第六章矿井瓦斯防治.ppt

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1、第二章第二章第二章第二章 矿山瓦斯防治矿山瓦斯防治矿山瓦斯防治矿山瓦斯防治1.瓦斯的性质瓦斯的性质瓦斯是指从煤碳气体中放出气体的统称瓦斯是指从煤碳气体中放出气体的统称化学式：化学式：CHCH4 4分子量：分子量：16.042kg/kmol16.042kg/kmol分子直径：分子直径：0.410.411010-9-9m m分子体积：分子体积：22.36m22.36m3 3/kmol/kmol1）瓦斯成份）瓦斯成份密度：密度：0.7168kg/m0.7168kg/m3 3沸点沸点：161.7/0.1MPa161.7/0.1MPa液态密度：液态密度：415kg/m415kg/m3 3水溶解度：水溶解

2、度：55.6 l/m55.6 l/m3 3 发热量：发热量：85688568大卡大卡/m/m3 31）瓦斯性质瓦斯性质对空气比重：对空气比重：0.55450.5545溶点：溶点：182.5182.5扩散系数：扩散系数：0.196cm0.196cm2 2/s/s空气中爆炸下限：空气中爆炸下限：5%5%空气中爆炸上限：空气中爆炸上限：15%15%2.瓦斯的生成瓦斯的生成泥炭变质为褐煤泥炭变质为褐煤 褐煤变质为无烟煤褐煤变质为无烟煤 成煤与造气时期成煤与造气时期 生成瓦斯生成瓦斯 3.瓦斯赋存状态瓦斯赋存状态 吸附状态：吸附状态：吸附状态：吸附状态：7095%游离状态：游离状态：游离状态：游离状态：

3、5-30%温度温度/压力影响，相互转换压力影响，相互转换 孔隙率孔隙率30-40%1）瓦斯在煤炭中赋存状态）瓦斯在煤炭中赋存状态2）瓦斯含量与温度、压力的关系）瓦斯含量与温度、压力的关系1.02.05.03.04.06.0481216含量含量 m3/t压力压力 MPa020403）露头煤层瓦斯风化）露头煤层瓦斯风化CO2N2N2N2CH4CH4瓦斯风化带 游离瓦斯含量游离瓦斯含量 X1=(V/K)(T0P/TP0)4）煤层瓦斯含量）煤层瓦斯含量式中：式中：V煤孔隙率；煤孔隙率；P瓦斯压力；瓦斯压力；T0标准温度；标准温度；T绝对温度；绝对温度；P0标准压力；标准压力；K瓦斯压缩系数。瓦斯压缩系

4、数。吸附瓦斯含量吸附瓦斯含量 X2=ABP/(1+BP)4）煤层瓦斯含量）煤层瓦斯含量式中：式中：P瓦斯压力；瓦斯压力；A极限吸附量；极限吸附量；B吸附性能系数。吸附性能系数。4.瓦斯的富集与运移瓦斯的富集与运移 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）瓦斯的富集 在开采破坏了煤层中瓦斯的压力平衡后，瓦斯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。下瓦斯重新分布，形成新的平衡。2）瓦斯的运移）瓦斯的运移 1）涌出形式）

5、涌出形式 一般涌出：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：特殊涌出：突然集中大量涌出，如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。5.瓦斯涌出瓦斯涌出1）瓦斯涌出量）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.瓦斯涌出瓦斯涌出 涌出量：涌出量：Q=q0+(H-H0)/a q0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 统计预测法统计预测法2）瓦斯涌出量预测）瓦斯涌出量预测垂垂 深深 预测预测 第一步第一步：依据煤层瓦斯含量，计算井下各各部分部分瓦斯涌出量；第

6、二步第二步：求和；第三步第三步：除以每天出矿量。分源计算法分源计算法2）瓦斯涌出量预测）瓦斯涌出量预测瓦斯突出瓦斯突出瓦斯突出瓦斯突出 瓦斯窒息瓦斯窒息瓦斯窒息瓦斯窒息 瓦斯燃烧瓦斯燃烧 瓦斯事故瓦斯事故 瓦斯爆炸瓦斯爆炸 燃烧燃烧 燃烧燃烧爆爆 炸炸熄灭熄灭 88%9.5%1.瓦斯燃爆特征瓦斯燃爆特征1）瓦斯燃烧特征）瓦斯燃烧特征 n CH4燃点为650750n 浓度16时，呈富材料燃烧爆炸爆炸新鲜空气进入可能爆炸新鲜空气进入可能爆炸燃烧区燃烧区CH4O222%16%1.瓦斯燃爆特征瓦斯燃爆特征。n CH4爆炸极限5-16%n 浓度=9.5%,威力最大(氧和瓦斯完全反应)；n 爆炸极限受受温

