻进深度、钻孔布置参数、预抽时间、预抽效果、采煤工作面布置以及采掘进度等，确定不同瓦斯含量区域的抽掘采接替。一、煤矿瓦斯抽采基本指标1、瓦斯抽采的必要性（1）瓦斯抽采——防治瓦斯的根本措施。（2）国外经验——通过立法强化瓦斯抽采，可以有效控制瓦斯灾害发生。（3）瓦斯——宝贵的清洁资源、很强的大气温室效应气体、煤矿灾害的主要危险源。一、煤矿瓦斯抽采基本指标CH4是造成温室效应的主要气体之一，据测算，大气中CH4浓度每增加1×10-6，地球表面温度增加1℃。每摩尔CH4引起气候变化的作用是每摩尔CO2的26倍，因此，减少CH4排放要比减少等量的CO2排放对减少温室效应的贡献要大20~60倍。一、煤矿瓦斯抽采基本指标瓦斯事故危害大，消除瓦斯事故隐患花费高，严重制约矿井高产、高效和生产规模发展。瓦斯又是一种优质资源，对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用，可以给煤矿带来较好的经济效益。我国埋藏2000m以内瓦斯资源量相当于40Gt标准煤，按我国现有能耗标准，相当于我国约使用27年的能源。一、煤矿瓦斯抽采基本指标（4）国家把瓦斯抽采工程视为生命工程和资源工程。先后颁发多个文件，要求强化煤矿瓦斯抽采。如《国务院关于预防煤矿生产安全事故的特别规定》（国务院令第446号）、关于促进煤炭工业健康发展的若干意见（国发[2005]18号）、关于进一步加强安全生产工作的决定（国发[2004]2号）。（5）国务院办公厅“关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见”（国办发〔2006〕47号）“五、煤层中吨煤瓦斯含量必须降低到规定标准以下，方可实施煤炭开采。煤矿安监局要会同有关部门组织制订具体标准，并加强监督检查”。一、煤矿瓦斯抽采基本指标2、标准制定的原则总体原则：促进煤矿安全生产、技术经济合理、便于监管。循序渐进原则：20～30%的矿井能达到标准规定的指标；50～60%的矿井可以通过调整采掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采时间等措施达到标准规定的指标；10～20%的矿井还得降低生产能力来达到标准规定的指标；少数无法达到标准的矿井将予于关闭。时机成熟修改标准，提出更高要求。一、煤矿瓦斯抽采基本指标3、必须进行瓦斯抽采的矿井---《规程》145条规定a）一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理时。b）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3／min；年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30m3／min；年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25m3／min；年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20m3／min；年产量等于或小于0.4Mt，大于15m3／min。一、煤矿瓦斯抽采基本指标c)开采有煤与瓦斯突出危险煤层。说明：“用通风方法解决瓦斯问题不合理时”——采掘工作面风速不得超过4m/s，回风流中瓦斯浓度不得超过1%。产量小于0.4Mt，绝对瓦斯涌出量接近15m3／min的高瓦斯矿井，用a）款约束。一、煤矿瓦斯抽采基本指标4、必须达到的指标1）总体原则基本消除突出危险性；确保正常通风能力就可以将风流中瓦斯浓度稀释到规定的安全指标以内。限制不合理地增加矿井风量，鼓励提高瓦斯抽采量。一、煤矿瓦斯抽采基本指标2）突出危险煤层必须达到的指标煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量（或8m3/t）以下，或将瓦斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力（0.74MPa）以下。一、煤矿瓦斯抽采基本指标3）突出危险煤层达到指标的范围a）石门（井筒）揭煤工作面控制范围应根据煤层的实际突出危险程度确定，但必须控制到巷道轮廓线外8m以上（煤层倾角＞8°时，底部或下帮5m）。