第一章 礦井瓦斯災害防治

第一章礦井瓦斯災害防治第1頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章礦井瓦斯災害防治

目錄第一節(jié)基本概念和理論概述第二節(jié)瓦斯爆炸及防治技術(shù)第三節(jié)煤與瓦斯突出及防治技術(shù)第四節(jié)礦井瓦斯抽放

復習題

問題思考第2頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)基本概念和理論概述

主要內(nèi)容一、礦井瓦斯的定義及性質(zhì)二、礦井瓦斯的成因和分帶三、煤層瓦斯的賦存狀態(tài)四、礦井瓦斯的涌出五、瓦斯涌出的影響因素六、礦井瓦斯涌出來源的分析與分源治理七、礦井瓦斯等級第3頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月一、礦井瓦斯的定義及性質(zhì)1．礦井瓦斯的定義從廣義上講，礦井瓦斯是指從煤層或巖層中放出或生產(chǎn)過程中產(chǎn)生并涌入到礦井內(nèi)的各種氣體。狹義的講，礦井瓦斯專指甲烷（CH4）。后面章節(jié)中所談的瓦斯概念，一般為甲烷。2．礦井瓦斯的性質(zhì)瓦斯是無色、無味、無臭、無毒的氣體。瓦斯比空氣輕，其比重為0.554，因此在煤礦井下常積聚在巷道頂部或上山迎頭。瓦斯的擴散速度是空氣的1.34倍，瓦斯的滲透能力是空氣的1.6倍。瓦斯微溶于水，瓦斯不助燃，但條件適宜時能發(fā)生燃燒和爆炸。第4頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月二、礦井瓦斯的成因和分帶1、礦井瓦斯的成因煤礦井下的瓦斯來自煤層和煤系地層，主要是由高等植物經(jīng)煤化作用形成的。成氣過程可分為兩個階段：（１）生物化學成氣時期（泥炭化或腐泥階段）腐植型有機物沉積在沼澤相和三角洲相，在小于65℃下，經(jīng)厭氧微生物（細菌）的化學降解作用生成甲烷、二氧化碳、水。第5頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月泥炭化過程的生物化學作用分兩個階段①植物中的有機物經(jīng)氧化分解和水解作用，轉(zhuǎn)化為簡單的化學性質(zhì)活潑的化合物。②分解產(chǎn)物相互作用生成新的較穩(wěn)定的有機化合物。該時期埋藏深度不大且覆蓋層膠結(jié)固化程度不夠，所產(chǎn)生的氣體絕大部分逸散入大氣。第6頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）煤化變質(zhì)作用時期（煤化階段）泥炭、腐泥在以溫度和壓力為主的作用下變化為煤的過程。第7頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-1-l頓巴斯煤田煤層瓦斯組分在各瓦斯帶中的變化I—N2-CO2；II—N2；III—N2-CH4；IV—CH42.煤層瓦斯垂直分帶根據(jù)井下煤層瓦斯組分和含量，將煤層瓦斯按賦存深度不同自上而下分為4個帶：N2—CO2帶、N2帶、N2—CH4帶和CH4帶（見圖1-1-1）。第8頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-1-2煤體中瓦斯的賦存狀態(tài)示意圖1-自由瓦斯；2-吸著瓦斯；3-吸收瓦斯；4-煤體；5-空隙

三、煤層瓦斯的賦存狀態(tài)1、瓦斯的賦存狀態(tài)礦井瓦斯在煤、巖層中以兩種狀態(tài)存在，即自由狀態(tài)和吸附狀態(tài)。自由狀態(tài)又稱游離狀態(tài)。吸附狀態(tài)分為兩種表現(xiàn)形式，即吸著狀態(tài)和吸收狀態(tài)。自由瓦斯和吸附瓦斯關(guān)系：二者是處于一種動平衡狀態(tài)，即在一定條件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相轉(zhuǎn)化。第9頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月各帶的氣體成分組成及含量：瓦斯風化帶上屆深度確定（以下任何一項）①煤層的相對瓦斯涌出量為2-3m3/t。②煤層內(nèi)的瓦斯組分中甲烷及重烴濃度總和達到80%。③煤層內(nèi)的瓦斯壓力為0.1MPa。④煤的瓦斯含量達到下列數(shù)值：長焰煤1.0-1.5m3/t，氣煤1.5-2.0m3/t，肥煤與焦煤2.0-2.5m3/t，瘦煤2.5-3.0m3/t，貧煤3.0-4.0m3/t，無煙煤5.0-7.0m3/t。第10頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.影響煤層瓦斯含量的因素（一）煤的變質(zhì)程度變質(zhì)程度越高，瓦斯含量就大；灰分、雜質(zhì)、水分降低煤中的瓦斯含量。（二）煤系地層保存瓦斯的條件（1）煤層存貯條件①煤的吸附特性。煤化程度高，存貯瓦斯能力強。②煤層有無露頭。③煤層的埋深。（2）圍巖透氣性致密完整的低透氣性巖層，瓦斯含量高，瓦斯壓力大，反之越小。第11頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第12頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第13頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）煤層的地質(zhì)史以下降、覆蓋層加厚和海相沉積為主要變化的地質(zhì)活動過程，會導致瓦斯含量增高；反之，瓦斯含量降低。（4）煤層傾角埋藏深度相同時，煤層傾角越小，瓦斯含量越大。第14頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（５）地質(zhì)構(gòu)造及其他條件第15頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）水文地質(zhì)條件地下水活躍的地區(qū)，煤層瓦斯含量小。①地下水帶走部分被溶解的瓦斯；②地下水的滲透通道也是瓦斯?jié)B透通道；③地下水帶走了溶解的礦物，使圍巖及煤層卸壓，透氣性增加，造成了瓦斯的流失。

3.煤層瓦斯壓力煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含游離瓦斯的氣體壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓力。煤層瓦斯壓力越高，煤的吸附瓦斯量越大。第16頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月四、礦井瓦斯的涌出1．礦井瓦斯涌出形式瓦斯從煤層或圍巖中涌出的形式有兩種：（1）普通涌出：瓦斯能夠長時間地、持續(xù)地從煤體中釋放出來。（2）特殊涌出（噴出、突出）：在時間上突然，在空間上集中、大量的瓦斯涌出。2．礦井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。（1）Q絕=Q×C×60×24（1-1-1）式中Q—礦井總回風道風量，m3/min；C—回風流中的平均瓦斯?jié)舛龋?。（2）q相=Q絕×n/T（1-1-2）式中Q絕—礦井絕對瓦斯涌出量，m3/d；n—礦井瓦斯鑒定月的工作天數(shù)，d/月；T—礦井瓦斯鑒定月的產(chǎn)量，t/月。第18頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1、自然因素（1）煤層和圍巖的瓦斯含量煤層的瓦斯含量越高，開采時的瓦斯涌出量越大。（瓦斯含量較小，瓦斯涌出量越小嗎？）（2）地面氣壓的變化地面大氣壓一年內(nèi)夏冬差值5.3-8kPa，一天內(nèi)差值可達2-2.7kPa。（3）開采深度在瓦斯帶內(nèi)，隨著開采深度的增加，相對瓦斯涌出量增大。五、瓦斯涌出的影響因素第19頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2、開采技術(shù)因素1）開采規(guī)模（開采深度、開拓與開采范圍和礦井產(chǎn)量）在瓦斯帶內(nèi)，開采越深、規(guī)模越大，瓦斯涌出量越高。2）開采順序與采煤方法首先開采的煤層瓦斯涌出量大。第20頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月采空區(qū)丟煤多，回采率低的采煤方法，采區(qū)瓦斯涌出量大。頂板管理采用全部垮落法時，瓦斯涌出量大。采煤工作面周期來壓時，瓦斯涌出量增大。3）生產(chǎn)工藝破煤時瓦斯涌出量總是大于其他工序。第21頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月4）風量變化抽出式負壓增加時，瓦斯涌出量增大。5）采區(qū)通風系統(tǒng)

