礦井瓦斯涌出及瓦斯噴出

1第三講礦井瓦斯涌出及瓦斯噴出內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治3一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律煤的結(jié)構(gòu)：孔隙-裂隙系統(tǒng)CH4CH4CH4CH4CH4連通裂隙：瓦斯運(yùn)移主要通道非連通孔隙：瓦斯擴(kuò)散主要通道

煤層受地應(yīng)力的作用，孔隙-裂隙系統(tǒng)尺寸和閉合程度會(huì)受到影響，透氣性發(fā)生較大的變化。4一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律1.煤層瓦斯流場(chǎng)分類煤層內(nèi)瓦斯流動(dòng)空間的范圍稱為流場(chǎng)。在流場(chǎng)內(nèi)，瓦斯呈現(xiàn)流動(dòng)狀態(tài)，具有流向、流速與瓦斯壓力梯度或濃度梯度。按空間瓦斯流動(dòng)方向變化流場(chǎng)分類按流場(chǎng)在時(shí)間上的變化單向流動(dòng)徑向流動(dòng)球向流動(dòng)穩(wěn)定流動(dòng)非穩(wěn)定流動(dòng)5一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律1.煤層瓦斯流場(chǎng)分類（1）單向流動(dòng)

在x、y、z三維空間內(nèi)，只有一個(gè)力向有流速，其它兩個(gè)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(dòng)就屬于單向流動(dòng)。

*厚煤層當(dāng)巷道不能揭露整個(gè)煤厚時(shí)，在垂直方向上流速不為零，不是單向流動(dòng)。6一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律1.煤層瓦斯流場(chǎng)分類（2）徑向流動(dòng)

在x、y、z三維空間內(nèi)，在兩個(gè)方向有分速度，第三個(gè)方向的分速度為零。例如石門、豎井、鉆孔垂直穿透煤層時(shí)，在煤壁內(nèi)的瓦斯流動(dòng)就屬于這一類，其等瓦斯壓力線平行煤壁呈近似同心圓形。7一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律1.煤層瓦斯流場(chǎng)分類（3）球向流動(dòng)

在x、y、z三維空間內(nèi)，在三個(gè)方向都有分速度。例如在厚煤層中煤巷的掘進(jìn)工作面煤壁內(nèi)、鉆孔或石門進(jìn)入煤層時(shí)以及采落的煤塊從其中涌出瓦斯的流動(dòng)。8一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律1.煤層瓦斯流場(chǎng)分類（4）非穩(wěn)定流動(dòng)

穩(wěn)定流場(chǎng)中任何一點(diǎn)的流速、流向和瓦斯壓力不隨時(shí)間而變化。例如經(jīng)過長期排放(>150天)的煤壁趨于穩(wěn)定流場(chǎng)。（5）穩(wěn)定流動(dòng)

非穩(wěn)定流場(chǎng)中任何一點(diǎn)的流速、流向和瓦斯壓力都隨時(shí)間而變化。如煤層暴露初期的瓦斯流場(chǎng)都是非穩(wěn)定流場(chǎng)。9一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律2.瓦斯擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)及菲克定律（FickLaw）

瓦斯在孔隙-裂隙系統(tǒng)內(nèi)的運(yùn)移可分為兩類，一類是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，遵守菲克定律（Ficklaw），另一類是滲透運(yùn)動(dòng)，遵守達(dá)西定律（Dacylaw）。

瓦斯在小孔(＜1μm)與微孔(＜0.1μm)內(nèi)的運(yùn)移主要為擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，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(yùn)移?？捎梅瓶?Fick)定律來描述。式中：dm——微單元上的瓦斯擴(kuò)散量，m3/m2；

dc/dl——瓦斯?jié)舛忍荻然蛎芏忍荻?，（m3/m3）/m;

D——擴(kuò)散系數(shù)，m2/s。描述氣體擴(kuò)散現(xiàn)象的宏觀規(guī)律，這是生理學(xué)家菲克（Fick）于1855年發(fā)現(xiàn)的。包括兩個(gè)內(nèi)容：（1）在單位時(shí)間內(nèi)通過垂直于擴(kuò)散方向的單位截面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量（稱為擴(kuò)散通量Diffusionflux，用J表示）與該截面處的濃度梯度(Concentrationgradient)成正比，也就是說，濃度梯度越大，擴(kuò)散通量越大。這就是菲克第一定律。（2）在非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散過程中，在距離x處，濃度隨時(shí)間的變化率等于該處的擴(kuò)散通量隨距離變化率的負(fù)值。這是菲克第二定律，10一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律3.瓦斯?jié)B流運(yùn)動(dòng)及達(dá)西定律（DacyLaw）

