煤礦瓦斯基礎(chǔ)知識(shí)

煤礦瓦斯基礎(chǔ)知識(shí)2內(nèi)容提要認(rèn)識(shí)瓦斯煤層瓦斯的成因煤層瓦斯分帶瓦斯賦存形態(tài)煤層瓦斯基本參數(shù)礦井瓦斯涌出瓦斯爆炸及其防治技術(shù)瓦斯抽放技術(shù)概述瓦斯突出防治技術(shù)概述3一、認(rèn)識(shí)瓦斯1.瓦斯的概念

廣義：

狹義：

舊稱(chēng)：

煤層氣：煤層中所含有的氣體的總稱(chēng)。CH4、CO2、N2、H2S、SO2、H2、重?zé)N等。專(zhuān)指CH4。沼氣（正規(guī)場(chǎng)合已經(jīng)不用了）。同廣義的“瓦斯”，常用于煤層氣開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域。4一、認(rèn)識(shí)瓦斯2.瓦斯的性質(zhì)化學(xué)式：CH4

分子量：16.042kg/kmol性狀：無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭、無(wú)毒

水溶性：難溶于水氣態(tài)密度：0.7168kg/m3對(duì)空氣的比重：0.5545；

液態(tài)密度：415kg/m3沸點(diǎn)：-161.7℃（0.1MPa）

溶點(diǎn)：

-182.5℃；擴(kuò)散系數(shù)：0.196cm2/s；水中的溶解度：33.1～55.6l/m3

發(fā)熱量：8568大卡/m3

空氣中的爆炸下限：5%；空氣中的爆炸上限：16%；

5一、認(rèn)識(shí)瓦斯3.瓦斯的主要危害爆炸：5%~16%井下允許的瓦斯?jié)舛龋?%。為何要留這么大的安全空間呢？回風(fēng)流瓦斯?jié)舛?，充分混合后的平均值局部瓦斯?jié)舛壬嫌缃?、高?一、認(rèn)識(shí)瓦斯3.瓦斯的主要危害7一、認(rèn)識(shí)瓦斯3.瓦斯的主要危害窒息：井下空氣中，瓦斯?jié)舛容^高時(shí)，氧氣含量下降，降至12%以下時(shí)，因人缺氧而窒息死亡。燃燒：大于16%。瓦斯燃燒也是高瓦斯礦主要災(zāi)害之一。高濃度瓦斯窒息溺水窒息8一、認(rèn)識(shí)瓦斯3.瓦斯的主要危害突出：煤與瓦斯突出（簡(jiǎn)稱(chēng)突出）是煤礦井下發(fā)生的一種復(fù)雜的、有煤（巖）和瓦斯參與的動(dòng)力現(xiàn)象。發(fā)生瓦斯突出時(shí)，在幾秒至幾十秒的時(shí)間內(nèi)將幾噸到上萬(wàn)噸的煤和幾百立方米到幾百萬(wàn)立方米的瓦斯拋射到采掘空間，極易誘發(fā)瓦斯窒息和瓦斯爆炸事故，對(duì)井下作業(yè)人員、通風(fēng)構(gòu)筑物和設(shè)施具有極大的危害性。9一、認(rèn)識(shí)瓦斯3.瓦斯的主要危害10二、煤層瓦斯的成因1.瓦斯的形成煤層瓦斯是腐植型有機(jī)物在成煤過(guò)程中的伴生產(chǎn)物。煤層瓦斯的生成過(guò)程，一般經(jīng)歷兩個(gè)成氣時(shí)期：生物化學(xué)成氣時(shí)期變質(zhì)作用成氣時(shí)期11二、煤層瓦斯的成因2.瓦斯的逸散和保存煤層瓦斯含量的大小

