煤礦瓦斯防治

1、煤礦瓦斯防治煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 煤科總院沈陽研究院煤科總院沈陽研究院 胡光龍胡光龍 研究員研究員 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 安全重在實現(xiàn)人與自然的和諧 頻頻發(fā)生的生產(chǎn)安全事故，就是大自然及其 所固有的規(guī)律對人類逆行的懲罰。只有正確 認(rèn)識客觀規(guī)律，順應(yīng)客觀規(guī)律的要求，才能 掌握安全生產(chǎn)的主動權(quán)。 煤礦瓦斯事故發(fā)生同理 什麼是事故： 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 事故：事故：是指造成死亡、疾病、傷害、損壞或者其 他損失的意外情況。 事故是人(個人或集體)在為實現(xiàn)某種意圖而進(jìn)行的 活動過程中，突然發(fā)生的、違反人的意志的、迫 使活動暫時或永久停止的事

2、件。 事故的發(fā)生具有隨機性質(zhì)。事故是一種動態(tài)事件， 它開始于危險的激化，并以一系列原因事件按一 定的邏輯順序流經(jīng)系統(tǒng)而造成的損失 。 事故危害：事故危害： 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 1、事故損害了勞動者的基本權(quán)利 我國憲法、勞動法和安全生產(chǎn)法賦于 勞動者保證人身安全的各項權(quán)利，發(fā)生各類傷亡事 故就是損害了勞動者的安全與健康的權(quán)利。 2、傷亡事故給勞動者及其家庭帶來災(zāi)難 一次傷害、一片血淚，傷亡事故奪走了職工的生 命，留下孤兒寡母，含淚度日，終生凄慘，幸福家 庭傾刻破碎。嚴(yán)重工傷造成勞動者終身殘疾，等于 奪走半條生命，使他們不能像健全人那樣工作和生 活，完全、大部分或部分喪失謀生能力，

3、在經(jīng)濟(jì)上、 生活上和精神上等方面都陷入長期的困難和痛苦之 中。 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 3 傷亡事故影響企業(yè)的生產(chǎn)和工作 “事故猛如虎”，一方面是企業(yè)資產(chǎn)的嚴(yán)重破壞和 損失；另一方面使事故善后處理問題極為棘手。 4 傷亡事故使企業(yè)遭受重大經(jīng)濟(jì)損失甚至破產(chǎn) 事故經(jīng)濟(jì)損失包括直接經(jīng)濟(jì)損失和間接經(jīng)濟(jì)損失。 一起特別重大事故經(jīng)濟(jì)損失都在幾千萬元，甚至 上億元以上。 5 傷亡事故加大了企業(yè)的生產(chǎn)成本，降低了企業(yè)在 市場中的競爭力 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 6 傷亡事故成為企業(yè)改革的障礙 7 傷亡事故制約國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展 對于一個企業(yè)來說，發(fā)生一場重大以上傷亡事故， 可以由盈利變?yōu)?/p>

4、虧損，根本談不上可持續(xù)發(fā)展。對 于國家來說，傷亡事故除造成人員、財產(chǎn)和資源的 巨大損失外，也污染了環(huán)境，破壞了生態(tài)，制約了 國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，為打造和諧社會制造了障 礙。 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 8 傷亡事故影響社會安定 長期以來，工傷工亡問題的爭議糾紛和上訪，一直 都是影響社會安定的因素之一，成為各級政府信訪 部門和勞動爭議仲裁部門的經(jīng)常性工作，而且處理 時最棘手、最復(fù)雜、最困難。職工及家庭在心理上 很難承受傷亡事故帶來的痛苦。所以說，傷亡事故 影響社會安定，就是政治問題。 9 傷亡事故成為各級政府、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的一個難題 為官一任，保一方平安”。一個地方出了事故，處 理事故就成

5、為當(dāng)?shù)卣褪鹿蕟挝坏囊患o急大事。 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 10 傷亡事故使一些領(lǐng)導(dǎo)受到行政處分，甚至丟掉官 帽 11 傷亡事故影響國家形象 大事故多發(fā)，情況嚴(yán)重，必然有損于國家形象。特 別是在媒體的監(jiān)督作用下，事故發(fā)生后，能夠立即 向社會公布，消息傳播的更快更廣，給國家?guī)砹?很壞的影響。 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 煤礦事故：煤礦事故： 瓦斯事故：爆炸、燃燒、突出、窒息瓦斯事故：爆炸、燃燒、突出、窒息 煤塵事故：爆炸、塵肺病煤塵事故：爆炸、塵肺病 火災(zāi)事故：火災(zāi)事故： 水災(zāi)事故：水災(zāi)事故： 頂板事故：頂板事故： 沖擊地壓事故：沖擊地壓事故： 機電運輸事故：機電運輸事故

6、： 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 防止瓦斯事故防止瓦斯事故 瓦斯災(zāi)害的隱患主要表現(xiàn)在兩個方面：第一是礦井 作業(yè)空間的瓦斯積聚；第二是煤與瓦斯突出。 井下瓦斯積聚的原因井下瓦斯積聚的原因： 1、煤層瓦斯含量大，在采掘過程中瓦斯大量涌出致使采掘 空間通風(fēng)能力不能將瓦斯稀釋到安全界限以下； 2、地質(zhì)構(gòu)造帶異常瓦斯涌出； 3、大氣壓降低使采空區(qū)瓦斯涌出； 4、發(fā)生瓦斯動力現(xiàn)象； 5、沖擊地壓和冒頂使破碎煤體瓦斯大量涌出； 6、爆破落煤瓦斯集中涌出； 煤礦瓦斯防治 人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 7、通風(fēng)失控導(dǎo)致瓦斯不能正常排放而積聚： 8、違章作業(yè) 煤與瓦斯突出的原因：煤與瓦斯突出的原因： 1、開采煤層具

