瓦斯來源與危害

1、12一、礦井瓦斯的概念與性質(zhì)1. 礦井瓦斯的概念廣義：廣義：狹義：狹義：礦井有毒有害氣體的總稱。專指甲烷。煤層、圍巖瓦斯能涌出到礦井的部分：CH4、CO2等生產(chǎn)過程中生成的氣體：炮煙、內(nèi)燃機(jī)尾氣、充電氫氣化學(xué)、生物反應(yīng)生成的氣體：煤自燃（CO）、礦物質(zhì)氧化（SO2、H2S）、坑木等腐爛放射性物質(zhì)蛻變過程中生成的氣體：Rn（氡）、He（氦）瓦斯來源瓦斯，又稱甲烷，或沼氣，CH4，Gas瓦斯概念3一、礦井瓦斯的概念與性質(zhì)1. 礦井瓦斯的概念可燃可爆氣體:有毒性氣體：烴類氣體，如CH4、鏈烷烴（CnHn+2）、環(huán)烷烴（CnH2n）、烯烴、炔烴、芳香烴等。其他氣體，H2、CO、H2S等CO、H2S、S

2、O2、NH3、NO2、NO等礦井氣體的分類窒息性氣體：放射性氣體：N2、CH4、CO2、H2等Rn 有的氣體既是可燃可爆氣體，又是有毒性氣體和窒息性氣體。上述氣體統(tǒng)稱為有毒有害氣體。4一、礦井瓦斯的概念與性質(zhì)2. 甲烷的性質(zhì)無色、無味、無嗅的氣體。窒息性氣體：CH4：0% O2：21% N2：79%甲烷的性質(zhì)分子直徑：0.41nm擴(kuò)散性：是空氣的1.34倍可燃可爆性氣體：5%-15%，15%燃燒CH4：43% O2：12% N2：45%CH4：57% O2：9% N2：34%正常呼吸空氣呼吸困難昏迷、死亡密度：0.716kg/m3（標(biāo)況），是空氣的0.554倍。微溶于水：3.31L/100L（

3、20），5.56L/100L（0）?；瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，穩(wěn)定，不會(huì)自然分解、氧化或反應(yīng)。5二、煤層瓦斯的生成1. 煤是怎樣形成的？煤是腐植型有機(jī)物在經(jīng)受長(zhǎng)期的地層高溫、高壓作用，并經(jīng)過漫長(zhǎng)的變質(zhì)作用形成的。植物遺體泥炭生物化學(xué)成氣時(shí)期泥炭褐煤煙煤(長(zhǎng)焰、氣、肥、焦、貧、瘦)無煙煤成煤過程成氣時(shí)期煤化變質(zhì)作用成氣時(shí)期6二、煤層瓦斯的生成2. 煤層中的瓦斯是怎樣形成的？煤層瓦斯是腐植型有機(jī)物在成煤過程中形成的。生物化學(xué)成氣時(shí)期： 植物在厭氧、潮濕，溫度小于65的條件下產(chǎn)生瓦斯。OH3OHCCO8CH7OHC426924655106（類煙煤）微生物隔絕空氣，（纖維素）特點(diǎn)：成煤物質(zhì)埋藏淺、固結(jié)性差、透氣

4、性好，生成的瓦斯難以保存。沼澤、三角洲7二、煤層瓦斯的生成2. 煤層中的瓦斯是怎樣形成的？煤化變質(zhì)作用成氣時(shí)期： 褐煤層進(jìn)一步沉降，在高溫及地層壓力在下，便進(jìn)入變質(zhì)作用造氣階段。變質(zhì)初期：基本單元變質(zhì)初期：基本單元側(cè)鏈和官能團(tuán)的縮合稠環(huán)芳烴體系。側(cè)鏈和官能團(tuán)的縮合稠環(huán)芳烴體系。羥基（-OH）甲基（-CH3）羧基（-COOH）醚基（-O-）鍵力強(qiáng)穩(wěn)定鍵力弱不穩(wěn)定易斷裂易脫落OHCH2HCOHCOH3COCH2OHCOHCOH2CH3CO4OHCOHC42441314152245423410585724210585751816無煙煤褐煤煙煤褐煤褐煤泥炭8二、煤層瓦斯的生成2. 煤層中的瓦斯是怎樣形

5、成的？煤化變質(zhì)作用成氣時(shí)期：變質(zhì)中后期：變質(zhì)中后期：在瓦斯產(chǎn)出的同時(shí)，芳核進(jìn)一步縮合，碳元素進(jìn)一步集中在碳在瓦斯產(chǎn)出的同時(shí)，芳核進(jìn)一步縮合，碳元素進(jìn)一步集中在碳 網(wǎng)中。隨著煤化變質(zhì)作用的加深，基本結(jié)構(gòu)單元中的縮聚芳核網(wǎng)中。隨著煤化變質(zhì)作用的加深，基本結(jié)構(gòu)單元中的縮聚芳核 的數(shù)目不斷增加，到無煙煤時(shí)，主要由縮聚芳核組成。的數(shù)目不斷增加，到無煙煤時(shí)，主要由縮聚芳核組成。9二、煤層瓦斯的生成3. 不同成煤期的瓦斯生成量煤化煤化階段階段褐褐煤煤長(zhǎng)長(zhǎng)焰焰煤煤氣氣煤煤肥煤肥煤焦煤焦煤瘦瘦煤煤貧煤貧煤半無半無煙煤煙煤無煙無煙煤煤成氣階段（期）成氣階段（期）CH4重?zé)N重?zé)NCO2+COIIIIII 前蘇聯(lián)B.A

6、.烏斯別斯基根據(jù)地球化學(xué)與煤化作用過程反應(yīng)物與生成物平衡原理，計(jì)算的甲烷生成量。 前蘇聯(lián)BA索科洛夫等人給出的腐植煤在煤化變質(zhì)各階段成氣的一般模式。連續(xù)生成不連續(xù)生成10二、煤層瓦斯的生成3. 不同成煤期的瓦斯生成量試驗(yàn)單位未變質(zhì)煤低變質(zhì)煤中變質(zhì)煤高變質(zhì)煤褐煤長(zhǎng)焰煤氣煤肥煤焦煤瘦煤貧煤無煙煤煤炭科學(xué)研究總院地質(zhì)勘探分院（1987年）38-68*3-2541-9310-5448-12227-10265-17055-17093-238108-246146-413134-333172-401268-393306-461石油開發(fā)研究院（1985年）38-68*4-3142-997-5845-12626

7、-10864-17648-17686-24486-230124-298114-321152-389168-390206-458地質(zhì)礦產(chǎn)部石油地質(zhì)研究所（1985年，舒蘭褐煤）0.551.064.2524.3255.994.77127.72221.13蘭州地質(zhì)研究所（1986年，烏蘇褐煤）1.612.494.1022.9224.5353.0454.65113.57115.18183.34184.95325.23326.84我國部分煤的熱模擬實(shí)驗(yàn)產(chǎn)期結(jié)果我國部分煤的熱模擬實(shí)驗(yàn)產(chǎn)期結(jié)果* 引用國外文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。表中數(shù)據(jù)：階段產(chǎn)氣量/累計(jì)產(chǎn)氣量/(m3/t)11三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶1. 煤層甲烷賦存