與成煤時(shí)期的瓦斯生成有關(guān)；與煤層的覆蓋條件有關(guān)；與地質(zhì)變遷有關(guān)。12三、煤層瓦斯分帶1.瓦斯分帶的特點(diǎn)N2－CO2帶N2帶N2－CH4帶CH4帶瓦斯風(fēng)化帶13三、煤層瓦斯分帶2.瓦斯帶起始邊界的確定按下列指標(biāo)確定CH4濃度≥80%CH4壓力≥0.1~0.15MPaCH4含量1.0~1.5m3/t(長(zhǎng)煙煤)2.0~3.0m3/t(氣煤)3.0~4.0m3/t(肥、焦煤)4.0~6.0m3/t(瘦、無(wú)煙煤)瓦斯涌出量2~3m3/t14三、煤層瓦斯分帶3.瓦斯帶中瓦斯賦存的特點(diǎn)煤層瓦斯含量隨覆蓋層（不包括第四紀(jì)沖擊層）厚度（埋深）增加而增大?！莆者@一規(guī)律，可預(yù)測(cè)深部未揭露煤層的瓦斯含量的大小。礦井瓦斯涌出量隨開(kāi)采深度增加而增加。掌握這一規(guī)律，可以預(yù)測(cè)深部采區(qū)生產(chǎn)時(shí)期的礦井瓦斯涌出量大小，為礦井設(shè)計(jì)提供依據(jù)。15三、煤層瓦斯分帶4.瓦斯風(fēng)化帶的影響因素瓦斯風(fēng)化帶深度取決于一系列地質(zhì)因素的影響含煤地層排放瓦斯時(shí)間的長(zhǎng)短地層錯(cuò)動(dòng)程度剝蝕過(guò)程覆蓋層16三、煤層瓦斯分帶5.瓦斯風(fēng)化帶的范圍對(duì)不同礦區(qū)，煤層瓦斯風(fēng)化帶深度變動(dòng)很大17四、煤層瓦斯賦存形態(tài)1.煤層瓦斯含量成煤過(guò)程中的CH4生成量：煤層開(kāi)采時(shí)的CH4含量：最大可超過(guò)30m3/t煤層開(kāi)采時(shí)的CH4含量：是煤本身體積的30-40倍！為什么煤中能容下這么多瓦斯呢？煤層中賦存的瓦斯80-90%以上為吸附瓦斯。18四、煤層瓦斯賦存形態(tài)2.煤層瓦斯賦存狀態(tài)吸附瓦斯：以單分子薄膜形式凝聚在煤的微孔和超微孔的表面上；物理吸附，CH4分子和C分子相互吸引的結(jié)果游離瓦斯：自由充填在煤的小孔、中孔、大孔或裂隙中的瓦斯，存在于滲透容積之中煤的瓦斯含量：吸附瓦斯占80%~90%，微孔、超微孔的內(nèi)表面積高達(dá)200m2/g，吸附容積相當(dāng)大動(dòng)態(tài)平衡：在一定的瓦斯壓力和溫度條件下，兩者相對(duì)平衡19四、煤層瓦斯賦存形態(tài)2.煤層瓦斯賦存狀態(tài)煤內(nèi)瓦斯的存在狀態(tài)示意圖1—游離瓦斯；2—吸附瓦斯；3—吸收瓦斯；4—煤；5—孔隙20四、煤層瓦斯賦存形態(tài)3.煤的孔隙特征

煤是一種多孔固體。煤的孔隙性決定著煤吸附瓦斯的能力、煤的滲透性和強(qiáng)度性質(zhì)。煤中孔隙可分為以下三種：大孔＞1000?滲透容積小孔（過(guò)渡孔）100~1000?擴(kuò)散容積微孔＜100?吸附容積21四、煤層瓦斯賦存形態(tài)4.煤的孔隙率孔隙率是煤中孔隙體積與實(shí)體煤體積之比率。煤的孔隙率的大小與煤的變質(zhì)程度有關(guān)。22四、煤層瓦斯賦存形態(tài)5.煤的吸附性煤是一種很好的吸附劑。煤吸附瓦斯量的多少主要取決于煤的變質(zhì)程度，同時(shí)還取決于瓦斯壓力、煤體溫度、煤中內(nèi)在水分及煤的巖相成分。23四、煤層瓦斯賦存形態(tài)4.煤的吸附性24五、煤層瓦斯基本參數(shù)1.煤層瓦斯含量煤層瓦斯含量是確定礦井瓦斯涌出量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)及瓦斯抽采設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，更是突出礦井消突是否達(dá)標(biāo)的主要考察指標(biāo)。瓦斯含量是指煤層在自然條件下單位重量煤所含的瓦斯量，m3/t。原始瓦斯含量、殘存瓦斯含量。25五、煤層瓦斯基本參數(shù)1.煤層瓦斯含量1.1影響煤層瓦斯含量的主要因素煤層的埋藏深度煤層與圍巖的透氣性煤層傾角和露頭地質(zhì)構(gòu)造煤的吸附特性地層的地質(zhì)史水文地質(zhì)條件26五、煤層瓦斯基本參數(shù)1.煤層瓦斯含量1.2測(cè)定方法間接測(cè)定法27五、煤層瓦斯基本參數(shù)1.煤層瓦斯含量1.2測(cè)定方法直接測(cè)定法GB/T19559-2004