Y、W型通風優(yōu)于U型通風，工作面瓦斯涌出量較低。6）采空區(qū)的密閉質(zhì)量采空區(qū)瓦斯?jié)舛瓤蛇_60%-70%。第22頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月六、礦井瓦斯涌出來源的分析與分源治理１.瓦斯來源三種劃分方式（1）按水平、翼、采區(qū)劃分；（分量分配）（2）按掘進區(qū)、開采區(qū)、已采區(qū)劃分；（日常治理）（3）按開采區(qū)、鄰近區(qū)劃分；（采面治理）第23頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.瓦斯涌出不均衡系數(shù)在一段時間內(nèi)，瓦斯涌出峰值與平均值的比值稱為瓦斯涌出不均衡系數(shù)。Kg=Qmax/Qa第24頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.礦井瓦斯涌出量預測（1）統(tǒng)計法（生產(chǎn)礦井）（2）瓦斯含量法（新建礦井）例題：撫順龍鳳礦不同加權(quán)平均開采深度時的相對瓦斯涌出量如下表所示。第25頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月?lián)犴橗堷P礦深500處的瓦斯涌出量為qm=qm1+(H-H1)/ga=33.0+(500.0-410.0)/10.9=41.2m3/t采深500m處實測為41.5m3/t，誤差為0.7%。統(tǒng)計法預測注意問題：①統(tǒng)計法只適用于瓦斯帶以下已開采了1-2個水平的礦井，而且外推深度不得超過100-200m，煤層傾角和瓦斯涌出量梯度值越小，外推深度也應越小。②積累的瓦斯涌出量資料，至少要有一年以上，資料越多，精度越高，已采水平的瓦斯地質(zhì)情況和開采技術(shù)與新設(shè)計水平越相似，預測的可靠性也越高。第27頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月《規(guī)程》規(guī)定：一個礦井中，只要有一個煤（巖）層中發(fā)現(xiàn)過瓦斯，該礦井即定為瓦斯礦井，并依照礦井瓦斯等級的工作制度進行管理，礦井瓦斯等級，按照平均日產(chǎn)一噸煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式劃分為：低瓦斯礦井：相對瓦斯涌出量≤10m3/t，且絕對瓦斯涌出量≤40m3/min；高瓦斯礦井：相對瓦斯涌出量>10m3/t，或絕對瓦斯涌出量>40m3/min；煤與瓦斯突出礦井：礦井在采掘過程中，只要發(fā)生過一次煤與瓦斯突出，該礦井即為突出礦井，發(fā)生突出的煤層定為突出煤層。七、礦井瓦斯等級第28頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)瓦斯爆炸及防治技術(shù)

主要內(nèi)容一、瓦斯爆炸二、防止瓦斯積聚的技術(shù)措施三、防止點火源的出現(xiàn)四、加強瓦斯的檢查和監(jiān)測五、瓦斯爆炸的處理要點第29頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月統(tǒng)計表明:2000-2008年共發(fā)生死亡10人以上30人以下的重大瓦斯爆炸事故117起,死亡30人以上的特別重大瓦斯爆炸事故37起,其中7起百人以上事故都發(fā)生在低瓦斯區(qū)域,具體統(tǒng)計數(shù)據(jù)如圖1～圖10所示。第30頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第31頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第33頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）瓦斯爆炸的過程及其危害

1.瓦斯爆炸的化學反應過程最終的化學反應式為： CH4＋2O2＝CO2+2H2O如果煤礦井下O2不足，反應的最終式為：CH4+O2＝CO+H2+H2O2．瓦斯爆炸的產(chǎn)生與傳播過程爆炸性混合氣體＋高溫火源→瓦斯初爆（火焰鋒面、高溫混合氣體、壓力的沖擊）→正向沖擊波一、瓦斯爆炸第34頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3．瓦斯爆炸的危害礦內(nèi)瓦斯爆炸的有害因素是：高溫、沖擊波和有害氣體。（1）產(chǎn)生高溫火焰鋒面?zhèn)鞑ニ俣?00-700m/s，爆轟式傳播速度2500m/s。焰面溫度高達2150-2650℃。（2）形成沖擊波沖擊波鋒面壓力由幾個大氣壓到20個大氣壓，高達100個大氣壓。（3）產(chǎn)生大量有害氣體氧氣：0.6%-10%氮氣：82%-88%二氧化碳：4%-8%一氧化碳：2%-4%第35頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1、瓦斯爆炸的基本條件①瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為5％～16％；②混合氣體中的氧濃度不低于12％；③有足夠能量的點火源以上三條件必須同時具備?？峦叩卤ㄈ切?/p>

（二）瓦斯爆炸的條件及影響因素第36頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2、影響瓦斯爆炸發(fā)生的因素（1）影響瓦斯爆炸界限的因素①可燃氣體幾種可燃性氣體同時存在時，混合氣體的爆炸上限與下限：第37頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第38頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月②爆炸性煤塵煤塵在300-400℃的火源能夠放出可燃性氣體，空氣中煤塵含量為5g/m3，瓦斯的爆炸下限為3%；煤塵含量為8g/m3

，瓦斯爆炸下限為2.5%。第39頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月可燃氣體加入的惰氣惰氣/可燃氣(體積比率)失爆點處的氣體(體積)濃度/%可燃氣體O2H2N216.554.35.1CO210.205.38.4CH4N23.006.112.1CO23.207.314.6CON24.1213.96.0CO22.1618.68.6表1-2-2可燃氣體H2、CH4、CO失爆所需的惰氣量③惰性氣體（表1-2-2）惰性氣體使可燃氣體爆炸下限升高，上限降低。第40頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月④混合氣體的初始溫度初始溫度越高，瓦斯爆炸界限就越大。當初始溫度為20℃，瓦斯爆炸界限為6.0%-13.4%。初始溫度為700℃，瓦斯爆炸界限為3.25%-18.75%。第41頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）影響引火溫度的因素（點燃瓦斯的最低溫度650-750℃）①瓦斯?jié)舛韧咚節(jié)舛仍?%-8%，其引火溫度最低。②混合氣體壓力混合氣體的壓力越大、引火溫度就越低?；旌蠚怏w壓力為9.8kPa，引火溫度為700℃；壓力為274kPa，引火溫度為460℃。③火源性質(zhì)化學火源：明火、煤炭自燃、炮火、導火索等。沖擊火源：沖擊、摩擦、絕熱壓縮高溫；電氣火源：電火花、電弧、靜電；高溫火源：高溫表面（機械設(shè)備、皮帶摩擦）、熱輻射。第42頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-2-1瓦斯爆炸感應期火源溫度/℃瓦斯?jié)舛?﹪火源溫度/℃77582587592597510751175感應期/s678910121.081.151.251.31.41.640.580.60.620.650.680.740.350.360.370.390.410.440.200.210.220.230.240.250.120.130.140.140.150.160.0390.0410.0420.0440.0490.055