圓筒橫斷面積為A，其中充填均勻的砂粒，砂層厚度為l，由金屬網(wǎng)支托。水由穩(wěn)壓水箱經(jīng)水管A流入圓筒中，再經(jīng)砂層滲濾后由出水管B流出。其流量由量筒C量測(cè)，在砂層上下兩端裝測(cè)壓管以量測(cè)滲流的水頭損失。在1856年，達(dá)西利用左圖裝置，通過了大量的試驗(yàn)研究，得到圓筒內(nèi)的滲流量Q與圓筒橫斷面積A和水力坡度J成正比，并和沙粒的透水性能有關(guān)。達(dá)西總結(jié)得出滲流能量損失與滲流速度之間的關(guān)系：Q=kAJ11

瓦斯在小孔(>1μm)以上的孔隙或裂隙內(nèi)的運(yùn)移，可能有兩種形式：層流與紊流，層流又分為線性滲透層流與非線性滲透層流，各服從不同的規(guī)律。一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律3.瓦斯?jié)B流運(yùn)動(dòng)及達(dá)西定律（DacyLaw）低雷諾區(qū)（Re<1~10）線性層流：粘滯力占優(yōu)勢(shì)，符合達(dá)西定律。中雷諾區(qū)（Re：10~100）高雷諾區(qū)（Re>100）非線性層流：服從非線性滲流定律。紊流：慣性力占優(yōu)勢(shì)。12

瓦斯在小孔(>1μm)以上的孔隙或裂隙內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)Re<1~10時(shí)，此時(shí)為線性層流，符合達(dá)西定律。式中：V——滲流流速，m/s；

K——煤層滲流率，m2（達(dá)西，1達(dá)西=9.869×10-13m2）；

μ——流體的絕對(duì)粘度，Pa·s；

——瓦斯壓力梯度，Pa/m。一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律3.瓦斯?jié)B流運(yùn)動(dòng)及達(dá)西定律（DacyLaw）Dacy定律與孔隙特征和流體性質(zhì)無關(guān)。是從不可壓縮流體的均勻多孔介質(zhì)中的一維流動(dòng)中導(dǎo)出的。13

瓦斯在小孔(>1μm)以上的孔隙或裂隙內(nèi)流動(dòng)的雷諾數(shù)Re>1~10時(shí)，此時(shí)為非線性層流，符合：式中：Vn——無因次流速；

a——煤的瓦斯?jié)B透性常數(shù)；

m——指數(shù)，不同的礦井m值不同；

——無因次瓦斯壓力梯度。一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律4.非線性滲流定律14

根據(jù)達(dá)西定律和質(zhì)量守恒定律，瓦斯在煤層孔隙裂隙系統(tǒng)中進(jìn)行單向非穩(wěn)定線性滲透流動(dòng)時(shí)：式中：x——煤層瓦斯含量，m3/m3；

λ——煤層透氣性系數(shù)，m2/(MPa2·d)；

P——瓦斯壓力的平方，P=p2，MPa2；

l——單向流體長度，m。一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律5.單向非穩(wěn)定滲流微分方程15

煤層透氣系數(shù)是煤層瓦斯流動(dòng)難易程度的標(biāo)志。式中：Vn——換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的流速，m/d；

λ——煤層透氣性系數(shù)，m2/(MPa2·d)。

透氣性系數(shù)的物理意義：在1m3煤體的兩側(cè)，瓦斯壓力平方差為1MPa2時(shí)，通過1m長度的煤體，在1m2煤面上每日流過的瓦斯量(t℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力下)。單位換算1m2/(MPa2·d)=2.5x1017m2=0.025毫達(dá)西一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律6.煤層的透氣性系數(shù)16

煤的孔隙-裂隙系統(tǒng)對(duì)地應(yīng)力的作用非常數(shù)感，當(dāng)壓應(yīng)力增高時(shí)，煤的透氣系數(shù)下降；反之壓應(yīng)力減少(卸壓)時(shí)，煤的透氣系數(shù)則增加。一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律6.煤層的透氣性系數(shù)σ——加載應(yīng)力，MPa；

b——系數(shù)。17一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律7.煤層的透氣性系數(shù)測(cè)定方法概述