煤層氣含量測(cè)定方法——地勘瓦斯含量

中聯(lián)煤層氣有限責(zé)任公司和煤炭科學(xué)研究總院西安分院起草

MT/T77-94煤層氣測(cè)定方法(解吸法)——地勘瓦斯含量（被替）

山東煤田地質(zhì)局、內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局、煤炭科學(xué)研究院撫順研究所負(fù)責(zé)起草GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法

煤炭科學(xué)研究院撫順?lè)衷骸⒚禾靠茖W(xué)研究院重慶分院負(fù)責(zé)起草

真空脫氣法常壓自然解吸法28五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法1.真空脫氣法

取樣時(shí)損失量瓦現(xiàn)場(chǎng)解吸量斯含粉碎前脫氣量量粉碎后脫氣量現(xiàn)場(chǎng)自然解吸推算損失量

自然解吸量自然解吸，一般井下2h，地面24h粉碎前真空脫氣殘余解吸量（粉碎前）常溫真空脫氣+95℃真空脫氣罐密封送實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)重、工分*全部重量計(jì)算含量

損失量+解吸量+粉碎前脫氣量+粉碎后脫氣量

煤樣重量井下溫度條件粉碎后真空脫氣殘余解吸量（粉碎后）球磨罐粉碎+95℃真空脫氣采樣、裝罐29五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法1.真空脫氣法

取樣時(shí)損失量現(xiàn)場(chǎng)解吸量粉碎前脫氣量粉碎后脫氣量30五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法1.真空脫氣法

取樣時(shí)損失量現(xiàn)場(chǎng)解吸量粉碎前脫氣量粉碎后脫氣量31五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法1.真空脫氣法

取樣時(shí)損失量現(xiàn)場(chǎng)解吸量粉碎前脫氣量粉碎后脫氣量32五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法1.真空脫氣法

取樣時(shí)損失量現(xiàn)場(chǎng)解吸量粉碎前脫氣量粉碎后脫氣量33五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法現(xiàn)場(chǎng)自然解吸推算損失量自然解吸量井下自然解吸粉碎前解吸解吸量（粉碎前）常溫自然解吸罐密封送實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)重*少量、多份計(jì)算含量

損失量+自然解吸量+殘存解吸量

煤樣重量井下溫度條件粉碎、真空脫氣解吸量（粉碎后）球磨罐粉碎常溫下自然解吸采樣、裝罐煤質(zhì)分析2.常壓解吸法

取樣時(shí)損失量瓦現(xiàn)場(chǎng)解吸量斯含粉碎前解吸量量粉碎后解吸量

1atm殘存解吸量34五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法2.常壓解吸法

取樣時(shí)損失量瓦現(xiàn)場(chǎng)解吸量斯含粉碎前解吸量量粉碎后解吸量

1atm殘存解吸量35五、煤層瓦斯基本參數(shù)GB/T32250-2009煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法2.常壓解吸法

取樣時(shí)損失量瓦現(xiàn)場(chǎng)解吸量斯含粉碎前解吸量量粉碎后解吸量

1atm殘存解吸量式中：

Xb——煤在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下的不可解吸瓦斯量，cm3/g；

a——煤的瓦斯吸附常數(shù)，cm3/g；

b——煤的瓦斯吸附常數(shù)，MPa-1；

Ad——煤的灰分，%；

Mad——煤的水分，%；

π——

煤的孔隙率，cm3/cm3；

γ——煤的容重(假比重)，g/cm3。36五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力煤層孔隙中所含的游離瓦斯呈現(xiàn)出來(lái)的壓力。迄今為止，我國(guó)測(cè)定最大瓦斯壓力：8.25MPa，北票臺(tái)吉礦-550水平，埋深729m；世界實(shí)測(cè)最大瓦斯壓力：13.6MPa，烏克蘭頓巴斯彼得羅夫深礦，1425m。37五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力

