煤與瓦斯突出防治技術.ppt

通防部：夏保慶 2012年2月,天池公司煤與瓦斯突出 防治知識講座,匯報內容,匯報內容,第一部分 瓦斯性質、危害與用途 第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀 第三部分 瓦斯突出防治技術 第四部分 防突技術存在的問題 第五部分 解決防突技術問題的對策,化學式：CH4 分子量：16.042kg/kmol 密度：0.7168kg/m3 沸點：-161.7（0.1MPa下） 液態(tài)密度：415kg/m3 水中的溶解度：55.6 l/m3 發(fā)熱量：8568大卡/m3,分子直徑：0.4110-9m 分子體積：22.36m3/kmol 對空氣的比重：0.5545 溶點： -182.5 擴散系數(shù)：0.196cm2/s 空氣中的爆炸下限：5% 空氣中的爆炸上限：16%,第一部分 瓦斯的性質、危害與用途,第一部分 瓦斯的性質、危害與用途,（1）污染環(huán)境，加劇大氣“溫室效應” （2）可造成瓦斯窒息事故 瓦斯?jié)舛?3%時，呼吸短促 瓦斯?jié)舛冗_57%時，即刻昏迷 （3）可釀成瓦斯燃燒事故 瓦斯?jié)舛?%或16% （4）引起瓦斯爆炸事故 瓦斯?jié)舛仍?15% （5）產生煤與瓦斯突出事故,第一部分 瓦斯的性質、危害與用途,第一部分 瓦斯的性質、危害與用途,第一部分 瓦斯的性質、危害與用途,作城鎮(zhèn)煤氣 作鍋爐和窯爐的燃料 瓦斯發(fā)電 作機動車的燃料 作化工原料生產化工產品,第一部分 瓦斯的性質、危害與用途,第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀,我國是世界上瓦斯突出災害最嚴重的國家，截至2004年底，累計發(fā)生突出 15600多次，占世界總突出次數(shù)的40以上。,我國有600多個突出礦井： 國有重點煤礦154個 地方煤礦200多個 鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦300多個 幾乎所有采煤省份都有突出礦井,第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀,嚴重突出礦區(qū) 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,國有重點煤礦礦井類型構成,低瓦斯礦,瓦斯突出礦,高瓦斯礦,第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀,第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀,2001年2004年，我國發(fā)生有人員死亡的瓦斯突出事故185起，死亡746人，其中，一次死亡10人以上的突出事故12起，死亡334人。,第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀,第二部分 我國瓦斯突出現(xiàn)狀,什么是煤與瓦斯突出？ 煤與瓦斯突出是煤層開采過程中嚴重的自然災害之一，是煤礦井下發(fā)生的一種復雜的有煤、巖和瓦斯參與的動力現(xiàn)象。 煤與瓦斯突出發(fā)生時，能在幾秒至幾十秒的時間內將幾噸到上萬噸的煤和幾百立方米到幾百萬立方米的瓦斯拋射到采掘空間。,第三部分 瓦斯突出防治技術,第三部分 瓦斯突出防治技術,突出事例一： 1975年8月8日 天府礦務局三匯壩井+280米水平（垂深500米）主平硐揭K1煤層時，突出煤(巖)量12700噸，噴出瓦斯量140萬立方米。這是我國所發(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。,突出事例二: 1999年12月26日沈陽礦務局紅菱礦石門揭煤時發(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。,第三部分 瓦斯突出防治技術,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的危害: 危及井下作業(yè)人員的安全 破壞礦井正常的生產秩序 破壞井下設備和建筑物，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風設施 誘發(fā)其它災害事故，如瓦斯煤塵爆炸、瓦斯燃燒 嚴重影響礦井經濟效益,第三部分 瓦斯突出防治技術,我國是什么時候開始突出的？到現(xiàn)在共發(fā)生多少次突出了？ 我國最早有記載的煤與瓦斯突出突出事例是1950年5月1日遼源礦務局富國二井在垂深280米煤巷掘進時發(fā)生的，截止到2000年底，我國已累計發(fā)生突出18000余次，占世界各國總突出次數(shù)的40%以上，已成為世界上煤與瓦斯突出災害最為嚴重的國家。,第三部分 瓦斯突出防治技術,我國有800多個突出礦井，其中國有重點煤礦130個，地方煤礦300多個，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦400多個，各個采煤省份幾乎都有突出礦井。嚴重突出礦區(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、沈陽等，一般突出礦區(qū)有平頂山、淮南、淮北、豐城、萍鄉(xiāng)、陽泉、鶴壁等 。