目前煤層透氣性系數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定方法主要有：前蘇聯(lián)學(xué)者提出的雅羅伏依法、克里切夫斯基流量法和壓力法、馬可尼壓力法以及鉆孔流量法。中國礦業(yè)大學(xué)周世寧教授在總結(jié)已有煤層透氣性系數(shù)測(cè)定方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)煤層瓦斯徑向不穩(wěn)定流量理論，提出了新的煤層透氣性系數(shù)測(cè)定方法--周世寧法。18內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治19（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)過程中從煤與巖石中涌出的瓦斯量。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m3/min或m3/d；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(m3/t)。二、瓦斯涌出量及其主要影響因素1.瓦斯涌出量的概念式中：

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。20（2）瓦斯涌出量的形式指瓦斯涌出在時(shí)間上與空間上的分布形式。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、采空區(qū)不間斷瓦斯涌出等。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、落煤、片幫時(shí)的瓦斯突然涌出以及瓦斯噴出、瓦斯突出等。二、瓦斯涌出量及其主要影響因素1.瓦斯涌出量的概念21

構(gòu)成包括三部分：煤壁、迎頭煤壁和采落煤的瓦斯涌出。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。迎頭煤壁——掘進(jìn)新暴露出來的煤壁，初始瓦斯涌出量大。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)過程中逐漸釋放。二、瓦斯涌出量及其主要影響因素2.掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出22變化特點(diǎn)：由于掘進(jìn)落煤、運(yùn)煤、支護(hù)、打眼放炮（炮掘）的等作業(yè)是循環(huán)進(jìn)行的，因此瓦斯涌出就表現(xiàn)出周期性的波動(dòng)涌出。放炮及炮后1~2h涌出量最大，隨后趨于正常。二、瓦斯涌出量及其主要影響因素2.掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出23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，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。二、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/s0m15m30m40%30%20%19%5%1%24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，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。二、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/s0m15m30m40%30%20%19%5%1%5%1%0.5%0.2%V=2.2m/s25

回采工作面瓦斯涌出構(gòu)成：本煤層、鄰近層、采空區(qū)的瓦斯。二、瓦斯涌出量及其主要影響因素4.回采工作面的瓦斯涌出26（1）自然因素①煤層和圍巖的瓦斯含量二、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=ηm0/m（W0-Wc）圍巖的瓦斯涌出量。單一煤層開采時(shí)，q<W；煤層群（含瓦斯圍巖）開采時(shí)，q<W，或q=W，或q>W。27（1）自然因素②開采深度二、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瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，礦井瓦斯涌出量與深度無關(guān)；甲烷帶內(nèi)，礦井瓦斯涌出量隨深度增加而增大；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52013583862600188104555870225172377102031427138728（1）自然因素③地面大氣壓變化二、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)、已封閉的老空區(qū)，P1V1=P2V2；大氣壓變化影響采空區(qū)就像呼吸一樣；大氣壓對(duì)煤壁、落煤瓦斯涌出幾乎無影響。大氣壓采區(qū)(含采空區(qū))采區(qū)(含采空區(qū))回采面(含采空區(qū))回采面(含采空區(qū))掘進(jìn)面(無采空區(qū))29（2）開采技術(shù)因素①開采順序與回采方法二、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分層開采：首采分層瓦斯涌出量大；回采率：回采率低的工作面瓦斯涌出量大；采空區(qū)頂板管理方法：自然垮落法鄰近層、圍巖卸壓大，其瓦斯涌出分量大。采煤方法：旱采比水采瓦斯涌出量大，因?yàn)樗畬?duì)瓦斯涌出有抑制作用。30（2）開采技術(shù)因素②回采速度與產(chǎn)量二、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；產(chǎn)量：產(chǎn)量越大，絕對(duì)瓦斯涌出量越大，但相對(duì)瓦斯涌出量卻有可能減小；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。31（2）開采技術(shù)因素③落煤工藝及老頂來壓步距二、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瓦斯涌出不均衡系數(shù)：炮采、機(jī)采、綜采對(duì)瓦斯涌出的不均衡系數(shù)影響很大，淺割煤、小來壓步距可降低不均衡系數(shù)。32（2）開采技術(shù)因素④通風(fēng)壓力和采空區(qū)封閉質(zhì)量二、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通風(fēng)壓力：高負(fù)壓通風(fēng)使采空區(qū)內(nèi)的瓦斯更易涌出到工作面；采空區(qū)封閉質(zhì)量：采空區(qū)封閉質(zhì)量不好，易導(dǎo)致其內(nèi)部的瓦斯向外涌出；通風(fēng)壓力過大時(shí)，也對(duì)采空區(qū)瓦斯涌出有促進(jìn)作用。33（2）開采技術(shù)因素⑤回采工作面通風(fēng)系統(tǒng)二、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沿空留巷：巷道直接與鄰近采空區(qū)溝通，鄰近采空區(qū)內(nèi)瓦斯直接涌出到工作面區(qū)域；帶有煤柱的巷道：煤柱與采空區(qū)隔離，阻止鄰近采空區(qū)瓦斯向工作面區(qū)域涌出。34內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治35三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定1.礦井瓦斯等級(jí)的劃分《煤礦瓦斯等級(jí)鑒定暫行辦法》規(guī)定：（一）煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。