8、吸附瓦斯游離瓦斯吸收狀態(tài)吸著狀態(tài)12三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶1. 煤層甲烷賦存煤中瓦斯的賦存狀態(tài)一般有吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)2種。在煤層賦存的瓦斯量中，通常吸附瓦斯量占8090，游離瓦斯量占1020；游離瓦斯以自由氣體形式存在（孔徑大于10nm）內(nèi)；吸附瓦斯分為吸著狀態(tài)與吸收狀態(tài)；在吸附瓦斯量中又以煤體表面吸著的瓦斯量占多數(shù)。13三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶1. 煤層甲烷賦存P or tP or t14三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶2. 煤層甲烷垂向分帶CH4CH4CH4CH4N2O2CH4瓦斯風(fēng)化帶瓦斯風(fēng)化帶甲烷帶甲烷帶形成原因：當(dāng)形成原因：當(dāng)煤層直達(dá)地表煤層直達(dá)地表或直接為透氣或直接為透氣性較好的

9、第四性較好的第四系沖積層覆蓋系沖積層覆蓋時(shí)，由于煤層時(shí)，由于煤層中瓦斯向上運(yùn)中瓦斯向上運(yùn)移和地面空氣移和地面空氣向煤層中滲透，向煤層中滲透，使煤層內(nèi)的瓦使煤層內(nèi)的瓦斯呈現(xiàn)出垂直斯呈現(xiàn)出垂直分帶特征。分帶特征。15三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶2. 煤層瓦斯的垂直分帶特征CO2N2CH4CH4N2CO20 0.5 1.0 1.5 2.0 ml/g0 20 40 60 %瓦斯含量瓦斯?jié)舛韧咄咚顾癸L(fēng)風(fēng)化化帶帶甲甲烷烷帶帶CO2-N2帶帶N2帶帶N2-CH4帶帶CH4帶帶16三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶2. 煤層瓦斯的垂直分帶特征17三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶2. 煤層瓦斯的垂直分帶特征礦區(qū)煤質(zhì)牌號(hào)煤層傾角

10、()瓦斯風(fēng)化帶深度(m)撫順長(zhǎng)焰煤、氣煤80180205北票（臺(tái)吉）氣煤60115150南桐（魚田堡）瘦煤3070漣邵（洪山殿）貧煤30130紅衛(wèi)（里王廟）無煙煤25-3015郴州（三五礦）無煙煤6015焦作（焦西）無煙煤12180我國部分礦區(qū)的瓦斯風(fēng)化帶深度表我國部分礦區(qū)的瓦斯風(fēng)化帶深度表不同礦區(qū)瓦斯帶深度變化很大18三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶3. 瓦斯風(fēng)化帶的特征我國確定瓦斯風(fēng)化帶下部邊界時(shí)主要我國確定瓦斯風(fēng)化帶下部邊界時(shí)主要采用如下指標(biāo)采用如下指標(biāo)：瓦斯風(fēng)化帶下部邊界確定煤層內(nèi)的瓦斯壓力為0.10.15MPa煤的瓦斯含量達(dá)到23 m3/t（煙煤）和57 m3/t（無煙煤）煤層內(nèi)的瓦斯組分

11、中甲烷組分含量達(dá)到80%（體積比）在瓦斯風(fēng)化帶開采煤層時(shí)，煤層的相對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到2m3/t19三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶3. 瓦斯風(fēng)化帶的特征我國確定瓦斯風(fēng)化帶下部邊界時(shí)含量指標(biāo)我國確定瓦斯風(fēng)化帶下部邊界時(shí)含量指標(biāo)：瓦斯含量（煤芯中的甲烷含量）X： 氣煤 X=1.52.0m3/t； 肥煤與焦煤 X=2.02.5m3/t可燃物； 瘦煤 X=2.53.0m3/t可燃物； 貧煤 X=3.04.0m3/t可燃物； 無煙煤 X=5.07.0m3/t。20三、煤層瓦斯賦存的垂向分帶4. 甲烷帶的特征（1）煤層瓦斯含量隨埋深增加而增大；）煤層瓦斯含量隨埋深增加而增大；（2）煤層瓦斯壓力隨埋深增加而增大；）

12、煤層瓦斯壓力隨埋深增加而增大；（3）礦井相對(duì)瓦斯涌出量隨埋深增大而增大；）礦井相對(duì)瓦斯涌出量隨埋深增大而增大；（4）隨著埋深增加，有可能出現(xiàn)瓦斯異常涌出、瓦斯噴出、甚至）隨著埋深增加，有可能出現(xiàn)瓦斯異常涌出、瓦斯噴出、甚至瓦斯突出的情況。瓦斯突出的情況。21四、煤層瓦斯壓力1. 煤層瓦斯壓力的定義與意義（1 1）定義）定義 煤層孔隙內(nèi)煤層孔隙內(nèi)氣體分子自由熱運(yùn)動(dòng)氣體分子自由熱運(yùn)動(dòng)撞擊所產(chǎn)生的作用力，它在某一點(diǎn)上撞擊所產(chǎn)生的作用力，它在某一點(diǎn)上各向大小相等，方向與孔團(tuán)壁垂直。各向大小相等，方向與孔團(tuán)壁垂直。（2 2）實(shí)質(zhì)）實(shí)質(zhì) 煤層中的煤層中的游離瓦斯游離瓦斯（氣態(tài)）所呈現(xiàn)出來的壓力。吸附態(tài)瓦斯

13、由于失去（氣態(tài)）所呈現(xiàn)出來的壓力。吸附態(tài)瓦斯由于失去了氣態(tài)屬性，對(duì)外不呈現(xiàn)壓力。了氣態(tài)屬性，對(duì)外不呈現(xiàn)壓力。（3 3）意義）意義 煤層瓦斯壓力是含量的決定因素，也是瓦斯流動(dòng)的動(dòng)力源，同時(shí)也是煤層瓦斯壓力是含量的決定因素，也是瓦斯流動(dòng)的動(dòng)力源，同時(shí)也是瓦斯突出的重要能量來源之一。瓦斯突出的重要能量來源之一。（4 4）重要性）重要性 是瓦斯防治技術(shù)領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)參數(shù)之一，研究瓦斯儲(chǔ)量、瓦斯涌是瓦斯防治技術(shù)領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)參數(shù)之一，研究瓦斯儲(chǔ)量、瓦斯涌出、瓦斯流動(dòng)、瓦斯油放與瓦斯突出問題均需要該參數(shù)。出、瓦斯流動(dòng)、瓦斯油放與瓦斯突出問題均需要該參數(shù)。22四、煤層瓦斯壓力2. 國內(nèi)外煤層瓦斯壓力概況

14、 迄今為止，我國測(cè)定最大瓦斯壓力：迄今為止，我國測(cè)定最大瓦斯壓力：8.25MPa8.25MPa，北票臺(tái)吉礦，北票臺(tái)吉礦-550-550水平，水平，埋深埋深729m729m； 世界實(shí)測(cè)最大瓦斯壓力：世界實(shí)測(cè)最大瓦斯壓力：13.6MPa13.6MPa，烏克蘭頓巴斯彼得羅夫深礦，烏克蘭頓巴斯彼得羅夫深礦，1425m1425m。礦區(qū)南桐中梁山松藻天府芙蓉六枝雞西瓦斯壓力（MPa）1.55-6.02.0-4.471.60-1.951.2-8.01.95-3.21.32-1.983.70-5.00礦區(qū)水城白沙漣邵樂平淮南焦作平頂山瓦斯壓力（MPa）1.10-2.400.87-0.951.46-2.401.