0.010.0120.0150.0180.02瓦斯爆炸的感應期：瓦斯與高溫熱源接觸后，不是立即燃燒或爆炸，而是要經(jīng)過一個很短的間隔時間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，間隔的這段時間稱感應期。第43頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）礦井瓦斯爆炸的致因1．瓦斯積聚瓦斯積聚是指體積超過0.5m3時的空間瓦斯?jié)舛瘸^2％的現(xiàn)象。積聚原因主要有以下幾個方面：（1）通風系統(tǒng)不合理。（2）正常生產(chǎn)時期，煤礦井下的通風設(shè)施被隨意改變其狀態(tài)。（3）采掘工作面的串聯(lián)通風。（4）局部通風機停止運轉(zhuǎn)可能使掘進工作面很快達到瓦斯爆炸的界限。（5）對封閉的區(qū)域或停工一段時間的工作面恢復通風，未制定專門的排放瓦斯措施。（6）采空區(qū)和盲巷中往往積存大量高濃度的瓦斯。第44頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（7）當采掘工作面推進到地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域時，有可能發(fā)生瓦斯異常涌出，造成瓦斯積聚。（8）巷道冒落空洞由于通風不良容易形成瓦斯積聚。（9）小煤礦的瓦斯積聚除上述幾個方面外，還有以下幾點：①獨眼井開采。②未安裝主要通風機。③使用局部通風機代替主要通風機。④回風井筒兼作提升，礦井漏風嚴重，通風機不能發(fā)揮作用。⑤礦井停工停風或掘進工作面停工停風。⑥井下通風系統(tǒng)混亂，串聯(lián)通風嚴重。⑦掘進工作面無局部通風機。⑧沒有瓦斯檢查、監(jiān)測制度。⑨無專門的安全技術(shù)人員從事安全管理工作。第45頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2．瓦斯爆炸的點火源（1）井下爆破引起的瓦斯爆炸和燃燒事故呈增加的趨勢，存在的問題主要有：①使用了不符合安全要求的炸藥或炸藥已經(jīng)超過安全有效期限。②充填炮泥不合格，造成放炮火焰存在時間過長。③爆破炮眼布置不合理，抵抗限過低，或者放明炮、糊炮等。④爆破電路連線不合格，產(chǎn)生電火花。⑤放炮器不合格或使用明電放炮等。（2）電火花引起的瓦斯爆炸與電器設(shè)備的不合格和人員違章操作有關(guān)。（3）摩擦撞擊火花有時難以避免。（4）井下嚴禁使用明火。（5）其他情況。第46頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

二、防止瓦斯積聚的技術(shù)措施（一）按照《規(guī)程》的要求做好通風工作（1）礦井通風必須采用機械通風。（2）所有沒有封閉的巷道必須保持足以稀釋瓦斯到規(guī)定界限的風量和風速。（3）采煤工作面必須保持風路暢通，避免形成串連通風。（4）掘進工作面供風最容易出現(xiàn)安全問題。（5）對高瓦斯礦井，必須使用“三專兩閉鎖”。（6）整個礦井的生產(chǎn)和通風是相匹配的。第47頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）及時處理局部聚積的瓦斯1．回采工作面上隅角的瓦斯積聚處理技術(shù)處理的方法有以下幾種：1）增風吹散法（1）風障引流法。（2）液壓局部通風機吹散法。（3）脈動通風技術(shù)吹散法2）無火花設(shè)備抽排法（1）風筒引射導風法。（2）移動泵站抽放法。（3）尾巷排放法。第48頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月風障引流法第49頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

小型液壓局部通風機處理上隅角積聚的瓦斯1-工作面液壓支架；2-甲烷傳感器；3-柔性風筒；4-小型液壓通風機5-中心控制處理器；6-液壓泵站；7-磁力啟動器；8-油管第50頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月風、水引射器在采煤工作面上隅角的風種布置方式第51頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第52頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第53頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月《煤礦安全規(guī)程》對該方法的應用提出如下要求：①工作面風流控制必須可靠；②專用排瓦斯巷道內(nèi)不得進行生產(chǎn)作業(yè)和設(shè)置電器設(shè)備進。③專用排瓦斯巷道內(nèi)風速不低于0.5m/s；④專用排瓦斯巷道內(nèi)必須用不燃性材料支護，并應有防止產(chǎn)生靜電、摩擦和撞擊火花的安全措施；⑤專用排瓦斯巷道必須貫穿整個工作面推進長度且不得留有盲巷；⑥專用排瓦斯巷道內(nèi)必須安設(shè)甲烷傳感器，甲烷傳感器應懸掛在距專用排瓦斯巷道回風口10~15m處。⑦煤層的自燃傾向性為不易自燃。第54頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2．刮板輸送機底槽的瓦斯積聚處理技術(shù)處理的方法有以下幾種：（1）設(shè)專人清理輸送機底下遺留的煤炭，保證底槽暢通，使瓦斯不易積聚。（2）保持輸送機經(jīng)常運轉(zhuǎn)，即使不出煤也讓輸送機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，以防止瓦斯積聚。（3）如果發(fā)現(xiàn)輸送機底槽內(nèi)有瓦斯超限的區(qū)段，可把輸送機吊起來，使空氣流通排除瓦斯。（4）有壓風管路的地點可以將壓風引至底槽進行通風，排除積聚的瓦斯。3．機械化采煤工作面瓦斯積聚的處理（1）加大工作面的進風量。（2）降低瓦斯涌出的不均勻性。（3）抽放瓦斯和煤壁注水。（4）采煤機附近局部瓦斯積聚，可在采煤機的切割部或牽引部安裝小型局扇或水力引射器，吹散積存的瓦斯。

第55頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月4．頂板瓦斯聚積的處理1）頂板附近瓦斯層狀積聚的處理預防和處理瓦斯層狀積聚的方法有兩種：（1）加大巷道內(nèi)風流速度。（2）加大頂板附近的風速。（3）黃泥抹縫法。（4）瓦斯抽放法。如圖1-3-9所示。圖1-3-9鉆孔抽放裂隙帶的瓦斯第56頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2）頂板冒落空洞內(nèi)積存瓦斯處理（1）隔離法，見圖1-3-10。（2）引風吹散法，常見的方法有：圖1-3-10隔離法

圖1-3-11擋風板引風處理冒落空洞中的瓦斯1-擋風板；2-坑木；3-風筒①導風板引風吹散法。（如圖1-3-11所示）第57頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

