貴州職業(yè)技術(shù)學(xué)院《礦井瓦斯防治》

1、2010年12月,礦井瓦斯防治,第一章：礦井瓦斯基礎(chǔ)知識(shí),,,一、瓦斯的含義 瓦斯又叫沼氣（CH4），其化學(xué)名稱(chēng)叫甲烷，人們常說(shuō)的瓦斯有廣義和狹義之分： 狹義——專(zhuān)指沼氣。如煤礦安全規(guī)程中規(guī)定的瓦斯?jié)舛戎笜?biāo)、甲烷傳感器、便攜儀、斷電儀顯示的數(shù)據(jù)等，是狹義的。 廣義——礦井環(huán)境中以沼氣為主的有毒有害“混合氣體”（CO、CO2、H2S）的總稱(chēng)。如講盲巷不準(zhǔn)進(jìn)、里面有瓦斯，是廣義之稱(chēng)。,,二、

2、甲烷的性質(zhì) 甲烷（CH4）是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒比空氣輕微溶于水、擴(kuò)散性很強(qiáng)的氣體，易于在礦山巷道頂部、上山掘進(jìn)工作面和頂板冒落空洞處積聚；甲烷本身無(wú)毒，但不能供人呼吸，不助燃，與空氣混合到一定濃度后，遇到高溫?zé)嵩磿r(shí)能燃燒或爆炸。 礦井瓦斯成分很復(fù)雜，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮?dú)?N2)，還含有少量或微量的重?zé)N類(lèi)氣體（乙烷、

3、丙烷、丁烷、戊烷等）、氫（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氫(H2S)等。 由于甲烷（俗稱(chēng)沼氣）是礦井瓦斯的主要成分，因而人們習(xí)慣上所說(shuō)的瓦斯，通常指甲烷而言。,,,,三、瓦斯（既甲烷）的成因 甲烷是腐植型有機(jī)物（植物）在成煤過(guò)程中生成的。兩個(gè)階段： （1）生物化學(xué)階段（從植物遺體到泥炭） 4C6H10O5 = 7CH4 + 8CO2 +

4、C9H6O + 3H2O 特點(diǎn)：埋藏淺，覆蓋層膠結(jié)不好，煤層保存氣體少。 （2）變質(zhì)階段（從泥炭到煙煤） 4C16H18O5 = C57H56O10 + 4CO2 + 3CH4 + 2H2O（泥炭-褐煤） C57H56O10 = C54H42O5 + CO2 + 2CH4 + 3H2O（褐煤-煙煤） C54H42O5 = C13H4 + 2CH4 + H2O （煙煤-無(wú)煙煤）

5、礦井內(nèi)的甲烷一般主要來(lái)自開(kāi)采煤層和頂?shù)装宓泥徑簩蛹让壕€(xiàn)，少量來(lái)自煤巖層。,,,,特點(diǎn)： （1）碳化過(guò)程生成的大量氣體。 初期：主要為CO2，CH4不多。隨著碳化程度的提高，CO2減少，CH4增多，同時(shí)生成重?zé)N。 （2）碳化的同時(shí)，煤的物質(zhì)分子式、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化； （3）因覆蓋層增厚，生成的氣體大多得以保存。但煤層瓦斯含量遠(yuǎn)小于生成量。 減少的原因：

6、 （1）地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)； （2）運(yùn)移到適于貯存地點(diǎn)，形成氣藏； （3）溶解于水中（長(zhǎng)久地質(zhì)年代過(guò)程中）； （4）逸散于大氣中（從煤層露頭）。礦井內(nèi)的甲烷一般主要來(lái)自開(kāi)采煤層和頂?shù)装宓泥徑簩蛹让壕€(xiàn)，少量來(lái)自圍巖層。,,,,四、煤層瓦斯賦存的垂直分帶性 煤層瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。 形成原因：當(dāng)煤層直達(dá)地表

7、或直接為透氣性較好的第四系沖積層覆蓋時(shí)，由于煤層中瓦斯向上運(yùn)移和地面空氣向煤層中滲透，使煤層內(nèi)的瓦斯呈現(xiàn)出垂直分帶特征。,,,CO2-N2,N2,N2-CH4,CH4,,四帶： CO2- N2帶、 N2帶、 N2—CH4帶、 CH4帶。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際過(guò)程中，將前三帶總稱(chēng)為瓦斯風(fēng)化帶。,,,,,,,煤層垂向各帶氣體組份表,劃分的意義：

8、掌握本煤田煤層瓦斯垂直分帶的特征，是搞好礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)和日常瓦斯管理工作的基礎(chǔ)。 規(guī)律：① 瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)， 涌出量與深度之間無(wú)規(guī)律性。 ② 瓦斯風(fēng)化帶內(nèi)，無(wú)突出危險(xiǎn)性。 ③ 在CH4帶內(nèi)，,,五、瓦斯在煤體內(nèi)的賦存狀態(tài) 1、游離狀態(tài) 2、吸賦狀態(tài),,,,六、影