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出分類 按成因和特征，將煤與瓦斯突出分為三類： （1）煤與瓦斯突出（簡稱為突出） （2）煤與瓦斯壓出（簡稱為壓出） （3）煤與瓦斯傾出（簡稱為傾出）,第三部分 瓦斯突出防治技術,突出的基本特征 突出的煤拋出距離較遠，具有明顯的分選性； 拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角； 拋出的煤破碎程度較高，含有大量的煤塊和手捻無粒感的煤粉 有明顯的動力效應，破壞支架、推倒礦車、破壞和拋出安裝在巷道內的設施； 有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量遠遠大于突出煤的瓦斯含量，有時會使風流逆轉； 突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （1）煤層突出危險性隨采深增加而增大 在淺部開采為高瓦斯甚至為低瓦斯的礦井，開采到深部后，由于煤層賦存條件的變化，煤層瓦斯壓力增大，可能轉變?yōu)橥怀龅V井；一些在淺部開采突出危害較輕的突出礦井，開采到深部后，可能轉變?yōu)閲乐赝怀龅V井。礦井或煤層一般有一個始突深度，當大于該深度時，就有發(fā)生突出的危險。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （2）絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進工作面 在統(tǒng)計的9845次突出中，煤巷掘進工作面突出7482次，占76%，石門揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （3）煤層突出危險性隨煤厚增加而加大 以南桐礦務局三號井為例： 5號煤厚0.70.8m，平均突出強度38噸/次，最大突出強度138噸/次； 6號煤厚11.5m，平均突出強度43噸/次，最大突出強度450噸/次； 4號層，煤厚2.53.2m，平均突出強度88噸/次，最大突出強度5000噸/次，該局所有特大型突出都發(fā)生在該煤層。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （4）突出大多數(shù)發(fā)生在地質構造帶 在3082次有地質構造情況詳細記錄的突出中，2525次突出地點有斷層、褶曲、火成巖侵入、煤層厚度變化等地質構造，占81.9%；557次突出無地質構造，僅占18.1%。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （5）大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導 8480次突出事例統(tǒng)計表明，有8253次有放炮、支護、落煤、帶鉆等作業(yè)方式誘導了突出，占97.3%，其中放炮作業(yè)突出5481次，占64.6%，風鎬落煤突出676次，占8%，手鎬落煤突出1102次，占13%。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （6）突出前大多有預兆 在我國統(tǒng)計的5029次有明確突出預兆記載的突出事例中，有4493次突出發(fā)生前有突出預兆，占89.3%，無突出預兆僅有536次，占10.7%。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （7）煤體破壞程度越高，突出危險性越大 突出煤層多發(fā)生在為、類煤中，此類煤的共同特點是堅固性系數(shù)f值小、煤層瓦斯放散初速度P大、煤層透氣性系數(shù)小、層理紊亂、多為遭受到地質構造揉皺的構造煤。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （8）石門突出危險性最大 在統(tǒng)計的9845次突出中，盡管石門突出次數(shù)少，但突出強度大，平均突出強度為316.5噸/次，是平巷平均突出強度（50噸/次）的6倍以上。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 （9）煤層突出危險區(qū)常呈條帶狀分布 前蘇聯(lián)統(tǒng)計資料表明，在突出煤層中，突出危險區(qū)僅占突出煤層區(qū)域總面積的10%。 我國統(tǒng)計資料表明，突出煤層中，突出危險區(qū)僅占突出煤層區(qū)域總面積的 1015%。,第三部分 瓦斯突出防治技術,瓦斯突出的常見預兆 聲響預兆-響煤炮 瓦斯預兆-瓦斯異常、噴孔 煤結構預兆-煤結構紊亂、煤體發(fā)暗、煤厚急劇變化 礦壓顯現(xiàn)預兆-片幫、煤墻外臌、底臌、頂（夾）鉆 溫度預兆-溫度降低、煤墻發(fā)涼,第三部分 瓦斯突出防治技術,綜合防突措施流程圖,第三部分 瓦斯突出防治技術,瓦斯突出危險性預測 區(qū)域預測 工作面預測,第三部分 瓦斯突出防治技術,區(qū)域預測煤層 突出危險性的單項指標包括： 1.煤的破壞類型 2.瓦斯放散初速度指標 3.煤的堅固性系數(shù) 4.