7、有突出危險性； 2、鄰近煤層具有突出危險性； 3、對突出危險性認(rèn)識不清； 4、沖擊地壓或礦壓所致； 5、殘存動力平衡失穩(wěn)（疲勞失穩(wěn)）或構(gòu)造應(yīng)力釋放； 6、預(yù)測指標(biāo)不準(zhǔn)確； 7、抽放瓦斯不到位。 瓦斯事故 瓦斯爆炸、燃燒、窒息 瓦斯爆炸的形成 瓦斯爆炸界限在空氣中的濃度5-16%，但混入可爆性氣體爆炸界限可擴大， N=100/(c1/N1+c2/N2)%，N、N1、N2、等為混合氣體和各可燃?xì)怏w的爆 炸上下限，c1、c2各可燃?xì)怏w占混合氣體%； 引火溫度650-7500C?；鹪矗好骰?、自燃火、電火、摩擦和撞擊火及吸 煙等； 氧氣濃度：空氣中氧氣在12%以上均可發(fā)生瓦斯爆炸，“規(guī)程”規(guī)定采掘面進(jìn)

8、風(fēng)氧氣濃度不低于20%； 瓦斯爆炸的感應(yīng)期：即在采掘面的風(fēng)流中形成可爆性瓦斯積聚，在一定的瓦斯 濃度和火源溫度下，發(fā)生爆炸的時間，如瓦斯為8%，火源為7000C，發(fā)生爆 炸時間為14秒，10250C為0.08秒。瓦斯壓力大或混入促使爆炸化學(xué)反應(yīng)的氣 體感應(yīng)期短甚至立即爆炸。 瓦斯事故 瓦斯爆炸的危害 高溫、高壓：瓦斯9.5%在采掘空間爆炸溫度可達(dá)18500C，爆炸壓力 可達(dá)0.74MPa； 危害：破壞系統(tǒng)，引發(fā)火災(zāi)、人員傷亡、井巷和設(shè)備損壞。 可形成多次連續(xù)爆炸及引發(fā)煤塵爆炸。 瓦斯燃燒：即未爆現(xiàn)象，是局部高濃度瓦斯擴散性遇明火燃燒。 瓦斯窒息：瓦斯涌入空氣中，使空氣中的氧氣濃度下降，當(dāng)瓦斯?jié)?/p>

9、度 為43%時，氧氣濃度為12%人員即刻處于昏迷和死亡危險。 煤與瓦斯突出的危害 煤巖流、瓦斯流產(chǎn)生的沖擊波，破壞礦井系統(tǒng)、風(fēng)流逆轉(zhuǎn)、人員傷亡、 井巷和設(shè)備損壞；造成瓦斯積聚可引起瓦斯爆炸；大的突出孔洞可引 發(fā)冒頂；自燃煤層由于突出產(chǎn)生細(xì)小的煤粒極易氧化易發(fā)生自然發(fā)火； 清理突出孔洞，由于應(yīng)力不均衡，會發(fā)生再突出的危險性等。 事故案例 建國以來全國煤礦一次死亡100人以上事故簡介 事故案例 事故案例 瓦斯爆炸： 2000年9 月27日20時38分，貴州省水城礦務(wù) 局木沖溝煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故。事故波 及除+1800m水平大巷以外的所有井下地點。 井下作業(yè)的224名礦工中，162人遇難，11 人

10、重傷，83人生還。 該礦為高瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量 為19.9m3/t。 木沖溝礦事故（循環(huán)風(fēng)違規(guī)排瓦斯打 開礦燈） 事故案例 事故案例 煤礦幾起特別重大瓦斯事故及導(dǎo)致的原因： 1、2004.10.22 鄭州大平礦難 死亡148人（突出引 起進(jìn)風(fēng)區(qū)瓦斯爆炸）； 2、2004.11.27 銅川陳家山礦難 死亡166人 （強 制放頂瓦斯爆炸）； 3、2005.2.14 阜新孫家灣礦難 死亡214人 （沖擊 地壓引起原低瓦斯風(fēng)道帶電作業(yè)瓦斯爆炸）； 4、2005.12.7 唐山劉家屯瓦斯爆炸礦難死亡108人。 5、1999年河南白莊瓦斯爆炸事故簡析： A、B為常閉風(fēng)門，C為爆炸點。A風(fēng)門打開風(fēng)

11、流短 路使C點瓦斯積聚，帶電作業(yè)發(fā)生爆炸。 事故案例 運煤下山 材料下山 事故案例 按事件樹分析是一條事故鏈和五條防止事故的途徑。 從以上事故可以認(rèn)識到一個規(guī)律：從以上事故可以認(rèn)識到一個規(guī)律： 大部分事故往往發(fā)生在大部分事故往往發(fā)生在正常狀況下是正常狀況下是“安安 全的全的區(qū)域區(qū)域”，但是由于突發(fā)事件的出現(xiàn)，但是由于突發(fā)事件的出現(xiàn)， 如瓦斯異常涌出、突出，使得原來的如瓦斯異常涌出、突出，使得原來的“安安 全全”區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榇嬖谥卮箅[患的危險區(qū)域，區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榇嬖谥卮箅[患的危險區(qū)域， 然而這種動態(tài)變化未能為職工所發(fā)現(xiàn)，或然而這種動態(tài)變化未能為職工所發(fā)現(xiàn)，或 未能及時處理，基于僥幸心理，違章作業(yè)，未能