9、響煤層瓦斯賦存及含量的主要因素 煤層瓦斯含量的大小，除了與成煤過(guò)程中瓦斯的生成量的多少有關(guān)外，主要取決于煤生成后瓦斯的逸散和運(yùn)移條件，以及煤保存瓦斯的能力，所有這些最終都取決于煤田地質(zhì)條件和煤層賦存條件，主要影響因素有以下幾類(lèi)： 1、煤田地質(zhì)史：地層的上升與下降，加強(qiáng)與緩解瓦斯的逸散。 2、煤層的埋藏深度:決定煤層瓦斯含量的主要因素。

10、3、地質(zhì)構(gòu)造：影響煤層瓦斯含量最重要因素之一（褶曲構(gòu)造、斷裂構(gòu)造、） 4、煤層傾角和露頭：煤層埋藏深度相同，煤層傾角越大，越有利于瓦斯運(yùn)移和排放；煤層有露頭，有利于瓦斯的逸散。 5、煤的變質(zhì)程度：煤的變質(zhì)程度越高，生成瓦斯量越大。 6、煤層圍巖性質(zhì)： 7、水文地質(zhì)條件：,,,,七、礦井瓦斯涌出量及涌出形式

11、 礦井瓦斯涌出：礦井建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中煤巖體遭受到破壞，儲(chǔ)存在煤巖體內(nèi)的部分瓦斯將會(huì)離開(kāi)煤巖體釋放到井巷和采掘工作面空間的這種瓦斯釋放現(xiàn)象。 1、礦井瓦斯涌出形式分為：普通涌出和特殊涌出兩種形式。26 2、礦井瓦斯涌出的來(lái)源：掘進(jìn)區(qū)瓦斯（巷道煤壁、工作面煤壁、采落煤炭）、采煤瓦斯（瓦斯來(lái)自開(kāi)采層本身、瓦斯來(lái)自圍巖和鄰近煤層）、采空區(qū)瓦斯（取決于煤層賦存條件、頂板管理方法、采空區(qū)

12、面積大小和管理狀況、漏入采空區(qū)風(fēng)流風(fēng)量的多少28）、采落煤炭放散瓦斯（煤的瓦斯含量、落煤的塊度、落煤的停留時(shí)間、落煤沿風(fēng)流的運(yùn)輸方向）。 3、礦井瓦斯涌出量的表示方法：絕對(duì)瓦斯涌出量（單位時(shí)間內(nèi)涌進(jìn)采掘空間的瓦斯數(shù)量，單位：m3/min,m3/d）；相對(duì)瓦斯涌出量（在礦井正常生產(chǎn)條件下，月平均日產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯數(shù)量，單位：m3/t）,,,,八、影響礦井瓦斯涌出量的主要因素 1、

13、自然因素：煤層的瓦斯含量（決定因素）、開(kāi)采深度（正比關(guān)系、鄰近煤層的影響）、地面大氣壓的變化（采空區(qū)、塌冒處） 2、開(kāi)采技術(shù)因素：開(kāi)采強(qiáng)度和產(chǎn)量、開(kāi)采順序和回采方法、風(fēng)量的變化,,,,九、礦井瓦斯等級(jí)劃分 《 煤礦安全規(guī)程》根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量（q相）、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量（q絕）和瓦斯涌出形式三項(xiàng)指標(biāo)，把礦井瓦斯等級(jí)劃分為三個(gè)等級(jí)： 低瓦斯礦井： q相≤10m

14、3/t，且q絕≤40 m3/min。 高瓦斯礦井——q相＞10m3/t，或q絕＞40 m3/min。 煤與瓦斯突出礦井——具有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)性礦井。 礦井瓦斯等級(jí)越高，防治難度就越大，對(duì)礦井安全生產(chǎn)威脅也就越大。,,,,十、瓦斯的危害 瓦斯的危害主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面: 一是,輕者影響生產(chǎn)。如：采掘工作面超限積聚要停頭、停面處理，

15、成為制約生產(chǎn)的主要因素之一。 二是,重者威脅礦井安全、危害職工生命。 ■ 當(dāng)瓦斯?jié)舛龋?%——能使人因缺氧昏倒或窒息。 ■ 當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)5-16%——遇火會(huì)發(fā)生爆炸。 ■ 當(dāng)瓦斯?jié)舛龋?%或＞16%與O2接觸面——遇火能燃燒 ■ 煤層中的瓦斯在一定條件下——會(huì)發(fā)生突出事故。,,,第二章:礦井瓦斯爆炸及防治,一、礦井瓦斯爆炸的機(jī)理 瓦斯爆