②風筒分支吹散法。見圖1-3-12③壓風管分支吹散法。圖1-3-12風筒分支法排放瓦斯第58頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月5．掘進工作面局部的瓦斯積聚處理技術(shù)（1）對于瓦斯涌出量大的掘進工作面盡量使用雙巷掘進，每隔一定距離開掘聯(lián)絡巷，構(gòu)成全負壓通風。（2）盲巷部分要安設(shè)局部通風機供風。（3）掘進工作面及其巷道中很容易出現(xiàn)冒落空洞或裂隙發(fā)育帶，對于這些地點積聚的瓦斯應使用上述有關(guān)方法予以及時處理。6.恢復有瓦斯積存的盲巷或在打開密閉時的瓦斯處理措施要注意以下幾點：（1）最好在非生產(chǎn)班進行。（2）排放工作一般由一個救護小隊操作。（3）開動局扇前必須檢查局扇附近20m內(nèi)瓦斯?jié)舛仁欠癯?，開動后要檢查局扇附近是否有循環(huán)風。（4）瓦斯積存量較大時，應逐段恢復通風。（5）采用巷道積聚瓦斯自控排放裝置。第59頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1．加強管理，提高防火意識2．防止放炮火源（1）煤礦井下的爆破必須使用符合《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的安全炸藥。（2）有爆破作業(yè)的工作面必須嚴格執(zhí)行“一炮三檢”的瓦斯檢查制度。（3）禁止使用明接頭或裸露的放炮母線。要嚴格執(zhí)行“三人連鎖放炮”制度。（4）炮眼的深度、位置、裝藥量要符合該工作面作業(yè)規(guī)程的要求。（5）禁止放明炮、糊炮。（6）嚴格執(zhí)行井下火藥、雷管的存放、運輸?shù)墓芾硪?guī)定。三、防止點火源的出現(xiàn)第60頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3．防止電氣火源和靜電火源4．防止摩擦和撞擊點火5．防止明火點燃（1）嚴禁攜帶煙草、點火物品入井，嚴禁攜帶易燃物品入井；（2）嚴禁在井口房、通風機房、瓦斯泵房周圍20m范圍內(nèi)使用明火、吸煙或用火爐取暖。（3）不得在井下和井口房內(nèi)從事電氣焊作業(yè)。（4）嚴禁在井下存放汽油、煤油、變壓器油等。（5）井下嚴禁使用電爐或燈泡取暖。6．防止其他火源1．井下各處允許的瓦斯?jié)舛戎导俺迺r的措施《規(guī)程》對井下各處允許瓦斯?jié)舛鹊南拗导俺迺r應采取的措施，都作了明確的規(guī)定，詳見表1-3-1。四、加強瓦斯的檢查和監(jiān)測第61頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月地點允許瓦斯?jié)猓?）超過允許濃度時必須采取的措施礦井總回風或一翼回風巷≤0.75礦總工程師立即查明原因、進行處理并報告局總工程師采區(qū)回風巷、采掘工作面回風流≤1停止作業(yè)，撤出人員，由礦總工程師負責采取有效措施進行處理采掘工作面及其他作業(yè)地點風流中＜1停止電鉆打眼，采取措施＜1.5停止工作、撤出人員，切斷電源，進行處理采掘工作面及其他巷道內(nèi)體積大于0.5m3的空間＜2附近20m內(nèi)停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理，只有瓦斯?jié)舛冉档?％以下時，才允許開動機器放炮地點附近20m以內(nèi)風流中＜1禁止放炮表1-3-1井下各處允許的瓦斯?jié)舛戎导俺迺r的措施第62頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2．《規(guī)程》關(guān)于礦井瓦斯檢查的制度要求《礦井瓦斯檢查的主要地點有：所有采掘工作面、硐室、使用中的機械電氣設(shè)備的設(shè)置地點、有人員作業(yè)的地點、瓦斯可能超限或積聚的地點等。其檢查要求如下：（1）采掘工作面的瓦斯?jié)舛葯z查次數(shù)：①低瓦斯礦井每班至少檢查2次，高瓦斯礦井每班至少檢查3次。②有煤（巖）與瓦斯突出危險的采掘工作面，有瓦斯噴出危險的采掘工作面和瓦斯涌出量較大、變化異常的采掘工作面，都必須有專人經(jīng)常檢查瓦斯，并安設(shè)甲烷斷電儀。第63頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）采掘工作面CO2濃度應每班至少檢查2次；有煤（巖）與CO2突出危險的采掘工作面，CO2涌出量較大、變化異常的采掘工作面，必須有專人經(jīng)常檢查CO2濃度。本班未進行工作的采掘工作面，瓦斯和CO2應每班至少檢查1次；可能涌出或積聚瓦斯或CO2的硐室和巷道的瓦斯或CO2應每班至少檢查1次。（3）在有自燃發(fā)火危險的礦井，必須定期檢查CO濃度、氣體溫度等的變化情況。（4）井下停風地點柵欄外風流中的瓦斯?jié)舛让刻熘辽贆z查1次，擋風墻外的瓦斯?jié)舛让恐苤辽贆z查1次。（5）在爆破過程中，嚴格執(zhí)行“一炮三檢制”。第64頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）其他作業(yè)地點或應該檢查瓦斯和CO2地點，每班至少檢查1次。（7）瓦斯檢查人員必須執(zhí)行瓦斯巡回檢查制度和請示報告制度，并認真填寫瓦斯檢查班報。每次檢查結(jié)果必須記入瓦斯檢查班報手冊和檢查地點的記錄牌上，并通知現(xiàn)場工作人員。瓦斯?jié)舛瘸^本規(guī)程有關(guān)條文的規(guī)定時，瓦斯檢查工有權(quán)責令現(xiàn)場人員停止工作，并撤到安全地點。（8）通風安全管理部門的值班人員，必須審閱瓦斯檢查班報表，掌握瓦斯變化情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，并向礦調(diào)度室匯報。3.《規(guī)程》對礦井瓦斯檢查儀器、儀表的要求 4.通風或瓦斯涌出異常時期應特別注意的事項（1）煤與瓦斯突出造成短時間內(nèi)涌出的大量瓦斯，易形成高瓦斯區(qū)。第65頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）抽放瓦斯系統(tǒng)停止工作時，必須及時采取增加供風、加強監(jiān)測直至停產(chǎn)撤人的措施，防止瓦斯事故的發(fā)生。（3）排除積存瓦斯時可能會造成局部區(qū)域的瓦斯超限，必須制定排放方案和保安措施，以保證排放工作的順利進行。（4）地面大氣壓力的急劇下降也會造成井下瓦斯涌出異常，必須加強監(jiān)測，并有相應的防護措施。（5）在工作面接近采空區(qū)邊界或老頂來壓時，會使涌入工作面的瓦斯突然增加，應加強對這一特殊時期瓦斯的監(jiān)測，總結(jié)規(guī)律，并做到心中有數(shù)。（6）采煤工作面大面積落煤也會造成大量的瓦斯涌出，應適當限制一次放炮的落煤量和采煤機連續(xù)工作的時間。第66頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月五、瓦斯爆炸的處理要點1．必須了解（詢問）的內(nèi)容（1）爆炸地點及其事故波及范圍。（2）人員分布及其傷亡情況。（3）通風情況。（4）災區(qū)瓦斯情況。（5）是否發(fā)生了火災？（6）主要通風機工作情況。2．必須分析判斷的內(nèi)容（1）通風系統(tǒng)破壞程度。（2）是否會產(chǎn)生連續(xù)爆炸？（3）能否誘發(fā)火災？（4）可能的影響范圍。第67頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3．必須做出決定并下達的命令（1）切斷災區(qū)電源。（2）撤出災區(qū)和可能影響區(qū)的人員。（3）向礦務局匯報并召請救護隊。（4）成立搶救指揮部，制定救災方案。（5）保證主要通風機和空氣壓縮機正常運轉(zhuǎn)。（6）保證升降人員的井筒正常提升。（7）清點井下人員、控制入井人員。（8）礦山救護隊到礦后，按照救災方案部署救護隊搶救遇險人員、偵察災情、撲滅火災、恢復通風系統(tǒng)、防止再次爆炸。（9）命令有關(guān)單位準備救災物資，醫(yī)院準備搶救傷員。

第68頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月4．處理事故的具體措施（1）選擇最短的路線，以最快的速度到達遇險人員最多的地點進行偵察、搶救。（2）迅速恢復災區(qū)通風。（3）反風。（4）清除災區(qū)巷道的堵塞物。（5）撲滅爆炸引起的火災。（6）發(fā)生連續(xù)爆炸時，為了搶救遇險人員或封閉災區(qū)，救護隊指戰(zhàn)員在緊急情況下，也可利用兩次爆炸的間隔時間進行。（7）最先到達事故礦井的小隊，擔負搶救遇險人員和災區(qū)的偵察任務。（8）第二個到達事故礦井的小隊應配合第一小隊完成搶救人員和偵察災區(qū)的任務，或是根據(jù)指揮部的命令擔負待機任務。（9）恢復通風設(shè)施時，首先恢復主要的最容易恢復的通風設(shè)施。第69頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)煤與瓦斯突出及防治技術(shù)