（發(fā)生、鑒定、認(rèn)定）（二）高瓦斯礦井：q相＞10m3/t

or

q絕＞40m3/min。

q掘>3m3/minor

q采>5m3/min。（三）瓦斯礦井：q相≤10m3/t，and

q絕≤40m3/min。

q掘≤3m3/minand

q采≤5m3/min。36三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定2.礦井瓦斯等級(jí)鑒定AQ1025-2006礦井瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范（1）瓦斯等級(jí)鑒定的條件①在“正常生產(chǎn)條件（conditionofnormalproduction）”下進(jìn)行；

測(cè)定區(qū)域（礦井、煤層、翼、水平或采區(qū)）的實(shí)際產(chǎn)量（包括回采和掘進(jìn)）達(dá)到該區(qū)域設(shè)計(jì)產(chǎn)量（或正常產(chǎn)量）的60%以上的條件。②選擇一年內(nèi)礦井絕對(duì)瓦斯涌出量最大的月份進(jìn)行，分上、中、下旬各取一天（相隔10天），每天分3班（或4班）進(jìn)行測(cè)定工作；③鑒定前應(yīng)編制好瓦斯等級(jí)鑒定計(jì)劃，做好組織分工和人員培訓(xùn)；④鑒定前檢查并確保儀器儀表符合技術(shù)要求。37三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定2.礦井瓦斯等級(jí)鑒定AQ1025-2006礦井瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范（2）測(cè)定內(nèi)容：①風(fēng)量；②風(fēng)流中（進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)）CO2和CH4濃度：△C=C回-C進(jìn)；③當(dāng)月瓦斯抽放量；④當(dāng)月產(chǎn)煤量。38三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定2.礦井瓦斯等級(jí)鑒定AQ1025-2006礦井瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范（3）測(cè)定地點(diǎn)：①礦井進(jìn)、回風(fēng)測(cè)風(fēng)站；②每個(gè)水平總進(jìn)、回風(fēng)測(cè)風(fēng)站；③每個(gè)煤層總進(jìn)、回風(fēng)測(cè)風(fēng)站；④每翼總進(jìn)、回風(fēng)測(cè)風(fēng)站；⑤每個(gè)采區(qū)總進(jìn)、回風(fēng)測(cè)風(fēng)站。1－主井；2－副井，3－井底車場(chǎng)；4－主要運(yùn)輸石門；5－階段運(yùn)輸大巷；6－回風(fēng)井；7－回風(fēng)石門；8－回風(fēng)大巷；9－采區(qū)運(yùn)輸石門；10－采區(qū)下部車場(chǎng)底板繞道；11－采區(qū)下部車場(chǎng)；12－采區(qū)煤倉；13－行人進(jìn)風(fēng)巷；14－運(yùn)輸上山；15－軌道上山；16－上山絞車房；17－采區(qū)回風(fēng)石門；18－采區(qū)上部車場(chǎng)；19－采區(qū)中部車場(chǎng)；20－區(qū)段運(yùn)輸平巷；21－下區(qū)段回風(fēng)平巷；22－聯(lián)絡(luò)巷；23－區(qū)段回風(fēng)平巷；24－開切眼；25－采煤工作面40三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定2.礦井瓦斯等級(jí)鑒定AQ1025-2006礦井瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范（4）測(cè)定要求：①每班正常生產(chǎn)時(shí)刻進(jìn)行；②約定時(shí)間在同一時(shí)刻進(jìn)行。41AQ1025-2006礦井瓦斯等級(jí)鑒定規(guī)范（5）相關(guān)計(jì)算：①礦井絕對(duì)瓦斯涌出量式中：n——每天班次，“三八制”時(shí)，n=3；“四六制”時(shí)，n=4。三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定2.礦井瓦斯等級(jí)鑒定②礦井相對(duì)瓦斯涌出量42內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治43四、瓦斯涌出防治