16、炸是一定濃度的瓦斯和空氣中氧氣組成的爆炸性混合氣體，在高溫?zé)嵩吹淖饔孟掳l(fā)生復(fù)雜的激烈的氧化反應(yīng)結(jié)果。其最終的化學(xué)反應(yīng)式為： CH4 + 2O2= CO2 + 2H2O +882.6kJ/mol 當(dāng)空氣中的氧氣不足或反應(yīng)進(jìn)行不完全時(shí)的化學(xué)反應(yīng)式為： CH4 + O2= CO +H2 + H2O +akJ/mol 可燃混合氣體的爆炸分為：

17、爆燃和爆轟79。 礦井瓦斯爆炸分為：局部瓦斯爆炸、大型瓦斯爆炸、瓦斯連續(xù)爆炸。,,,,二、瓦斯爆炸條件 瓦斯爆炸必須同時(shí)具備下列三個(gè)條件： 1、瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5~16%的爆炸界限（當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到9 .5%時(shí)，其瓦斯爆炸強(qiáng)度最大）。 2、有≥650℃的引爆火源。 3、空氣中有≥12%的含氧量。 上述三個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，必爆

18、無(wú)疑，缺一條不會(huì)炸。,,,,三、引爆火源 1、引爆火源的下限是650℃。 2、常見(jiàn)的引爆火源溫度，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定為： 吸煙為650℃~800℃；劃火柴為1200℃；放炮明火和電氣火源均＞2000℃。四、瓦斯爆炸“敏感期” 火源溫度為650℃時(shí)，感應(yīng)期為11秒； 火源為1200℃時(shí)，感應(yīng)期為0.2秒； 火源>2000℃時(shí)，感應(yīng)期為千分之幾秒。,,,,五、引爆幾率

19、 長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐和事故統(tǒng)計(jì)共同表明，按主要引爆火源的引爆幾率，依次為： ■ 電氣明火占50%以上，居第一位。 ■ 放炮引爆約占25~37%，居第二位。 ■ 其他火源引爆居第三位；其中吸煙引爆約 占4.6%。 1950年某礦，吸煙引發(fā)瓦斯爆炸，死亡187人，其中：四具尸體的衣兜內(nèi)均裝有火柴、紙煙。,,,,六、瓦斯爆炸類(lèi)型

20、 按爆炸特點(diǎn)、波及范圍和破壞程度，瓦斯爆炸的類(lèi)型大體可分為三大類(lèi)：■ 局部爆炸■ 大型爆炸■ 連續(xù)爆炸 局部爆炸——系指瓦斯積聚量小，爆炸波及范圍小、破壞程度小，處理難度相對(duì)也小的小型爆炸。一般發(fā)生在局部通風(fēng)不良的掘進(jìn)工作面。如： 1995年某礦，掘進(jìn)工作面的瓦斯爆炸死亡7人的事故，就屬于局部爆炸。,,,,大型爆炸——系指參于爆炸的瓦斯量大，爆炸威力大，傷亡慘重，處理難度也較大的

21、爆炸。一般發(fā)生在采煤工作面（上隅角，采空區(qū)有“瓦斯庫(kù)”），或停風(fēng)時(shí)間較長(zhǎng)的掘進(jìn)工作面，或盲巷的瓦斯參于爆炸。如： 2000年貴州某礦，瓦斯爆炸死亡162人屬大型爆炸。 連續(xù)爆炸——系指第一次爆炸發(fā)生后，在處理事故的過(guò)程中，又發(fā)生第二次、第三次……爆炸，叫連續(xù)爆炸。 1997年某 礦務(wù)局兩個(gè)礦的回采工作面瓦斯爆炸后，均留下了火患，在處理過(guò)程中，都發(fā)生數(shù)十次連續(xù)爆炸，致使事故無(wú)法處理，被迫強(qiáng)行封閉。,

22、,,,七、影響瓦斯爆炸的主要因素 1、可燃可爆性物質(zhì)的影響：可燃可爆性的滲入（降低下限，增加上限，增加爆炸危險(xiǎn)性） 、可爆性煤塵的混入（同上）。 2、惰性氣體和氧濃度的影響：惰性氣體的混入（增加下限，降低上限，降低爆炸危險(xiǎn)性）、氧濃度的變化。 3、混合氣體初溫度、壓力的影響：環(huán)境初始溫度、環(huán)境初始?jí)毫Α?4、點(diǎn)燃溫度和能量、引火延遲性的影響：瓦斯的最低

23、點(diǎn)燃溫度和最小點(diǎn)燃能量、瓦斯引火的延遲性。,,,,八、礦井瓦斯爆炸的危害 1、爆炸產(chǎn)生高溫高壓（實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?9.5%時(shí)，在密閉條件爆炸氣體溫度可達(dá)2150-2650 ℃ ，相對(duì)應(yīng)的壓力可達(dá)1.02MPa）； 2、爆炸產(chǎn)生高壓沖擊波和火焰峰面（直接沖擊、反向沖擊）； 3、爆炸產(chǎn)生有毒有害氣體（

