礦井瓦斯防治課程復(fù)習(xí)題

1、復(fù)習(xí)思考題1. 煤層瓦斯的成氣時期有哪些？生物化學(xué)成氣時期煤化變質(zhì)作用成氣時期2. 煤層瓦斯的垂直分帶及其特征？CO2-N2帶，N2帶，N2-CH4帶，CH4帶瓦斯風化帶的特征我國確定瓦斯風化帶下部邊界時主要采用如下指標： 瓦斯壓力P=0.10.15MPa； 甲烷（CH4）組分濃度80%（體積百分數(shù)）； 相對瓦斯涌出量q=23m3/t； 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。4. 甲烷帶的特征（1）煤層瓦斯含量隨埋深

2、增加而增大；（2）煤層瓦斯壓力隨埋深增加而增大；（3）礦井相對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、甚至瓦斯突出的情況。3. 甲烷帶內(nèi)瓦斯含量、瓦斯壓力分布特征？參照上一題4. 煤的孔隙分類及其與瓦斯運移特征的關(guān)系？書p75. 煤的孔隙率與變質(zhì)程度的關(guān)系？（1）煤的變質(zhì)程度煤的孔隙率隨變質(zhì)程度的變化呈一馬鞍型變化關(guān)系，即中變質(zhì)程度的焦煤和瘦煤孔隙率最低，低變質(zhì)程度的褐煤和高變質(zhì)程度的無煙煤孔隙率均較大。6. 煤的吸附、解吸及其Langmuir吸附方程。7. 煤層瓦斯含量的影響因素？煤層傾角：傾角越大，瓦斯沿煤層運移逸散條件好，瓦斯含量低。瓦斯的生成量

3、：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。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。埋藏深度：埋藏越深，瓦斯含量越大。煤層露頭：煤層露頭是瓦斯逸散最好的通道。地質(zhì)構(gòu)造：斷層、褶曲等地質(zhì)構(gòu)造對瓦斯含量的影響較大。水文地質(zhì)：瓦斯微溶于水，長期的地下水沖刷，可帶走大量的瓦斯。8. 煤層瓦斯流場的分類及其井下實例？按空間瓦斯流動方向變化，單向流動，徑向流動，球向流動按流場在時間上的變化，穩(wěn)定流動，非穩(wěn)定流動1. 煤層瓦斯流場分類（1）單向流動在x、y、z 三維空間內(nèi)，只有一個力向有流速，其它兩

4、個方向流速為零。例如薄及中厚煤層中的煤巷與回來工作面煤壁內(nèi)的瓦斯流動就屬于單向流動。*厚煤層當巷道不能揭露整個煤厚時，在垂直方向上流速不為零，不是單向流動。（2）徑向流動在x、y、z 三維空間內(nèi)，在兩個方向有分速度，第三個方向的分速度為零。例如石門、豎井、鉆孔垂直穿透煤層時，在煤壁內(nèi)的瓦斯流動就屬于這一類，其等瓦斯壓力線平行煤壁呈近似同心圓形。（3）球向流動在x、y、z 三維空間內(nèi)，在三個方向都有分速度。例如在厚煤層中煤巷的掘進工作面煤壁內(nèi)、鉆孔或石門進入煤層時以及采落的煤塊從其中涌出瓦斯的流動。（4）非穩(wěn)定流動穩(wěn)定流場中任何一點的流速、流向和瓦斯壓力不隨時間而變化。例如經(jīng)過長期排放(150天

5、)的煤壁趨于穩(wěn)定流場。（5）穩(wěn)定流動非穩(wěn)定流場中任何一點的流速、流向和瓦斯壓力都隨時間而變化。如煤層暴露初期的瓦斯流場都是非穩(wěn)定流場。9. Fick定律的含義及定義式？瓦斯在孔隙-裂隙系統(tǒng)內(nèi)的運移可分為兩類，一類是擴散運動，遵守菲克定律（Fick law），另一類是滲透運動，遵守達西定律（Dacy law）。瓦斯在小孔(1m)與微孔(0.1m)內(nèi)的運移主要為擴散運動，即瓦斯分子在其濃度(或密度)梯度的作用下由高濃度向低濃度方向運移?？捎梅瓶?Fick)定律來描述。定義式自己寫上去= -式中：dm微單元上的瓦斯擴散量，m3/m2；dc/dl瓦斯?jié)舛忍荻然蛎芏忍荻龋?（m3/m3）/m;D 擴散系