方法分類(lèi)技術(shù)要點(diǎn)與技術(shù)關(guān)鍵直接測(cè)定法簡(jiǎn)接測(cè)定法技術(shù)要點(diǎn)：根據(jù)瓦斯含量、吸附常數(shù)（a,b值）、煤質(zhì)參數(shù)等，按照公式計(jì)算煤層瓦斯壓力的方法。技術(shù)關(guān)鍵：各種基礎(chǔ)參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)定。技術(shù)要點(diǎn)：采用打鉆、封孔、測(cè)壓的方法實(shí)測(cè)煤層瓦斯壓力的方法。技術(shù)關(guān)鍵：封孔技術(shù)。38五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力1、黃泥封孔2、水泥砂漿封孔3、膠圈-粘液封孔4、聚氨酯封孔充填封孔法封孔器法封孔法方法壓力恢復(fù)方法主動(dòng)測(cè)壓法被動(dòng)測(cè)壓法2.1直接測(cè)定法分類(lèi)39五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.2封孔方法——黃泥封孔適用性：可用于任何角度的測(cè)壓孔優(yōu)點(diǎn)：不干裂，不收縮，密封性好；缺點(diǎn)：費(fèi)時(shí)費(fèi)力，封孔質(zhì)量不好易漏氣。40五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.2封孔方法——水泥砂漿封孔適用性：只可用于>45°的上向或下向測(cè)壓孔優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單缺點(diǎn)：水泥砂漿具有一定收縮性收縮線41五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.2封孔方法——膠圈-粘液封孔適用性：可用于任何角度的測(cè)壓孔，裂隙發(fā)育優(yōu)點(diǎn)：可有效封堵圍巖裂隙，處于承壓狀態(tài)缺點(diǎn)：孔壁鉆屑可導(dǎo)致膠囊密封漏氣42五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.2封孔方法——聚氨酯封孔適用性：可用于任何角度的測(cè)壓孔優(yōu)點(diǎn)：具有發(fā)泡膨脹性，充填效果好;