7、度、压力变化2）瓦斯爆炸特征）瓦斯爆炸特征 CH42.瓦斯喷出及煤与瓦斯突出瓦斯喷出及煤与瓦斯突出l瓦斯喷出：瓦斯喷出：大量承压瓦斯从煤层中快速喷出。大量承压瓦斯从煤层中快速喷出。l煤与瓦斯突出：煤与瓦斯突出：在地应力与瓦斯释放引力作在地应力与瓦斯释放引力作用下，瞬间用下，瞬间瓦斯瓦斯突破软弱煤层抵抗线，突破软弱煤层抵抗线，突然突然猛烈地向采掘空间冲出大量的煤与瓦斯，并伴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。随着巨大的冲击波。压力压力地质灾害 3、瓦斯的危害、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）瓦斯

8、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05-11-6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）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）瓦斯爆炸的危害 高高温温：2000。人被烧死、烧伤，引发火灾。冲冲击击压压力力：20M100Pa。引发煤尘爆炸，人员伤亡，破坏巷道和器

9、材设施 有害气体：有害气体：造成人员中毒死亡 n2007-5-5，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）煤与瓦斯突出的危害n2008年年09月月21日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 生产采区瓦斯生产采区瓦斯生产采区瓦斯生产采区瓦斯 采空区瓦斯采空区瓦斯采空区瓦斯采空区瓦斯 矿井瓦斯来源矿井瓦斯来源工作面瓦斯工作面瓦斯 掘进瓦斯掘进瓦斯 塌落区瓦斯塌落区瓦斯 开采煤层 邻近煤层 围岩 巷道煤壁 掘进落煤 1.矿井瓦斯等级划分矿

10、井瓦斯等级划分 1）矿井瓦斯等级划分）矿井瓦斯等级划分 瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（岩）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（层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井（注注）突出突出矿矿井：只要井：只要发发生生过过1 1次煤与瓦斯突出次煤与瓦斯突出瓦斯事故分布瓦斯事故分布1、矿井瓦斯等级划分、矿井瓦斯等级划分 相相对对10m10m3/t,绝对绝对40m40m3 3/min/min 反之反之 压力压力瓦斯突出矿瓦斯突出矿 高瓦斯矿高瓦斯矿 瓦斯矿瓦斯矿 相对：相对：每采一吨煤涌每采一吨煤涌出瓦斯量。出瓦斯量。绝对：绝对：单位时间涌出单位时间涌出量。量。F鉴定时生产条件

11、：鉴定时生产条件：正常生产，产量不低正常生产，产量不低其总产量的其总产量的60%60%60%60%。F鉴定时间：鉴定时间：根据矿井生产和气候变化规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。律，选在瓦斯涌出量较大的一个月。2）矿井瓦斯等级鉴定）矿井瓦斯等级鉴定1、矿井瓦斯等级划分、矿井瓦斯等级划分 （1 1）选一月上、中、下旬一天分三班进行。在选一月上、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。测定风量和瓦斯浓度。（2 2）抽放瓦斯矿井，其抽放量也应计算。抽放瓦斯矿井，其抽放量也应计算。（3 3

12、）计算瓦斯涌出量。计算瓦斯涌出量。（4 4）编写鉴定报告。编写鉴定报告。3 3）鉴定工作内容及要求）鉴定工作内容及要求 1、矿井瓦斯等级划分、矿井瓦斯等级划分瓦斯瓦斯矿管理要求管理要求2、瓦斯矿管理规定、瓦斯矿管理规定 专门治理机构专门治理机构/人员人员 责任落实到人责任落实到人每年瓦斯等级鉴定每年瓦斯等级鉴定严严禁瓦斯超限作禁瓦斯超限作业业/1%/1.5%瓦斯抽放瓦斯抽放(3%、5%)监测监控系统监测监控系统 独立通风系统独立通风系统,核定能力核定能力 定时瓦斯检查定时瓦斯检查 加强放顶煤工作面管理加强放顶煤工作面管理 高瓦突高瓦突矿管理要求管理要求 瓦斯抽放，安全监控系统 措施措施措施措施

13、 2、瓦斯矿管理规定、瓦斯矿管理规定专用变压器/电缆/开关，风电、瓦斯电闭锁 设备设备 预测预报 技技技技术术 瓦斯矿监察内容瓦斯矿监察内容监察监察内容内容抽采达标抽采达标 通风可靠通风可靠 监控有效监控有效 火源监察火源监察 管理到位管理到位 综合防尘综合防尘 防止瓦斯积聚防止瓦斯积聚防止引爆瓦斯防止引爆瓦斯加强瓦斯检查与监测防止灾害扩大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三、矿井瓦斯爆炸预防措施突出规律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

14、造带声响煤结构地压瓦斯量防突体系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四、矿井瓦斯突出预防与措施矿井瓦斯治理原则矿井瓦斯治理原则治理原则治理原则 分源治理分源治理 按瓦斯危险程度分级、分类治理按瓦斯危险程度分级、分类治理 综合治理综合治理 针对瓦斯涌出量、变化规律治理。针对瓦斯涌出量、变化规律治理。（1）掘进瓦斯的治理）掘进瓦斯的治理1、矿井瓦斯分源治理、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）工作面瓦斯的治理 主要方法：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

