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第二章矿山瓦斯防治一、瓦斯基本特征1.瓦斯的性质2.瓦斯的生成3.瓦斯赋存状态4.瓦斯富集与运移5.瓦斯的涌出1.瓦斯的性质瓦斯是指从煤碳气体中放出气体的统称化学式：CH4分子量：16.042kg/kmol分子直径：0.41×10-9m分子体积：22.36m3/kmol1）瓦斯成份密度：0.7168kg/m3沸点：161.7℃/0.1MPa液态密度：415kg/m3水溶解度：55.6l/m3发热量：8568大卡/m31）瓦斯性质对空气比重：0.5545溶点：182.5℃扩散系数：0.196cm2/s空气中爆炸下限：5%空气中爆炸上限：15%2.瓦斯的生成泥炭变质为褐煤褐煤变质为无烟煤成煤与造气时期生成瓦斯3.瓦斯赋存状态吸附状态：70—95%游离状态：5—-30%温度/压力影响，相互转换孔隙率30-40%1）瓦斯在煤炭中赋存状态2）瓦斯含量与温度、压力的关系1.02.05.03.04.06.0481216含量m3/t压力MPa0℃20℃40℃3）露头煤层瓦斯风化CO2——N2N2N2——CH4CH4瓦斯风化带游离瓦斯含量X1=(V/K)×(T0P/TP0)4）煤层瓦斯含量式中：V—煤孔隙率；P—瓦斯压力；T0—标准温度；T—绝对温度；P0—标准压力；K—瓦斯压缩系数。吸附瓦斯含量X2=ABP/(1+BP)4）煤层瓦斯含量式中：P—瓦斯压力；A—极限吸附量；B—吸附性能系数。4.瓦斯的富集与运移在漫长地质年代里，在压力、温度变化作用下，在遇到良好的贮存条件时，就聚集形成天然气矿藏。1）瓦斯的富集在开采破坏了煤层中瓦斯的压力平衡后，瓦斯会由高压处向低压处流动。部分向空气中发散，留下瓦斯重新分布，形成新的平衡。2）瓦斯的运移1）涌出形式一般涌出：在时间、空间上，从煤层中缓慢、均匀地涌出；特殊涌出：突然集中大量涌出，如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。5.瓦斯涌出1）瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量：单位时间矿井涌出量，m3/d相对瓦斯涌出量：日产一吨煤涌出量，m3/t影响因素：煤层中瓦斯含量、开采深度、地压、开采方式5.瓦斯涌出涌出量：Q=q0+(H-H0)/aq0—上边界相对涌出量；H0—上边界垂深；H—预测处垂深；a—瓦斯涌出梯度统计预测法2）瓦斯涌出量预测垂深预测第一步：依据煤层瓦斯含量，计算井下各部分瓦斯涌出量；第二步：求和；第三步：除以每天出矿量。分源计算法2）瓦斯涌出量预测二、瓦斯的危害1.瓦斯燃爆特征2.瓦斯突出特征3.瓦斯危害瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯燃烧瓦斯事故瓦斯爆炸燃烧燃烧爆炸熄灭5%5-16%16-88%88%9.5%1.瓦斯燃爆特征1）瓦斯燃烧特征CH4燃点为650～750℃浓度5％时，靠近热源附近燃烧（富氧燃烧）浓度16％时，呈富材料燃烧爆炸新鲜空气进入可能爆炸燃烧区CH4O222%16%1.瓦斯燃爆特征。CH4爆炸极限5-16%浓度=9.5%,威力最大(氧和瓦斯完全反应)；爆炸极限受受温度、压力变化2）瓦斯爆炸特征CH42.瓦斯喷出及煤与瓦斯突出瓦斯喷出：大量承压瓦斯从煤层中快速喷出。