6、數(shù)，m2/s。10. Darcy定律的含義及定義式？整不上去，自己找吧11. 煤層透氣性系數(shù)的物理意義？整不上去，自己找吧12. 煤層瓦斯含量與礦井瓦斯相對涌出量的含義辨析（1）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)過程中從煤與巖石內(nèi)涌出的瓦斯量。l 絕對瓦斯涌出量在單位時間內(nèi)涌出的瓦斯量，單位為m3/min或m3/d；l 相對瓦斯涌出量平均日產(chǎn)一噸煤所涌出的瓦斯量，單位是(m3/t)。13. 礦井主要瓦斯涌出源及其構(gòu)成有哪些？2. 掘進巷道的瓦斯涌出（1）構(gòu)成及其變化構(gòu)成包括三部分：煤壁、迎頭煤壁和采落煤的瓦斯涌出。l 煤壁掘成已支護煤層巷道煤壁瓦斯涌出，均勻涌出并逐漸衰減。l 迎頭

7、煤壁掘進新暴露出來的煤壁，初始瓦斯涌出量大。l 采落煤落煤時煤體破碎，煤中瓦斯迅速大量釋放，隨后在裝運過程中逐漸釋放。4. 回采工作面的瓦斯涌出（1）構(gòu)成回采工作面瓦斯涌出構(gòu)成：本煤層、鄰近層的瓦斯涌出14.影響礦井瓦斯涌出的因素有哪些？（1）自然因素 煤層和圍巖的瓦斯含量 開采深度 地面大氣壓變化（2）開采技術(shù)因素 開采順序與回采方法 回采速度與產(chǎn)量 落煤工藝及老頂來壓步距 通風壓力和采空區(qū)封閉質(zhì)量 回采工作面通風系統(tǒng)15.現(xiàn)行的礦井瓦斯等級如何劃分？ 第七條礦井瓦斯等級劃分為：（一）煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井（以下簡稱突出礦井）；（二）高瓦斯礦井；（三）瓦斯礦井。 第八條具備下列情

8、形之一的礦井為突出礦井（一）發(fā)生過煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出的；（二）經(jīng)鑒定具有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出煤（巖）層的；（三）依照有關(guān)規(guī)定有按照突出管理的煤層，但在規(guī)定期限內(nèi)未完成突出管理的煤層，但在規(guī)定期限內(nèi)未完成突出危險性鑒定的。 第九條具備下列情形之一的礦井為高瓦斯礦井（一）礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t；（二）礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min；（三）礦井任一掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3m3/min；（四）礦井任一采煤工作面絕對瓦斯涌出量大于5m3/min 第十條同時滿足下列條件的礦井為瓦斯礦井：（一）礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t；（二）礦井絕對瓦斯涌出量

9、小于或等于40m3/min；（三）礦井各掘進工作面絕對瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min；（四）礦井各采煤工作面絕對瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min 16.礦井瓦斯治理的原則是什么？瓦斯治理“十二字”方針是什么？分源治理：針對瓦斯來源的數(shù)量及其變化規(guī)律等特征，采取相適應(yīng)的控制技術(shù)進行治理，并通過方案對比，選用效果好、經(jīng)濟佳、適用、最優(yōu)的治理方法。分級管理；按瓦斯危險程度對礦井進行分級，并按瓦斯危險等級進行管理，采區(qū)專門的治理措施。綜合防治；以消除瓦斯危險為方向，以確保生產(chǎn)中人身安全為主要目標，采取專題研究、現(xiàn)場考察、多項技術(shù)配合、設(shè)備與工程保障等綜合的防治措施治理瓦斯。先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控

10、、以風定產(chǎn)。17.礦井瓦斯噴出的分類及危害？第一類：（承壓）瓦斯沿原地質(zhì)構(gòu)造洞縫噴出第二類：（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出第三類：瓦斯沿鉆孔中噴出（1） 瓦斯超限，引發(fā)瓦斯爆炸、瓦斯燃燒；（2） 吹揚煤塵，引發(fā)煤塵爆炸；（3） 頂?shù)装遄冃?、支柱支架破壞；?） 巖石斷裂、破壞沖擊，產(chǎn)生火花；（5） 損壞采掘設(shè)備；（6） 瓦斯氣體、煤塵、煤塊沖擊傷人；（7） 瓦斯窒息；（8） 毀壞采掘工程，凍結(jié)煤炭資源。14. 瓦斯爆炸的鏈式反應(yīng)特點及其與防爆、阻爆的關(guān)系？書上找p13915. 瓦斯混合氣體安全技術(shù)參數(shù)及其在實際生產(chǎn)中的意義？書上p1471.爆炸界限：也稱為爆炸極限，其含義是可燃氣體與空氣