缺點(diǎn)：造價(jià)高，操作難度較大軟膠囊聚氨酯式麻布聚氨酯式43五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.2封孔方法——聚氨酯封孔黑白料配比1：0.71：0.81：0.91：1.01：1.11：1.21：1.3透氣壓力/MPa0.91.21.351.471.561.71.72配比1：0.71：0.81：0.91：1.01：1.11：1.21：1.3膨脹倍數(shù)5.06.47.28.59.08.27.5膨脹開(kāi)始時(shí)間／min222.53476不同配比聚氨酯膨脹倍數(shù)和膨脹時(shí)間不同配比聚氨酯透氣性能44五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.3測(cè)壓地點(diǎn)選擇1）測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)優(yōu)先選擇在石門(mén)或巖巷中，選擇巖性致密的地點(diǎn)，且無(wú)斷層、裂隙等地質(zhì)構(gòu)造處布置測(cè)點(diǎn)，其瓦斯賦存狀況要具有代表性；2）測(cè)壓鉆孔應(yīng)避開(kāi)含水層、溶洞，并保證測(cè)壓鉆孔與其距離不小于50m；3）對(duì)于測(cè)定煤層原始瓦斯壓力的測(cè)壓鉆孔應(yīng)避開(kāi)采動(dòng)、瓦斯抽采及其他人為卸壓影響范圍，并保證測(cè)壓鉆孔與其距離不小于50m；4）對(duì)于需要測(cè)定煤層殘存瓦斯壓力的測(cè)壓鉆孔則根據(jù)測(cè)壓目的的要求進(jìn)行測(cè)壓地點(diǎn)選擇；455）選擇測(cè)壓地點(diǎn)應(yīng)保證測(cè)壓鉆孔有足夠的封孔深度(穿層測(cè)壓鉆孔的見(jiàn)煤點(diǎn)或順層測(cè)壓鉆孔的測(cè)壓氣室應(yīng)位于巷道的卸壓圈之外)，采用注漿封孔的上向測(cè)壓鉆孔傾角應(yīng)不小于5°；6）同一地點(diǎn)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)測(cè)壓鉆孔，其終孔見(jiàn)煤點(diǎn)或測(cè)壓氣室應(yīng)在相互影響范之外，其距離應(yīng)不小于20m（石門(mén)測(cè)壓外除）。石門(mén)揭煤瓦斯壓力測(cè)定鉆孔的布置按《防止煤與瓦斯突出規(guī)定》的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行；7）瓦斯壓力測(cè)定地點(diǎn)應(yīng)選擇在進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)，行人少且便于安設(shè)保護(hù)柵欄的地方。五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.3測(cè)壓地點(diǎn)選擇46五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.4測(cè)壓孔施工1）鉆孔直徑宜為φ65~φ95mm。鈷孔長(zhǎng)度應(yīng)保證測(cè)壓所需的封孔深度;2）鉆孔的開(kāi)孔位置應(yīng)選在巖石（煤壁）完整的地點(diǎn)；3）鉆孔施工應(yīng)保證鉆孔平直、孔形完整，穿層測(cè)壓鉆孔除特厚煤層外應(yīng)穿越全厚，對(duì)于特厚煤層測(cè)壓，鉆孔應(yīng)進(jìn)入煤層1.5m~3.0m;4）鉆孔施工好后，應(yīng)立即用壓風(fēng)或清水清洗鉆孔，清除鉆屑，保障鉆孔暢通；5）在鉆孔施工中應(yīng)準(zhǔn)確記錄鉆孔方位、傾角、長(zhǎng)度、鉆孔開(kāi)始見(jiàn)煤長(zhǎng)度及鉆孔在煤層中的長(zhǎng)度，鉆孔開(kāi)鉆時(shí)間、見(jiàn)煤時(shí)間及鉆畢時(shí)間；6）鉆孔施工前應(yīng)制定詳細(xì)的技術(shù)及安全措施（包括測(cè)壓觀測(cè)期間所應(yīng)采取的技術(shù)及安全措施）。47五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.5封孔深度1）最小封孔深度>鉆孔泄壓圈Rx;2）最大封孔深度<孔口到煤層距離L2;3）封孔深度一般應(yīng)>12m.穿層鉆孔測(cè)壓時(shí)最小封孔深度48五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.5封孔深度順層鉆孔測(cè)壓時(shí)最小封孔深度1）最小封孔深度>鉆孔泄壓圈Rx;2）氣室長(zhǎng)度Lq>1.5m;3）封孔深度一般應(yīng)>12m（30-40m）.49五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.6壓力測(cè)定——主動(dòng)測(cè)壓1）測(cè)壓前，先向鉆孔內(nèi)注入補(bǔ)償氣體（N2orCO2），補(bǔ)償壓力應(yīng)為估計(jì)煤層壓力的0.5倍；2）至少每班觀測(cè)一次壓力表；3）P<4MPa時(shí)，觀測(cè)時(shí)間一般為5~10d；P>4MPa時(shí)，觀測(cè)時(shí)間一般為10~20d；4）觀測(cè)的P變化較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)間隔時(shí)間。PtPt壓力恢復(fù)曲線壓力恢復(fù)曲線50五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.6壓力測(cè)定——被動(dòng)測(cè)壓1）無(wú)需壓力補(bǔ)償；2）至少天班觀測(cè)一次壓力表；3）觀測(cè)時(shí)間一般為20~30d；4）觀測(cè)的P變化較大時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)間隔時(shí)間。Pt壓力恢復(fù)曲線51五、煤層瓦斯基本參數(shù)2.煤層瓦斯壓力2.7煤層瓦斯壓力的一般規(guī)律1）煤層瓦斯壓力隨埋藏深度的加深而增加；2）在地應(yīng)力增高的地質(zhì)構(gòu)造帶，煤層瓦斯壓力也增高；52六、礦井瓦斯涌出1.礦井瓦斯涌出形式瓦斯涌出開(kāi)采煤層時(shí)，煤體遭到破壞或受到采動(dòng)影響，賦存在煤體內(nèi)的瓦斯就會(huì)離開(kāi)煤體而涌入采掘空間，這種現(xiàn)象稱(chēng)為瓦斯涌出瓦斯涌出形式正常涌出異常涌出53六、礦井瓦斯涌出1.礦井瓦斯涌出形式正常涌出瓦斯從采落煤(巖)塊和煤(巖)壁，通過(guò)孔隙、裂隙緩慢而長(zhǎng)時(shí)間的均勻釋放。首先是游離瓦斯，而后是部分解吸瓦斯特點(diǎn)：涌出范圍廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定是礦井瓦斯涌出的主要形式54六、礦井瓦斯涌出1.礦井瓦斯涌出形式異常涌出—瓦斯噴出、煤與瓦斯突出瓦斯噴出在采掘過(guò)程中，瓦斯從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量涌出的一種異?，F(xiàn)象煤與瓦斯突出在地應(yīng)力和瓦斯壓力的共同作用下，破碎的煤、巖和瓦斯由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空間大量拋出的異常動(dòng)力現(xiàn)象是一種及其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象瓦斯逆流可達(dá)數(shù)十米及至千米以上瓦斯波及范圍可達(dá)幾個(gè)采區(qū)及至全井動(dòng)力效應(yīng)明顯55六、礦井瓦斯涌出2.礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法分源預(yù)測(cè)法礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法類(lèi)比法灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)法模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法時(shí)間系列預(yù)測(cè)法562.1礦山統(tǒng)計(jì)法

