瓦斯及瓦斯防治及监控

瓦斯及瓦斯防治
主讲人: 主讲人:王卫军 主任、 主任、高级工程师
煤 炭 科 学 研 究 总 院 重 庆 研 究 院
CHONGQING BRANCH OF CHINA COAL RESEARCH INSTITUTE
目
一、 概述
录
二、我国煤矿瓦斯灾害现状 三、瓦斯的防治 四、瓦斯抽放系统 五、矿井瓦斯抽放的原则 六、矿井瓦斯抽放的分类及原理
四、瓦斯抽放系统
矿井瓦斯抽放的作用： 矿井瓦斯抽放的作用：
抽放瓦斯可大幅度降低采区瓦斯涌出量，有效解决瓦斯浓度 超限，提高矿井安全性，降低通风费用。抽放原始煤体瓦斯还可 以降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量，防止煤与瓦斯突出。 以甲烷（CH4）主要成分的煤矿瓦斯作为赋存在煤层中的一 以甲烷（CH4）主要成分的煤矿瓦斯作为赋存在煤层中的一 种共生或伴生气体，其纯瓦斯的热值大于33000KJ/m 种共生或伴生气体，其纯瓦斯的热值大于33000KJ/m3与常规天 然气相当，是一种洁净的能源。许多矿井对抽出的瓦斯进行综合 利用，把瓦斯用作民用燃料、工业燃料、发电和化工原料。 瓦斯的抽放利用，不仅极大的促进了企业开展瓦斯抽放工作 的积极性，有效缓解了矿井瓦斯灾害，改善了煤矿的安全生产条 件，同时还解决了部分就业问题、取得了良好的经济效益、社会 和环境效益。 提高煤矿瓦斯利用率，通过利用规模的扩大促进抽放规模的 扩大，以利用促抽放、以抽放保安全，已成为当前瓦斯防治工作 的一个特点。
三瓦斯的防治
面对当前我国瓦斯灾害的严峻形势， 面对当前我国瓦斯灾害的严峻形势，煤矿必须加强瓦斯治 理工作，全面贯彻落实“先抽后采、监测监控、以风定产” 理工作，全面贯彻落实“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦 斯治理12字方针。预防瓦斯爆炸的技术措施主要包括3个方面： 12字方针 斯治理12字方针。预防瓦斯爆炸的技术措施主要包括3个方面： 防止瓦斯积聚， 1、防止瓦斯积聚，防止引火点燃以及设计和采取防止瓦斯爆 炸事故扩大的措施。瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2% 2%， 炸事故扩大的措施。瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%，体积 超过0.5M3的现象。 0.5M3的现象 超过0.5M3的现象。 通风式防止瓦斯积聚的最基本最有效的措施。 2、通风式防止瓦斯积聚的最基本最有效的措施。但随着矿 井开采深度与开采强度的增加，矿井瓦斯涌出量将日益增加大， 井开采深度与开采强度的增加，矿井瓦斯涌出量将日益增加大， 仅用增大风量的办法稀释瓦斯，有时不仅在经济上不合算，而 仅用增大风量的办法稀释瓦斯，有时不仅在经济上不合算， 且在技术上也不合理，这时就需要采用瓦斯抽放的方法。 且在技术上也不合理，这时就需要采用瓦斯抽放的方法。 3、瓦斯抽放的方法
五、矿井瓦斯抽放的原则和标准
原则： 原则：
针对主要瓦斯源，尽可能的将井下的瓦斯抽出， 针对主要瓦斯源，尽可能的将井下的瓦斯抽出，并科学 管理瓦斯抽放系统。 管理瓦斯抽放系统。
抽放标准： 抽放标准：
有下列情况之一的矿井， 有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系 统或井下临时抽放瓦斯系统。 统或井下临时抽放瓦斯系统。 个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m /min或 （一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘 进工作面瓦斯涌出量大于3m /min， 进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，不宜用通风方法解决瓦 斯问题。 