12、及時處理，基于僥幸心理，違章作業(yè)， 導(dǎo)致特別重大事故的發(fā)生導(dǎo)致特別重大事故的發(fā)生。 煤礦瓦斯防治 與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 如何防止瓦斯事故如何防止瓦斯事故 煤礦瓦斯防治 與瓦斯共創(chuàng)和諧體系 充分認(rèn)識瓦斯 有效抽排瓦斯 科學(xué)管理瓦斯 充分認(rèn)識瓦斯 1、什麼是瓦斯 瓦斯是礦井有害氣體，這里講的是甲烷CH4。 是成煤過程中伴生氣體，主要是CH4?？少x存 于煤層中，也可存在于其它巖石的空、孔隙 中。甲烷氣生成量也不同，從褐煤到無煙煤、 噸煤生氣量為（68419）m3。 充分認(rèn)識瓦斯 煤階褐煤長焰煤氣煤肥煤焦煤 瘦煤 貧煤 無煙煤 累計 產(chǎn)氣量 68168212229270 287 333 419 2 2、

13、甲烷的性質(zhì)、甲烷的性質(zhì) 甲烷的化學(xué)分子式：CH4。它是無色、無味、無 嗅，可燃、可爆炸氣體（515% ） ，對人呼吸的 影響同氮氣相似，可以使人窒息。 CH4分子直徑0.41nm， 密度（標(biāo)況）0.716kg/m3，是空氣的0.5547倍（00C）， 擴散速度是空氣的1.34倍?？諝庵蠧H4達(dá)43%時O2則小于 12%，人窒息。 CH4與空氣混合形成氣團(tuán)時，該氣團(tuán)較周圍氣體的密度輕， 它將邊上浮、邊擴散。 充分認(rèn)識瓦斯 3、煤層瓦斯賦存規(guī)律 煤層瓦斯垂直分帶組分、含量（下表）： 充分認(rèn)識瓦斯 甲烷帶以下煤層中的瓦斯含量隨著煤層埋藏深度的增加而增 加。 瓦斯在煤層中的狀態(tài)：瓦斯以游離和吸附狀態(tài)賦

14、存于煤的孔 隙中。 煤的多孔性：煤中孔隙有可見和不可見孔，其體積以m3/m3或 % 為K1 ； 下式中：p-煤的視密度t/m3；t-煤的真密度t/m3。 t pt k 1 充分認(rèn)識瓦斯 各種牌號煤的孔隙率見下表： 充分認(rèn)識瓦斯 壓汞測定煤的孔徑： r孔隙半徑， A；汞對煤的濕潤邊緣角，平均為1400；汞的表 面張力，4.810-3N/cm=4.810-11N/A；p汞的壓力，MPa。 由： r2p=-2rcos 得： r=7500/p 由壓汞測定各種破壞類型的煤樣得知，隨著煤破壞程度的提高，過渡孔 （1001000A）和中孔（100010000A）容積皆增大，而且孔徑越大增 大的程度越大。 煤

15、吸附瓦斯性： 煤吸附瓦斯等溫線，符合朗格繆爾方程式： bp abp X 1 0 充分認(rèn)識瓦斯 X0在某一溫度下，瓦斯壓力為p時，單位質(zhì)量（或體積）純煤（去水和 灰分）吸附的瓦斯量，m3/t(m3/m3)； a吸附常數(shù)，純煤極限吸附量；m3/t.r； b吸附常數(shù)，MPa-1； p瓦斯壓力，MPa。 原煤瓦斯含量：原煤吸附瓦斯（考慮水分和灰分的影響）+游 離瓦斯。（見下式） r KpMA Mbp abp w adad ad 10 100 100 31. 01 1 1 0 充分認(rèn)識瓦斯 式中：Mad煤中水分，%；Aad煤中灰分，%；K 孔隙率，m3/ m3； r煤的視密度（容重）t/ m3。 煤中瓦

16、斯含量賦存規(guī)律：隨著煤層埋藏深度的增加 而增加。 煤層瓦斯含量的測定：直接和間接測定方法，直接 法即按標(biāo)準(zhǔn)采取煤樣測定瓦斯解吸量并計算解吸損 失量和在實驗室測定煤樣殘存瓦斯量來確定煤層瓦 斯含量；間接法即測定瓦斯壓力和有關(guān)參數(shù)用上式 計算煤層瓦斯含量。 充分認(rèn)識瓦斯 直接測定法煤樣解吸法 瓦斯含量=解吸量+損失量+殘存量 解吸量：在每次鉆孔中取煤樣裝罐，進(jìn)行解吸量測 定（用排水取氣法測定）； 殘存量：（實驗室測定） 損失量：作圖推定，煤樣解吸測定前的暴露時間為 t0， t0 =t2-t1；不同時間t下測定的Vt值，繪制全 部測點(t0 +t)0.5， Vt曲線圖，將測點的直線關(guān)系 段延長與縱坐

17、標(biāo)軸相交，直線在縱坐標(biāo)軸上的截 距即為瓦斯損失量。 如下圖： 充分認(rèn)識瓦斯 損失量圖示法： 充分認(rèn)識瓦斯 損失量計算法： Vt=a+bt 按上述的圖示確定直線段的數(shù)值,按最小二乘法確 定a、b值。t=0時a值即為損失量。 冪函數(shù)計算損失量法： qt=q0.(1+t)-n (此法即將t、 Vt轉(zhuǎn)化為解吸速 度 (ti+ ti-1)/2、qt） 損失量 : Vs= n t n 1 11 q 1 0 0 充分認(rèn)識瓦斯 4、礦井瓦斯涌出規(guī)律 煤層瓦斯由吸附和游離狀態(tài)賦存，其數(shù)量均決定于 瓦斯壓力即游離瓦斯作用于孔隙壁的氣體壓力，當(dāng) 礦井采煤時，由于煤巖碎裂、巷道和采空區(qū)的存在 則形成煤層瓦斯解吸和流動

