矿井瓦斯基本知识优质课件

n •
q = Q * CH4
CH4
/T
m3／t
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• 式中qCH4——矿井相对瓦斯涌出量，m3／t； • QCH4——矿井绝对瓦斯涌出量，m3／d； • T——矿井月产量，t；
• n——月工作日数，d。
• (三)、矿井瓦斯涌出量的影响因素 • 1．自然因素
煤层瓦斯 含量
• 煤层瓦斯含量越高，瓦斯涌出量就越大。 邻近 层瓦斯涌出使开采煤层的瓦斯涌出量有可能超过
开采煤层本身的瓦斯含量。
• 地面大气压力变化，必然引起井下大气压的相应 变化，当地面大气压降低时，将引起矿井瓦斯涌
地面大气压 出量增加。
地质构造
• 当采掘工作面接近地质构造带时，瓦斯涌出量往 往会发生很大变化。当采掘工作面接近瓦斯含量
高的地质构造时，瓦斯涌出量就会增大。
• 2．开采技术因素 • 1）．开采规模 • 开采规模：指开采深度、范围及矿井的产量。
5.鉴定地点
• 瓦斯等级鉴定， 必须在所定鉴定 月的上、中、下 旬各取1天(间隔10 天)分三班(或四班) 进行，测定地点 应在测风站；如 果附近无测风站， 可选取断面规整 且无杂物堆积的 一段平直巷道进 行测定。测定方 法和测定次数应 符合操作规程的 要求。
6.鉴定设备
• 鉴定工作使用的仪 表在进行鉴定工作 之前必须进行校正。
7.抽放矿井的鉴 定
• 抽放瓦斯的矿 井，在鉴定日 内还需测定相 应地区的抽放 瓦斯量，并将 抽放瓦斯量计 入相应地区的 绝对和相对涌 出量之中。
• 2．矿井瓦斯等级鉴定的方法与步骤
• 1)确定鉴定时间
瓦斯鉴 定月
鉴定日
矿井瓦斯涌出量最大的月份。
矿井瓦斯涌出量影响大的因素：
在鉴定月的上、中、下旬各选1
• 瓦斯风化带深度决定于煤层的具体条件，变化很大，即使在同一 井田有时也相差很大.
• 三、瓦 斯 涌 出
• （一）、瓦斯涌出形式：（据瓦斯涌出特性的不同）
• 1．普通涌出
瓦斯从煤(岩)层以及采落的煤、矸石表面细微的裂缝和 孔隙中缓慢、均匀地涌出称为普通涌出。（首先游离状
• 态的瓦斯涌出，而后吸附状态的瓦斯解吸为游离状态的
矿井瓦斯防治
煤矿安全培训优质课件 2019.12月
授课思路：
《矿井瓦斯防治 》
课题：
1、矿井瓦斯基本知识 2、瓦斯灾害及预防 3、瓦斯的检查及处理
三、教学目的、知识重点和难点
教学目的 教学重点
1、掌握瓦斯性质、赋存及等级划分 2、掌握瓦斯爆炸预防 3、掌握煤矿瓦斯安全管理和检查的方法
1、瓦斯爆炸的防治 2、瓦斯抽放及防治瓦斯突出
产量的变化、气候条件的变化、
天，一般取5日、15日、25日。
煤巷掘进工作面数量的变化等。
每个鉴定日应分3班(或4班)进行
•
一般，可将7月或8月作为矿井
测定。
瓦斯等级鉴定月。
• 2)确定鉴定区并选择测点
确定鉴定区：
矿井、煤层、一翼、采区的采
煤产量达到该区设计产量的60 ％，可作为鉴定区。
确定测点：
测点：设在总回风巷的测风站内；如无测 风站，可选择断面规整、平直巷道做测点。 如果鉴定区的进风流中也有瓦斯，也应设 置测点。计算该鉴定区，必须扣除进风流 瓦斯量。抽出式通风的矿井，矿井测点应 设在风硐内。