24、主要是生成CO，導(dǎo)致大量人員中毒身亡）； 4、瓦斯連續(xù)爆炸。,,,,九、礦井瓦斯爆炸原因 1、礦井瓦斯積聚：礦井局部空間的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2%，其體積超過(guò)0.5m3 ，就形成瓦斯積聚。 （原因）：a、工作面風(fēng)量不足引起；b、通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量差、管理不善引起；c、串聯(lián)通風(fēng)、不穩(wěn)定分支的引起；d、局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)

25、造成；e、恢復(fù)通風(fēng)排放瓦斯時(shí)容易造成瓦斯事故；f、采空區(qū)及盲巷中瓦斯積聚；g、瓦斯異常涌出造成的瓦斯積聚；h、巷道冒落空間等的瓦斯積聚；i、小煤窯的瓦斯積聚91。 2、引起瓦斯爆炸火源的產(chǎn)生：井下爆破、電火花、摩擦撞擊火花、明火點(diǎn)燃。 3、人為因素,,,,十、礦井瓦斯爆炸的地點(diǎn)分析 井下任何地點(diǎn)都有可能發(fā)生瓦斯爆炸事故，但絕大

26、部分都發(fā)生在掘進(jìn)工作面和采煤工作面的上隅角。 1、掘進(jìn)工作面容易發(fā)生瓦斯爆炸的原因：a、掘進(jìn)工作面的局部通風(fēng)管理比較復(fù)雜、難度大，容易出現(xiàn)失誤或管理不善（局部通風(fēng)機(jī)的任意開(kāi)停而停風(fēng)、風(fēng)筒損壞或接設(shè)不嚴(yán)而漏風(fēng)、風(fēng)筒末端距工作面太遠(yuǎn)而風(fēng)量不足風(fēng)速過(guò)低）；b、煤巷掘進(jìn)掘進(jìn)多用電鉆打眼，經(jīng)常爆破，出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備失爆和爆破不合規(guī)定而產(chǎn)生引爆火源的可能性也較多。 2、采煤工作面的上隅角容易發(fā)生瓦斯爆炸的

27、原因：a、上隅角容易出現(xiàn)瓦斯積聚（WHY？采空區(qū)內(nèi)的高濃度瓦斯經(jīng)此逸散，采空區(qū)瓦斯被漏風(fēng)帶至此，上隅角風(fēng)流直角拐彎，容易成渦流區(qū)，瓦斯難被風(fēng)流帶走）；b、上隅角附近往往有回柱絞車(chē)等機(jī)電設(shè)備；c、爆破時(shí)容易產(chǎn)生虛炮等，產(chǎn)生引爆火源的機(jī)會(huì)較多。,,,,十一、礦井瓦斯爆炸的防治措施 （一）防止瓦斯積聚； 1、保證工作面的供風(fēng)量； 2、處理采煤工作面回風(fēng)隅角的瓦斯積聚（掛

28、風(fēng)障引流、尾巷排放瓦斯法、風(fēng)筒導(dǎo)引法、移動(dòng)泵站排除法、液壓局部通風(fēng)機(jī)吹散法95）； 3、掘進(jìn)工作面局部瓦斯積聚的處理（充填法頂幫冒空區(qū)、引風(fēng)發(fā)頂幫冒空區(qū)、風(fēng)筒分支排放法頂幫冒空區(qū)瓦斯涌出量大、冒落空間大、擋風(fēng)引風(fēng)難解決、黃泥抹縫法、鉆孔抽放裂隙帶的瓦斯）； 4、刮板輸送機(jī)底槽瓦斯積聚的處理； 5、通風(fēng)異?；蛲咚褂砍霎惓r(shí)應(yīng)特別注意的事項(xiàng)。,,,,（二）防止

29、瓦斯引燃 1、加強(qiáng)管理，提高防火意識(shí)； 2、防止爆破火源（a、使用安全炸藥，嚴(yán)禁不合格、變質(zhì)、超期的炸藥；b、嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢查”；c、禁止使用明接頭、裸露的爆破母線(xiàn)，連線(xiàn)爆破由專(zhuān)職爆破員執(zhí)行，嚴(yán)格執(zhí)行站崗截人和“三人連鎖爆破”制度；d、炮眼深度、位置、裝藥符合《煤礦安全規(guī)定》，炮泥、水泡泥符合，嚴(yán)禁放明炮糊炮；e、火工品嚴(yán)格管理）； 3、嚴(yán)禁電氣火源

30、和靜電火源； 4、防止摩擦和撞擊點(diǎn)火； 5、防止明火點(diǎn)燃99； 6、防止其他火源。,,,,（三）加強(qiáng)瓦斯的檢查和監(jiān)測(cè) （四）防止瓦斯爆炸災(zāi)害的擴(kuò)大 1、建立合理、穩(wěn)定、可靠，抗災(zāi)能力強(qiáng)的礦井通風(fēng)系統(tǒng)； 2、安設(shè)安全裝置及個(gè)人自救：a、安設(shè)防爆門(mén)；b 、安設(shè)反風(fēng)裝置；c 、安設(shè)隔爆設(shè)