針對(duì)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(jìn)行治理，并通過方案對(duì)比，選用效果好、經(jīng)濟(jì)佳、適用、最優(yōu)的治理方法。分源治理：分級(jí)管理：綜合防治：

按瓦斯危險(xiǎn)程度對(duì)礦井進(jìn)行分級(jí)，并按瓦斯危險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行管理，采區(qū)專門的治理措施。

以消除瓦斯危險(xiǎn)為方向，以確保生產(chǎn)中人身安全為主要目標(biāo)，采取專題研究、現(xiàn)場(chǎng)考察、多項(xiàng)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。1.瓦斯涌出防治原則44四、瓦斯涌出防治2.分源治理掘進(jìn)工作面巷道煤壁瓦斯涌出順層鉆孔邊掘邊抽順層淺孔抽放巷幫鉆墻截流巷道迎頭瓦斯涌出迎頭鉆孔預(yù)抽煤層注水快速運(yùn)煤巷道落煤瓦斯涌出控制掘進(jìn)度和落煤量雙巷掘進(jìn)、全負(fù)壓通風(fēng)45四、瓦斯涌出防治2.分源治理回采工作面工作面煤壁瓦斯涌出采前預(yù)抽邊采邊抽工作面淺孔注水工作面割煤瓦斯涌出采落煤灑水快運(yùn)控制推進(jìn)速度采空區(qū)抽采采空區(qū)瓦斯涌出鄰近層(預(yù))抽采瓦斯尾巷、改造通風(fēng)系統(tǒng)46四、瓦斯涌出防治2.分源治理老空區(qū)封閉老空區(qū)加強(qiáng)閉墻質(zhì)量預(yù)埋管抽采封閉區(qū)瓦斯抽采尾巷抽采鉆孔抽采47四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法瓦斯?jié)舛?lt;3%，積存量不大，直接通風(fēng)排放不超限。局扇瓦斯?jié)舛?lt;3%48四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法風(fēng)筒增阻排放法瓦斯積存量大，直接排放易造成瓦斯超限。用繩子綁風(fēng)筒控制風(fēng)量。難度大！局扇瓦斯49四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法風(fēng)筒增阻排放法風(fēng)筒接頭調(diào)風(fēng)法風(fēng)筒在外部把接頭斷開，利用接頭漏風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)量，逐漸稀釋瓦斯，監(jiān)控回風(fēng)流濃度。局扇瓦斯50四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法風(fēng)筒三通調(diào)風(fēng)法風(fēng)筒增阻排放法風(fēng)筒接頭調(diào)風(fēng)法事先在外部風(fēng)筒上安裝三通，平時(shí)封堵分支，排放瓦斯前打開用以同屆風(fēng)量。局扇瓦斯51四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法風(fēng)筒三通調(diào)風(fēng)法風(fēng)筒增阻排放法風(fēng)筒接頭調(diào)風(fēng)法逐段通風(fēng)排放法獨(dú)頭長，瓦斯量大。由外向內(nèi)逐段恢復(fù)通風(fēng)。風(fēng)筒逐漸向內(nèi)接，沖出風(fēng)流瓦斯<2%。局扇52四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法風(fēng)筒三通調(diào)風(fēng)法風(fēng)筒增阻排放法風(fēng)筒接頭調(diào)風(fēng)法逐段通風(fēng)排放法鉆孔通風(fēng)排放法局扇對(duì)掘的兩個(gè)頭相距較近時(shí)，在另一頭向煤柱打鉆，調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，利用全風(fēng)壓通風(fēng)稀釋瓦斯。53四、瓦斯涌出防治2.分源治理獨(dú)頭巷道排放瓦斯避免盲巷（<6m）局扇直接排放法風(fēng)筒三通調(diào)風(fēng)法風(fēng)筒增阻排放法風(fēng)筒接頭調(diào)風(fēng)法逐段通風(fēng)排放法鉆孔通風(fēng)排放法局扇調(diào)風(fēng)排放法局扇瓦斯智能調(diào)風(fēng)風(fēng)機(jī)、調(diào)頻風(fēng)機(jī)調(diào)風(fēng)，風(fēng)量根據(jù)瓦斯探頭的濃度控制。54四、瓦斯涌出防治瓦斯特別危險(xiǎn)巷道停風(fēng)后瓦斯積聚，需要排放瓦斯的巷道備用風(fēng)機(jī)，自動(dòng)切換按規(guī)定排放瓦斯“三專兩閉鎖”炮后瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2%以上。安全炸藥，水泡泥綜合機(jī)械化掘進(jìn)瓦斯通風(fēng)動(dòng)態(tài)監(jiān)控有瓦斯噴出危險(xiǎn)的巷道鉆孔防噴孔措施嚴(yán)格執(zhí)行防突規(guī)定有瓦斯突出危險(xiǎn)的區(qū)域巷道設(shè)立反向風(fēng)門3.分級(jí)管理55四、瓦斯涌出防治瓦斯涌出量預(yù)測(cè)，以風(fēng)定產(chǎn)，瓦斯突出區(qū)域預(yù)測(cè)，防突這項(xiàng)設(shè)計(jì)消除瓦斯，瓦斯抽采達(dá)標(biāo)，優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)監(jiān)控到位，防止積聚超限。電氣防爆、材料防靜電、防金屬碰撞火花，防煤炭自燃火源。防災(zāi)專項(xiàng)設(shè)計(jì)、計(jì)劃，防災(zāi)、救災(zāi)預(yù)案。設(shè)計(jì)建井瓦斯源頭引爆火源防災(zāi)預(yù)案4.綜合治理56內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治57五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)瓦斯噴出