式中H—設(shè)計(jì)新水平的垂深，m；

H0—瓦斯風(fēng)化帶深度，m；

a—瓦斯涌出量梯度，m/m3/t。式中H2、H1—分別為第2、1水平的開(kāi)采深度，m；

Q2、Q1—分別為第2、1水平的瓦斯涌出量，m3/t；六、礦井瓦斯涌出2.礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)572.1礦山統(tǒng)計(jì)法六、礦井瓦斯涌出2.礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)適用范圍

1）生產(chǎn)礦井的延深水平；2）生產(chǎn)礦井開(kāi)采水平的新區(qū)；3）與生產(chǎn)礦井鄰近的新礦井技術(shù)要求

1）必須保證預(yù)測(cè)區(qū)的開(kāi)采技術(shù)條件和地質(zhì)條件與生產(chǎn)區(qū)相同或類(lèi)似

2）外推范圍沿垂深不超過(guò)100～200m，沿傾斜方向不超過(guò)600m。582.2分源預(yù)測(cè)法六、礦井瓦斯涌出2.礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)匯：礦井瓦斯涌出生產(chǎn)采區(qū)瓦斯涌出源：已采采空區(qū)瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出采空區(qū)瓦斯涌出掘進(jìn)工作面瓦斯涌出源：落煤瓦斯涌出源：煤壁瓦斯涌出源：鄰近層瓦斯涌出源：開(kāi)采層瓦斯涌出分源預(yù)測(cè)法592.2分源預(yù)測(cè)法六、礦井瓦斯涌出2.礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)回采面：掘進(jìn)面：開(kāi)采層鄰近層煤壁落煤礦井：60七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)1.瓦斯爆炸反應(yīng)瓦斯爆炸是一個(gè)猛烈而復(fù)雜的鏈?zhǔn)交瘜W(xué)反應(yīng)。

CH4+2O2→CO2+2H2O+833.28J/molCH4+2(O2+4N2)→CO2+2H2O+8N2+833.28J/mol

瓦斯爆炸產(chǎn)生的能量是巨大的。含有253m3純甲烷的甲烷--空氣混合氣體，爆炸產(chǎn)生的能量可達(dá)9958MJ，相當(dāng)于1m3硝化甘油爆炸的能量，相當(dāng)于2.4m3梯恩梯爆炸的能量。61七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)2.瓦斯爆炸的危害●火焰鋒面

火焰鋒面，傳播速度一般為500--700m/s;●沖擊波

波峰壓力可達(dá)10kPa--2MPa；正向沖擊波疊加或返回時(shí)，可形成高達(dá)10MPa的壓力?！窀淖兊V井空氣成分瓦斯爆炸所生成的CO2、CO有毒有害氣體、煙霧充滿整個(gè)采掘空間，導(dǎo)致人員中毒、窒息。62七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)3.瓦斯爆炸的條件3.1瓦斯?jié)舛?3七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)3.瓦斯爆炸的條件3.2火源64七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)3.瓦斯爆炸的條件3.2火源電氣點(diǎn)火源電火花