31、施（隔爆巖粉棚、隔爆水棚、自動(dòng)防爆棚）；d 、安設(shè)壓風(fēng)自救系統(tǒng)；e 、修建避難硐室；f、佩戴自救器。 3、編制礦井災(zāi)害預(yù)防與處理計(jì)劃：a、災(zāi)害預(yù)防處理必備的資料；b、災(zāi)害預(yù)防處理計(jì)劃的主要內(nèi)容（確定發(fā)生爆炸后可能造成的影響、制定恢復(fù)災(zāi)區(qū)通風(fēng)和人員避災(zāi)路線(xiàn)的安全措施、災(zāi)害區(qū)域的端點(diǎn)方法、防止爆炸火災(zāi)及二次爆炸和災(zāi)害擴(kuò)大的措施、救災(zāi)人員安全路線(xiàn)）。,,,第三章:礦井瓦斯噴出及防治,一、礦井瓦斯噴出及危害 瓦斯

32、噴出和煤(巖)與瓦斯突出是瓦斯的特殊涌出形式。瓦斯的涌出形式分為普通涌出和特殊涌出。 　　普通涌出，是指瓦斯從煤層或巖層表面非常細(xì)微的縫隙中緩慢、均勻而持久地涌出。其涌出的面積廣、時(shí)間長(zhǎng)，是瓦斯涌出的主要形式。 　　特殊涌出可以分為瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯突出兩種。 　　瓦斯噴出就是大量瓦斯在壓力狀態(tài)下，從煤巖裂縫中突然噴出的現(xiàn)象，噴出的時(shí)間可長(zhǎng)、可短(數(shù)天或數(shù)年)。每晝夜的噴出量可達(dá)數(shù)百立方米。109 　　煤(巖)與瓦斯突出(

33、簡(jiǎn)稱(chēng)突出)，在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤（巖）和瓦斯由煤（巖）體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常動(dòng)力現(xiàn)象，并伴隨有強(qiáng)烈的聲響和強(qiáng)大的沖擊動(dòng)力。 瓦斯噴出和煤（巖）與瓦斯突出特點(diǎn)是：涌出地點(diǎn)為局部地點(diǎn)，涌出時(shí)間短、速度快、量大而集中、有機(jī)械破壞力，是瓦斯礦井中非常危險(xiǎn)的一種涌出形式 危害：瓦斯噴出在時(shí)間上的突然性和空間上的集中性，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的威脅很大，礦井一旦發(fā)生瓦斯噴出可以造成局部地區(qū)瓦斯

34、積聚，甚至使采區(qū)或一翼充滿(mǎn)高濃度瓦斯，致使人員窒息或引起瓦斯爆炸及火災(zāi)等事故，給礦井造成嚴(yán)重的破壞。,,,,二、礦井瓦斯噴出分類(lèi)和特點(diǎn) 由瓦斯噴出裂隙的顯現(xiàn)原因不同，瓦斯噴出可分為地質(zhì)來(lái)源形成的和采掘地壓形成的兩大類(lèi)。 1、瓦斯沿原始地質(zhì)構(gòu)造裂隙噴出（多發(fā)生在有天然的能貯存瓦斯的地質(zhì)構(gòu)造破壞帶附近，如斷層、斷裂、石灰溶洞裂隙區(qū)、背斜或向斜軸部等。特點(diǎn)：噴出的瓦斯流量大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，無(wú)明顯的地壓顯現(xiàn)現(xiàn)象，瓦斯裂隙多屬

35、于開(kāi)放性裂隙，他們與儲(chǔ)氣層、溶洞或斷層帶相通）； 2、瓦斯沿采掘地壓形成的裂隙噴出（由于受到采掘活動(dòng)的影響，在地壓和瓦斯壓力共同作用下，圍巖形成新的次生裂隙。特點(diǎn)：噴出頻臨發(fā)生時(shí)伴隨著地壓顯現(xiàn)效應(yīng)，出現(xiàn)多種預(yù)兆，噴出持續(xù)的時(shí)間較短，其流量與卸壓區(qū)面積、瓦斯壓力和瓦斯含量大小等有關(guān)）。,,,,三、礦井瓦斯噴的原因和規(guī)律 瓦斯噴出的原因：煤層或巖層的構(gòu)造裂隙中貯存有大量高壓瓦斯是引起礦井瓦斯噴出的內(nèi)在因素，也是根本原