主要內(nèi)容一、煤與瓦斯突出二、煤與瓦斯突出四位一體防治體系三、煤與瓦斯突出的防治措施四、煤與瓦斯突出事故的處理

第70頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第71頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）煤與瓦斯突出在地應力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、巖和瓦斯由煤體或巖體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常的動力現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。（二）煤與瓦斯突出的危害煤與瓦斯突出發(fā)生時，能在幾秒至幾十秒的時間內(nèi)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。（1）危及井下作業(yè)人員生命安全（2）破壞礦井正常的生產(chǎn)秩序

（3）破壞井下設(shè)備和建筑物，如摧毀支架、推倒礦車、破壞通風設(shè)施

（4）誘發(fā)其它災害事故，如瓦斯煤塵爆炸、瓦斯燃燒

（5）嚴重影響礦井經(jīng)濟效益一、煤(巖)與瓦斯突出第72頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）煤(巖)與瓦斯突出分類１、按照突出物質(zhì)的不同突出可分為煤與甲烷突出巖石與甲烷突出巖石和二氧化碳突出煤、巖、二氧化碳和甲烷突出２、按照突出動力源的不同突出又可分為傾出、壓出和突出。（１）煤與瓦斯突出（突出）發(fā)動突出的主要因素是地應力和瓦斯壓力的聯(lián)合作用；通常以地應力為主，瓦斯壓力為輔，重力不起決定作用；實現(xiàn)突出的基本能源是煤內(nèi)積蓄的高壓瓦斯能。第73頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月①突出的煤向外拋出距離較遠，具有明顯的分選性；

②拋出的煤堆積角小于煤的自然安息角；

③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；

④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(nèi)的設(shè)施；

⑤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(zhuǎn)；

⑥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74頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第75頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）煤突然壓出并涌出大量瓦斯（壓出）發(fā)動與實現(xiàn)煤壓出的主要因素是受采動影響所產(chǎn)生的地應力，瓦斯壓力與煤的重力是次要因素。壓出的基本能源是煤層所積蓄的彈性能。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??；

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，無分選顯現(xiàn)；

④巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大；

⑤壓出可能無孔洞或呈口大腔小的楔形孔洞；

⑥壓出時常伴隨巷道底鼓。第76頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第77頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）煤突然傾出并涌出大量瓦斯（傾出）發(fā)動傾出的主要因素是地應力，即結(jié)構(gòu)松軟、飽含瓦斯、內(nèi)聚力小的煤，在較高的地應力作用下，突然破壞，失去平衡，為其位能的釋放創(chuàng)造了條件。實現(xiàn)突然傾出的主要力是失穩(wěn)煤體的自重。①傾出的煤就地按自然安息角堆積，并無分選現(xiàn)象；

②傾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞軸線沿煤層傾斜或鉛垂方向（厚煤層）發(fā)展；

③無明顯動力效應；

④傾出常發(fā)生在煤質(zhì)松軟的急傾斜厚煤層中；

⑤巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量明顯增大。第78頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第79頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3、按突出的強度（1）小型突出：強度小于100t；（2）中型突出：強度100t-500t；（3）大型突出：強度500-1000t；（4）特大型突出：強度大于或等于1000t；第80頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）煤(巖)與瓦斯突出的機理和條件1.突出機理

(1)瓦斯假說

這類假說認為，引起突出并促使其發(fā)展的主要因素是煤中所含的高壓瓦斯。在這類假說中，“瓦斯包”假說占有重要的地位。這種假說的擁護者認為，在原始煤體中，存在著瓦斯壓力比鄰近區(qū)域高的多的“瓦斯包”，瓦斯包中的煤，松軟、揉皺、裂隙發(fā)育，包周圍煤體的透氣性極小，使包中的高壓瓦斯得以保存。當采掘工作面接近“瓦斯包”時，高壓瓦斯則連同碎煤一起突出。至于“瓦斯包”如何形成，一般多認為是地質(zhì)構(gòu)造破壞的結(jié)果，也有人認為與火成巖活動有關(guān)。一些研究者認為，在“瓦斯包”中并不一定有高壓瓦斯，而是強調(diào)在煤層和與其相了鄰的圍巖中，有空隙、裂隙異常發(fā)育的地段。由于在該地段煤層與圍巖有裂隙網(wǎng)連通，使游離瓦斯大量增大。第81頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)地壓假說

這類假說把突出發(fā)生的原因歸結(jié)為局部地區(qū)地應力的增大。在這類假說中，構(gòu)造應力說占有重要的地位，構(gòu)造應力說又可分為殘余構(gòu)造應力說和現(xiàn)代應力說兩種。地層中產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造需要又龐大的力量，即構(gòu)造應力。殘余構(gòu)造應力說認為，盡管在久遠的年代以前，地質(zhì)構(gòu)造已經(jīng)形成，但在地質(zhì)構(gòu)造帶煤層堅硬的圍巖中，仍然殘存著部分構(gòu)造應力，即殘余構(gòu)造應力，其值遠大于自重應力值。當巷道接近這些含有殘余構(gòu)造應力的巖層時，后者會像彈簧一樣張開，釋放其中儲存的大量彈性潛能，引起突出。但在漫長的地質(zhì)年代中，殘余構(gòu)造應力是否能保存下來，引起了較大的爭議，所以又有人提出了現(xiàn)代構(gòu)造應力說，即現(xiàn)代構(gòu)造應力大的區(qū)域即為突出危險區(qū)域。第82頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)綜合假說

綜合假說認為，突出是地應力、煤中所含瓦斯和煤的物理力學性質(zhì)三因素綜合作用的結(jié)果。煤與瓦斯突出是一種力學現(xiàn)象，綜合假說全面考慮了突出動力（地應力、瓦斯）和阻力（煤強度）兩個方面的主要自然因素。

突出的發(fā)生與否取決于上述三因素的一定組合。對突出發(fā)生的區(qū)域條件來說，該區(qū)域的地應力越大，煤層瓦斯壓力（含量）越高，煤越松軟，則區(qū)域的突出危險性就越大。對采掘工作面發(fā)生的一次突出來說，除與上述三因素個參數(shù)的原始值有關(guān)外，而且還在很大程度上取決于工作面附近的應力、瓦斯壓力的分布狀況和煤強度性質(zhì)的變化。工作面前方應力和瓦斯壓力梯度越大，煤強度越不均質(zhì)，則工作面的突出危險性也就越大。第83頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.突出經(jīng)歷四個階段(1)準備階段