靜電火花沖擊點(diǎn)火源沖擊摩擦絕熱壓縮化學(xué)點(diǎn)火源明火自然著火高溫點(diǎn)火源高溫表面

熱輻射65七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)3.瓦斯爆炸的條件3.3氧氣濃度

在0.1MPa下，當(dāng)O2濃度低于12%時(shí)，CH4-O2的混合氣體將失去爆炸性。1.爆炸區(qū)2.不爆炸區(qū)3.補(bǔ)充氧氣可爆炸區(qū)B.爆炸下限C.爆炸上限66七、瓦斯爆炸及其防治技術(shù)4.瓦斯爆炸的防治的基本途徑

杜絕火源

消除瓦斯超限

惰化降氧

抑爆裝置

分區(qū)通風(fēng)67八、瓦斯抽放技術(shù)概述1.瓦斯抽放基本方法瓦斯抽放方法本煤層抽放鄰近層抽放采空區(qū)抽放上鄰近層下鄰近層預(yù)抽邊采邊抽邊掘邊抽半封閉抽放全封閉抽放68八、瓦斯抽放技術(shù)概述2.鄰近層瓦斯抽放69八、瓦斯抽放技術(shù)概述3.本煤層瓦斯采前預(yù)抽70八、瓦斯抽放技術(shù)概述4.本煤層瓦斯采前預(yù)抽交叉鉆孔75°交叉鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯網(wǎng)格布孔網(wǎng)格鉆孔預(yù)抽本煤層瓦斯71八、瓦斯抽放技術(shù)概述5.本煤層瓦斯掘前預(yù)抽72八、瓦斯抽放技術(shù)概述6.本煤層邊采邊抽73八、瓦斯抽放技術(shù)概述7.本煤層邊掘邊抽74八、瓦斯抽放技術(shù)概述7.本煤層邊掘邊抽50-70m50-70mAAA—A剖面鉆場(chǎng)鉆孔“鉆墻”布孔邊掘邊抽瓦斯75八、瓦斯抽放技術(shù)概述8.半封閉采空區(qū)瓦斯抽放插管抽放法向冒落拱打鉆孔抽放法頂板尾巷抽放地面鉆孔抽放76八、瓦斯抽放技術(shù)概述9.全封閉采空區(qū)瓦斯抽放密閉巷道抽放均壓密閉抽放（新）77八、瓦斯抽放技術(shù)概述10.分段走向頂板巖孔抽放AA運(yùn)輸順槽回風(fēng)順槽A—A剖面放大圖頂板巖石鉆場(chǎng)抽取采空區(qū)瓦斯+截流鄰近層瓦斯78九、瓦斯突出防治技術(shù)概述1.什么是煤與瓦斯突出？

煤與瓦斯突出是煤層開(kāi)采過(guò)程中嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，是煤礦井下發(fā)生的一種復(fù)雜的有煤（巖）和瓦斯參與的動(dòng)力現(xiàn)象。煤與瓦斯突出發(fā)生時(shí)，能在幾秒至幾十秒的時(shí)間內(nèi)將幾噸到上萬(wàn)噸的煤和幾百立方米到幾百萬(wàn)立方米的瓦斯拋射到采掘空間。79九、瓦斯突出防治技術(shù)概述2.幾個(gè)瓦斯突出實(shí)例突出實(shí)例一

1975年8月8日天府礦務(wù)局三匯壩井+280米水平（垂深500米）主平硐揭K1煤層時(shí)，突出煤(巖)量12700噸，噴出瓦斯量140萬(wàn)立方米。這是我國(guó)所發(fā)生的最大的一次煤與瓦斯突出事例，也是世界上第二大突出事例。80九、瓦斯突出防治技術(shù)概述2.幾個(gè)瓦斯突出實(shí)例突出實(shí)例二

1999年12月26日沈陽(yáng)礦務(wù)局紅菱礦石門(mén)揭煤時(shí)發(fā)生特大型煤與瓦斯突出，突出煤量2000噸，瓦斯逆流2000多米，死亡28人。81九、瓦斯突出防治技術(shù)概述2.幾個(gè)瓦斯突出實(shí)例突出實(shí)例三