• 矿井瓦斯等 级鉴定工作 应在正常的 条件下进行。
4.鉴定保证
• 矿井瓦斯等级鉴定时 应按每一自然矿井、 煤层、一翼、水平和 采区分别测算相对瓦 斯涌出量(月平均日产 煤1t的瓦斯涌出量)并 取其中的最大值作为 矿井相对瓦斯涌出量。 被鉴定的矿井、煤层、 一翼、水平或采区的 采煤产量不应低于该 地区设计产最的60 %
• （二）、矿井瓦斯涌出量
•
• 矿井瓦斯涌出量：在开采过程中，单位时间内，从煤层及围岩
• 和邻近煤层涌出的瓦斯数量的总和。（仅指普通涌出，不包括
• 特殊涌出的瓦斯量）
• 瓦斯涌出量表示方法：
• 1．绝对涌出量：
• 绝对涌出量：指单位时间内涌出的瓦斯量。
•
单位：m3／d或m3／min。
•
QCH4=Q总C
•
• 温度降低
吸附瓦斯
• 压力升高 • 压力降低
游离瓦斯 • 温度升高
（吸附）
• 当煤层被开采后，吸附状态的瓦斯，解吸变为游离状态， 涌入到采掘空间。瓦斯能够保持长时间地、均匀地涌出。
• 二、瓦斯含量： • 1、瓦斯含量：指在自然条件下单位体积或单位重量的
煤体中所含有的瓦斯量。单位：m3／m3或m3／t。 • 2、影响煤体中瓦斯含量的因素： • 影响瓦斯生成量的因素：
开采深度
• 越深，瓦 斯含量越 高，则瓦 斯涌出量 越大
开采范围
• 越大，煤岩 体暴露面积 越大，则瓦 斯涌出量也 就越大。
矿井产量
• 产量与瓦斯涌出量的复杂。 如果矿井涌出的瓦斯主要 来源于采落的煤炭，产量 变化时，对绝对瓦斯涌出 量的影响较显著；如果瓦 斯主要来源于采空区，产 量变化时，对绝对瓦斯涌 出量的影响较小，而对相 对瓦斯涌出量则有明显的 影响。
• 5、矿井瓦斯来源的分析
• 一、瓦斯在煤层中的赋存
• 1、矿井瓦斯：瓦斯、煤层气
瓦斯：指矿井煤(岩)层中释放甲出烷来：比的重主要 由煤层气构成的以甲烷为主的达瓦有8斯0单—害9独0气%指，体。
甲烷
氢气、一氧 化碳、硫化
氢
瓦瓦斯斯窒爆息炸事事故故
矿井 瓦斯
其它烃类
瓦煤斯与燃瓦烧斯事突故出事故
二氧化碳
2）开采顺序
• 先开采的煤层或分层瓦斯涌出量大，后开采的涌出量较小。
3）开采方法
• 采用回采率低的采煤方法时，瓦斯涌出量较大；采用全部垮落法管理顶 板比充填法会造成顶板更大范围的破坏与松动，瓦斯涌出量较大。
4）．生产工艺过程（炮采、综采）
• 落煤时的瓦斯涌出量总是大于其他工序时的瓦斯涌出量。
5）．通风风压
• 根据矿井瓦斯涌出量的大小和涌出形式，把矿井划
1.目的意义 分为不同类别以便分级管理。
2.划分依据
• 1) 矿井只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井。
• 2) 瓦斯等级是根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和 瓦斯涌出形式划分。
• 3)《规程》规定：矿井只要发生过1次煤(岩)与瓦斯突出，该矿井即 定为突出矿井，发生突出的煤层即为突出煤层。
1.瓦斯等级鉴定