钻孔必须穿透煤层的顶（底）板0.5m以上。若不能穿透煤层全厚，必须控制到工作面前方15m以上。5-8m8m石门一、煤矿瓦斯抽采基本指标8m5-8m井筒5-8m8m斜井一、煤矿瓦斯抽采基本指标b）煤巷掘进工作面控制范围为：巷道轮廓线外8m以上（煤层倾角＞8°时，底部或下帮5m）及工作面前方10m以上。c）采煤工作面控制范围：工作面前方20m以上。8m5-8m平巷一、煤矿瓦斯抽采基本指标4）关于掘进工作面前方10m控制范围前方控制范围可以理解为最小超前距。也就是说要想进行采掘推进，前方必须有更大范围满足抽采指标要求；允许推进的距离是满足指标要求的范围与最小控制范围之差。国外是要求整个工作面都符合条件的前提下才能采掘，而我国目前技术水平还难以达到这种要求，因此没有照搬国外的经验。推进距离最小超前距L一、煤矿瓦斯抽采基本指标为了有效遏制突出伤亡事故的发生，应尽可能的采取区域性防突技术措施。本标准的目的就是希望把习惯于局部措施扭转到习惯于区域措施的途径上来。只有在因地质构造等影响、区域性防突技术措施没有有效消除突出危险的地带，执行补充措施时，才使用局部防突技术措施，减少与突出短兵相接的机会，减少突出伤亡事故。一、煤矿瓦斯抽采基本指标5）采煤工作面瓦斯抽采指标瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表1规定，瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表2规定。一、煤矿瓦斯抽采基本指标工作面绝对瓦斯涌出量Q(m3/min)工作面抽采率（%）风排瓦斯(m3/min)5≤Q＜10≥204～810≤Q＜20≥307～1420≤Q＜40≥4012～2440≤Q＜70≥5020～3570≤Q＜100≥6028～40Q≥100≥70≥30表1采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标一、煤矿瓦斯抽采基本指标工作面日产量（t）可解吸瓦斯量Wj（m3/t）对应的瓦斯涌出量m3/min≤1000t≤8≤5.61001～2500t≤74.9～12.32501～4000t≤610.4～16.74001～6000t≤5.515.3～22.96001～8000t≤520.8～27.88001～10000t≤4.525.0～31.310000t≤427.8表2采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标一、煤矿瓦斯抽采基本指标6）矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井绝对瓦斯涌出量Q(m3/min)矿井抽采率（%）风排瓦斯量(m3/min)Q＜20≥25≤1520≤Q＜40≥3514～2640≤Q＜80≥4024～4880≤Q＜160≥4544～88160≤Q＜300≥5080～150300≤Q＜500≥55135～225Q≥500≥60≥200一、煤矿瓦斯抽采基本指标7）采掘工作面风速不得超过4m/s，回风流中瓦斯浓度不得超过1%。表1、表2、表3指标制订考虑到现有技术的可行性。即使达到了规定指标，有些高瓦斯矿井的风排瓦斯量仍然非常大，所以还需强调强化通风。这一条实际上暗含了取消《煤矿安全规程》放限管理的规定，目的就是促使企业强化瓦斯抽采。一、煤矿瓦斯抽采基本指标PkM.MAbPabPWadadd10310111001001··五、指标的测定与计量方法1）瓦斯压力和瓦斯含量按MT/T638规定测定瓦斯压力。按MT/T77规定测定瓦斯含量。瓦斯压力与瓦斯含量的关系。TPVTVP000TPVPTVXg000)(11.000TTMPaPPkPVXg1010一、煤矿瓦斯抽采基本指标kM.MAb.ab.Wadaddc3101110010010110··2）煤的残存瓦斯含量煤的残存瓦斯含量按下式测算。一、煤矿瓦斯抽采基本指标3）可解吸瓦斯量的确定式中：Wj----煤的可解吸瓦斯量，m3/t；W----抽放后煤层瓦斯含量，m3/t；Wc----煤在标准大气压下的残存瓦斯含量。cj说明:因为，所以，保证产量情况下，使工作面瓦斯瓦斯浓度不超限，必须