15、53-2.100.76-5.850.74-1.431.40-2.07礦區(qū)陽泉開灤鐵法阜新北票撫順鶴崗?fù)咚箟毫Γ∕Pa）0.05-2.452.08-2.653.69-4.101.30-1.902.10-8.250.80-4.610.50-4.50國內(nèi)主要礦區(qū)煤層瓦斯壓力實(shí)測(cè)結(jié)果國內(nèi)主要礦區(qū)煤層瓦斯壓力實(shí)測(cè)結(jié)果23四、煤層瓦斯壓力3. 煤層瓦斯壓力隨深度的變化規(guī)律 甲烷帶內(nèi)，同一煤層同一地質(zhì)單元內(nèi)瓦斯壓力隨深度加深而增大，多甲烷帶內(nèi)，同一煤層同一地質(zhì)單元內(nèi)瓦斯壓力隨深度加深而增大，多數(shù)呈線性規(guī)律。數(shù)呈線性規(guī)律。式中式中: p甲烷帶內(nèi)埋深為甲烷帶內(nèi)埋深為H處的煤層瓦斯壓力，處的煤層瓦斯壓力，MPa；

16、 p 甲烷帶內(nèi)埋深為甲烷帶內(nèi)埋深為H 處的煤層瓦斯壓力，處的煤層瓦斯壓力，MPa； p0風(fēng)化帶深度風(fēng)化帶深度H0處的瓦斯壓力，處的瓦斯壓力， MPa； C瓦斯壓力梯度，瓦斯壓力梯度，MPa/m。注意：甲烷帶內(nèi)；同一地質(zhì)單元內(nèi)；同一煤層。注意：甲烷帶內(nèi)；同一地質(zhì)單元內(nèi)；同一煤層。)()(00HHCppHHCpp24四、煤層瓦斯壓力3. 煤層瓦斯壓力隨深度的變化規(guī)律)()(00HHCppHHCpp25四、煤層瓦斯壓力4. 煤層瓦斯壓力測(cè)定概述（1）測(cè)定方法）測(cè)定方法 分為直接測(cè)定法和間接測(cè)定法。分為直接測(cè)定法和間接測(cè)定法。 直接測(cè)定法：直接測(cè)定法：通過在煤層內(nèi)打鉆、封孔、壓力恢復(fù)測(cè)定煤層瓦斯壓通過

17、在煤層內(nèi)打鉆、封孔、壓力恢復(fù)測(cè)定煤層瓦斯壓力的方法。力的方法。 間接測(cè)定法：間接測(cè)定法：利用已知的煤層瓦斯含量、吸附常數(shù)、煤質(zhì)參數(shù)等進(jìn)利用已知的煤層瓦斯含量、吸附常數(shù)、煤質(zhì)參數(shù)等進(jìn)行計(jì)算的方法。行計(jì)算的方法。Aad煤的通風(fēng)干燥基灰分，%； Mad煤的通風(fēng)干燥基水分，%；煤的孔隙率，%； 煤的容重，t/m3。PMMAbPabPXadadad1031. 011100100126四、煤層瓦斯壓力4. 煤層瓦斯壓力測(cè)定概述（2）打鉆）打鉆 最理想的鉆孔應(yīng)最理想的鉆孔應(yīng)布置在沒有構(gòu)造、圍巖布置在沒有構(gòu)造、圍巖完整的巖層中，通過穿完整的巖層中，通過穿巖鉆孔測(cè)壓，封孔效果巖鉆孔測(cè)壓，封孔效果好，測(cè)壓成功率高

18、。巖好，測(cè)壓成功率高。巖柱長(zhǎng)度不小于柱長(zhǎng)度不小于5m。 最理想的測(cè)壓地最理想的測(cè)壓地點(diǎn)是石門揭煤前。點(diǎn)是石門揭煤前。 27四、煤層瓦斯壓力4. 煤層瓦斯壓力測(cè)定概述（3）封孔）封孔 1、黃泥封孔、黃泥封孔2、水泥砂漿封孔、水泥砂漿封孔3、聚氨酯封孔、聚氨酯封孔6、膠圈、膠圈-粘液封孔器粘液封孔器7、囊?guī)椒饪灼?、囊?guī)椒饪灼?、機(jī)械式膠圈封孔器、機(jī)械式膠圈封孔器5、充液式膠圈封孔器、充液式膠圈封孔器充填封孔法充填封孔法封孔器法封孔器法封封孔孔法法方方法法壓壓力力恢恢復(fù)復(fù)方方法法主動(dòng)測(cè)壓法主動(dòng)測(cè)壓法被動(dòng)測(cè)壓法被動(dòng)測(cè)壓法28五、煤層瓦斯含量1. 瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài)吸附在微孔表面、基質(zhì)內(nèi)分子間空

19、穴；吸附在微孔表面、基質(zhì)內(nèi)分子間空穴；與煤形成固溶體，以非氣態(tài)存在；與煤形成固溶體，以非氣態(tài)存在；是煤層瓦斯含量的主要組成，占是煤層瓦斯含量的主要組成，占90%以上。以上。瓦瓦斯斯賦賦存存狀狀態(tài)態(tài)1、游離瓦斯、游離瓦斯2、吸附瓦斯、吸附瓦斯3、瓦斯水合、瓦斯水合物晶體物晶體自由空間內(nèi)，呈氣態(tài)，服從氣態(tài)方程；自由空間內(nèi)，呈氣態(tài)，服從氣態(tài)方程；占總瓦斯含量的占總瓦斯含量的5-12%。亦稱亦稱“可燃冰可燃冰”，結(jié)構(gòu)：，結(jié)構(gòu)：8M46H2O，M代表烴；代表烴；密度密度0.88-0.90 cm3/g ，能以爆炸形式分解；，能以爆炸形式分解；存在環(huán)境：高壓、低溫。煤層中少見，海底可見。存在環(huán)境：高壓、低溫

20、。煤層中少見，海底可見。29五、煤層瓦斯含量2. 煤層瓦斯含量（1）瓦斯含量概念）瓦斯含量概念 單位質(zhì)量或體積的煤中所含的瓦斯量，單位質(zhì)量或體積的煤中所含的瓦斯量，m3/m3，m3/t。（2）游離瓦斯含量）游離瓦斯含量 煤中包含的煤中包含的游離瓦斯游離瓦斯含量，按氣態(tài)方程計(jì)算：含量，按氣態(tài)方程計(jì)算：式中： Xy煤的游離瓦斯含量， m3/t； Vp單位質(zhì)量煤的孔隙容積， m3/t； p, T瓦斯溫度和煤層瓦斯壓力，K，MPa； T0,p0標(biāo)準(zhǔn)狀況下的絕對(duì)溫度和壓力，273K，0.101325Pa； 甲烷的壓縮系數(shù)。00TppTVXpy30（3）吸附瓦斯含量）吸附瓦斯含量 按按Langumir方程

21、計(jì)算并應(yīng)考慮煤中水分、可燃物百分比、溫度的影響方程計(jì)算并應(yīng)考慮煤中水分、可燃物百分比、溫度的影響系數(shù)而計(jì)算的：系數(shù)而計(jì)算的：（4）煤層瓦斯含量）煤層瓦斯含量 游離含量與吸附含量之和：游離含量與吸附含量之和：五、煤層瓦斯含量pnWAWebpabpXttnx07. 0993. 002. 010010031. 0111)(0，2. 煤層瓦斯含量xyXXX31五、煤層瓦斯含量3. 瓦斯含量含量測(cè)定方法概述直接直接測(cè)定法測(cè)定法簡(jiǎn)接簡(jiǎn)接測(cè)定法測(cè)定法技術(shù)要點(diǎn)：技術(shù)要點(diǎn)：根據(jù)根據(jù)瓦斯壓力瓦斯壓力、吸附常數(shù)（、吸附常數(shù)（a,b值）、煤質(zhì)參值）、煤質(zhì)參 數(shù)等，按照公式計(jì)算煤層瓦斯壓力的方法。數(shù)等，按照公式計(jì)算煤層