大量的承壓瓦斯從肉眼可見的煤、巖裂隙中快速噴出的現(xiàn)象。

瓦斯噴出具有偶然性和集中性，極易造成瓦斯?jié)舛瘸?，為瓦斯爆炸埋下隱患。瓦斯噴出第一類：（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58五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)1.（承壓）瓦斯沿原地質(zhì)構(gòu)造洞縫噴出發(fā)生地點(diǎn)：

大多數(shù)發(fā)生在地質(zhì)破壞帶、石灰?guī)r溶洞裂縫區(qū)、背斜或向斜軸部儲(chǔ)瓦斯區(qū)以及其它儲(chǔ)瓦斯構(gòu)造與原始洞縫相通的區(qū)域。發(fā)生特點(diǎn)：

1.時(shí)間：噴出的瓦斯流量較大，持續(xù)時(shí)間較長；

2.預(yù)兆：無明顯的地壓顯現(xiàn)預(yù)兆；

3.位置：掘進(jìn)巷道的瓦斯噴出一般位于工作面迎頭周圍；

4.裂縫：噴瓦斯裂縫多屬于開放性裂縫；

5.溝通性：與儲(chǔ)氣層(溶洞、砂巖、煤層等)或斷層破壞帶相通；

6.瓦斯來源：噴出的瓦斯主要來源于圍巖承壓瓦斯。59五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)1.（承壓）瓦斯沿原地質(zhì)構(gòu)造洞縫噴出實(shí)例1：

中梁山煤礦南礦+390m水平北茅口灰?guī)r大巷，掘進(jìn)放炮時(shí)與石灰?guī)r溶洞裂縫(兩條各寬10-100mm)相通，隨炮響起一聲轟鳴，像壓氣管路破裂似的大量噴出瓦斯(CH4)，“霧”氣彌漫、充滿整個(gè)回風(fēng)巷，兩小時(shí)后測(cè)得流量486m3/min，瓦斯噴出持續(xù)兩周，共噴出36×104m3瓦斯。60五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)1.（承壓）瓦斯沿原地質(zhì)構(gòu)造洞縫噴出實(shí)例2：

前蘇聯(lián)頓涅茨煤田從煤層和巖層裂隙和空洞噴出瓦斯現(xiàn)象分布較廣泛，僅1959-1969年曾記載800余次，大多數(shù)噴出流量3000-7000m3/d，持續(xù)時(shí)間35-20d，持續(xù)時(shí)間最短的一次共噴出4.5×104m3，最長的一次共噴出36×104m3。當(dāng)深度＜700m時(shí)，瓦斯噴出的頻率(每1000m發(fā)生的次數(shù))、噴出瓦斯量與持續(xù)時(shí)間隨深度而增長；到700-800m深度，它們?cè)趯?shí)際上趨于穩(wěn)定。61五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出發(fā)生地點(diǎn)：

往往發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造破壞區(qū)內(nèi)，與采動(dòng)地壓擾動(dòng)和鄰近層卸壓影響有關(guān)。發(fā)生特點(diǎn)：