斯问题。 矿井的绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： （二）矿井的绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 大于或等于40M3/min 40M3/min； 1、大于或等于40M3/min； 年产量1.0 1.5Mt的矿井 大于30 /min； 1.0的矿井， 2、年产量1.0-1.5Mt的矿井，大于303/min； 年产量0.6 1.0Mt的矿井 大于25 /min； 0.6的矿井， 3、年产量0.6-1.0Mt的矿井，大于253/min； 年产量0.4 0.6Mt的矿井 大于20 /min； 0.4的矿井， 4、年产量0.4-0.6Mt的矿井，大于203/min； 5、年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min. 年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m 0.4Mt的矿井
煤与瓦斯突出： 煤与瓦斯突出：
一种在煤矿地下采掘过程中，在很短时间内（几分钟） 一种在煤矿地下采掘过程中，在很短时间内（几分钟）内， 从煤尘内部向采掘工作面、巷道突然喷出大量的煤和瓦斯，并 从煤尘内部向采掘工作面、巷道突然喷出大量的煤和瓦斯， 伴有巨大的声响和猛烈力能效应的动力现象。 伴有巨大的声响和猛烈力能效应的动力现象。它能摧毁井巷设 破坏通风系统，使井巷充满瓦斯和煤粉， 施，破坏通风系统，使井巷充满瓦斯和煤粉，造成人员窒息或 者瓦斯爆炸。 者瓦斯爆炸。
三、瓦斯的防治
瓦斯抽放： 瓦斯抽放：
是指在进行采区、工作面布置前，以及工作面回采前、 是指在进行采区、工作面布置前，以及工作面回采前、开采 中和开采之后，通过矿井瓦斯抽放管道系统，将开采煤层、 中和开采之后，通过矿井瓦斯抽放管道系统，将开采煤层、临近 煤层和采空区中的瓦斯抽出加以利用，或者直接排放到矿井外大 煤层和采空区中的瓦斯抽出加以利用， 矿井回风系统中， 气、矿井回风系统中，确保矿井生产过程中不受或少受瓦斯因素 影响、实现安全生产的技术手段。 影响、实现安全生产的技术手段。 采取瓦斯抽放、尤其是采取“先抽后采”的技术措施后， 采取瓦斯抽放、尤其是采取“先抽后采”的技术措施后，极 大 降低了煤层和采空区中的瓦斯含量， 降低了煤层和采空区中的瓦斯含量，有效降低了煤层中的瓦斯压 有效防止了采掘空间瓦斯积聚现象的发生， 力，有效防止了采掘空间瓦斯积聚现象的发生，防止了瓦斯突出 事故的发生。所以说， 事故的发生。所以说，瓦斯抽放是解决我国煤矿瓦斯问题的根本 途径。是将富含于煤层中的瓦斯抽放出来， 途径。是将富含于煤层中的瓦斯抽放出来，解决瓦斯事故的威胁 保障煤矿安全最为有效的措施。 、保障煤矿安全最为有效的措施。如果说利用通风的方法防治瓦 斯是治标，那么抽放瓦斯则是瓦斯防治的治本措施。 斯是治标，那么抽放瓦斯则是瓦斯防治的治本措施。
二、我国煤矿瓦斯灾害现状
我国煤矿瓦斯灾害非常严重， 我国煤矿瓦斯灾害非常严重，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出 矿井多（近300个），比例大（约50%）；而且我国是世界上 矿井多（ 300个），比例大（ 50%）；而且我国是世界上 比例大 ）； 煤与瓦斯突出最严重的国家之一，近几年突出次数300多次/ 300多次 煤与瓦斯突出最严重的国家之一，近几年突出次数300多次/ 随着矿井开采深度的加深和开采强度的加大， 年，随着矿井开采深度的加深和开采强度的加大，矿井瓦斯涌 出量和煤与瓦斯突出的危害性也相应增大。 出量和煤与瓦斯突出的危害性也相应增大。 