15、层、采空区。上隅角上隅角治理：治理：采空区抽放、尾巷排瓦斯、风障、通风负压引排等。12上隅角上隅角（3）老空区瓦斯涌出治理）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。封闭老空区，保证密闭质量，进行老空区抽放。老空区老空区采空区采空区局部风机直接排放局部风机直接排放风筒增阻排放法风筒增阻排放法逐段通风排放法逐段通风排放法钻孔排放法钻孔排放法调风装置排放法调风装置排放法独头独头巷道巷道CH4（4）独头巷道瓦斯排放）独头巷道瓦斯排放掘进巷道2、矿井瓦斯分级分类治理、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

16、按危险程度分级分类，再分别针对性地治理。瓦斯涌出形式、涌出量预瓦斯涌出形式、涌出量预测措施效果检查测措施效果检查工作面、危险场所瓦斯涌工作面、危险场所瓦斯涌出与瓦斯突出的危险性出与瓦斯突出的危险性治理措施治理措施3、矿井瓦斯综合治理、矿井瓦斯综合治理 调查调查研究研究研究研究 危危危危险险性性性性 措措措措 施施施施瓦斯综合治理流程图瓦斯综合治理流程图煤煤 层层威胁区威胁区危险区危险区无无效效区域预测区域预测采掘作业采掘作业非危险面非危险面人身防护措施人身防护措施人身防护措施人身防护措施推进推进50m危险性预测危险性预测危险面危险面人身防护措施人身防护措施威胁面威胁面危险面危险面安全措施安全措

17、施采掘作业采掘作业措施效检措施效检防突措施防突措施1.1.防突措施的类型防突措施的类型 区域防突措施区域防突措施 消除煤层一定区域突出危险性。主要有：消除煤层一定区域突出危险性。主要有：保保护层开采、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破护层开采、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破。局部防突措施局部防突措施 消除工作面前方小范围煤层突出危险性。主消除工作面前方小范围煤层突出危险性。主要有：要有：卸压排放钻孔、松动爆破、卸压槽、固化卸压排放钻孔、松动爆破、卸压槽、固化剂、水力冲孔、金属骨架等剂、水力冲孔、金属骨架等 2 2、区域性防突措施、区域性防突措施下解放层开采下解放层开采上解放层开采上解放层开采解放层

18、解放层被解放层被解放层解放层解放层被解放层被解放层1）保护层开采地压地压&瓦斯瓦斯2）采空区瓦斯）采空区瓦斯抽放抽放采空区采空区230mAA运输顺槽回风顺槽25m顶板岩石钻场5070m6-10m3）采空区瓦斯）采空区瓦斯上部钻孔释放上部钻孔释放1）掘进超前钻孔瓦斯瓦斯3 3、局部防突措施、局部防突措施2）深孔松动爆破 深孔松动爆破钻孔布置：深孔松动爆破钻孔布置：如右图示。如右图示。-直径为直径为125mm125mm的控制孔的控制孔 -直径为直径为50mm50mm的爆破孔的爆破孔3 3、局部防突措施、局部防突措施3）水力挤出3 3、局部防突措施、局部防突措施75边采边抽瓦斯边采边抽瓦斯3 3、局

19、部防突措施、局部防突措施4）煤层瓦斯钻孔抽放75预抽煤层瓦斯预抽煤层瓦斯5）上隅角瓦斯治理改变通风方式3 3、局部防突措施、局部防突措施瓦斯瓦斯利用利用锅炉燃料锅炉燃料 家用煤气家用煤气 汽车燃料汽车燃料 化工原料化工原料 发发 电电谢谢谢谢谢谢谢谢!THE ENDTHE ENDLOGOLOGO复习题二复习题二6.瓦斯爆炸三要素瓦斯爆炸三要素7.瓦斯喷出定义瓦斯喷出定义8.瓦斯事故的危害：燃烧、爆炸、突出瓦斯事故的危害：燃烧、爆炸、突出9.矿井瓦斯等级划分：高、低矿井瓦斯等级划分：高、低10.矿井瓦斯治理方法：抽放、防突矿井瓦斯治理方法：抽放、防突Your Site Here瓦斯爆炸三要素瓦斯

20、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l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。瓦斯燃烧三要素瓦斯燃烧三要素1 1瓦斯浓度：5%或15%2 2氧浓度:123 3引火源Click to edit title styleCEOText 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

21、 hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in here引发瓦斯事故的四个杀手n1、采掘工作面通风不可靠n2、瓦斯超前防治措施不到位，抽采不达标n3、三是监控系统不完善n4、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突出瓦斯突出瓦斯突出 瓦斯窒息瓦斯窒息瓦斯窒息瓦斯窒息 瓦斯燃烧瓦斯燃烧瓦斯事故瓦斯事故 瓦斯爆炸瓦斯

22、爆炸 Click to edit title styleCEOText 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 hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText

23、in hereText in hereClick to edit title styleCEOText 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 hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in hereText in here一周概况中西南亚企业纵横天山扫描