1.時(shí)間：持續(xù)的時(shí)間較短。

2.預(yù)兆：伴有地壓顯現(xiàn)效應(yīng)，如支架響聲、掉碴、煤巖開裂等。

3.位置：距掘進(jìn)頭20-40m的位置，回采面距切眼1-3倍煤層間距。

4.裂縫：閉合的裂縫在采掘地壓和瓦斯壓力的作用下突然打開。

5.溝通性：與鄰近層卸壓瓦斯溝通有關(guān)。

6.瓦斯來源：來源于鄰近煤層卸壓瓦斯。62五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出實(shí)例1.發(fā)生時(shí)間：1970年11月19日6時(shí)3分。發(fā)生地點(diǎn)：南桐一井

0307半煤巖大巷事故原因：

（1）位于3號(hào)層中的半煤巖巷，煤層突然變薄（層位未變）；（2）掘進(jìn)巷道接近王家壩向斜軸部，距離軸線100m；（3）下部4號(hào)層位突出煤層，向斜軸部構(gòu)造裂隙發(fā)育；（4）掘進(jìn)地壓與瓦斯壓力疊加，導(dǎo)致巷道底鼓，使裂隙張開瓦斯噴出。噴出瓦斯量：噴出速度120m3/min，總量44600m3以上，持續(xù)時(shí)間244h。63五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出64五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出實(shí)例1.發(fā)生前預(yù)兆：掘進(jìn)頭20m-40m處的巷道支架來壓，支架遭破壞，底板出現(xiàn)機(jī)槍聲，且伴有微弱底鼓現(xiàn)象。事故后果：

（1）風(fēng)流逆流（>120m）；（2）瓦斯?jié)舛瘸?；?）巷道底鼓，支護(hù)破壞，巷道垮塌（20m）。潛在危險(xiǎn)：

（1）瓦斯爆炸，瓦斯燃燒；（2）窒息事故。65五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出實(shí)例2.發(fā)生時(shí)間：1972年7月13日1時(shí)46分。發(fā)生地點(diǎn)：

南桐一礦0307上段回采工作面。事故原因：

（1）回采面位于3號(hào)層中，呈采空區(qū)三角區(qū)；（2）工作面距王家壩向斜軸部60m，距潛伏F斷層40m；（3）下部4號(hào)層為突出煤層，位于F斷層和王家壩向斜之間應(yīng)力疊加區(qū);

（4）回采地壓與構(gòu)造應(yīng)力疊加，導(dǎo)致底鼓，產(chǎn)生新裂隙卸壓瓦斯噴出。噴出瓦斯量：噴出速度>500m3/min，總量>75100m3，持續(xù)時(shí)間109h，瓦斯?jié)舛?gt;50%。66五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出67五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)2.（卸壓）瓦斯沿采掘地壓生成的裂縫噴出實(shí)例2.發(fā)生前預(yù)兆：回采面突然來壓，支架折斷，底鼓0.4-0.5m，煤變軟變濕，底板出現(xiàn)“咝咝”聲，壓力顯現(xiàn)激烈。事故后果：

（1）風(fēng)流逆流（>180m）；（2）瓦斯?jié)舛瘸?gt;50%；（3）巷道底鼓，產(chǎn)生寬度>100mm的傾向裂縫，裂縫中巖石有擦痕，中填方解石，為新生裂隙。潛在危險(xiǎn)：

（1）瓦斯爆炸，瓦斯燃燒；（2）窒息事故。68五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)3.瓦斯沿鉆孔噴出發(fā)生地點(diǎn)：

大多數(shù)發(fā)生在掘進(jìn)工作面打探鉆的過程。發(fā)生特點(diǎn)：

1.時(shí)間：持續(xù)時(shí)間較短；

2.預(yù)兆：有明顯的地壓顯現(xiàn)預(yù)兆，響煤炮等；

3.位置：掘進(jìn)巷道迎頭大探鉆；

4.裂縫：鉆孔；

5.溝通性：鉆孔與溶洞、砂巖、高瓦斯煤層等相通；

6.瓦斯來源：噴出的瓦斯主要來源于卸壓瓦斯或承壓瓦斯。69五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)3.瓦斯沿鉆孔噴出實(shí)例.