36、因；而在采掘過(guò)程中，由于爆破穿透、機(jī)械震動(dòng)或地壓活動(dòng)，使煤巖造成卸壓縫隙，構(gòu)成瓦斯噴出的通道是其外在原因。 礦井瓦斯噴出的一般規(guī)律:1、瓦斯噴出與地質(zhì)變化有關(guān)；2、煤層頂、底板巖層中溶洞、裂隙發(fā)育的石灰?guī)r，其中儲(chǔ)有大量瓦斯時(shí)；3、瓦斯噴出一般具有明顯的噴出口或裂隙；4、瓦斯噴出的量可大可小，時(shí)間可長(zhǎng)可短，由儲(chǔ)藏的瓦斯量和瓦斯來(lái)源的范圍有關(guān)；5瓦斯噴出前往往會(huì)出現(xiàn)預(yù)兆：煤炮聲、支架聲響、煤巖開(kāi)裂、瓦斯涌出忽大忽小、嘶嘶聲、

37、掉碴、底鼓、巖煤自行剝落、煤壁顫動(dòng)、鉆孔變形、垮孔頂鉆、夾鉆桿、鉆機(jī)過(guò)負(fù)荷等 。,,,,四、瓦斯噴出的預(yù)防 1、 加強(qiáng)地質(zhì)工作。施工前一定要通過(guò)前探鉆孔探明采掘區(qū)域與巖巷(井)前方的地質(zhì)構(gòu)造，溶洞裂縫的位置分布以及瓦斯的儲(chǔ)量。 2、 利用封堵、引排、抽放等綜合方法處理瓦斯。當(dāng)噴出量小，裂縫不大時(shí)，可用罩子或其它設(shè)施(鐵風(fēng)筒。金屬溜槽或2mm～3mm厚的鐵板等)將噴出裂隙封蓋好，并利用管路把瓦斯引排到回風(fēng)巷或地

38、面。如果面積大，可以安設(shè)數(shù)個(gè)引排罩。 設(shè)置引排罩時(shí)，先在噴出口周?chē)诔?0mm～40mm的溝槽，然后用引排罩蓋上，在罩子四周用混凝土或黃泥填實(shí)，利用管路借助瓦斯壓力排出或在6.665kP負(fù)壓下抽出。如圖2-24-b所示。    當(dāng)瓦斯噴出十分強(qiáng)烈不能采用上述方法時(shí)，必須把噴出瓦斯巷道密閉。通過(guò)密閉墻把瓦斯抽出或引入回風(fēng)巷。 3、加強(qiáng)管理工作。加強(qiáng)職工安全教育，人人掌握瓦斯

39、噴出預(yù)兆，配備隔絕式自救器，熟悉避災(zāi)路線(xiàn)。,,,第四章:煤（巖）與瓦斯突出的防治,一、煤(巖)與瓦斯突出的概念及類(lèi)型和特征 1、煤礦地下采掘過(guò)程中，在地應(yīng)力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤（巖）和瓦斯由煤（巖）體內(nèi)突然向采掘空間拋出的異常動(dòng)力現(xiàn)象，稱(chēng)為煤(巖)與瓦斯突出，簡(jiǎn)稱(chēng)突出。 2、瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象分為：煤的突然傾出、煤的突然壓出、煤與瓦斯突出、巖石與瓦斯突出。

40、（1）煤的突然傾出主要是重力引起的，而瓦斯在一定程度上也參與了傾出過(guò)程。特征：a、傾出的空間具有較規(guī)則的幾何形狀；b、傾出的煤主要是碎煤；c、煤的拋出距離及其堆積情況取決于傾出煤量的多少、空洞的大小及傾角；d、傾出時(shí)的瓦斯涌出量取決于煤層瓦斯含量、煤的破碎程度和傾出煤量等；e、傾出時(shí)的產(chǎn)生的動(dòng)力，可以推倒空車(chē)、折斷木支架等；f、傾出前經(jīng)常出現(xiàn)預(yù)兆：煤的硬度降低、煤開(kāi)裂、工作面掉煤渣、支架壓力增加、煤體發(fā)出劈裂聲、悶雷聲等。

41、 （2）煤的突然壓出是由應(yīng)力或開(kāi)采層集中應(yīng)力引起的，瓦斯只起次要作用。,,,,煤的突然壓出分為兩類(lèi)：煤的突然移動(dòng)，是應(yīng)力的水平擠壓作用造成的（常見(jiàn)于準(zhǔn)備巷道，表現(xiàn)為煤體的整體移動(dòng)。煤體外形完整，而實(shí)際已被壓壞，布滿(mǎn)裂縫或被壓碎。不拋出煤和不形成空洞是沒(méi)的突然移動(dòng)的特點(diǎn)）；其特征:a、工作面煤體整體移動(dòng)或底板煤體向上鼓起0.2m-0.4m（有時(shí)達(dá)到1m），不形成空洞；b、煤不拋出，無(wú)分選現(xiàn)象；c、強(qiáng)度一般在10-20t以下，個(gè)別