22、瓦斯壓力的方法。技術(shù)關(guān)鍵：技術(shù)關(guān)鍵：各種基礎(chǔ)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定。各種基礎(chǔ)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定。技術(shù)要點(diǎn)：技術(shù)要點(diǎn)：采用打鉆、采用打鉆、取鉆屑取鉆屑、測(cè)定瓦斯解吸規(guī)律、推、測(cè)定瓦斯解吸規(guī)律、推 算損失瓦斯量、真空抽氣測(cè)定殘存瓦斯量。算損失瓦斯量、真空抽氣測(cè)定殘存瓦斯量。技術(shù)關(guān)鍵：技術(shù)關(guān)鍵：取樣技術(shù)。取樣技術(shù)。GB/T 32250-2009 煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法32五、煤層瓦斯含量 相關(guān)儀器裝備相關(guān)儀器裝備33五、煤層瓦斯含量溫度計(jì) 相關(guān)儀器裝備相關(guān)儀器裝備空盒氣壓計(jì)秒表煤樣罐穿刺針頭34五、煤層瓦斯含量1）取芯鉆頭取煤芯）取芯鉆頭取煤芯2）普通實(shí)心鉆頭孔）普通實(shí)心鉆頭孔

23、口接樣口接樣 煤樣采取煤樣采取35七、煤層瓦斯含量 1）裝樣時(shí)間在2min 內(nèi)完成； 2）自然接樣，不得壓實(shí)； 3）裝樣高度距罐口10mm； 4）確保罐口、“O”型圈清潔，無煤粒粘附； 5）先穿刺，后擰蓋； 6）擰蓋時(shí)保持罐豎直狀態(tài)； 7）解吸完畢后，上緊穿刺壓墊和煤樣罐蓋； 8）記錄采樣信息、時(shí)間等，貼標(biāo)簽。 煤樣裝罐煤樣裝罐 36五、煤層瓦斯含量 1）初始水面提到0刻度； 2）定時(shí)記錄量管水面下降高度，連續(xù)觀測(cè)2h； 3）前5min內(nèi)，每0.51min記錄一次； 5min1h，視情況每25min記錄一次； 1h后，每2030min記錄一次。 4）為避免送往實(shí)驗(yàn)室期間罐內(nèi)壓力上升漏氣， 升井

24、后在地面再解吸24h，只記總解吸量； 5）詳細(xì)記錄解吸時(shí)溫度、氣壓等參數(shù)。 煤樣現(xiàn)場(chǎng)解吸煤樣現(xiàn)場(chǎng)解吸 37五、煤層瓦斯含量 現(xiàn)場(chǎng)解吸記錄現(xiàn)場(chǎng)解吸記錄 1）樣品編號(hào)：唯一性）樣品編號(hào)：唯一性2）采樣地點(diǎn)：礦、采區(qū)、工作面、巷）采樣地點(diǎn)：礦、采區(qū)、工作面、巷道（道（XXXX m處）處）3）鉆取深度：）鉆取深度：4）開始取樣時(shí)間：）開始取樣時(shí)間：5）開始解吸時(shí)間：）開始解吸時(shí)間：6）解吸時(shí)間）解吸時(shí)間累計(jì)解吸量累計(jì)解吸量7）解吸結(jié)束時(shí)間）解吸結(jié)束時(shí)間8）采樣過程描述）采樣過程描述9）采樣地點(diǎn)地質(zhì)描述）采樣地點(diǎn)地質(zhì)描述10）采樣地點(diǎn)煤質(zhì)描述）采樣地點(diǎn)煤質(zhì)描述11）地面解吸時(shí)間）地面解吸時(shí)間總解吸量總解

25、吸量38五、煤層瓦斯含量 1）、）、 法法： 在解吸最初一段時(shí)間內(nèi)，煤樣解吸瓦斯量與解吸時(shí)間的次方呈線性關(guān)系，通過該線性特征推算煤樣從煤體剝落到開始解吸時(shí)間段內(nèi)的損失瓦斯量。t 采樣過程瓦斯損失量推算采樣過程瓦斯損失量推算 損失量時(shí)當(dāng)AVttBAV ,039五、煤層瓦斯含量 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法 取樣時(shí)損失量取樣時(shí)損失量 現(xiàn)場(chǎng)解吸量現(xiàn)場(chǎng)解吸量 粉碎前脫氣量 粉碎后脫氣量 真空脫氣法 常壓自然解吸法取樣時(shí)損失量取樣時(shí)損失量現(xiàn)場(chǎng)解吸量現(xiàn)場(chǎng)解吸量粉碎前解吸量粉碎后解吸量1atm殘存解吸量40五、煤層瓦斯含量 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤樣罐中

26、剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定真空脫氣法真空脫氣法41五、煤層瓦斯含量1）煤樣從密封罐內(nèi)倒出，裝入球磨罐中，確保密封性良好；2）球磨罐安裝到球磨機(jī)上進(jìn)行煤樣粉碎；3）粉碎后煤樣進(jìn)行真空脫氣；4）稱重，進(jìn)行工業(yè)分析。 煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定煤樣罐中剩余瓦斯含量的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定真空脫氣法真空脫氣法42六、影響煤層瓦斯含量的主要因素儲(chǔ)儲(chǔ)生生煤層傾角：煤層傾角：傾角越大，瓦斯沿煤層運(yùn)移逸散條件好，瓦斯含量低。傾角越大，瓦斯沿煤層運(yùn)移逸散條件好，瓦斯含量低。蓋蓋瓦斯的生成量：瓦斯的生成量：煤中的瓦斯生成量與煤的變質(zhì)程度有關(guān)，變質(zhì)程度煤中的瓦斯生成量與煤的變質(zhì)程度有關(guān)，變質(zhì)程度越高煤中瓦斯生成量就越大。越

27、高煤中瓦斯生成量就越大。上覆巖層性質(zhì)：上覆巖層性質(zhì)：煤中生成的大量瓦斯有多少逸散到大氣中，主要取煤中生成的大量瓦斯有多少逸散到大氣中，主要取決于上覆巖層的性質(zhì)，上覆巖層巖性質(zhì)密，透氣性決于上覆巖層的性質(zhì)，上覆巖層巖性質(zhì)密，透氣性差，則瓦斯難以逸散。差，則瓦斯難以逸散。埋藏深度：埋藏深度：埋藏越深，瓦斯含量越大。埋藏越深，瓦斯含量越大。煤層露頭：煤層露頭：煤層露頭是瓦斯逸散最好的通道。煤層露頭是瓦斯逸散最好的通道。地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造：斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯含量的影響較大。斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造對(duì)瓦斯含量的影響較大。水文地質(zhì)：水文地質(zhì)：瓦斯微溶于水，長(zhǎng)期的地下水沖刷，可帶走大量的瓦斯。瓦斯微溶于

28、水，長(zhǎng)期的地下水沖刷，可帶走大量的瓦斯。43六、影響煤層瓦斯含量的主要因素1. 煤的變質(zhì)程度（1）瓦斯生成量：變質(zhì)程度越高，瓦斯生成量越大，保留下來的瓦斯量相對(duì)也較大；（2）瓦斯吸附性：變質(zhì)程度越高，對(duì)瓦斯的吸附能力越大，瓦斯解吸、逸散的可能性相對(duì)較??；（3）煤瓦斯含量：從國內(nèi)外煤層瓦斯賦存情況來看，高變質(zhì)程度的煤的瓦斯含量較大。如晉城、潞安、陽泉、焦作等無煙煤礦區(qū)，煤層瓦斯含量普遍較大，一般在2030m3/t之間；而兗州、龍口等典型的褐煤礦區(qū)，一般瓦斯含量普遍較小，一般不超過5m3/t。 高變質(zhì)無煙煤：無煙煤變質(zhì)程度繼續(xù)加深后，煤的結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，碳分子緊密排列，煤的孔隙率降低，揮發(fā)分降