煤与瓦斯突出：在地应力与瓦斯释放引力作用下，瞬间瓦斯突破软弱煤层抵抗线，突然猛烈地向采掘空间冲出大量的煤与瓦斯，并伴随着巨大的冲击波。压力地质灾害3、瓦斯的危害瓦斯大量涌出与喷出的危害瓦斯燃烧的危害瓦斯爆炸的危害煤与瓦斯突出的危害1）瓦斯大量涌出与喷出的危害污染环境，加剧“温室效应”可造成瓦斯窒息事故瓦斯浓度≥43%，呼吸短促瓦斯浓度≥57%，即刻昏迷氮气,78氧气,21其它,105-11-6兰州金河煤业公司瓦斯突涌，10多名受困，2人死亡02-02-22湖北阳新县龟年煤矿瓦斯突涌，死4人，3人深度中毒2）瓦斯燃烧的危害产生高温高压火源、引起大规模火灾，造成人员伤亡，破坏矿井设施及设备；产生有毒有害气体，造成人员伤亡。071211陕西韩城市煤矿发生瓦斯燃烧事故，死3人亡，伤20人。3）瓦斯爆炸的危害高温：》2000℃。人被烧死、烧伤，引发火灾。冲击压力：》20M~100Pa。引发煤尘爆炸，人员伤亡，破坏巷道和器材设施有害气体：造成人员中毒死亡2007-5-5，山西蒲邓煤矿井下发生瓦斯爆炸事故。遇难21人，矿山全部摧毁。瓦斯爆炸产生高温高压火源、冲击波，造成人员伤亡，破坏矿井设施及设备；产生有毒有害气体，造成人员伤亡。3）煤与瓦斯突出的危害2008年09月21日河南省登封市新丰二矿发生煤与瓦斯突出事故，37人遇难三、矿井瓦斯管理1.瓦斯等级划分2.瓦斯涌出管理3.瓦斯防爆措施生产采区瓦斯采空区瓦斯矿井瓦斯来源工作面瓦斯掘进瓦斯塌落区瓦斯开采煤层邻近煤层围岩巷道煤壁掘进落煤1.矿井瓦斯等级划分1）矿井瓦斯等级划分瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井（注）突出矿井：只要发生过1次煤与瓦斯突出瓦斯事故分布低瓦斯矿,309高瓦斯矿,152瓦斯突出矿,1541、矿井瓦斯等级划分相对《10m3/t,绝对《40m3/min反之压力瓦斯突出矿高瓦斯矿瓦斯矿相对：每采一吨煤涌出瓦斯量。绝对：单位时间涌出量。鉴定时生产条件：正常生产，产量不低其总产量的60%。鉴定时间：根据矿井生产和气候变化规律，选在瓦斯涌出量较大的一个月。2）矿井瓦斯等级鉴定1、矿井瓦斯等级划分（1）选一月上、中、下旬一天分三班进行。在矿井、煤层、一翼、水平和采区回风道中，分别测定风量和瓦斯浓度。（2）抽放瓦斯矿井，其抽放量也应计算。（3）计算瓦斯涌出量。（4）编写鉴定报告。3）鉴定工作内容及要求1、矿井瓦斯等级划分瓦斯矿管理要求2、瓦斯矿管理规定专门治理机构/人员责任落实到人每年瓦斯等级鉴定严禁瓦斯超限作业/1%/1.5%瓦斯抽放(3%、5%)监测监控系统独立通风系统,核定能力定时瓦斯检查加强放顶煤工作面管理高瓦突矿管理要求瓦斯抽放，安全监控系统措施2、瓦斯矿管理规定专用变压器/电缆/开关，风电、瓦斯电闭锁设备预测预报技术瓦斯矿监察内容监察内容抽采达标通风可靠监控有效火源监察管理到位综合防尘防止瓦斯积聚防止引爆瓦斯加强瓦斯检查与监测防止灾害扩大加强通风管理及时处理局部积聚的瓦斯防止爆破火焰防止明火防止电火花防其他火源设置安全装置编制灾害预防与处理计划三、矿井瓦斯爆炸预防措施突出规律危险性随深度增加主要发生在掘进危险性随煤层厚度增大突出预兆主要发生在地质构造带声响煤结构地压瓦斯量防突体系突出危险性预测防治突出措施安全防护措施防治突出措施的效果检验四、矿井瓦斯突出预防与措施三、矿井瓦斯管理与防治1.瓦斯管理2.瓦斯防治矿井瓦斯治理原则治理原则分源治理按瓦斯危险程度分级、分类治理综合治理针对瓦斯涌出量、变化规律治理。