18、的條件，而導(dǎo)致礦井 （采區(qū)、工作面）風(fēng)流中含有瓦斯，其含有量稱之 為礦井（采區(qū)、工作面）瓦斯涌出量。絕對瓦斯涌 出量為m3/min，相對瓦斯涌出量為m3/t。 充分認(rèn)識瓦斯 1）礦井瓦斯來源 對一個生產(chǎn)礦井，必須清楚礦井瓦斯來源，了解各瓦斯源涌出瓦斯量。 充分認(rèn)識瓦斯 2）礦井瓦斯涌出影響因素 煤層和巖層瓦斯含量：含量大涌出量大 開采深度：由于深度增加瓦斯含量增加 開采規(guī)模：開采規(guī)模越大絕對瓦斯涌出量越大 開采順序與開采方法：煤層群首采層，特厚煤層 第一分層瓦斯涌出量大，冒落比充填大 大氣壓力的變化是采空區(qū)瓦斯涌出量發(fā)生變化： 氣壓變低采空區(qū)瓦斯涌出量加大；反之變小。 充分認(rèn)識瓦斯 采掘煤炭時

19、受采動影響的煤、巖層中的瓦斯必然要 釋放到采掘空間，稱之謂瓦斯涌出，這是瓦斯流動這是瓦斯流動 的重要特性。的重要特性。 防治瓦斯事故的重矢之的是：控制瓦斯涌出或出現(xiàn)防治瓦斯事故的重矢之的是：控制瓦斯涌出或出現(xiàn) 的動力現(xiàn)象。的動力現(xiàn)象。 瓦斯涌出量預(yù)測可用礦山統(tǒng)計法和分源預(yù)測法。 充分認(rèn)識瓦斯 分源預(yù)測法： 采煤工作面瓦斯涌出量；掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量；采 區(qū)瓦斯涌出量；礦井瓦斯涌出量。計算式分別如下： 采面和鄰近層瓦斯涌出量計算： 10 1 0 3211 XX m m kkkq )( 10 1 1 2iii n i i XXk m m q 充分認(rèn)識瓦斯 掘進(jìn)面煤壁和落煤瓦斯涌出量計算： 煤壁：

20、q3=nmvq02(L/v)1/2-1 落煤： 2 0 0 0.026 (0.00040.16) daf XVq 0 4 () c S vXXq 充分認(rèn)識瓦斯 回采工作面：q5=q1+q2；掘進(jìn)面：q6=q3+q4。 采區(qū)瓦斯涌出量： 礦井瓦斯涌出量： 0 1 6 1 5 7 / )1440() 1 (AqAqkq n j i i n i i n i i n i ii A Aqk q 1 0 1 07 8 ) 1( 充分認(rèn)識瓦斯 4、煤層瓦斯動力特征 動力（突出）預(yù)兆： 有聲預(yù)兆：煤體中的悶雷聲、爆竹聲、機槍聲、嗡嗡聲等（統(tǒng)稱煤炮）。 地壓預(yù)兆：支架來壓、掉渣、片幫、煤壁開裂、煤壁外臌、底臌和

21、鉆孔 變形裝不進(jìn)藥等。 瓦斯預(yù)兆：風(fēng)流瓦斯?jié)舛仍龃?、忽大忽小、打鉆時頂鉆、鉆孔噴孔、噴 瓦斯等。 煤結(jié)構(gòu)變化：煤層層理紊亂、煤變松軟、暗淡無光澤、煤變干燥和煤塵 增多等。還有會出現(xiàn)煤壁和工作面溫度降低、特別氣味等。 動力現(xiàn)象： 煤與瓦斯突出：動力效應(yīng)明顯，破壞性大，噴出大量瓦斯和煤（有分選 性，煤堆積小于自然安息角），孔洞口小腔大 壓出：煤位移和拋出的距離較小，無分選性，瓦斯增大，無孔洞或口大 腔小。 傾出：煤就地按自然安息角堆積，無分選性，瓦斯增加明顯，口大腔小。 充分認(rèn)識瓦斯 瓦斯動力現(xiàn)象判定：AQ1024-2006煤與瓦斯突出鑒定規(guī)范突出鑒定： 根據(jù)前述的動力特征；根據(jù)拋出煤炭的瓦斯涌出

22、量30m3/t或發(fā)生 動力區(qū)域煤層瓦斯含量的2倍以上；根據(jù)煤的破壞類型、f、P、P。 礦井瓦斯動力現(xiàn)象規(guī)律： 突出危險性隨深度增加而增大，北票200m，24次和12.4t/次。600m為 321次和51.8t/次；隨煤層厚度增大而增大，南桐6煤厚1.01.5m，4 煤2.53.2m突出次數(shù)和強度分別為97次、325次，4.3t/次、88t/次； 突出大多發(fā)生在掘進(jìn)工作面；突出大多發(fā)生在爆破作業(yè)；突出多發(fā) 生在地質(zhì)構(gòu)造帶，北票951次突出，44.5%在斷層帶、29.3%在火成巖侵 入?yún)^(qū)、21.4%在煤厚變化區(qū)。 充分認(rèn)識瓦斯 煤礦采掘過程中，掌握煤層瓦斯含量和受采 動影響的煤巖及采空區(qū)瓦斯涌出量

23、；掌握 煤層瓦斯動力規(guī)律是充分認(rèn)識瓦斯的根本 所在，是人與瓦斯共創(chuàng)和諧體系的基礎(chǔ)。 有效抽排瓦斯 瓦斯大的礦井，煤與瓦斯突出礦井，治理瓦斯主要技措是有 效抽排瓦斯。 有效的量化指標(biāo)： 1 1、必要性之一是符合礦井通風(fēng)的要求即：、必要性之一是符合礦井通風(fēng)的要求即： 當(dāng) qjqt=0.6vSC/K 式中： qj、qt工作面絕對瓦斯涌出量和通風(fēng)可允許的瓦斯量， m3/min； v巷道或工作面允許的最大風(fēng)速，m/s； S風(fēng)流通過的最小斷面，m2； C規(guī)程允許的風(fēng)流瓦斯?jié)舛龋?； K瓦斯涌出不均衡系數(shù)，1.2-1.7。 有效抽排瓦斯 應(yīng)抽瓦斯量qc， m3/min ：（必須滿足工作面配風(fēng)量要求） qc