29、低至3%以下，對(duì)瓦斯吸附能力急劇減小，瓦斯含量普遍極低。44六、影響煤層瓦斯含量的主要因素1. 煤的變質(zhì)程度45六、影響煤層瓦斯含量的主要因素2. 煤層和圍巖的透氣性（1）砂巖類：砂巖透氣性系數(shù)可達(dá)2092000m2/MPa2d，透氣性好，煤層直接頂有較豐富的砂巖覆蓋時(shí)，往往煤層瓦斯含量較低；（2）泥巖類：泥巖、油母頁巖等透氣性差，有利于瓦斯的保存；比較內(nèi)容大同煤田撫順煤田變質(zhì)程度高變質(zhì)程度焦煤（1/3焦、弱粘）中低變質(zhì)程度氣煤瓦斯生成量大小瓦斯吸附能力強(qiáng)較弱煤層平均厚度6-9m70m頂?shù)装鍘r性砂巖、礫巖、砂頁巖質(zhì)密的油母頁巖、綠色頁巖煤層瓦斯含量瓦斯含量地，屬低瓦斯礦區(qū)瓦斯含量高，屬高瓦斯突

30、出礦區(qū)典型實(shí)例：大同煤田與撫順煤田的煤層瓦斯含量及差異性比較46六、影響煤層瓦斯含量的主要因素2. 煤層和圍巖的透氣性（3）灰 巖：灰?guī)r透氣性差異較大，透氣性好的灰?guī)r，具有較大的儲(chǔ)氣能力。如陽泉北部礦區(qū)，K3、K4灰?guī)r分布較廣的區(qū)域，礦井瓦斯涌出量大幅度增加，其中來自鄰近灰?guī)r層的瓦斯占有很大的比例。（4）煤 層：煤層的透氣性比大多數(shù)圍巖透氣性要好，因此，煤層是瓦斯運(yùn)移和逸散的主要通道。煤層透氣性差的礦區(qū)，往往瓦斯含量較大。我國大多數(shù)高瓦斯突出礦井煤層屬于松軟低透氣煤層。47六、影響煤層瓦斯含量的主要因素3. 埋藏深度（1）埋藏越深，運(yùn)移距離越長(zhǎng)：無論煤層中的瓦斯是沿著煤層運(yùn)移，還是通過上覆巖層

31、、構(gòu)造破碎帶逸散，埋藏深度越深，運(yùn)移和逸散的距離越長(zhǎng)，阻力越大，保留在煤層中的瓦斯也越多。（2）埋藏越深，地層壓力越大：在高地應(yīng)力作用下，煤層、地層中的孔隙被壓縮，瓦斯運(yùn)移的阻力大幅度增加。48六、影響煤層瓦斯含量的主要因素3. 埋藏深度（3）煤層瓦斯含量隨埋深的變化規(guī)律 埋藏較淺時(shí)，瓦斯含量與埋深呈線性關(guān)系。距地表深度H（m）500 600 700 800 900 1000 1100 1200876543210瓦斯含量X(m /t)3頂板硬煤X=0.0106H-4.94r=0.9849六、影響煤層瓦斯含量的主要因素3. 埋藏深度（3）煤層瓦斯含量隨埋深的變化規(guī)律 埋藏較深時(shí)，隨著埋深的增加，

32、瓦斯含量逐漸趨向于煤的極限吸附量，呈Langmuir曲線。瓦斯含量X(m /t)距地表深度H（m）3020100100 200 300 400 500 600 700109876543250六、影響煤層瓦斯含量的主要因素4. 煤層傾角（1）傾角大，有利于瓦斯逸散：瓦斯密度輕，容易向上運(yùn)移和逸散，當(dāng)煤層傾角大時(shí)，有利于瓦斯沿煤層向地面或露頭方向逸散。（2）傾角大，多數(shù)遭受過劇烈地層抬升過程：地層的劇烈抬升、隆起等造山運(yùn)動(dòng)過程中，煤層被不均勻抬升，修理工豐富的裂隙、構(gòu)造等瓦斯逸散通道，使大部分瓦斯得以釋放。例如笑蓉煤礦北翼煤層傾角陡(4080)，相對(duì)瓦斯涌出量約20m3/t，無瓦斯突出現(xiàn)象；而南翼

33、煤層傾角緩(612)，相對(duì)瓦斯涌出量達(dá)150m3/t，而且發(fā)生瓦斯突出。51六、影響煤層瓦斯含量的主要因素5. 煤層露頭煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口，露頭存在時(shí)間越長(zhǎng)，瓦斯排放越多，反之，地表無露頭的煤層，瓦斯含量較高。例如中梁山煤田，煤層無露頭，而且為覆舟(背斜)狀構(gòu)造，所以煤層瓦斯含量大。52六、影響煤層瓦斯含量的主要因素6. 地質(zhì)構(gòu)造（1）褶曲半封閉背斜、向斜轉(zhuǎn)折區(qū)煤層瓦斯半封閉背斜、向斜轉(zhuǎn)折區(qū)煤層瓦斯含量分布示意圖含量分布示意圖1-瓦斯含量增大區(qū)；2-瓦斯含量正常區(qū)；3-瓦斯含量減小區(qū)；4-瓦斯含量等值線。a）在閉合和半閉合背斜轉(zhuǎn)折區(qū)，由于煤層瓦斯運(yùn)移路線加長(zhǎng)和瓦斯排出口不斷縮小，增

34、大了瓦斯移動(dòng)的阻力。因此，軸部比兩翼瓦斯含量大。b）在向斜轉(zhuǎn)折區(qū)則恰恰相反。由于供應(yīng)瓦斯區(qū)域減小，瓦斯排出口擴(kuò)大，導(dǎo)致軸部比兩翼瓦斯含量小。53六、影響煤層瓦斯含量的主要因素6. 地質(zhì)構(gòu)造（1）褶曲54六、影響煤層瓦斯含量的主要因素6. 地質(zhì)構(gòu)造（2）斷層斷層開放性斷層封閉性斷層是瓦斯逸散的主要通道瓦斯含量減小隔斷了瓦斯逸散的通道瓦斯含量增大張性斷層壓性、扭性斷層充填物接觸盤接觸地層55六、影響煤層瓦斯含量的主要因素6. 地質(zhì)構(gòu)造（2）斷層56六、影響煤層瓦斯含量的主要因素7. 地層的地質(zhì)變遷史（1）地層交替的沉降和隆起的變遷過程：有的含煤地層曾經(jīng)被隆起，形成較豐富的裂隙通道或開放性斷裂構(gòu)造，

35、瓦斯經(jīng)過了較長(zhǎng)時(shí)間的釋放。后地層再次沉降，裂隙通道重新閉合，開放型斷層轉(zhuǎn)換為封閉型斷層，沒有釋放的瓦斯得以封存。因此就出現(xiàn)了封閉型斷層附近瓦斯含量反而降低的現(xiàn)象。（2）古沉積環(huán)境： 海陸交相沉積環(huán)境：海相沉積地層沉積物粒度細(xì)，地層透氣性差。成煤物沉積后，上覆蓋層往往也是泥巖、灰?guī)r等質(zhì)密的巖層。 陸相沉積環(huán)境：地層整體性遭到破壞，往往以碎粒巖為主，透氣性好，瓦斯含量低。57六、影響煤層瓦斯含量的主要因素8. 水文地質(zhì) 水溶解、驅(qū)替、攜帶瓦斯，使瓦斯含量降低。 水吸附于孔隙表面，阻礙了瓦斯解吸。 “水大瓦斯小，水小瓦斯大”58瓦斯瓦斯災(zāi)害災(zāi)害人員窒息人員窒息瓦斯爆炸瓦斯爆炸瓦斯突出瓦斯突出燃燒燃燒