• 每年必须对 矿井进行瓦 斯等级和二 氧化碳涌出 量的鉴定工 作，报省(自 治区、直辖 市)负责煤炭 行业管理的 部门审批， 并报省级煤 矿安全监察 机构备案。
2.鉴定时间
• 确定进行矿井 瓦斯等级鉴定 时间时，应根 据矿井生产和 气候变化规律， 选择在瓦斯涌 出最大的月份。
3.鉴定工作
m3／min
• 或 QCH4=Q总C×60×24=1440Q总C m3／d
式中QCH4——矿井绝对瓦斯涌出量，m3／min或m3／d；
• Q总——矿井总回风量，m3／min；
• C——总回风流中瓦斯浓度,%
• 2．相对涌出量：
• 相对涌出量：指矿井在正常生产情况下，平均日产1 t • 煤所涌出的瓦斯量，单位是 m3／t
• 瓦斯存在状态： 游离状态
瓦斯赋存 状态
(自由状态）
吸附状态
（结合状态)
• 瓦斯以自由气体的形式存在于煤岩体 的孔隙和裂隙之中，能自由运动，并 呈现一定的压力。
• 吸着 • 吸收
• 2)、吸附状态(结合状态） • 吸附状态按其结合形式的不同，又可分为两种：
吸着 状态
瓦斯在孔隙表 面的引力作用 下，气体分子 被吸附于孔隙 的表面上，形 成很薄的吸附 层，瓦斯不能 自由运动。
瓦斯涌出。）
• 特点：涌出范围广、时间长、速度缓慢而均匀，是瓦斯涌入矿井的主要形式。
• 2．特殊涌出
瓦斯喷 出
指在开采过程 中，从煤体或 岩体裂隙、孔 洞或炮眼中大 量瓦斯异常涌 出的现象
煤与瓦 斯突出
指地下开采过程 中，在地应力和 瓦斯的共同作用 下，破碎的煤、 岩和瓦斯由煤体 或岩体内突然向 采掘空间抛出的 异常的动力现象。
• 3．矿井瓦斯等级的级别
•
瓦斯矿井：
一个矿井只要有一个 煤(岩)层发现瓦斯，该 矿井即定为瓦斯矿井
高瓦斯矿井： 相对瓦斯涌出量 qCH4＞10 m3／t，或 绝对瓦斯涌出量 QCH4＞40m3／min。
矿井瓦 斯等级
煤（岩）与瓦斯 （二氧化碳）突出
矿井
• (五)矿井瓦斯等级鉴定 • 1．矿井瓦斯等级鉴定工作应遵循的原则
• 2、瓦斯的生成
• 瓦斯是伴随煤炭同时生成的。 • 第一阶段（泥炭化阶段）：植物遗体
•
泥炭
• 生成：瓦斯、二氧化碳、硫化氢、氢气等。 第二阶段（煤化阶段）：泥炭成岩作用褐煤变质作用 烟煤 无烟煤
• 生成：瓦斯、二氧化碳等。 • 每形成1 t烟煤，大约生成6 0 0 m3；而由长焰煤变质成为无烟煤时
放散
• 地质构造 • 断层：开放性有利于瓦斯排放，
瓦斯含量少；封闭性贮存瓦斯， 瓦斯含量将增大。
• 褶曲：背斜区瓦斯含量由两翼向 轴部逐渐增大；向斜区则轴部的 瓦斯可能减少。当顶板是脆性岩 层、裂隙很多时，瓦斯在背斜轴 减少，而在向斜轴增大。
• 火成岩侵入体：火成岩侵入体附 近，煤的炭化程度高，瓦斯含量 可能会大些。
教学难点
瓦斯抽放、防突
序
自从人们对煤炭资源开采以来，瓦斯事故一直就是制 约煤矿安全生产的一项重要因素。由于能源的短缺，煤 炭在国民经济发展的能源支柱地位在今后相当一段时间 不可撼动，近年来人们对环境越来越重视，而雾霾全球 气候变暖无疑，使人们的视线聚焦在煤矿。瓦斯这种气 体是温室性气体，它的温室效应是CO2 的20多倍，随着 人们对瓦斯的深入研究，得出瓦斯是一种洁净能源，如 果能够对煤层里这种可燃性气体加以利用的话，那么作 为五大灾害之首的瓦斯会变废为宝。