24、qj-qt qj工作面實際涌出量或預(yù)測涌出量，m3/min； qt工作面風(fēng)量允許的瓦斯涌出量， m3/min。 2 2、必要性之二是符合煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)（、必要性之二是符合煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)（AQ1026-2006AQ1026-2006 標(biāo)準(zhǔn)）和防突規(guī)定的要求：標(biāo)準(zhǔn)）和防突規(guī)定的要求： 對于具有突出危險的煤層，采面抽排瓦斯指標(biāo)：小于始突深 度瓦斯壓力或含量，參考指標(biāo)即瓦斯壓力0.74MPa，或含 量8m3/t。石門和煤掘面范圍符合規(guī)定49條。 有效抽排瓦斯 3、煤層抽采瓦斯可能性 煤層預(yù)抽瓦斯難易程度分類： 有效抽排瓦斯 ：是1m長的煤體上當(dāng)壓力平方差為1MPa2時，通過 1m2煤層斷面

25、每日流過的瓦斯m3。 1m2/MPa2.d=0.025md。 ：是鉆孔瓦斯流量隨時間呈衰減變化的系數(shù)， qt=q0e-t =（lnq1-lnq2)/(t2-t1)。 Q t=1440q0(1-e-t)/。t時間鉆孔瓦斯抽采量 Qj：Qj= t=1440q0/。鉆孔極限抽采量m3。 Qt/ Qj=K=1-e-t。 有效抽采時間ty：當(dāng)K=0.8時， ty=1.609/。 K=0.9時， ty=2.303/。 因此，煤層預(yù)抽瓦斯是有限度的。 有效抽排瓦斯 瓦斯抽采方法 按抽采瓦斯源：本煤層瓦斯抽采；鄰近層瓦 斯抽采；采空區(qū)瓦斯抽采。 按抽采瓦斯方法：鉆孔法抽采瓦斯；巷道法 抽采瓦斯；埋管法抽采瓦斯

26、 篩選41種抽采瓦斯方法如下： 有效抽排瓦斯 一、開采煤層瓦斯抽采方法： 1.立井揭煤層超前鉆孔預(yù)抽瓦斯方法 2.石門揭煤層超前鉆孔預(yù)抽瓦斯方法 3.煤巷掘進(jìn)預(yù)抽（排）瓦斯方法 4.煤巷先抽后掘抽放瓦斯方法 5.穿層鉆孔大面積預(yù)抽瓦斯方法 6.順層上向鉆孔預(yù)抽瓦斯方法 7.順層下向孔預(yù)抽瓦斯方法 8.順層走向水平孔預(yù)抽瓦斯方法 9.順層交叉網(wǎng)狀鉆孔抽放瓦斯方法 10.邊掘邊抽卸壓瓦斯方法 11.邊采邊抽卸壓瓦斯方法 12.開采上保護(hù)層抽放開采煤層（被保護(hù)層）瓦斯方法 13.開采下保護(hù)層抽放開采煤層瓦斯方法 14.混合式抽放上、下保護(hù)層瓦斯方法 15.水力壓裂強化抽放開采煤層瓦斯方法 16.水力

27、割縫強化抽放開采煤層瓦斯方法 17.長鉆孔控制預(yù)裂爆破強化抽放開采煤層瓦斯方法 有效抽排瓦斯 二、鄰近層卸壓瓦斯抽放方法： 1.平行穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法 2.迎面斜交鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法 3.頂板走向長鉆孔抽放上鄰近層瓦斯方法 4.地面垂直鉆孔抽放上鄰近層（含采空區(qū)）瓦斯方法 5.走向高抽巷抽放上鄰近層瓦斯方法 6.傾斜高抽巷抽放上鄰近層瓦斯方法 7.走向高、中、低位抽瓦斯巷相結(jié)合的抽放上鄰近層瓦斯方法 8.下向孔抽放下鄰近層瓦斯方法（因為底板涌水，投放效果一般較差） 9.上向孔抽放下鄰近層瓦斯方法 三、圍巖瓦斯抽采方法： 1.鄰近圍巖瓦斯抽放方法（與鄰近層瓦斯抽放相結(jié)合） 2.鉆

28、孔抽放地質(zhì)構(gòu)造裂隙帶瓦斯方法 3.鉆孔抽放圍巖孔洞（溶洞）瓦斯方法 4.密閉瓦斯噴出巷道抽放圍巖瓦斯方法 有效抽排瓦斯 四、采空區(qū)瓦斯抽采方法： 1.從回風(fēng)巷布孔抽放冒落拱（帶）瓦斯方法 2.從回風(fēng)巷抬高鉆場布孔抽放冒落拱（帶）瓦斯方法 3.低位專用抽瓦斯巷抽放采空區(qū)冒落拱（帶）瓦斯方法 4.密閉回風(fēng)巷橫貫插管抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法 5.密閉尾巷抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法 6.埋管抽放采空區(qū)積聚瓦斯方法 7.頂煤專用巷道抽放采空區(qū)瓦斯方法（放頂煤采煤方法） 8.頂煤專用巷與埋（插）管相結(jié)合抽放采空區(qū)瓦斯方法（放頂煤采煤 方法） 9.鉆孔抽放老采空區(qū)瓦斯方法（井下鉆孔及地面鉆孔） 10.密閉插管抽放

29、老采空區(qū)瓦斯方法 11.上隅角工作面瓦斯抽放方法 共41種方法。 有效抽排瓦斯 我國現(xiàn)主要使用的瓦斯抽出方法：鉆孔法；頂板巷道法。 下面介紹幾種有效地抽采瓦斯方法： 例一：交叉鉆孔預(yù)抽開采層瓦斯例一：交叉鉆孔預(yù)抽開采層瓦斯 焦作九里山礦13051工作面走向長677m，傾斜長 5690m， 煤層厚平均5.6m，傾角1618。鉆孔布置在進(jìn)風(fēng)巷，順 煤層傾斜方向共打177個鉆孔，交叉孔132個，總長8296m， 平行鉆孔45個，總長2995m，孔徑65mm，孔長50m80m， 孔間距39m。100m鉆孔瓦斯抽放量q隨時間t的變化規(guī)律 為：平行布孔：平行布孔：q=0.04eq=0.04e 0 . 0