準備階段指突出發(fā)生前工作面前方煤體及圍巖中能量的局部積聚過程。在工作面附近的煤壁內(nèi)形成高的地應力與瓦斯壓力梯度。煤體內(nèi)地應力梯度急劇增高，形成很高的應力集中，積聚著很大的變形能；同時由于孔隙裂隙的壓縮，使瓦斯壓力增高，瓦斯內(nèi)能增大。工作面前方煤體由三向應力狀態(tài)轉(zhuǎn)化為兩向甚至單向應力狀態(tài)，煤中產(chǎn)生新的裂隙。當石門工作面逐漸靠近煤層、在非均質(zhì)煤層中的工作面逐漸接近堅硬的包括體、堅硬頂板條件下的采煤工作面懸頂面積逐漸加大以及工作面逐漸靠近地質(zhì)破壞帶時，都能使工作面前方煤層和圍巖中積聚的能量逐漸增大。準備階段形成的結(jié)果將使工作面處于突出危險狀態(tài)，這時的工作面能顯現(xiàn)有聲和無聲的各種突出預兆，此時如果停止工作面作業(yè)，那么突出將不會發(fā)生。第84頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)激發(fā)階段極限應力狀態(tài)下的部分煤體突然破壞，卸載(卸壓)并發(fā)生巨響和沖擊；由于煤體的破裂，伴隨著裂隙的生成與擴張，膨脹瓦斯流開始形成，大量吸附瓦斯進入解吸過程而參與突出。(3)發(fā)展階段在地應力與瓦斯壓力共同作用下，突出從激發(fā)點起向內(nèi)部連續(xù)剝離并破碎煤體；由于是瓦斯膨脹作功，破碎的煤在不斷膨脹的承壓瓦斯氣流中邊運送邊粉碎。煤的粉化程度、游離瓦斯含量、瓦斯放散初速度、解吸瓦斯量以及突出孔周圍的卸壓瓦斯流對瓦斯風暴的形成與發(fā)展起決定作用。第85頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)終止階段突出的終止有兩種情況，一是在剝離和破碎煤體的擴展中遇到了較硬的煤體或地應力與瓦斯壓力降低到不足以破壞煤體；二是突出孔道被堵塞，其孔壁由突出物支撐建立起新的拱平衡或孔洞。雖然這時突出停止了，而突出孔周圍的卸壓區(qū)與突出的煤涌出瓦斯的過程并沒有停止，異常的瓦斯涌出還要持續(xù)相當長時間。第86頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.突出的條件突出發(fā)生必須同時滿足以下3個條件：（1）放炮落煤、石門突然揭開煤層、采掘工作面進入地質(zhì)構(gòu)造帶、打鉆、懸頂冒落等使工作面附近煤（巖）體應力狀態(tài)突然改變，并導致煤（巖）體局部的突然破壞，這是突出的誘發(fā)條件。（2）突出誘發(fā)后，煤（巖）的暴露面處于高地應力和高瓦斯壓力區(qū)，使煤（巖）體能產(chǎn)生自發(fā)地連續(xù)破碎，這是突出的發(fā)展條件。（3）煤（巖）體和已破碎的煤（巖）能快速涌出瓦斯（包括游離瓦斯和吸附瓦斯），并形成能拋出已破碎煤（巖）的瓦斯流，這是突出發(fā)展的必要條件。第87頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）煤(巖)與瓦斯突出的一般規(guī)律和預兆1.煤(巖)與瓦斯突出的一般規(guī)律（1）煤層突出危險性隨開采深度及煤層厚度增大而增大。（2）突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶。（3）突出多發(fā)生在集中應力區(qū)。（4）突出煤層多具有軟分層。（5）突出煤層大都具有較高的瓦斯壓力和較大的瓦斯含量。（6）大多數(shù)突出發(fā)生在爆破和落煤工序。（7）突出煤層的特點是強度低，軟硬相間，透氣系數(shù)小，瓦斯的放散速度高，煤的原生結(jié)構(gòu)遭到破壞，層理紊亂，無明顯節(jié)理，光澤暗淡，易粉碎。（8）主要誘導因素是采掘作業(yè)，其次為爆破、風鎬、手鎬作業(yè)。（9）石門揭煤發(fā)生突出的強度和危害性最大。第88頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.突出預兆突出預兆主要有以下幾種：①聲響預兆。悶雷聲、爆竹聲、機槍聲、嗡嗡聲。②煤結(jié)構(gòu)變化預兆。煤體層理紊亂、煤體干燥、煤體松軟、色澤變暗而無光澤、煤層產(chǎn)狀急劇變化、煤層波狀隆起及層理逆轉(zhuǎn)。③地壓方面的預兆。支架來壓、煤壁開裂、掉渣、片幫、工作面煤墻外臌、巷道底臌、鉆孔頂夾鉆、鉆孔嚴重變形、垮孔及炮眼裝不進炸藥。④瓦斯方面的預兆。風流逆轉(zhuǎn)、瓦斯異常、瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂　⒋蜚@噴孔及出現(xiàn)哨叫聲或蜂鳴聲。⑤其他預兆。工作面溫度降低、煤壁發(fā)涼。第89頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）突出危險性預測。（2）防治突出措施。（3）防治突出措施的效果檢驗。（4）安全防護措施?！八奈灰惑w”的防治突出綜合措施實施系統(tǒng)如圖1-4-1所示。二、煤與瓦斯突出四位一體防治體系第90頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4-1防突綜合措施實施系統(tǒng)圖第91頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、煤與瓦斯突出的防治措施（一）區(qū)域性防突出措施1．開采保護層在突出礦井中，為消除或削弱相鄰煤層的突出或沖擊地壓危險而先開采的煤層稱為保護層，后開采的煤層稱為被保護層。1）開采保護層的作用（1）地壓減少，彈性潛能得以緩慢釋放。（2）煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣系數(shù)增加。（3）煤層瓦斯涌出后，煤的強度增加。2）保護范圍（1）垂直保護距離保護層與被保護層之間的有效垂距應符合表1-4-1所列數(shù)值。第92頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月表1-4-1保護層與被保護層間的有效垂距名稱上保護層/m下保護層/m急傾斜煤層緩傾斜與傾斜煤層<60<50<80<100(2)沿傾向的保護范圍

煤層傾角β（°）△（°）緩傾斜傾斜急傾斜90－α90－α100－α11107表1-4-2第93頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月(3)沿走向的保護范圍保護層回采工作面始采線兩側(cè)的保護范圍，必須按實際考察結(jié)果確定。我國現(xiàn)場多用冒落角來確定，如圖1-4-4所示。南桐礦務局取為62°～65°，北票礦務局取為80°。保護層采煤工作面必須超前于被保護層的掘工作面，超前距大于兩個煤層之間的垂距的2倍，至少不小于30m。圖1-4-4沿走向的保護范圍第94頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月(4)煤柱的影響保護層開采后，在采空區(qū)上下形成了卸壓區(qū)，在其附近的煤柱則產(chǎn)生了集中應力區(qū)。在集中應力區(qū)內(nèi)，增加了突出危險性。《規(guī)程》規(guī)定：保護層的開采厚度等于或小于0.5m，上保護層與突出煤層間距大于50m或下保護層與突出煤層間距大于80m時，必須對保護層的保護效果進行檢驗。第95頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）開采保護層還必須注意事項A．如煤層群中有幾個保護層時，應首先考慮上保護層。B．礦井中所有煤層都有突出危險時，可選擇突出危險程度較小的煤層作為保護層，但在此保護層的采掘過程中，必須采取防治突出的措施。C．礦井中所有可采煤層都具有嚴重突出危險時，也可以選擇不可采的煤層作為保護層。為了減小勞動強度，可使用刨煤機、鋼絲繩鋸等采煤機械。D．開采保護層時，應同時抽放被保護層的瓦斯。第96頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2．大面積預抽煤層瓦斯這種措施的實質(zhì)是利用均勻布置在突出危險煤層內(nèi)的大量鉆孔，經(jīng)過一定時間預先抽放瓦斯，以降低其瓦斯壓力與瓦斯含量，并利用由此引起煤層收縮變形、地應力下降、煤層透氣系數(shù)增加和煤的強度增高等效應，使抽放瓦斯的煤體喪失或減弱其突出的危險性。第97頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）局部防突措施1．松動爆破