36、有毒有毒七、瓦斯危害59瓦斯爆炸瓦斯爆炸2012年年8月月29日日17時(shí)時(shí)38分，四川省攀枝花市西區(qū)分，四川省攀枝花市西區(qū)正金工貿(mào)有限責(zé)任公司肖家灣煤礦發(fā)生特別重大瓦正金工貿(mào)有限責(zé)任公司肖家灣煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，斯爆炸事故，造成造成48人死亡、人死亡、54人受傷，人受傷，直接經(jīng)直接經(jīng)濟(jì)損失濟(jì)損失4980萬元。萬元。七、瓦斯危害60吉煤通化集團(tuán)八寶煤礦瓦斯爆炸吉煤通化集團(tuán)八寶煤礦瓦斯爆炸2013年年3月月29日日22時(shí)時(shí)36分，通化礦業(yè)集團(tuán)公司八寶煤業(yè)公分，通化礦業(yè)集團(tuán)公司八寶煤業(yè)公司發(fā)生一起瓦斯爆炸事故。司發(fā)生一起瓦斯爆炸事故。2013年年4月月1日日10時(shí)許再次發(fā)生瓦斯爆炸事故。時(shí)

37、許再次發(fā)生瓦斯爆炸事故。 死亡人數(shù)：死亡人數(shù)：36+17 職位：工人職位：工人-集團(tuán)公司總工集團(tuán)公司總工年齡：年齡：26-50 七、瓦斯危害61瓦斯突出瓦斯突出2011年年11月月10日日6時(shí)時(shí)19分，云南省曲靖分，云南省曲靖市師宗縣私莊煤礦發(fā)生特別重大煤與瓦市師宗縣私莊煤礦發(fā)生特別重大煤與瓦斯突出事故，造成斯突出事故，造成43人死亡，直接經(jīng)濟(jì)人死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失損失3970萬元萬元。七、瓦斯危害62瓦斯突出瓦斯突出2010年年10月月16日日6時(shí)，河南省中平能化集團(tuán)時(shí)，河南省中平能化集團(tuán)平禹煤電公司四礦（以下簡(jiǎn)稱平禹四礦）發(fā)平禹煤電公司四礦（以下簡(jiǎn)稱平禹四礦）發(fā)生特別重大煤與瓦斯突出事故，生

38、特別重大煤與瓦斯突出事故，造成造成37人死人死亡、亡、4人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失2274萬元。萬元。七、瓦斯危害u 鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦事故多發(fā)。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦事故多發(fā)。2005年，全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦共發(fā)生事故年，全國鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦共發(fā)生事故2480起、起、死亡死亡4384人，事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占全國煤礦事故總起數(shù)人，事故起數(shù)和死亡人數(shù)分別占全國煤礦事故總起數(shù)和死亡人數(shù)的和死亡人數(shù)的75%、73%。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦百萬噸死亡率。鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦百萬噸死亡率5.53，分別，分別是國有重點(diǎn)煤礦的是國有重點(diǎn)煤礦的5.8倍和地方國有煤礦的倍和地方國有煤礦的2.8倍。倍。 u 國有重點(diǎn)煤礦事故傷亡程度大。國有重點(diǎn)煤礦事故傷亡程度

39、大。國有重點(diǎn)煤礦特大事故所占比國有重點(diǎn)煤礦特大事故所占比重大。重大。2005年，國有重點(diǎn)煤礦發(fā)生一次死亡年，國有重點(diǎn)煤礦發(fā)生一次死亡10人以上特大及特人以上特大及特別重大事故別重大事故9起、死亡起、死亡527人，占國有重點(diǎn)煤礦總死亡人數(shù)的人，占國有重點(diǎn)煤礦總死亡人數(shù)的53.6%，平均每起死亡，平均每起死亡59人。人。20042005年，在全國煤礦發(fā)生年，在全國煤礦發(fā)生的的6起一次死亡起一次死亡100人以上的事故中，國有重點(diǎn)煤礦人以上的事故中，國有重點(diǎn)煤礦4起，平均每起，平均每起死亡起死亡175人；鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦人；鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦2起，平均每起死亡起，平均每起死亡115人。人。八、煤礦事故特征u 瓦斯、水害

40、重特大事故比例高。瓦斯、水害重特大事故比例高。2005年，在全國煤礦一次死亡年，在全國煤礦一次死亡3人人以上的事故中，瓦斯事故以上的事故中，瓦斯事故158起，占起，占58.9%，居第一位；水害事故，居第一位；水害事故46起，占起，占17.2%，居第二位。在全國煤礦一次死亡，居第二位。在全國煤礦一次死亡10人以上的事故中，人以上的事故中，瓦斯事故瓦斯事故40起，占起，占69.0%，水害事故，水害事故13起，占起，占22.4%。 u 頂板事故總量大。頂板事故總量大。2005年，全國煤礦共發(fā)生頂板事故年，全國煤礦共發(fā)生頂板事故1805起，占全起，占全國煤礦事故起數(shù)的國煤礦事故起數(shù)的55%，居第一位；

41、死亡，居第一位；死亡2058人，占全國煤礦總死人，占全國煤礦總死亡人數(shù)的亡人數(shù)的34.7%，僅次于瓦斯災(zāi)害，居第二位。，僅次于瓦斯災(zāi)害，居第二位。 u 非法與違法礦井、基建與技改礦井和改制礦井特大事故多。非法與違法礦井、基建與技改礦井和改制礦井特大事故多。2005年，年，非法與違法礦井發(fā)生特大事故非法與違法礦井發(fā)生特大事故18起，占特大事故總數(shù)的起，占特大事故總數(shù)的31.0%；基；基建與技改礦井發(fā)生特大事故建與技改礦井發(fā)生特大事故15起，占特大事故總數(shù)的起，占特大事故總數(shù)的25.9%；改制；改制礦井發(fā)生特大事故礦井發(fā)生特大事故13起，占特大事故總數(shù)的起，占特大事故總數(shù)的22.4%。八、煤礦事故

42、特征u 地質(zhì)條件。地質(zhì)條件。在國有重點(diǎn)煤礦中，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦在國有重點(diǎn)煤礦中，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦占占36%36%，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的煤礦占，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的煤礦占23%23%。據(jù)調(diào)查，大中型煤礦平均開。據(jù)調(diào)查，大中型煤礦平均開采深度采深度456456米，采深大于米，采深大于600600米的礦井產(chǎn)量占米的礦井產(chǎn)量占28.5%28.5%。小煤礦平均。小煤礦平均采深采深196196米，采深超過米，采深超過300300米的礦井產(chǎn)量占米的礦井產(chǎn)量占14.5%14.5%。 u 瓦斯災(zāi)害。瓦斯災(zāi)害。國有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯礦井占國有重點(diǎn)煤礦中，高瓦斯礦井占21.0%21.0%；煤與瓦斯突；煤

43、與瓦斯突出礦井占出礦井占21.3%21.3%；瓦斯礦井占；瓦斯礦井占57.7%57.7%。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占15%15%。隨著開采深度的增加，瓦斯涌。隨著開采深度的增加，瓦斯涌出量的增大，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會(huì)增加。出量的增大，高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會(huì)增加。八、煤礦事故特征u 水害。水害。我國煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國有重點(diǎn)煤礦中，水文地我國煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國有重點(diǎn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占27%，屬于簡(jiǎn)單的礦井占，屬于簡(jiǎn)單的

44、礦井占34%。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占井占8.5%。我國煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有。我國煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有500多個(gè)工作面多個(gè)工作面受水害威脅。在近受水害威脅。在近2萬處小煤礦中，有突水危險(xiǎn)的礦井萬處小煤礦中，有突水危險(xiǎn)的礦井900多處，占多處，占總數(shù)的總數(shù)的4.6%。 u 自然發(fā)火危害。自然發(fā)火危害。我國具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤礦所占比例大、覆蓋面我國具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤礦所占比例大、覆蓋面廣。廣。大中型煤礦中，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重大中型煤礦中，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重(、