11、或氧氣混合后，遇有火源會產(chǎn)生爆炸現(xiàn)象的可燃氣體的極限濃度。即在某一極限濃度之內(nèi)的混合氣體，爆炸會自行蔓延開來。爆炸下限：可能產(chǎn)生爆炸的可燃氣體的最低極限濃度。爆炸上限：可能產(chǎn)生爆炸的可燃氣體的最高極限濃度。 超惰氣體：摻入超出空氣組分中惰性氣體濃度的惰性氣體。（1）溫度對爆炸限的影響隨著溫度上升，爆炸范圍擴大，下限下移，上限上移。（2）氣壓對爆炸限的影響隨著氣壓上升，爆炸范圍擴大，下限變化很小，上限上移幅度大.氧氣濃度及惰氣濃度對爆炸限的影響煤塵的影響其它可燃氣體存在的影響（6）引火能量的影響引火源向鄰近的烷空氣體層傳輸?shù)哪芰吭酱?，爆炸范圍也越寬：?）惰氣的影響如果在烷空氣體中還混入了情性氣

12、體，則爆炸范圍縮小，下限提高，上限降低：（8）鹵代碳氫化合物的影響2.最低點燃溫度：使可燃氣體能夠直接燃燒的最低溫度重要作用：決定該環(huán)境中使用的電氣防爆類型，如隔爆型、本質(zhì)安全型（限制最高火花能量）。同時也決定了電氣設(shè)備的最高使用溫度。礦井通常條件下（CH4濃度515%），最低點燃溫度為595650。3.最小點燃能量：在101.3kPa和20條件下，最易點燃的烷空氣體的最小點燃能量。重要作用：決定了本安型電氣設(shè)備的最大放電能量。礦井通常條件下（CH4濃度515%），最低點燃能量為0.28mJ。4.火焰蔓延極限寬度：使可燃氣體燃燒（爆炸）火焰不能夠有效通過的最大寬度，也稱最大不傳爆間隙。重要作用

13、：決定了隔爆電氣的種類長度為25mm的間隙，使甲烷不傳爆的最大寬度為1.2mm。5.感應(yīng)期：從接觸引火源起到可燃氣體與空氣混合物氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)為快速燃燒時止的時間間隔。重要作用：決定了礦用炸藥的類型。安全炸藥爆炸時形成的高溫條件，存在時間小于感應(yīng)期，因此不會爆炸。6.最大爆炸壓力：可燃氣體爆炸后，經(jīng)過正向沖擊、沖擊波疊加所產(chǎn)生的最大壓力。可達210MPa，高壓是氣體壓縮導(dǎo)致溫度升高可達2650。16. 瓦斯爆炸的條件有哪些？p 甲烷濃度：515%（常壓）；p 氧氣濃度： 12%（CO2惰化）； 9%（N2惰化）；p 最小點燃能量：0.28mJ；p 最小點燃溫度：595；p 最小點燃時間：大于感應(yīng)期

14、。一般情況下，礦井環(huán)境都滿足氧氣條件；在電氣失爆、火災(zāi)、摩擦、碰撞等條件下，具備點燃條件。因此，只有將瓦斯?jié)舛瓤刂圃?%以下，才能確保不發(fā)生瓦斯爆炸事故。17. 造成瓦斯積聚的主要原因及其防治措施有哪些？p 停風：掘進頭、老巷、廢棄巷道，長時間停風；p 供風不足：角聯(lián)巷道、掘進工作面、采煤工作面；p 瓦斯涌出源處（通風不暢）：上隅角、高冒頂、鉆機鉆場(鉆孔)附近；p 不均衡涌出：采落煤、放炮、老頂來壓等；p 瓦斯噴出：瓦斯噴出的巷道、工作面；p 瓦斯突出：瓦斯突出產(chǎn)生的大量瓦斯導(dǎo)致風流逆轉(zhuǎn)、逆流到進風區(qū)域；在當今生產(chǎn)條件下，礦井瓦斯積存的主要原因是瓦斯異常涌出，如瓦斯噴出、瓦斯突出、老頂來壓或