撫順煤礦發(fā)生的33次鉆孔瓦斯噴出動(dòng)力現(xiàn)象，不僅巷道充滿高濃度瓦斯，最長116m巷道瓦斯?jié)舛?0%以上，逆風(fēng)40m瓦斯?jié)舛?%以上，噴出瓦斯總量2500m3)，而且大多將鉆桿頂出（有16次將鉆桿頂出10m以外，有5次頂出40m以外；有3次分別將196m、186m、230m的鉆桿全部頂出)，鉆桿彎曲(大多呈120°環(huán)狀彎曲)、折斷(最多斷為13段)，有的鉆桿插入巖幫或底扳(一般0.3-0.5m，最深達(dá)0.85m)；噴出的高壓瓦斯氣流將鉆機(jī)推倒甚至推出數(shù)米遠(yuǎn)；噴出的煤粉等拋出物將鉆機(jī)埋住，也曾多次造成人員受傷事故。70五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)3.瓦斯沿鉆孔噴出時(shí)間噴出次數(shù)最大強(qiáng)度巷道瓦斯（%）破壞情況噴出前預(yù)兆煤量（t）瓦斯（m3）1955~1959510.1>10鉆孔被頂出10~40m以外，插入底板0.3m，鉆機(jī)被埋住孔內(nèi)有雷鳴聲、煤炮聲；夾鉆、頂鉆、憋水；瓦斯?jié)舛仍龃?、底板有水等?960~19643402500>10116m巷道瓦斯?jié)舛?0%以上；鉆桿被頂出40m，插入巖幫0.5m1970~197433500>10鉆桿被頂出10m外，折斷13段1975~19793>10186m鉆桿全部頂出10m以外，環(huán)狀彎曲1980~198472.2550>10196m鉆桿全部頂出，插入巖幫0.85m1985~1989910487>10230m鉆桿全部訂出10m，彎曲、折斷1990~199137300>10鉆桿彎曲120°，折斷6段，鉆機(jī)推出數(shù)米合計(jì)33402500撫順礦區(qū)鉆孔瓦斯噴出事故情況71內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治72六、瓦斯噴出的危害（1）瓦斯超限，引發(fā)瓦斯爆炸、瓦斯燃燒；（2）吹揚(yáng)煤塵，引發(fā)煤塵爆炸；（3）頂?shù)装遄冃巍⒅еЪ芷茐?；?）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。73內(nèi)容提要一、煤層瓦斯流動(dòng)基本規(guī)律二、瓦斯涌出量及其主要影響因素三、礦井瓦斯等級(jí)及其鑒定四、瓦斯涌出防治五、瓦斯噴出的分類及其特點(diǎn)六、瓦斯噴出的危害七、瓦斯噴出的防治74七、瓦斯噴出的防治

預(yù)防與處理瓦斯噴出的措施；應(yīng)根據(jù)瓦斯噴出的類型、噴出瓦斯量的大小和瓦斯壓力的高低來擬定。一般可采用“探、排、引、堵、風(fēng)”的綜合技術(shù)措施。（1）探——探明地質(zhì)構(gòu)造在掘進(jìn)巷道的前方和兩側(cè)打鉆孔，探明是否存在含有瓦斯的斷層、裂隙、溶洞等地質(zhì)構(gòu)造，以便了解它們的位置、范圍以及儲(chǔ)存瓦斯的多少等情況，為采取針對(duì)性措施提供參考。（2）排——排(抽)放瓦斯如果探明斷層、裂隙、溶洞不大或瓦斯量不多時(shí)，則可讓它自然排放；否則需打鉆孔進(jìn)行抽放；而若掘進(jìn)工作面及巷道有較多細(xì)小裂隙，且分布較廣時(shí)，可暫時(shí)停止掘進(jìn)，封閉巷道接管抽放。1.綜合預(yù)防措施75七、瓦斯噴出的防治（3）引——引導(dǎo)瓦斯噴出瓦斯的裂隙范圍較小且噴出瓦斯量不大時(shí)，可用金屬罩或帆布罩將噴瓦斯的裂隙蓋住，然后在罩上接風(fēng)簡或管路，將瓦斯引到回風(fēng)巷道或引到距離工作面20m以外的巷道小，以保證工作面安全爆破。（4）堵——封堵裂隙噴出瓦斯的裂隙較廣、噴出瓦斯量很小時(shí)，可用黃泥或水泥堵住裂隙，阻止瓦斯噴出，以保證掘進(jìn)工作面的安全。（5）風(fēng)——加強(qiáng)通風(fēng)對(duì)于有瓦斯噴出危險(xiǎn)的工作面，要有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，實(shí)行獨(dú)立通風(fēng)，并應(yīng)加大供風(fēng)量。1.綜合預(yù)防措施76七、瓦