在原国有重点煤矿576处矿井中，高瓦斯矿井、 576处矿井中 在原国有重点煤矿576处矿井中，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突 出矿井有277 277处 48%， 95%以上的矿井具有煤尘爆炸危 出矿井有277处，占48%，且95%以上的矿井具有煤尘爆炸危 更加剧了瓦斯的威胁。据统计, 1991-2000年间 年间， 险，更加剧了瓦斯的威胁。据统计, 在1991-2000年间，瓦斯事 故死亡人数总体呈上升趋势。 故死亡人数总体呈上升趋势。 1991年 一次死亡3人以上瓦斯事故死亡1364 1364人 1991年，一次死亡3人以上瓦斯事故死亡1364人; 2000年死亡2662人 10年中增加近 年死亡2662 年中增加近1 2000年死亡2662人，10年中增加近1倍; 2001年全国煤矿事故死亡5670人 瓦斯事故死亡2436 年全国煤矿事故死亡5670 2436人 2001年全国煤矿事故死亡5670人，瓦斯事故死亡2436人， 占总死亡人数的43% 43%。 占总死亡人数的43%。
一、概 述
瓦斯是煤层中所含的一种可燃性气体， 瓦斯是煤层中所含的一种可燃性气体，主要由腐植型有机物资 煤过程中生成。其主要成分是甲烷（CH4）即沼气。无色、 在成 煤过程中生成。其主要成分是甲烷（CH4）即沼气。无色、 无味、无臭，易于扩散。水中溶解度极小： 无味、无臭，易于扩散。水中溶解度极小：0.0024g% 20℃）。。 （20℃）。。 甲烷的存在会降低空气中的氧气浓度，造成人员窒息。正常时 甲烷的存在会降低空气中的氧气浓度，造成人员窒息。 空气中的氧气浓度为21% 当甲烷浓度达到19% 21%， 19%时 空气中的氧气浓度为21%，当甲烷浓度达到19%时，氧气浓度将 下降至17% 致使人出现喘息、心跳加速等现象。 17%， 下降至17%，致使人出现喘息、心跳加速等现象。当甲烷浓度上 升至43% 43%时 氧气浓度将下降为12% 12%， 升至43%时，氧气浓度将下降为12%，此时人的呼吸会很短促和 困难；当甲烷浓度继续上升至57% 57%时 氧气浓度将被冲淡到9% 9%， 困难；当甲烷浓度继续上升至57%时，氧气浓度将被冲淡到9%， 造成人窒息死亡。 造成人窒息死亡。 另外，甲烷气体（CH4）的温室效应强度比二氧化碳（ 另外，甲烷气体（CH4）的温室效应强度比二氧化碳（CO2） 20~60倍 我国每年的风排瓦斯量占全世界排放总量的1/3 1/3约 强20~60倍，我国每年的风排瓦斯量占全世界排放总量的1/3约 60亿 已经引起了联合国环保部门的关注， 为60亿m3/年，已经引起了联合国环保部门的关注，综合利用矿 井瓦斯，对环境保护也有着重要意义。 井瓦斯，对环境保护也有着重要意义。
二、我国煤矿瓦斯灾害现状
2002年 在一次死亡3人以上和10人以上的重、 2002年，在一次死亡3人以上和10人以上的重、特 10人以上的重 大事故中，瓦斯事故所占比重最大。每年在10人以上重、 10人以上重 大事故中，瓦斯事故所占比重最大。每年在10人以上重、 特大死亡事故中， 特大死亡事故中，瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的比 重基本在80%以上。 80%以上 重基本在80%以上。 特别是近几年里，多次发生死亡50 50人以上的群死群伤 特别是近几年里，多次发生死亡50人以上的群死群伤 事故，给人民群众的生命财产造成巨大损失， 事故，给人民群众的生命财产造成巨大损失，造成了恶劣 的社会影响。 的社会影响。 当前，我国的瓦斯灾害形势是非常严峻的， 当前，我国的瓦斯灾害形势是非常严峻的，瓦斯灾害 已成为严重威胁煤矿安全生产状况的稳定好转， 已成为严重威胁煤矿安全生产状况的稳定好转，也无法保 障煤炭工业的持续健康发展。 障煤炭工业的持续健康发展。