45、II、III、級(jí)級(jí))的煤礦占的煤礦占72.9%。國有重點(diǎn)煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井。國有重點(diǎn)煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占占47.3%。小煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占。小煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占85.3%。由于煤由于煤層自燃，我國每年損失煤炭資源層自燃，我國每年損失煤炭資源2億噸左右。億噸左右。 u 水害。水害。我國煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國有重點(diǎn)煤礦中，水文地我國煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國有重點(diǎn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占27%，屬于簡(jiǎn)單的礦井占，屬于簡(jiǎn)單的礦井占34%。地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜

46、的礦地方國有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占井占8.5%。我國煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有。我國煤礦水害普遍存在，大中型煤礦有500多個(gè)工作面多個(gè)工作面受水害威脅。在近受水害威脅。在近2萬處小煤礦中，有突水危險(xiǎn)的礦井萬處小煤礦中，有突水危險(xiǎn)的礦井900多處，占多處，占總數(shù)的總數(shù)的4.6%。 u 自然發(fā)火危害。自然發(fā)火危害。我國具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤礦所占比例大、覆蓋面我國具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤礦所占比例大、覆蓋面廣。廣。大中型煤礦中，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重大中型煤礦中，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重(、II、III、級(jí)級(jí))的煤礦占的煤礦占72.9%。國有重點(diǎn)煤礦中，具有

47、自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井。國有重點(diǎn)煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占占47.3%。小煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占。小煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占85.3%。由于煤由于煤層自燃，我國每年損失煤炭資源層自燃，我國每年損失煤炭資源2億噸左右。億噸左右。 八、煤礦事故特征u 煤塵災(zāi)害。煤塵災(zāi)害。我國煤礦具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井普遍存在。全國煤礦中，我國煤礦具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井普遍存在。全國煤礦中，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井占煤礦總數(shù)的具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井占煤礦總數(shù)的60%以上，煤塵爆炸指數(shù)在以上，煤塵爆炸指數(shù)在45%以上的煤礦占以上的煤礦占16.3%。國有重點(diǎn)煤礦中具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性的煤礦占。國有重點(diǎn)煤

48、礦中具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性的煤礦占87.4%，其中具有強(qiáng)爆炸性的占，其中具有強(qiáng)爆炸性的占60%以上。以上。 u 頂板災(zāi)害。頂板災(zāi)害。我國煤礦頂板條件差異較大。多數(shù)大中型煤礦頂板屬于我國煤礦頂板條件差異較大。多數(shù)大中型煤礦頂板屬于、類，類，類頂板約占類頂板約占11%，、類頂板約占類頂板約占5%。 u 沖擊地壓。沖擊地壓。中國是世界上除德國、波蘭以外煤礦沖擊地壓危害最嚴(yán)重的中國是世界上除德國、波蘭以外煤礦沖擊地壓危害最嚴(yán)重的國家之一。大中型煤礦中具有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤礦國家之一。大中型煤礦中具有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤礦47處處,占占5.16%。隨著。隨著開采深度的增加，現(xiàn)有沖擊地壓礦井沖擊頻率和強(qiáng)度在不斷增加

49、。開采深度的增加，現(xiàn)有沖擊地壓礦井沖擊頻率和強(qiáng)度在不斷增加。 u 熱害。熱害。熱害已成為我國礦井的新災(zāi)害。國有重點(diǎn)煤礦中有熱害已成為我國礦井的新災(zāi)害。國有重點(diǎn)煤礦中有70多處礦井采多處礦井采掘工作面溫度超過掘工作面溫度超過26，其中，其中30多處礦井采掘工作面溫度超過多處礦井采掘工作面溫度超過30，最，最高達(dá)高達(dá)37。八、煤礦事故特征八、煤礦事故特征2011年全國發(fā)生各類事故年全國發(fā)生各類事故347728起，死亡起，死亡75572人，工礦商貿(mào)領(lǐng)域事故死亡人數(shù)人，工礦商貿(mào)領(lǐng)域事故死亡人數(shù)9704人，其中煤礦事故死亡人數(shù)人，其中煤礦事故死亡人數(shù)1973人。道路交人。道路交通死亡通死亡62387人，

50、萬車死亡率人，萬車死亡率2.8；煤礦百萬；煤礦百萬噸死亡率噸死亡率0.564。 八、煤礦事故特征2012年全國發(fā)生各類事故死亡年全國發(fā)生各類事故死亡71983人，工人，工礦商貿(mào)領(lǐng)域事故死亡人數(shù)礦商貿(mào)領(lǐng)域事故死亡人數(shù)8469人，其中煤礦人，其中煤礦事故死亡人數(shù)事故死亡人數(shù)1384人，占人，占1.92%。生產(chǎn)經(jīng)營。生產(chǎn)經(jīng)營性道路交通死亡人數(shù)性道路交通死亡人數(shù)21147，占，占29.38。 八、煤礦事故特征我國年原煤產(chǎn)量和死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)八、煤礦事故特征我國各類煤礦百萬噸死亡率對(duì)比73（1）瓦斯涌出量的定義）瓦斯涌出量的定義 瓦斯涌出量是指在礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中從煤與巖石中涌出的瓦斯量。瓦斯涌出量是指在

51、礦井建設(shè)和生產(chǎn)過程中從煤與巖石中涌出的瓦斯量。l 絕對(duì)瓦斯涌出量絕對(duì)瓦斯涌出量在單位時(shí)間內(nèi)涌出的瓦斯量，單位為在單位時(shí)間內(nèi)涌出的瓦斯量，單位為m3/min或或m3/d；l 相對(duì)瓦斯涌出量相對(duì)瓦斯涌出量平均日產(chǎn)一噸煤所涌出的瓦斯量，單位是平均日產(chǎn)一噸煤所涌出的瓦斯量，單位是(m3/t)。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素1. 瓦斯涌出量的概念A(yù)QqCHCH44*1440式中： qCH4相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t； QCH4絕對(duì)瓦斯涌出量， m3/min； A日產(chǎn)煤量，t。注意與書上之不同注意與書上之不同74（2）瓦斯涌出量的形式）瓦斯涌出量的形式 指瓦斯涌出在指瓦斯涌出在

52、時(shí)間時(shí)間上與上與空間空間上的分布形式。上的分布形式。l 普通涌出普通涌出在時(shí)間和空間上均勻、不間斷涌出。如：煤壁瓦斯涌出、在時(shí)間和空間上均勻、不間斷涌出。如：煤壁瓦斯涌出、采空區(qū)不間斷瓦斯涌出等。采空區(qū)不間斷瓦斯涌出等。l 特殊涌出特殊涌出不均勻間斷涌出。包括老頂來壓時(shí)采空區(qū)瓦斯突然涌出、不均勻間斷涌出。包括老頂來壓時(shí)采空區(qū)瓦斯突然涌出、落煤、片幫時(shí)的瓦斯突然涌出以及瓦斯噴出、瓦斯突出等。落煤、片幫時(shí)的瓦斯突然涌出以及瓦斯噴出、瓦斯突出等。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素1. 瓦斯涌出量的概念75 構(gòu)成包括三部分：構(gòu)成包括三部分：煤壁煤壁、迎頭煤壁迎頭煤壁和和采落煤