42、達(dá)50t以上；d、瓦斯涌出量小于煤層的瓦斯含量，通常不會(huì)引起巷道瓦斯超限；e、動(dòng)力效應(yīng)較小，支柱一般不被破壞，底板鼓起時(shí)，可把礦車(chē)、鉆機(jī)抬起；f、壓出前的預(yù)兆：支柱壓力增加、掉煤渣、煤體內(nèi)出現(xiàn)劈裂聲、雷聲。 煤的突然擠出，多發(fā)生在傾斜或緩傾斜煤層的采煤工作面，它是由于應(yīng)力大，煤層中有軟分層。煤層受到采動(dòng)應(yīng)力作用使工作面邊緣煤體被壓碎而發(fā)生的，瓦斯隨著每的突然擠出而加劇涌出。其特征:a、壓出空洞沿弧形條帶分布，

43、中間最寬達(dá)1-3m,有時(shí)達(dá)6m；長(zhǎng)度一般為7-30m，有時(shí)達(dá)60m?？斩捶植荚谲浄謱又?，并向上下兩個(gè)方向逐漸減少，其剖面呈唇形；b、拋出的煤為大塊及小塊，煤粉很少，無(wú)分選現(xiàn)象；c、壓出的煤可拋出1-3m,個(gè)別達(dá)4m以上，堆積坡度比自然安息角小；d、壓出的煤量一般為數(shù)十噸，大強(qiáng)度達(dá)300t以上;e、煤壓出后短時(shí)間瓦斯?jié)舛瓤蛇_(dá)10%以上；f、動(dòng)力效應(yīng)較大，可將工作面支架打斷、折斷，有時(shí)還產(chǎn)生沖擊氣浪；g、壓出前的預(yù)兆：軟煤分層的厚度增加，支

44、架壓力增加，工作面掉煤渣，煤體內(nèi)出現(xiàn)劈裂聲、雷聲。,,,,（3）煤與瓦斯突出，是地應(yīng)力和瓦斯的共同參與下發(fā)生的，而應(yīng)力是發(fā)動(dòng)突出的主要?jiǎng)恿?，其特征為：a、突出空洞的位置和形式是各式各樣的，多數(shù)位于巷道上方及上隅角，但也有位于巷道下隅角；b、噴出的煤具有分選現(xiàn)象（塊煤-碎煤-粉煤）；c、煤的拋出距離處數(shù)米到數(shù)百米，取決于突出強(qiáng)度，突出的煤可以堆滿(mǎn)巷道全斷面，造成巷道堵塞，煤的堆積坡度一般小于自然安息角；d、煤與瓦斯突出煤量，從屬?lài)嵵翑?shù)千噸

45、，按強(qiáng)度可把每遇瓦斯突出分為（小型、中型、次大型 、大型 、特大型煤與瓦斯突出 ）e、煤與瓦斯突出時(shí)噴出的瓦斯量，取決于煤的瓦斯含量和突出的煤量。f、動(dòng)力效應(yīng)明顯，可推翻礦車(chē)、搬動(dòng)巨石、破壞木支架，造成沖擊氣浪以及聲響等。 （4）巖石與瓦斯突出，突出的巖石主要為砂巖，參與突出的氣體四二氧化碳和瓦斯，其規(guī)律為：a、大都發(fā)生在構(gòu)造破壞帶；b、幾乎都是發(fā)生在爆破時(shí)，我國(guó)有一次是由冒頂引起。c、在巖體內(nèi)會(huì)形成一地并形狀的

46、空洞。 特征和煤與瓦斯突出相似，只是多了二氧化碳的參與。,,,,二、煤(巖)與瓦斯突出的危害 1、引起瓦斯火災(zāi)和瓦斯爆炸，造成人員傷亡，礦井設(shè)施遭到破壞。 2、造成瓦斯窒息，煤流埋人事故。 3、摧毀井巷設(shè)施和設(shè)備，破壞通風(fēng)系統(tǒng)，給煤炭企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。,,,,三、煤(巖)與瓦斯突出的一般規(guī)律

47、 1、煤層突出危險(xiǎn)性隨開(kāi)采深度的增加而增大（始突深度）； 2、突出發(fā)生于巷道類(lèi)別的關(guān)系：突出主要發(fā)生在巷道掘進(jìn)工作面、采煤工作面，其他已建成巷道或采空區(qū)則很少；巷道或采煤工作面發(fā)生突出的概率從大到小排序?yàn)椋浩较?、上山、采煤工作面、石門(mén)、下山、大直徑鉆孔及其他；發(fā)生突出平均強(qiáng)度從大到小排序?yàn)椋菏T(mén)、下山、上山、采煤工作面、平巷、大直徑鉆孔及其他。 3、突出常發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造帶；