（1）掘进瓦斯的治理1、矿井瓦斯分源治理掘前预抽边掘边抽煤体洒水减少掘进双巷掘进加强通风（2）工作面瓦斯的治理主要方法：采前预抽、煤壁注水、煤炭洒水、减小一次开采量、抽放上下邻近层、采空区。上隅角治理：采空区抽放、尾巷排瓦斯、风障、通风负压引排等。12212RQh上隅角（3）老空区瓦斯涌出治理封闭老空区，保证密闭质量，进行老空区抽放。老空区采空区局部风机直接排放风筒增阻排放法逐段通风排放法钻孔排放法调风装置排放法独头巷道CH4（4）独头巷道瓦斯排放掘进巷道2、矿井瓦斯分级分类治理采掘工作面涌出工作面突出工作面突出危险工作面特别危险工作面危险工作面一般工作面特别威胁工作面类级按危险程度分级分类，再分别针对性地治理。瓦斯涌出形式、涌出量预测措施效果检查工作面、危险场所瓦斯涌出与瓦斯突出的危险性治理措施3、矿井瓦斯综合治理调查研究危险性措施瓦斯综合治理流程图煤层威胁区危险区无效区域预测采掘作业非危险面人身防护措施人身防护措施推进50m危险性预测危险面人身防护措施威胁面危险面安全措施采掘作业措施效检防突措施四、瓦斯防突技术1.区域防突措施2.局部防突措施1.防突措施的类型区域防突措施消除煤层一定区域突出危险性。主要有：保护层开采、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破。局部防突措施消除工作面前方小范围煤层突出危险性。主要有：卸压排放钻孔、松动爆破、卸压槽、固化剂、水力冲孔、金属骨架等2、区域性防突措施下解放层开采上解放层开采解放层被解放层解放层被解放层1）保护层开采地压&瓦斯2）采空区瓦斯——抽放采空区230mAA运输顺槽回风顺槽25m顶板岩石钻场50—70m6--10m3）采空区瓦斯——上部钻孔释放1）掘进超前钻孔瓦斯3、局部防突措施2）深孔松动爆破深孔松动爆破钻孔布置：如右图示。○--直径为125mm的控制孔●--直径为50mm的爆破孔3、局部防突措施3）水力挤出3、局部防突措施75°边采边抽瓦斯3、局部防突措施4）煤层瓦斯钻孔抽放75°预抽煤层瓦斯5）上隅角瓦斯治理－－改变通风方式3、局部防突措施瓦斯利用锅炉燃料家用煤气汽车燃料化工原料发电谢谢!THEENDLOGOYourSiteHere复习题二6.瓦斯爆炸三要素7.瓦斯喷出定义8.瓦斯事故的危害：燃烧、爆炸、突出9.矿井瓦斯等级划分：高、低10.矿井瓦斯治理方法：抽放、防突瓦斯爆炸三要素瓦斯浓度5%～15%氧浓度》12％温度2.瓦斯燃烧瓦斯燃烧：一定浓度的瓦斯和空气中的氧气相互作用，在一定温度作用下发生的剧烈氧化反应。瓦斯燃烧三要素1瓦斯浓度：《5%或》15%2氧浓度:》12％3引火源ClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhere引发瓦斯事故的四个杀手1、采掘工作面通风不可靠2、瓦斯超前防治措施不到位，抽采不达标3、三是监控系统不完善4、现场管理不到位刊周疆新现发一周概况中西南亚企业纵横天山扫描一周概况中西南亚企业纵横天山扫描瓦斯突出瓦斯窒息瓦斯燃烧瓦斯事故瓦斯爆炸ClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereClicktoedittitlestyleCEOTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhereTextinhere一周概况中西南亚企业纵横天山扫描