30、0 9 t 0 . 0 0 9 t 交叉布孔：交叉布孔： q=0.1012eq=0.1012e0.0104t 0.0104t 有效抽排瓦斯 布孔方式： 有效抽排瓦斯 交叉鉆孔合理參數(shù)確定百米交叉孔累計抽瓦斯量： min)/)(1 (14012 )1 ( 0104.0 14401012.0 1012.0 30104.0 0104.0 0104.0 00 me e dttdtqQ t t t x tt 交交 有效抽排瓦斯 若鉆孔抽放有效系數(shù)K=0.8=（1t0.0104t） 時： Q交=11209.6m3/hm K=0.9時： Q交=12610.8m3/hm 若鉆孔有效長度為L，則鉆孔累計抽量Q孔

31、： Q孔=Q交 .L/100（m3） 每孔控制范圍內(nèi)煤層瓦斯儲量為QC： QC=mwoLgH（m3） m煤層厚度，m；煤容重，t/m3； w0煤層原始含量，m3/t； H孔間距， m； Lg工作面原始瓦斯含量帶長，m； 工作面鉆孔控制范圍內(nèi)瓦斯抽放率，: n鉆孔數(shù)量 )(155 0104. 0 609. 1 dtx )(221 0104. 0 303. 2 dtx cc Q Q Qn Qn 孔孔 有效抽排瓦斯 則： 交叉布孔方式利用鉆孔交叉時產(chǎn)生的卸壓帶疊加影響， 相當(dāng)于加大了鉆孔直徑，提高了抽放效果。比平行鉆孔 可提高抽放量1.5倍以上。 LgHmrw dt LgHmrw Q t 0 010

32、4. 0 0 )1 (140 100/ 交 有效抽排瓦斯 例二、淮南潘一礦開采保護(hù)層穿層鉆孔抽采瓦斯效果例二、淮南潘一礦開采保護(hù)層穿層鉆孔抽采瓦斯效果 經(jīng)開采B11保護(hù)層（距被保護(hù)C13煤層70m左右）后，抽放C13 煤層瓦斯，對C13煤層掘進(jìn)工作面進(jìn)行防突效果檢驗，卸壓 區(qū)域內(nèi)鉆孔瓦斯涌出初速度的最大值小于臨界值4 L/min， 鉆屑量最大值低于臨界值6kg/m，消除了突出危險性。煤巷 平均月掘進(jìn)速度提高2.5倍，達(dá)到200m/月以上，瓦斯涌出量 僅1.8m3/min 。回采工作面產(chǎn)量提高3倍左右，達(dá)到5100噸/ 天。瓦斯涌出量由25m3/min降低到5m3/min?；仫L(fēng)流平均瓦 斯?jié)舛扔?/p>

33、1.15%降低到0.5%。 有效抽排瓦斯 卸壓煤層底板巖巷和網(wǎng)格式上向穿層鉆孔布置圖卸壓煤層底板巖巷和網(wǎng)格式上向穿層鉆孔布置圖 有效抽排瓦斯 例三、例三、 頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)或上鄰近層瓦斯頂板高位鉆孔抽放采空區(qū)或上鄰近層瓦斯 鉆孔迎工作面的推進(jìn)方向布置，鉆孔覆蓋工作面長度的1/3或1/2；鉆 孔的傾角和方位角必須使鉆孔終孔在冒落拱頂?shù)牧严栋l(fā)育帶內(nèi)；兩個 鉆場之間的鉆孔重疊長度應(yīng)保持在30m以上。抽放效果：抽放效果：鐵法曉南礦 開采4號煤層，采用頂板高位長鉆孔抽2號上鄰近層瓦斯抽放率達(dá) 73.1%，426d抽出瓦斯2068km3。布置如下圖： 有效抽排瓦斯 例四、陽泉頂板高抽巷抽上鄰近層瓦斯

34、例四、陽泉頂板高抽巷抽上鄰近層瓦斯 有效抽排瓦斯 巷道一般應(yīng)處在頂板裂隙帶的中上部即65米左右，高抽巷的水平投影距 回風(fēng)巷一般為60米，高抽巷的抽出率在8090%，最大抽放量可達(dá) 80m3/min以上，一般在4060m3/min之間。 例五、尾巷抽放例五、尾巷抽放 采空區(qū)尾巷抽放是邊抽邊采主要應(yīng)用手段之一，也是老虎臺礦近年來綜 放開采瓦斯抽放較為成功的經(jīng)驗。 尾巷抽放就是在工作面后部掘進(jìn)一條 專用巷道至開切眼上方1020m處。然后在巷道內(nèi)設(shè)325mm、426mm瓦斯管 路與抽采系統(tǒng)連接，并將巷道用河砂充填封閉，工作面推進(jìn)510m后， 其頂板與尾巷巷道冒通，形成較大的瓦斯賦存空間，隨著工作面的推

35、 進(jìn)，空間越來越大，然后進(jìn)行低負(fù)壓大流量高濃度抽放。解決上隅角、 架后及回風(fēng)流的瓦斯超限。應(yīng)用尾巷抽放以來，綜放面回風(fēng)流的瓦斯?jié)?度降至規(guī)程規(guī)定以下。 有效抽排瓦斯 布置圖： 有效抽排瓦斯 例六、淮南地面鉆井抽采采動區(qū)和采空區(qū)瓦斯淮南地面鉆井抽采采動區(qū)和采空區(qū)瓦斯 開采11-2下保護(hù)層，采用地面鉆井抽采上覆的13-1煤層松動區(qū)域瓦 斯。下保護(hù)層采后，繼續(xù)抽采其卸壓瓦斯，被保護(hù)層回采，抽采 采空區(qū)瓦斯。如右圖：抽采效果： 第一口井日平均抽出瓦斯14943m3， 最高22190m3/d，共抽出瓦斯1225207m3。 實測單井抽采有效影響半徑 211m。正常條件下，抽采濃度95%左右。 淮南礦區(qū)已