53、采落煤的瓦斯涌出。的瓦斯涌出。l 煤壁煤壁掘成并已支護(hù)的巷道煤壁瓦斯涌出，均勻涌出并逐漸衰減。掘成并已支護(hù)的巷道煤壁瓦斯涌出，均勻涌出并逐漸衰減。l 迎頭煤壁迎頭煤壁掘進(jìn)新暴露出來的煤壁，初始瓦斯涌出量大。掘進(jìn)新暴露出來的煤壁，初始瓦斯涌出量大。l 采落煤采落煤落煤時(shí)煤體破碎，煤中瓦斯迅速大量釋放，隨后在裝運(yùn)過程落煤時(shí)煤體破碎，煤中瓦斯迅速大量釋放，隨后在裝運(yùn)過程 中逐漸釋放。中逐漸釋放。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素2. 掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出76變化特點(diǎn)：變化特點(diǎn)：由于掘進(jìn)由于掘進(jìn)落煤、運(yùn)煤、支護(hù)、落煤、運(yùn)煤、支護(hù)、打眼放炮（炮掘）的打眼放炮（炮掘）的等作業(yè)是循環(huán)

54、進(jìn)行的，等作業(yè)是循環(huán)進(jìn)行的，因此瓦斯涌出就表現(xiàn)因此瓦斯涌出就表現(xiàn)出周期性的波動(dòng)涌出。出周期性的波動(dòng)涌出。放炮及炮后放炮及炮后12h涌出涌出量最大，隨后趨于正量最大，隨后趨于正常。常。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素2. 掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出77瓦斯積聚層：瓦斯積聚層： 由于瓦斯比空氣輕，具有上浮的特點(diǎn)，加之頂煤瓦斯涌出，由于瓦斯比空氣輕，具有上浮的特點(diǎn)，加之頂煤瓦斯涌出，當(dāng)頂板不平滑且風(fēng)量不足時(shí)，巷道頂部可能形成高濃度瓦斯的層狀積聚。當(dāng)頂板不平滑且風(fēng)量不足時(shí)，巷道頂部可能形成高濃度瓦斯的層狀積聚。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素3. 巷道瓦

55、斯積聚層V=0.5m/sQCH4=5.6L/s0m 15m 30m40%30%20%19%5%1%78瓦斯積聚層：瓦斯積聚層： 由于瓦斯比空氣輕，具有上浮的特點(diǎn)，加之頂煤瓦斯涌出，由于瓦斯比空氣輕，具有上浮的特點(diǎn)，加之頂煤瓦斯涌出，當(dāng)頂板不平滑且風(fēng)量不足時(shí)，巷道頂部可能形成高濃度瓦斯的層狀積聚。當(dāng)頂板不平滑且風(fēng)量不足時(shí)，巷道頂部可能形成高濃度瓦斯的層狀積聚。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素3. 巷道瓦斯積聚層V=0.5m/sQCH4=5.6L/s0m 15m 30m40%30%20%19%5%1%5%1%0.5%0.2%V=2.2m/s79 回采工作面瓦斯涌出構(gòu)成：

56、回采工作面瓦斯涌出構(gòu)成：本煤層本煤層、鄰近層、采空區(qū)鄰近層、采空區(qū)的瓦斯。的瓦斯。九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素4. 回采工作面的瓦斯涌出80（1）自然因素）自然因素 煤層和圍巖的瓦斯含量煤層和圍巖的瓦斯含量九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素5. 影響瓦斯涌出的主要因素煤層瓦斯含量：W（m3/t）煤層中包含的游離瓦斯和吸附瓦斯總量。相對(duì)瓦斯涌出量：q（m3/t）開采煤層的瓦斯涌出量。q=（W0-Wc）W0鄰近煤層的瓦斯涌出量。q=m0/m（W0-Wc）圍巖的瓦斯涌出量。單一煤層開采時(shí)，單一煤層開采時(shí)，qW；煤層群（含瓦斯圍巖）開采時(shí)，煤層

57、群（含瓦斯圍巖）開采時(shí)，qW。81（1）自然因素）自然因素 開采深度開采深度九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素5. 影響瓦斯涌出的主要因素u瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，礦井瓦斯涌出量與深度無關(guān)；瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，礦井瓦斯涌出量與深度無關(guān)；u甲烷帶內(nèi)，礦井瓦斯涌出量隨深度增加而增大；甲烷帶內(nèi)，礦井瓦斯涌出量隨深度增加而增大；u甲烷帶深部，鄰近層和圍巖的瓦斯涌出量比例隨深度增加而增加。甲烷帶深部，鄰近層和圍巖的瓦斯涌出量比例隨深度增加而增加。開采深度（m）采區(qū)涌出量（m3/t）涌出量（ m3/t）占全區(qū)比例（%）開采層鄰近層、圍巖開采層鄰近層、圍巖520135838626001881045

58、55870225172377102031427138782（1）自然因素）自然因素 地面大氣壓變化地面大氣壓變化九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素5. 影響瓦斯涌出的主要因素u 大氣壓只影響封閉空間內(nèi)的瓦大氣壓只影響封閉空間內(nèi)的瓦斯涌出，如工作面采空區(qū)、已斯涌出，如工作面采空區(qū)、已封閉的老空區(qū)，封閉的老空區(qū)，P1V1=P2V2；大氣壓變化影響采空區(qū)就像呼大氣壓變化影響采空區(qū)就像呼吸一樣；吸一樣；u 大氣壓對(duì)煤壁、落煤瓦斯涌出大氣壓對(duì)煤壁、落煤瓦斯涌出幾乎無影響。幾乎無影響。大氣壓大氣壓采區(qū)采區(qū)(含采空區(qū)含采空區(qū))采區(qū)采區(qū)(含采空區(qū)含采空區(qū))回采面回采面(含采空區(qū)含采空

59、區(qū))回采面回采面(含采空區(qū)含采空區(qū))掘進(jìn)面掘進(jìn)面(無采空區(qū)無采空區(qū))83（2）開采技術(shù)因素）開采技術(shù)因素 開采順序與回采方法開采順序與回采方法九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素5. 影響瓦斯涌出的主要因素u 分層開采：分層開采：首采分層瓦斯涌出量大；首采分層瓦斯涌出量大；u 回采率：回采率：回采率低的工作面瓦斯涌出量大；回采率低的工作面瓦斯涌出量大；u 采空區(qū)頂板管理方法：采空區(qū)頂板管理方法：自然垮落法鄰近層、圍巖卸壓大，其瓦斯涌自然垮落法鄰近層、圍巖卸壓大，其瓦斯涌出分量大。出分量大。u 采煤方法：采煤方法：旱采比水采瓦斯涌出量大，因?yàn)樗畬?duì)瓦斯涌出有抑制作旱采比水采

60、瓦斯涌出量大，因?yàn)樗畬?duì)瓦斯涌出有抑制作用。用。84（2）開采技術(shù)因素）開采技術(shù)因素 回采速度與產(chǎn)量回采速度與產(chǎn)量九、瓦斯涌出量及其主要影響因素九、瓦斯涌出量及其主要影響因素5. 影響瓦斯涌出的主要因素u 回采速度：回采速度：回采速度較小時(shí)，鄰近層和圍巖的相對(duì)瓦斯涌出量較大；回采速度較小時(shí)，鄰近層和圍巖的相對(duì)瓦斯涌出量較大；u 產(chǎn)量：產(chǎn)量：產(chǎn)量越大，絕對(duì)瓦斯涌出量越大，但相對(duì)瓦斯涌出量卻有可產(chǎn)量越大，絕對(duì)瓦斯涌出量越大，但相對(duì)瓦斯涌出量卻有可能減小；能減??；u 運(yùn)輸：運(yùn)輸：采落煤快速集中運(yùn)輸時(shí)，落煤運(yùn)輸過程中的瓦斯涌出量減小。采落煤快速集中運(yùn)輸時(shí)，落煤運(yùn)輸過程中的瓦斯涌出量減小。85（2）開采技