向掘進工作面前方應力集中區(qū)，打幾個鉆孔裝藥爆破，使煤體松動，集中應力區(qū)向煤體深部轉(zhuǎn)移，同時加快瓦斯的排出，從而在工作面前方造成較長的卸壓帶，以預防突出的發(fā)生。松動爆破分為深孔和潛孔兩種。深孔松動爆破一般用于煤巷或半煤巖巷掘進工作面，鉆孔直徑一般為40～60mm、孔深8～15m。潛孔松動爆破主要用于采煤工作面。第98頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.鉆孔排放瓦斯石門揭煤前，由巖巷或煤巷向突出危險煤層打鉆，將煤層中瓦斯經(jīng)過鉆孔自然排放出來，待瓦斯壓力降低到安全壓力（0.74MPa）以下時，再進行采掘工作。鉆孔數(shù)和鉆孔布置應根據(jù)斷面和鉆孔排放半徑大小來確定，每平方米斷面不得少于3.5～4.5孔。鉆孔排放瓦斯適用于煤層厚、傾角大、透氣系數(shù)大和瓦斯壓力高的石門揭煤時，也大量應用于突出危險煤層的煤巷掘進。缺點是打鉆工程量大，瓦斯壓力下降慢，等待時間長。第99頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3．水力沖孔水力沖孔是在安全巖柱的防護下，向煤層打鉆后，用高壓水射流在工作面前方煤體內(nèi)沖出一定的孔道，加速瓦斯排放。同時，由于孔道周圍煤體的變形、應力重新分布，擴大卸壓范圍。此外，在高壓水射流的沖擊作用下，沖孔過程中能誘發(fā)小型突出，使煤中蘊藏的潛在能量釋放，避免大型突出的發(fā)生。適用于地壓大、瓦斯壓力大和煤質(zhì)松軟的突出危險煤層。第100頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月4．超前支架多用于有突出危險的急傾斜煤層、厚煤層的煤層平巷掘進時。為了防止因工作面頂部煤體松軟垮落而導致突出，在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架，增加煤層的穩(wěn)定性。第101頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月5．超前鉆孔在煤巷掘進工作面前方始終保持一定數(shù)量的瓦斯排放鉆孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的強度，在鉆孔周圍形成卸壓區(qū)，使集中應力區(qū)移向煤體深部。第102頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月6.煤層注水通過鉆孔向工作面前方煤體進行注水，以改變煤的力學性質(zhì)、滲透性質(zhì)及煤層的應力狀態(tài)，相應的改變突出的激發(fā)和發(fā)生條件，達到采掘作業(yè)時防止或減少突出危險的目的。第103頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）安全防護措施1.震動放炮它的效果取決于巖柱厚度、裝藥量和炮眼布置等參數(shù)。實施震動放炮措施時，應注意下列事項：（1）石門震動放炮要求一次全斷面揭穿（薄煤層）或揭開（中厚煤層和厚煤層）突出煤層。（2）震動放炮前，揭穿煤層的石門工作面必須有獨立的回風系統(tǒng)，且回風系統(tǒng)必須保證風流暢通。（3）在石門進風側(cè)的巷道中，為了防止突出的瓦斯逆流進入進風系統(tǒng)，應設(shè)置兩道堅固的反向風門。（4）震動放炮應一次起爆全部炮眼，崩開石門全斷面的巖柱。（5）震動放炮必須有專門設(shè)計，設(shè)計中對爆破參數(shù)，爆破器材及起爆要求，爆破地點，反向風門位置，避災路線及停電、撤人和警戒范圍等必須做出明確的規(guī)定。第104頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（6）巖石眼不得打入煤層，眼底距煤層應保持0.2m。如已打入煤層，應在眼底充填不小于0.2m長的炮泥。（7）所有炮眼裝藥后都應先充填1～2個水炮泥，然后再封炮泥直至眼口。（8）震動放炮應采用毫秒雷管，延期總時間不準超過130ms，嚴禁跳段使用。（9）震動放炮時，回風系統(tǒng)內(nèi)電器設(shè)備都必須切斷電源，嚴禁人員作業(yè)和通過。（10）放炮地點和石門工作面的距離應根據(jù)突出后瓦斯可能波及的最大范圍確定。（11）震動放炮由礦總工程師統(tǒng)一指揮，并有礦山救護隊在指定地點值班。第105頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2.金屬柵欄采用震動性爆破揭開突出煤層時，為了減少突出強度，可以采用擋攔措施，擋攔可用金屬、矸石、木材等材料。第106頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3.反向風門反向風門是防止突出時瓦斯逆流進入巷道而安設(shè)的風門。一組反向風門必須設(shè)置兩道，間距不得小于4m。第107頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月國家煤礦安監(jiān)局局長趙鐵錘率團考察南非布蘭德斯普瑞特煤礦的井下固定式避難所

4.井下避難所（1）井下避難所。（2）壓風自救系統(tǒng)。第108頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第109頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月南非科瑞爾煤礦救護隊儲存的鉆孔壓風機第110頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月四、煤與瓦斯突出事故的處理（1）瓦斯來源充足，并且瞬間涌出量很大、濃度很高。（2）突出的瓦斯能形成沖擊氣浪破壞通風系統(tǒng)，突出的煤巖能堵塞巷道。（3）突出的高濃度瓦斯，開始時不會立即發(fā)生爆炸，但在一定供氧條件下可能遇火源引起燃燒。（4）在處理事故過程中，如果需在突出煤層中掘進巷道用于救人或恢復通風，仍必須采取防突措施。（5）突出后，有可能在同一地點發(fā)生第二次、第三次突出。第111頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月突出事故發(fā)生后，指揮人員應果斷地做出的決策：（1）切斷災區(qū)和受影響區(qū)的電源，但必須在遠距離斷電，防止產(chǎn)生電火花引起爆炸。（2）撤出災區(qū)和受威脅區(qū)的人員。（3）派人到進、回風井口及其50m范圍內(nèi)檢查瓦斯、設(shè)置警戒，熄滅警戒區(qū)內(nèi)的一切火源，嚴禁一切機動車輛進入警戒區(qū)。（4）派遣救護隊佩戴呼吸器、攜帶滅火器等器材下井偵察情況，搶救遇險人員、恢復通風系統(tǒng)等。第112頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）要求災區(qū)內(nèi)不準隨意啟閉電器開關(guān)。（6）發(fā)生突出事故后不得停風和反風，防止風流紊亂擴大災情。（7）組織力量搶救遇險人員。（8）制定并實施預防再次突出的措施。（9）當突出后破壞范圍很大、巷道恢復困難時，應在搶救遇險人員后，對災區(qū)封閉。（10）若突出后造成火災或爆炸，則按處理火災或爆炸事故進行救災。第113頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)礦井瓦斯抽放

主要內(nèi)容一、瓦斯抽放的條件二、礦井瓦斯抽放方法三、布孔及抽放參數(shù)的確定四、抽放瓦斯裝備及抽放監(jiān)控系統(tǒng)