2004年10月20日，河南鄭煤集團(tuán)大平煤礦發(fā)生一起特大型煤與瓦斯突出引發(fā)的特別重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受傷。爆炸原因：突出的大量瓦斯造成風(fēng)流逆轉(zhuǎn)，進(jìn)入進(jìn)風(fēng)巷道，遇架線電機(jī)車(chē)火花引爆瓦斯。8222時(shí)09分12秒～22時(shí)12分26秒瓦斯?jié)舛葟?.12%升到40%以上.大平煤礦“10.20”事故瓦斯突出及擴(kuò)散過(guò)程演示22時(shí)31分31秒~22時(shí)35分15秒,瓦斯?jié)舛葟?.17%升到4.0%.21軌道下山巖石掘進(jìn)工作面,突出煤巖量約1894t,瓦斯量25萬(wàn)m322時(shí)32分16秒~22時(shí)39分45秒,瓦斯?jié)舛葟?.5%升到6.3%.83大平煤礦“10.20”瓦斯爆炸傳播過(guò)程演示84九、瓦斯突出防治技術(shù)概述3.瓦斯突出的主要危害危及人員安全破壞礦井生產(chǎn)秩序破壞井下設(shè)備、建筑物和通風(fēng)設(shè)施誘發(fā)其它災(zāi)害事故嚴(yán)重影響礦井經(jīng)濟(jì)效益85九、瓦斯突出防治技術(shù)概述4.我國(guó)煤礦瓦斯突出的現(xiàn)狀截至2001年底，累計(jì)發(fā)生突出15000余次，占世界總突出次數(shù)的40%以上，是世界上突出災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家；我國(guó)有800多個(gè)突出礦井，其中國(guó)有重點(diǎn)煤礦130個(gè)，地方煤礦300多個(gè)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦400多個(gè)；嚴(yán)重突出礦區(qū)有北票、六枝、南桐、天府、芙蓉、松藻、英崗嶺、漣邵、白沙、焦作、雞西、阜新、沈陽(yáng)等；一般突出礦區(qū)有平頂山、淮南、淮北、豐城、萍鄉(xiāng)、陽(yáng)泉、鶴壁等。86九、瓦斯突出防治技術(shù)概述5.煤與瓦斯突出機(jī)理

煤與瓦斯突出是一種力學(xué)現(xiàn)象。突出是地應(yīng)力、煤中所含瓦斯和煤的物理力學(xué)性質(zhì)三因素綜合作用的結(jié)果。

煤與瓦斯突出機(jī)理目前尚未完全搞清，尚處在假設(shè)階段，仍是一個(gè)世界性的技術(shù)難題。87九、瓦斯突出防治技術(shù)概述6.煤與瓦斯突出的類(lèi)型煤與瓦斯突出（簡(jiǎn)稱(chēng)為突出）煤與瓦斯壓出（簡(jiǎn)稱(chēng)為壓出）煤與瓦斯傾出（簡(jiǎn)稱(chēng)為傾出）88九、瓦斯突出防治技術(shù)概述7.煤與瓦斯突出的一般規(guī)律（1）突出危險(xiǎn)性隨采深增加而增大（2）絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進(jìn)工作面（3）突出危險(xiǎn)性隨煤厚增加而加大（4）突出大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶（5）大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導(dǎo)（6）突出前大多有預(yù)兆（7）煤體破壞程度越高，突出危險(xiǎn)性越大（8）石門(mén)突出危險(xiǎn)性最大（9）突出危險(xiǎn)區(qū)常呈條帶狀分布89九、瓦斯突出防治技術(shù)概述8.瓦斯突出預(yù)兆聲響預(yù)兆：響煤炮瓦斯預(yù)兆：瓦斯異常、噴孔結(jié)構(gòu)預(yù)兆：煤體發(fā)暗、結(jié)構(gòu)紊亂、煤變軟礦壓預(yù)兆：片幫、煤墻外臌、底臌、頂（夾）鉆溫度預(yù)兆：溫度降低、煤墻發(fā)涼90九、瓦斯突出防治技術(shù)概述9.瓦斯突出防治措施區(qū)域綜合防突措施：（1）區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（2）區(qū)域防突措施（3）區(qū)域措施效果檢驗(yàn)（4）區(qū)域驗(yàn)證局部綜合防突措施：（1）工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（2）工