煤層瓦斯壓力,區(qū)域預測方法-單項指標法,第三部分 瓦斯突出防治技術,D=（0.0075H/f-3）(P-0.74) K=P/f D煤層突出危險性綜合指標； K煤的突出危險性綜合指標； H開采深度，m； P煤層瓦斯壓力，取兩個測壓孔 實測瓦斯壓力最大值，MPa； P軟分層煤的瓦斯放散初速 度指標； f軟分層煤的平均堅固性系數(shù)。,區(qū)域預測方法-綜合指標法,第三部分 瓦斯突出防治技術,瓦斯突出區(qū)域預測工作程序,確定目標,資料收集,參數(shù)測試,瓦斯壓力,瓦斯含量,堅固性系數(shù),瓦斯放散初速度,吸附常數(shù),灰分、水分、孔隙率,預測結論,第三部分 瓦斯突出防治技術,需要收集的資料,礦井設計說明書,采掘工程平面圖,井上下對照圖,瓦斯含量（壓力）歷史測定資料,礦井地質報告,瓦斯動力現(xiàn)象歷史資料,近三年來的礦井瓦斯等級鑒定資料,首分層回采工作面瓦斯涌出資料,第三部分 瓦斯突出防治技術,工作面預測的常用儀表 MD-2型鉆屑瓦斯解吸儀、ZLD-1型多級流量計、JN-1型膠囊封孔器、WTC、TWY是工作面突出危險性預測最常見的儀表。,第三部分 瓦斯突出防治技術,MD-2型鉆屑瓦斯解吸儀,ZLD-1型多級流量計,第三部分 瓦斯突出防治技術,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤巷掘進工作面預測-鉆孔瓦斯涌出初速度法,（1）工作面的軟分層中，靠近巷道兩幫，各打一個平行于巷道掘進方向，直徑42mm，深3.5m的預測鉆 （2）用專用封孔器封孔，留0.5m長測量室 （3）在成孔2min內測定完鉆孔瓦斯涌出初速度,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤巷掘進工作面預測-鉆孔瓦斯涌出初速度法,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤巷掘進工作面預測-鉆屑解吸指標法,(1)在煤巷掘進工作面軟分層中打2個直徑42mm、深810m的預測鉆孔，如右圖示； (2)鉆孔每打1m，測定一次鉆屑量，每隔2m測定一次鉆屑解吸指標；根據(jù)每個鉆孔的最大鉆屑量Smax和最大鉆屑解吸指標h2或K1預測工作面的突出危險性。,第三部分 瓦斯突出防治技術,煤巷掘進工作面預測-鉆屑解吸指標法,第三部分 瓦斯突出防治技術,采煤工作面預測方法 原則上可采用所有應用于煤巷掘進工作面突出預測方法。由于采煤工作面長，預測工作量大，一般采用鉆孔瓦斯涌出初速度法預測突出危險性。,第三部分 瓦斯突出防治技術,防突措施的類型 （1）區(qū)域防突措施 使煤層一定區(qū)域（如一個采區(qū)）消除突出危險性。 （2）局部防突措施 使工作面前方小范圍煤體喪失突出危險性。,第三部分 瓦斯突出防治技術,區(qū)域性防突措施-保護層開采,第三部分 瓦斯突出防治技術,厚煤層分層開采也相當于保護層開采,解放層,被解放層,第三部分 瓦斯突出防治技術,區(qū)域性防突措施-預抽煤層瓦斯,預抽煤層瓦斯措施的沿層布孔方式示意圖,第三部分 瓦斯突出防治技術,區(qū)域性防突措施-預抽煤層瓦斯,預抽煤層瓦斯措施的穿層布孔方式示意圖,第三部分 瓦斯突出防治技術,局部防突措施,石門防突措施： （1）擴孔卸煤鉆 （2）金屬骨架 （3）高壓注水 （4）水力沖孔 （5）超前鉆孔,煤巷防突措施： （1）水力沖孔 （2）超前鉆孔 （3）松動爆破 （4）超前支護 （5）高壓注水 （6）卸壓槽 （7）掩護擋板,采面防突措施： （1）超前支護 （2）卸壓槽 （3）高壓注水 （4）淺孔松動爆破,第三部分 瓦斯突出防治技術,局部防突措施-超前鉆孔,第三部分 瓦斯突出防治技術,局部防突措施-深孔松動爆破,深孔松動爆破鉆孔布置： 如右圖示。 -直徑為125mm的控制孔 -直徑為50mm的爆破孔,水力擠出鉆孔布置,第三部分 瓦斯突出防治技術,局部防突措施-水力擠出,水力擠出設備,第三部分 瓦斯突出防治技術,第三部分 瓦斯突出防治技術,防突措施效果檢驗 目的在于保證防突措施的有效性和措施執(zhí)行的效果。 措施執(zhí)行后如效果檢驗有效，可在采取安全防護措施的情況下，進行采掘作業(yè)；如效果檢驗無效，則必須采取補充措施，再進行措施效果檢驗，直到效果檢驗有效為止。,第三部分 瓦斯突出防治技術,防突措施效果檢驗方法 措施效果檢驗方法在原則上與突出預測方法相同。不同之處在于措施效果檢驗用檢驗鉆孔應打在措施孔之間。,防突措施效果檢驗鉆孔布置,1措施孔 2措施效果檢驗孔,第三部分 瓦斯突出防治技術,第三部分 瓦斯突出防治技術,安全防護措施 井下作業(yè)人員必須配帶隔離式自救器； 掘進工作面應實施遠距離放炮，放（躲）炮距離不得小于300m，條件許可時，放炮地點應盡量設在進風側反向風門之外或避難峒室內； 炮后30分鐘以后才能進入工作面； 礦井應裝備壓風自救系統(tǒng)，并按煤礦安全規(guī)程和防突細則有關規(guī)定在采掘巷道內設立避難所和壓風自救峒室； 掘進工作面巷道的進風側應設立兩道堅固的反向風門。,第四部分 防突技術存在的問題,突出機理不甚清楚,區(qū)域防突意識薄弱,不能有效控制突出死亡事故時有發(fā)生,瓦斯預抽效果差,區(qū)域預測亟待加強,技術隊伍青黃不接,預測指標不敏感,抽放時間短,鉆孔數(shù)量少,松軟煤層打鉆困難,高指標不突,低指標突出,不探構造,瓦斯地質不詳,重局部，輕區(qū)域,消突措施效率低,對策之一：