36、經(jīng)應(yīng)用地面鉆井 20口，其中潘三礦14102（1） 地面鉆井單井平均抽采量達(dá)15 m3/min， 潘一礦2361（1） 地面鉆井單井平均抽采量達(dá)18.2m3/min。 有效抽排瓦斯 鉆孔法抽瓦斯增效技術(shù)措施鉆孔法抽瓦斯增效技術(shù)措施 系指用鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯，當(dāng)煤層透氣性較低、抽放困 難且抽放時間有限時，可采用鉆孔人為增效措施，我國試 驗有效措施有以下幾種： （1）擴大鉆孔直徑； （2）控制預(yù)裂爆破； （3）水力割縫或沖孔； （4）煤層水力壓裂； （5）交叉鉆孔，網(wǎng)格鉆孔，密集鉆孔等。 為了有效抽采瓦斯增加鉆孔密度是首選技措。如： 有效抽排瓦斯 晉城寺河煤礦大面積預(yù)抽瓦斯寺河礦X1301X1301

37、工作面預(yù)抽鉆孔工作面預(yù)抽鉆孔 布置圖：布置圖： 有效抽排瓦斯 寺河煤礦西井區(qū)3號煤層的瓦斯含量達(dá)16.6m3/t，最大瓦斯 壓力達(dá)2.12MPa，瓦斯放散初速度P為3347；寺河煤礦 （西井）3號煤層為煤與瓦斯突出煤層。X1301工作面共施工 23個水平羽狀長鉆孔。再是在X13013巷打順層鉆孔鉆孔覆蓋 6m煤厚，設(shè)計鉆孔長度150m，開孔間距2m，施工鉆孔150 個，鉆孔總長度為22500m。X13011巷施工鉆孔320個。鉆孔 總長度為48000m。如前圖所示。 有效抽排瓦斯 抽排瓦斯有效性評價指標(biāo)： 1、預(yù)抽煤層瓦斯評價指標(biāo)（防突規(guī)定） 第五十三條 對預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，

38、應(yīng)當(dāng)根據(jù)經(jīng)試 驗考察（應(yīng)符合本規(guī)定第四十二條要求的程序）確定的臨界值進(jìn)行評 判。在確定前可以按照如下指標(biāo)進(jìn)行評判：可采用殘余瓦斯壓力指標(biāo) 進(jìn)行檢驗，如果沒有或者缺少殘余瓦斯壓力資料，也可根據(jù)殘余瓦斯 含量進(jìn)行檢驗，并且煤層殘余瓦斯壓力小于0.74MPa或殘余瓦斯含量 小于8m3/t的預(yù)抽區(qū)域為無突出危險區(qū)，否則，即為突出危險區(qū)，預(yù) 抽防突效果無效；也可以采用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)對穿層鉆孔預(yù)抽石門 （含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗，如果所 有實測的指標(biāo)值均小于表4的臨界值則為無突出危險區(qū)，否則，即為 突出危險區(qū)，預(yù)抽防突效果無效。 有效抽排瓦斯 第五十五條 采用直接測定煤層殘余瓦

39、斯壓力或殘余瓦斯含量等參數(shù)進(jìn)行 預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域措施效果檢驗時，應(yīng)當(dāng)符合下列要求： （一）對穿層鉆孔或順層鉆孔預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗 時若區(qū)段寬度（兩側(cè)回采巷道間距加回采巷道外側(cè)控制范圍）未超過 120m，以及對預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時若回 采工作面長度未超過120m，則沿回采工作面推進(jìn)方向每間隔30 50m至少布置1個檢驗測試點；若預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯區(qū)域防突措施的 區(qū)段寬度或預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施的回采工作面長度大 于120m時，則在回采工作面推進(jìn)方向每間隔3050m，至少沿工作 面方向布置2個檢驗測試點。 當(dāng)預(yù)抽區(qū)段煤層瓦斯的鉆孔在回采區(qū)域和煤巷條帶

40、的布置方式或參數(shù)不 同時，按照預(yù)抽回采區(qū)域煤層瓦斯區(qū)域防突措施和穿層鉆孔預(yù)抽煤巷 條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的檢驗要求分別進(jìn)行檢驗； （二）對穿層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，在 煤巷條帶每間隔3050m至少布置1個檢驗測試點； 有效抽排瓦斯 (一）小于120m一排檢測點；大于120m兩排檢測點。（檢測點布置應(yīng)根據(jù) 抽放鉆孔布置而定） 120m 30-50m （二） 底板穿層鉆孔 30-50m檢一個 底板巷 15m 15m 15m 15m 20m巷道 停掘線 （四）順層條帶20-30m檢測 檢測點3個 60m 有效抽排瓦斯 （三）對穿層鉆孔預(yù)抽石門（含立、斜井等）揭煤區(qū)域煤層

41、瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行檢驗時，至少布置4個檢驗測試點， 分別位于要求預(yù)抽區(qū)域內(nèi)的上部、中部和兩側(cè)，并且至少 有1個檢驗測試點位于要求預(yù)抽區(qū)域內(nèi)距邊緣不大于2m的 范圍； （四）對順層鉆孔預(yù)抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施進(jìn)行 檢驗時，在煤巷條帶每間隔2030m至少布置1個檢驗測試 點，且每個檢驗區(qū)域不得少于3個檢驗測試點； （五)各檢驗測試點應(yīng)布置于所在部位鉆孔密度較小、孔間 距較大、預(yù)抽時間較短的位置，并盡可能遠(yuǎn)離測試點周圍 的各預(yù)抽鉆孔或盡可能與周圍預(yù)抽鉆孔保持等距離，且避 開采掘巷道的排放范圍和工作面的預(yù)抽超前距。在地質(zhì)構(gòu) 造復(fù)雜區(qū)域適當(dāng)增加檢驗測試點。 有效抽排瓦斯 例：寺河礦X1301X