15、沖擊地壓造成的瓦斯異常涌出。掘進無計劃停風、故障停風、供風不足等由于管理和技術(shù)的進步，目前所占比例比過去大大降低。（1）通風異常的原因及對策 停電：主扇停電：礦井主要通風機就像人體的“心肺”一樣，應(yīng)永遠處于運行狀態(tài)，一旦停止運行，井下所有地方將失去負壓作用，有可能處于停風狀態(tài)，如果時間過長，勢必造成瓦斯積聚。局扇停風：局扇停風后，也會造成局部用風地點（掘進頭、堵頭巷道）停風，在短時間內(nèi)造成瓦斯積聚。防范措施：雙回路供電，備用風機，消除無計劃停風。 通風系統(tǒng)或通風設(shè)施破壞或異常：通風系統(tǒng)異常：風門未關(guān)，風道堵塞（雜物堆積、巷道變形），風流短路，瓦斯涌出巷道處于零風量角聯(lián)風路上，造成用風地點風量不

16、足。通風設(shè)施破壞：風門破壞、風橋破損、風筒破損甚至脫節(jié)，防爆門破壞等。防范措施：經(jīng)常巡檢，及時修復(fù)，備用設(shè)施。 反風：進行反風演習(xí)時，或因井下火災(zāi)等原因進行反風時，由于通風設(shè)施的原因，引起反風系統(tǒng)風流紊亂，導(dǎo)致瓦斯積聚。防范措施：做好防范工作，按計劃做好反風演習(xí)。（2）瓦斯涌出異常的類別與對策 煤(巖)與瓦斯突出：突出時及其以后段時間會涌出大量瓦斯，造成大面積(區(qū)域)長時間瓦斯超限與異常，為了防爆，在異常區(qū)必須及時采取措施杜絕一切可能產(chǎn)生的火源，斷電，恢復(fù)與加強通風、撤出人員，對災(zāi)區(qū)實行警戒等。 瓦斯噴出瓦斯噴出也會長時間在一定范圍內(nèi)造成瓦斯超限，除采取消除瓦斯越限等措施外，還應(yīng)采取相應(yīng)的措施

17、。 與抽放瓦斯有關(guān)的異常局部或礦井瓦斯抽放的停止會產(chǎn)生局部區(qū)域甚至礦井的瓦斯?jié)舛瘸?，所以?yīng)象重視停風那樣來防止停抽，否則，必須制定與實施類似停風的安全措施。 排除積存瓦斯時期的異常排除積存瓦斯是可能會造成局部區(qū)域瓦斯超限，形成爆炸濃度。因此應(yīng)慎之又慎。 沖擊地壓和頂板大面積陷落時瓦斯涌出異常頂板較大面積冒落時，會把采空區(qū)積存的瓦斯擠壓出來，在工作面上部及回風中造成較長時間的瓦斯超限。當長壁工作面推進速度快時可能常發(fā)生此現(xiàn)象。應(yīng)掌握頂板活動規(guī)律，預(yù)先做好防范工作。 大氣壓力急劇下降時的異常瓦斯涌出大氣壓急劇變化時，會引起采空區(qū)、封閉區(qū)的“呼吸”，導(dǎo)致瓦斯大量涌出。 回采逼近上、下卸壓區(qū)時的瓦斯

18、異常涌出當回來工作面接近上、下鄰近層已采區(qū)的回采邊界的卸壓線的。上、下鄰近層老采區(qū)積存的瓦斯可能突然涌入回采工作面，造成瓦斯異常，可以采取預(yù)抽瓦斯和加強通風與瓦斯檢查等措施。 回采工作面集中放煤時瓦斯異常涌出回采工作面大面積同時放炮落煤時，可能會造成大量瓦斯涌出，為了防止炮后瓦斯超限，應(yīng)適當限制一次放炮的落煤量。18. 簡述瓦斯動力現(xiàn)象的分類及其特點? 突出的基本特征：1. 突出的煤向外拋出的距離較遠，具有分選現(xiàn)象；2. 拋出的煤堆積角小于自然安息角；3. 拋出的煤破碎程度較高，含有大量碎煤和一定數(shù)量手捻無粒感的煤粉；4. 有明顯的動力效應(yīng)，如破壞支架，推倒礦車，損壞或移動安裝在巷道內(nèi)的設(shè)施等

19、；5. 有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量遠遠超過突出煤的瓦斯含量，有時會使風流逆轉(zhuǎn)；6. 突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形、分岔形以及其它形狀。壓出的基本特征：1. 壓出有兩種形式，即煤的整體位移和煤有一定距離的拋出，但位移和拋出的距離都較小；2. 壓出后，在煤層與頂板之間的裂隙中常留有細煤粉，整體位移的煤體上有大量的裂隙；3. 壓出的煤呈塊狀，無分選現(xiàn)象；4. 巷道瓦斯涌出量增大；5. 壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形、半圓形孔洞。傾出的基本特征：1. 傾出的煤就地按自然安息角堆積、無分選現(xiàn)象；2. 傾出的孔洞多為口大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛錘（厚煤層）方向發(fā)展；3. 無明顯動力效應(yīng)；