每吨煤又可产生大约2 4 0 m3瓦斯。
• 3、瓦斯的性质 • 1)．物理性质
密度比 空气轻 无色、无 味、无臭
瓦斯微 溶于水
扩散性 很强
• 2)．化学性质
不助
燃 燃烧
爆炸
无 毒 不能供呼吸
却能引起窒
息
4、瓦斯在煤体中的存在状态
• 煤是一种十分复杂的孔隙性介质，因而形成巨大 的自由空间和孔隙表面蕴藏有大量瓦斯。
• 瓦斯风化带下界深度确定：
• 根据下列指标中的任何一项确定
• (1)煤层的相对瓦斯涌出量等于2～3m3／t处； • (2)煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80％(体积比)； • (3)煤层内的瓦斯压力为0.1～O.15 MPa； • (4)煤的瓦斯含量达到下列数值处： • 长焰煤1.0～1.5 m3／t， • 气煤1·5～2·0m3／t， • 肥煤与焦煤2．O～2．5 m3／t， • 瘦煤2．5～3．0 m3／t， • 贫煤3·0 ～ 4.0 m3／t， • 无烟煤5．0～7．0 m3／t
成煤植 物遗体 有机质
煤田形 成早晚
瓦斯生 成量
煤的炭 化程度
• 影响瓦斯的保存和放散的因素：
煤的性质
• 煤孔隙率（煤层孔隙越多， 瓦斯越少）
• 煤层透气性（透气性越差， 利于保存瓦斯）
• 煤层含水量（含水量越大， 瓦斯易随水流走）
煤层赋存
• 煤层深度：深度越大，瓦斯越多 • 煤层倾角：倾角越大，瓦斯越少 • 煤层露头：煤层有露头瓦斯较少 • 围岩性质：围岩封闭性影响瓦斯
• 3、煤层瓦斯垂直分带
• 由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内 • 的瓦斯呈现出垂直分带特征，即CO2—N2带、N2带、N2—CH4带、
CH4（瓦斯带）。（前三带总称为瓦斯风化带） • 瓦斯带内煤层的瓦斯含量和涌出量随深度增加而有规律增大， • 确定瓦斯风化带深度，有重要意义。
• 抽出式通风的矿井，瓦斯涌出量随矿井通风压力(负压)的提高而增加； 压人式通风矿井，瓦斯涌出量随矿井通风压力(正压)的降低而增加。矿 井通风压力的变化，会引起矿井风量的变化，同时，也将引起采空区漏 风状态的改变，随同漏风带走的瓦斯量也会跟着发生变化。 瓦斯涌出不均衡系数=瓦斯涌出的最大值÷平均值
• （四）、矿井瓦斯等级的划分
主 要 内 容
第一部分 矿井瓦斯基础知识 第二部分 瓦斯爆炸及其预防 第三部分 矿井瓦斯检查 第四部分 矿井瓦斯抽放 第五部分 瓦斯的特殊涌出及其防治
•
第一节 矿井瓦斯基本知识
• 基本内容：
• 1、矿井瓦斯的性质及危害
• 2、矿井瓦斯的涌出形式及涌出量
• 3、影响瓦斯涌出的因素
• 4、矿井瓦斯等级的鉴定方法与步骤
吸收
状态
瓦斯分子在 较高的气体 压力作用下， 深入到煤的 分子团的内 部。
• 在天然条件下，煤体中以吸附状态的瓦斯约占90％，自 由状态存在的瓦斯仅占10％，绝大部分瓦斯是以吸附状 态存在的。
• 状态转化：瓦斯在煤岩体中的存在状态不是固定不变的。 在外界条件发生变化时，这种平衡则遭到破坏。
（解吸）