42、1301工作面預(yù)抽區(qū)域效果檢驗鉆孔布置圖工作面預(yù)抽區(qū)域效果檢驗鉆孔布置圖 有效抽排瓦斯 有效抽排瓦斯 2、突出煤層局部排放瓦斯鉆孔效果檢驗 參照規(guī)定采用下列方法：鉆屑指標(biāo)法；復(fù)合指標(biāo)法；R值指 標(biāo)法；其他經(jīng)試驗證實有效的方法。主要是鉆屑指標(biāo)法，采 用鉆屑指標(biāo)法預(yù)測煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性時，在近水平、 緩傾斜煤層工作面應(yīng)向前方煤體至少施工3個，在傾斜或急 傾斜煤層至少施工2個直徑42mm、孔深810m的鉆孔，測定 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)和鉆屑量。指標(biāo)： 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo) h2 (Pa ) 鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1 （mL/gmin1/2） 鉆屑量 S （kg/m） （L/m） 2000.565.4 有效

43、抽排瓦斯 我國礦井抽排瓦斯存在的主要問題我國礦井抽排瓦斯存在的主要問題 煤層透氣性低，瓦斯抽排困難煤層透氣性低，瓦斯抽排困難 構(gòu)造煤打鉆噴孔、塌孔、夾鉆等造成打長鉆孔構(gòu)造煤打鉆噴孔、塌孔、夾鉆等造成打長鉆孔 困難困難 半封閉采空區(qū)抽采瓦斯?jié)舛鹊?，控制難半封閉采空區(qū)抽采瓦斯?jié)舛鹊?，控制難 瓦斯賦存不均衡，布孔密度選擇難瓦斯賦存不均衡，布孔密度選擇難 封孔效果差，抽排時效控制難封孔效果差，抽排時效控制難 下面簡要說一說防突嚴(yán)格執(zhí)行防突規(guī)定即可。 防突 防突規(guī)定124條，主要是以下12點，要記住。 1、區(qū)域防突為主，局部防突為輔，不掘突出頭，不采突出 面。這是措施和目標(biāo)的統(tǒng)一。 2、突出煤層和突出危

44、險區(qū)的確認(rèn)。 瓦斯動力現(xiàn)象及突出的瓦斯量與突出煤量之比大于 30m3/t或超過突出點處煤層2倍的瓦斯含量；四個單項指 標(biāo)：破壞類型、，P10，f0.5，P 0.74MPa(相對） ；瓦斯含量和壓力W0 8m3/t， P 0.74MPa。 3、礦井系統(tǒng)合理：井巷布置、開采系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、抽放 系統(tǒng)、防突管理系統(tǒng)等 防突 4、突出危險區(qū)預(yù)測和校檢可靠。h2（干煤200Pa，濕煤 160Pa）K1值（干煤0.5ml/g.min1/2，濕煤0.4ml/g.min1/2）， S(6kg/m或5.4l/m），q（5l/min)，R(6，在R為負(fù)時以S和 q單項指標(biāo)判定)。礦井要根據(jù)本礦實際情況確認(rèn)敏感指標(biāo)

45、 和臨界值，如撫順老虎臺礦h2干煤150Pa，S 4kg/m，指 標(biāo)比規(guī)定的數(shù)值小安全性高。一般不放大。 5、區(qū)域防突措施應(yīng)優(yōu)先開采保護(hù)層，原則是有保護(hù)層一定 開采保護(hù)層并進(jìn)行保護(hù)層和被保護(hù)層瓦斯抽放。 6、突出煤層在無保護(hù)層開采的情況下，必須進(jìn)行大面積預(yù) 抽瓦斯，優(yōu)先采用底（頂）板巖石巷道打穿層鉆孔進(jìn)行煤 巷條帶式預(yù)抽和快段強化（水力化措施）抽瓦斯。也可實 施煤巷條帶式和塊段順層鉆孔抽瓦斯。 防突 底板巷穿層鉆孔抽瓦斯： 防突 7、密切注視構(gòu)造帶。封閉性構(gòu)造帶主要特征：煤層破碎、 變軟、變形、煤變質(zhì)程度提高、瓦斯含量大尤其是游離瓦 斯比重加大、潛在殘余構(gòu)造應(yīng)力，構(gòu)造帶是應(yīng)力專遞的弱 面，阻遏

46、集中應(yīng)力連續(xù)專遞，使應(yīng)力梯度和瓦斯梯度加大， 加速煤層破壞，因而最容易發(fā)生突出。我國絕大部分突出 發(fā)生在構(gòu)造帶。如：撫順老虎臺礦統(tǒng)計21次突出20次發(fā)生 在構(gòu)造帶，1次是揭石門。 防突 序 號 時 間 (年.月.日) 突 出 地 點突 出 原 因 突出強度傷亡(人) 煤(巖)()瓦 斯(3)傷亡計 11978.9.21東第三流水道-540m車場遇B層煤拐點處、放炮誘導(dǎo)63017000 21980.10.23-580m西第五探巷遇斷層、軟分層、炮后裝車452369011 31990.4.12-580m512#10煤門遇斷層、煤層破碎、放炮誘導(dǎo)277.5 41991.4.14-730m西第一檢修硐室B層煤玄武巖侵入、放炮誘導(dǎo)231.62166 51991.4.1-680m副探巷向斜軸附近破碎帶、放炮誘導(dǎo)50 61991.7.11-680M主探巷向斜軸附近破碎帶、