20、4. 傾出常發(fā)生在煤質(zhì)松軟的急傾斜煤層中；5. 巷道瓦斯涌出量明顯增加。19. 瓦斯突出綜合作用假說的要點有哪些？認為： 突出是地應(yīng)力、瓦斯、煤的力學(xué)性質(zhì)等因素綜合作用的結(jié)果。 這一假說較全面地考慮了突出的動力與阻力兩個方面的主要因素，得到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍承認。 綜合假說中還有多種學(xué)說，能量說、地應(yīng)力分布不均勻說，20. 瓦斯突出的一般規(guī)律有哪些？1. 瓦斯突出發(fā)生在一定深度上，突出危險性隨采深增加而增大2. 絕大多數(shù)突出發(fā)生在煤巷掘進工作面3. 煤層突出危險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

21、性越大8. 石門突出危險性最大9. 煤層突出危險區(qū)常呈條帶狀分布21. 瓦斯突出有哪些常見的預(yù)兆？瓦斯突出的常見預(yù)兆 聲響預(yù)兆-響煤炮 瓦斯預(yù)兆-瓦斯異常、噴孔 煤結(jié)構(gòu)預(yù)兆-煤結(jié)構(gòu)紊亂、煤體發(fā)暗、煤厚急劇變化 礦壓顯現(xiàn)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22. 區(qū)域綜合防突措施包括哪幾個方面的內(nèi)容? 防突規(guī)定第五條要求，區(qū)域綜合防突措施包括下列內(nèi)容：（一）區(qū)域突出危險性預(yù)測；（二）區(qū)域防突措施；（三）區(qū)域措施效果檢驗；（四）區(qū)域驗證。 23. 區(qū)域性防突措施有幾類？每類有哪幾種常見方法？防突規(guī)定第四十條：區(qū)域防突措施應(yīng)當優(yōu)先采用開采保護層。防突規(guī)定第四十一條 突

22、出危險區(qū)的煤層不具備開采保護層條件的，必須采用預(yù)抽煤層瓦斯區(qū)域防突措施（1）開采保護層（2）區(qū)域性預(yù)抽煤層瓦斯24. 局部綜合防突措施包括哪幾個方面的內(nèi)容？防治煤與瓦斯突出規(guī)定第五條：局部綜合防突措施包括下列內(nèi)容：（一）工作面突出危險性預(yù)測；（二）工作面防突措施；（三）工作面措施效果檢驗；（四）安全防護措施。25. 我國常見的工作面局部防突措施有哪幾種？小直徑超前排放鉆孔預(yù)抽瓦斯松動爆破水力沖孔金屬骨架、煤體固化等26. 煤礦瓦斯抽采的意義? 瓦斯災(zāi)害事故：居煤礦礦災(zāi)害事故之首。 2010年，我國瓦斯事故占煤礦事故的10.33%，瓦斯事故死亡人數(shù)占煤礦死亡人數(shù)的25.6%；重特大瓦斯事故占煤礦

23、重特大事故的45.83%，死亡人數(shù)占重特大事故人數(shù)的41.35。煤礦瓦斯(CH4)：是一種強溫室效應(yīng)氣體溫室效應(yīng)強度CH4CO2 2060倍我國煤礦風排瓦斯量 2004年， 132億m3； 2008年， 150億m3 ，占世界排放總量的1/21/3； 2011年， 160億m3煤礦瓦斯：是一種優(yōu)質(zhì)清潔能源按燃燒熱值計算1m3瓦斯 相當于 1.25 標準煤 1 燃油 接近 1m3 天然氣按熱效率計算1m3煤層氣 相當于 4 標準煤瓦斯是比天然氣、燃油、特別是比煤潔凈得多的一種優(yōu)質(zhì)能源瓦斯抽采：一箭三雕保障煤礦安全生產(chǎn)保護大氣環(huán)境開發(fā)利用優(yōu)質(zhì)清潔能源27. 簡述開采層瓦斯抽采的原理？課件上沒有28. 簡述鄰近層瓦斯抽采的原理？ 原理n 煤層群開采條件n 由于采動作用的采