48、 4、大多數(shù)突出前有作業(yè)方式誘導(dǎo)（爆破掘進(jìn)機(jī)回采、風(fēng)鎬落煤、綜掘等）； 5、突出前大多有預(yù)兆：a、有聲預(yù)兆：煤體內(nèi)出現(xiàn)悶雷聲、炮聲、機(jī)槍聲、爆竹聲、嗡嗡聲等；b、煤機(jī)構(gòu)預(yù)兆：煤層層理紊亂、煤變軟、煤變暗而無(wú)光澤、煤干燥和煤塵增多等；c、地壓方面預(yù)兆：支架來(lái)壓，煤壁外鼓、開(kāi)裂、掉渣、片幫，炮眼變形不進(jìn)藥等；d、瓦斯方面預(yù)兆：瓦斯?jié)舛仍龃蟆⑼咚褂砍龊龃蠛鲂?、鉆孔時(shí)頂鉆、鉆孔噴瓦斯、煤壁或工

49、作面溫度降低，但也有少數(shù)實(shí)例發(fā)現(xiàn)煤壁溫度升高。 6、煤層突出危險(xiǎn)區(qū)常呈條帶分布（由地質(zhì)構(gòu)造、采動(dòng)的影響）。127,,,,四、煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) （一）煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)分類(lèi)和突出危險(xiǎn)性劃分。 1、煤層突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)分為：區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（簡(jiǎn)稱(chēng)區(qū)域預(yù)測(cè)）和工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)（包括：石門(mén)和立、斜井揭煤工作面，煤巷掘進(jìn)工作面和采煤工作面的突出危

50、險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，簡(jiǎn)稱(chēng)工作面預(yù)測(cè)） 2、區(qū)域預(yù)測(cè)應(yīng)預(yù)測(cè)煤層和煤層區(qū)域的突出危險(xiǎn)性，并應(yīng)在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)、新水平和新采區(qū)或新采區(qū)開(kāi)拓或準(zhǔn)備時(shí)進(jìn)行； 工作面預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)工作面附近煤體的突出危險(xiǎn)性，應(yīng)在工作面推進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行。 3、在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)、礦井生產(chǎn)時(shí)期應(yīng)進(jìn)行區(qū)域預(yù)測(cè)，把煤層劃分為：突出煤層和非突出煤層，突出煤層經(jīng)區(qū)域預(yù)測(cè)后劃分為：突出危險(xiǎn)區(qū)、突出威脅區(qū)和無(wú)突出危

51、險(xiǎn)區(qū)。在突出危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，工作面進(jìn)行采掘前應(yīng)進(jìn)行工作面預(yù)測(cè)。采掘工作面經(jīng)預(yù)測(cè)后，可劃分為突出危險(xiǎn)工作面和無(wú)突出危險(xiǎn)工作面。,,,,五、區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 129 區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)礦井、煤層和煤層區(qū)域的突出危險(xiǎn)性。區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的方法有：?jiǎn)雾?xiàng)指標(biāo)法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法和綜合指標(biāo)法131。六、工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè) 工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)工作面附近煤體的突出危險(xiǎn)性，應(yīng)在工作面推進(jìn)過(guò)

52、程中進(jìn)行。 （一）石門(mén)揭煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)：石門(mén)揭開(kāi)突出煤層前可選用綜合指標(biāo)法、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)法或其他經(jīng)證實(shí)有效的方法。132 （二）煤巷掘進(jìn)工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)：鉆孔瓦斯涌出初速度法、R值指標(biāo)法、鉆屑指標(biāo)法。 （三）采煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè),,,,七、防治煤與瓦斯突出的技術(shù)措施 （一）1、防突措施分類(lèi)：區(qū)域性防突措施和局

53、部防突措施 2、區(qū)域性防突措施的作用在于使煤層一定區(qū)域（如一個(gè)采區(qū)）消除突出危險(xiǎn)性。分類(lèi)：開(kāi)采保護(hù)層、預(yù)抽煤層瓦斯、煤層注水等。區(qū)域性防突措施的優(yōu)點(diǎn)是在煤層采掘工作開(kāi)展前，預(yù)先采取防突措施，措施施工與采掘作業(yè)互不干擾，且其防突效果較好。故在采取防治突出措施時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用區(qū)域性防突措施。 3、局部防突措施的作用在于使工作面前方小范圍煤體喪失突出危險(xiǎn)性。分類(lèi)：超前鉆孔、水力沖孔、松動(dòng)爆破

54、、金屬骨架等。缺點(diǎn)：措施施工與采掘工藝相互干擾，且防突效果收地質(zhì)條件變化影響很大。 （二）“四位一體”綜合防突措施：為安全開(kāi)采突出煤層，必須采取以防止突出措施為主，同時(shí)有避免人身事故的綜合措施。 1、突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。2、防治突出措施。3、防治突出措施的效果檢驗(yàn)。4、安全防護(hù)措施（反向風(fēng)門(mén)和風(fēng)筒逆止閥、遠(yuǎn)距離爆破、井下避難硐室、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、隔離式自救器和避災(zāi)路線(xiàn)）。