第114頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月礦井瓦斯抽放是指采用通過打鉆，利用鉆孔（或）巷道、管道和真空泵等設(shè)施，把煤層、巖層中和采空區(qū)內(nèi)的瓦斯抽出送至地面綜合利用。衡量一個瓦斯礦井是否有必要抽放，可以根據(jù)以下幾點：（1）對于生產(chǎn)礦井，由于礦井的通風能力已經(jīng)確定，所以礦井瓦斯涌出量超過通風所能稀釋瓦斯量時，即應考慮抽放瓦斯；（2）對于新建礦井，當采煤工作面瓦斯涌出量＞5m3/min，掘進工作面瓦斯涌出量＞3m3/min，采用通風方法解決瓦斯問題不合理時，應該抽放瓦斯；（3）對于全礦井，一般認為，絕對瓦斯涌出量＞30m3/min，或相對瓦斯涌出量＞15～25m3/t時應抽放瓦斯；（4）開采保護層時可考慮抽放保護層瓦斯；對于突出煤層，可以考慮用預抽瓦斯的方法防止突出。一、瓦斯抽放的條件二、礦井瓦斯抽放方法第115頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月依據(jù)分類適用條件按抽出瓦斯來源分本煤層抽放井下開采工作所遇到的瓦斯主要來自本煤層，且涌出量大鄰近煤層抽放由于采動的影響，開采層上、下鄰近煤層內(nèi)的瓦斯涌入開采層的回采工作面而威脅生產(chǎn)時采空區(qū)抽放在工作面后方的采空區(qū)或者采空區(qū)經(jīng)常泄出瓦斯，導致工作面、采區(qū)總回風巷或全礦井總回風巷中的瓦斯嚴重超限按抽放區(qū)是否卸壓分未卸壓抽放適用于透氣系數(shù)較大的開采煤層卸壓抽放適用于透氣系數(shù)較差的開采煤層按抽放與采掘的時間配合分預先抽放用于消除回采和掘進時的瓦斯危害邊采邊抽適用于預先抽放效果不理想或接續(xù)緊張條件下的瓦斯抽放按抽放工藝分井下鉆孔抽放本煤層、鄰近層、采空區(qū)抽放瓦斯皆可使用，是最常見的瓦斯抽放通道巷道抽放煤層較厚透氣性好，采掘時有大量瓦斯涌出時鉆孔、巷道混合抽放鄰近層或工作面開區(qū)抽放采空區(qū)封閉抽放采空區(qū)丟煤太多，放頂后涌出瓦斯量大的情況地面鉆孔抽放采區(qū)距地表較淺，地面有施工條件的地方表1-5-1瓦斯抽放方法分類第116頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

（一）本煤層瓦斯抽放開采煤層的瓦斯抽放，是在煤層開采之前或采掘的同時，用鉆孔或巷道進行該煤層的抽放工作。按照煤層的透氣系數(shù)評價未卸壓煤層預抽瓦斯的難易程度的指標如表1-5-2。表1-5-2煤層抽放瓦斯難易程度分級表等級煤層透氣系數(shù)／m2.MPa-2.d-1煤層百米鉆孔瓦斯涌出衰減系數(shù)/d-1容易抽放可以抽放較難抽放>1010～0.1<0.1<0.015～0.030.03～0.05>0.05第117頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第118頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月

1．未卸壓鉆孔抽放本法適用于透氣系數(shù)較大的開采煤層預抽瓦斯。（1）穿層鉆孔在開采煤層的頂板或底板巖巷或煤巷，每隔一段距離開一長約10m的鉆場。從鉆場向煤層打3～5個穿透煤層的鉆孔，封孔或?qū)⒄麄€鉆場封閉起來，裝上抽瓦斯管并與抽放系統(tǒng)聯(lián)接。第119頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第120頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）順層鉆孔順層鉆孔適用于賦存穩(wěn)定的中厚或厚煤層。由運輸平巷沿煤層傾斜打鉆，或由上下山沿煤層走向打水平孔。水平長鉆孔的打鉆工藝參數(shù)鉆孔方向：上向孔?？组g距：一般為30-50m。抽放負壓：鉆孔口負壓不超過14kPa。鉆孔直徑：一般為70-100mm。第121頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月2．卸壓鉆孔抽放（1）隨掘隨抽在掘進巷道的兩幫，隨掘進巷道的推進，每隔10～15m開一鉆窩，在巷道周圍卸壓區(qū)內(nèi)打鉆孔1～2個，孔徑45～60mm，封孔深1.5～2.0m，封孔后聯(lián)接于抽放系統(tǒng)進行抽放。

第122頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）隨采隨抽隨采隨抽是在采面前方由機巷或風巷每隔一段距離，沿煤層傾斜方向、平行于工作面打鉆、封孔、抽放瓦斯。第123頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月3．人工增加煤層透氣系數(shù)的措施（1）水力壓裂水力壓裂是將大量含砂的高壓液體注入煤層，迫使煤層破裂、產(chǎn)生裂隙后砂子作為支撐劑停留在縫隙內(nèi)，組織它們的重新閉合，從而提高煤層的透氣系數(shù)。（2）水力割縫用高壓水射流切割孔兩側(cè)煤體，形成大致沿煤層擴張的空洞與裂縫。增加煤體的暴露面，造成割縫上下煤體的卸壓，提高它們的透氣系數(shù)。（3）深孔預裂爆破在鉆孔內(nèi)利用炸藥爆炸瞬間產(chǎn)生的爆轟壓力和高溫高壓爆生氣體，使爆破孔周圍的煤體產(chǎn)生裂隙、松動、壓出和膨脹變形，以提高煤層透氣性。（4）酸液處理酸液處理是向含有碳酸鹽類或硅酸鹽類的煤層中，注入可溶解這些礦物的酸性溶液。（5）交叉鉆孔交叉鉆孔是除沿煤層打垂直于走向的平行鉆孔外，還打與平行鉆孔呈15°～20°夾角的斜向鉆孔，形成互相連通的鉆孔網(wǎng)。第124頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）鄰近層的瓦斯抽放能向開采煤層采空區(qū)涌出瓦斯的煤層或夾層稱為鄰近層。位于開采層頂板內(nèi)的鄰近層叫上鄰近層。底板內(nèi)的叫下鄰近層。從開采層或圍巖大巷向鄰近層打鉆，將鄰近層瓦斯匯集抽出的方法叫鄰近層抽放。第125頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月1.上鄰近層瓦斯抽放2.下鄰近層瓦斯抽放具體應考慮：（1）鉆孔的終孔點要在冒落帶以上的裂隙帶內(nèi)；（2）鉆孔仰角和夾角要保證工作面推過后不斷孔，并且要使鉆孔處于卸壓帶以內(nèi)；（3）根據(jù)工作面上隅角或采空區(qū)瓦斯分布，鉆孔伸入工作面水平投影距離應在10m以上。第126頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）采空區(qū)抽放采空區(qū)瓦斯抽放可分為封閉式抽放和開放式抽放兩類。1．封閉式采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)所謂封閉式采空區(qū)瓦斯抽放是煤層或采區(qū)(工作面)全部開采結(jié)束，為減少采空區(qū)瓦斯涌向采掘空間或涌向礦井而影響生產(chǎn)，或為了有效地利用瓦斯資源提高瓦斯抽放率，將采空區(qū)或舊巷予以封閉而進行的瓦斯抽放。2．開放式采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)所謂開放式采空區(qū)是指工作面回采尚未結(jié)束和封閉的采空區(qū)。它是隨著工作面向前推進而不斷變化擴大的，是動態(tài)的，有別于工作面回采結(jié)束的封閉的采空區(qū)。封閉式采空區(qū)不受采掘等因素的影響，只受抽放參數(shù)及封閉質(zhì)量的影響，是靜態(tài)的。開放式采空區(qū)瓦斯抽放方法主要有以下幾種：（1）引巷密閉插管抽放法（2）鉆孔抽放法（3）埋管抽放法（4）頂板（煤）巷抽放法第127頁，課件共145頁，創(chuàng)作于2023年2月第128頁，課件共145頁，創(chuàng)作于202