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第五章 矿井瓦斯防治

第五章 矿井瓦斯防治

2019/2/15
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第五章 矿井瓦斯防治
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第五章 矿井瓦斯防治
2.矿井瓦斯性质
瓦 斯 性 质
可燃性 甲烷 重烃 氢气
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窒息性
甲烷 二氧化碳 氮气
有害性
一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 二氧化氮
4
第五章 矿井瓦斯防治
3.瓦斯在煤体内存在状态
瓦斯在煤体内存在状态
游离瓦斯
16
第五章 矿井瓦斯防治
(3)瓦斯爆炸发生条件
瓦斯爆炸必须具备的三个条件
瓦斯浓度
5%~16%,5% ~6%为下限, 14%~16%为上限 。
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引爆火源
氧含量
650℃~750℃,瓦 斯的最小点然能量 为0.28mJ。
空气中氧含量 不低于12%。
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第五章 矿井瓦斯防治
(4)瓦斯爆炸的界限 ①瓦斯浓度
CH 4 2O2 CO2 2 H 2O 882.6 KJ / mol
井下空气O2不足,反应的最终式为:
CH4 O2 CO H2 H2O
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第五章 矿井瓦斯防治
上述反应是放热反应,当反应生成热的速度大于
散热速度时,则热量积聚,反应物的温度上升,反应
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第五章 矿井瓦斯防治
• 中又以掘进工作面占多数。据统计,瓦斯然烧或 爆炸事故发生在掘进工作面的约占三分之一。 • ⑤影响瓦斯爆炸界限的主要因素


a.可燃性气体的混入
当瓦斯和空气的混合气体中混入可燃性气体 (见下表)时,由于这些气体(如氢、硫化氢、乙 烷、一氧化碳等)本身具有爆炸性,不仅增加了爆 炸气体的总浓度,而且会使瓦斯爆炸下限降低。

瓦斯煤尘矿井火灾防治课件

瓦斯煤尘矿井火灾防治课件

3).矿井瓦斯的危害 ①瓦斯爆炸。 ②瓦斯窒息事故。 ③煤与瓦斯突出事故。
瓦斯的赋存状态
游离状态和吸附这两种状态
游离状态也叫自由状态,这种状态的瓦斯 以自由气体存在于煤体或围岩的裂隙和较 大的孔隙内,对外呈现压力并符合自由气 体定律。游离瓦斯量的大小与贮存孔隙的 容积和瓦斯压力成正比,与瓦斯温度成反 比。
加强通风检查与监测。严格执行《煤矿安 全规程》关于井下瓦斯检查制度,是及时 发现和处理瓦斯超限和瓦斯积聚、防止瓦 斯爆炸的前提。《煤矿安全规程》对井下 各个用风地点的瓦斯浓度作出了严格的规 定。
及时处理局部积聚的瓦斯。每一生产矿井 必须从采掘工作,生产管理上采取措施, 防止瓦斯积聚。
引起瓦斯积的主要原因有: 局部通风机停止运转 风筒断开或严重漏风 采掘工作面风量不足 局扇出现循环风 风流短路 通风系统不合理,不完善 采空区或盲巷 瓦斯涌出异常 局部地点瓦斯积聚、
瓦斯煤尘火灾防治
王瑞清
一.矿井瓦斯与防治
1.瓦斯事故防治基本知识 瓦斯的定义 性质与危害 1).瓦斯的定义 在煤矿,瓦斯有两种含义:其一是指甲 烷;其二是指煤矿井下各种有毒有害气 体的总称。本节讨论的瓦斯就是甲烷。
2).瓦斯的性质
瓦斯是一种无色、无味、无臭、无毒的气 体,与空气的相对密度是0.554。瓦斯微溶 于水,在温度为20℃,压力为101.3Kpa的 条件下,溶解度为3.5L/100L。瓦斯有很强 的扩散性,扩散速度是空气的1.34倍。瓦 斯无毒,但是不能供人呼吸。瓦斯有燃烧 和爆炸性。
2.瓦斯涌出量
矿井瓦斯涌出量是指煤层在开采工程中, 单位时间内或单位质量煤中涌出的瓦斯数 量的总和。瓦斯涌出量有绝对涌出量和相 对涌出量两种表示方法。
(1)绝对涌出量

矿井灾害防治瓦斯防治ppt

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VS
新技术应用
随着科技的不断进步,新技术在矿井灾害 防治中的应用也将更加广泛。例如,新型 的通风技术可以改善矿井内部的空气质量 ,降低瓦斯等有害气体的浓度,提高矿工 的安全性。此外,新型的地质勘探技术也 可以帮助管理人员更好地了解矿井的地质 情况,为灾害防治提供更加准确的数据支 持。
加强国际合作与交流推动矿井灾害防治技术创新
装备配备
根据矿井的实际情况和应急预案的要求,配备相应的应急救援装 备,包括通风设备、灭火器材、防护用品等。
物资储备
建立应急物资储备制度,确保在瓦斯事故发生时能够及时提供足 够的应急物资。
物资管理
对应急物资进行定期检查和维护,确保物资的完好性和有效性。
04
矿井灾害预防与管理
矿井安全管理制度建设
建立完善的安全管理制度
国际合作与交流
加强国际合作与交流,可以帮助我国了解世界各国在矿井灾害防治方面的最新技术和经验,推动我国在该领域 的技术创新和发展。同时,也可以通过技术交流和合作,提高我国在矿井灾害防治领域的国际地位和影响力。
技术创新推动
通过加强国际合作与交流,可以促进我国在矿井灾害防治领域的技术创新。例如,通过引进国外先进的技术和 设备,经过消化吸收再创新,可以开发出更加适合我国矿井实际情况的灾害防治技术和设备,提高我国在矿井 灾害防治领域的核心竞争力。
矿井灾害风险评估与控制
进行全面风险评估
针对矿井内各种灾害风险源进行全面评估,包括瓦斯、水、火、 顶板等灾害,明确风险等级和危害程度。
采取有效措施控制风险
根据风险评估结果,采取相应的措施如加强通风管理、优化开采 方案、加强现场监控等,有效控制风险。
定期进行风险复评和更新
根据矿井条件的变化及时对风险进行复评和更新,确保风险评估 的准确性和有效性。

《矿井瓦斯防治》PPT课件

《矿井瓦斯防治》PPT课件

〔6〕风量变化 风量增加时,由于负压增大,采空区漏风加大, 一部分高浓度瓦斯被漏风从采空区带出,绝对 瓦斯涌出量迅速增加,风流中瓦斯浓度可能急 剧上升,然后开始下降,经过一段时间,恢复到或 接近原值.风量减少时,情况相反. 〔7〕采空区密闭质量 密闭质量差,瓦斯涌出量大.
4.矿井瓦斯涌出量的一般规律
④ 煤的变质程度
变质程度越高,生成瓦斯量越大,其他条件相同时, 瓦斯含量就越大.
⑤ 煤层围岩的性质
围岩致密、完整不透气,易保存瓦斯. ⑥ 水文地质条件
地下水活跃的地区,裂隙比较发育,且处于开放状 态,为瓦斯排放提供了通道,地下水在漫长的地质历 史时期,也可以带走大量瓦斯,降低煤
层瓦斯含量.地下水对矿物质的溶解和侵蚀,会造成 底层的天然卸压,使得煤层及围岩的透气性增大,增 大瓦斯的散失量.
① 煤田地质史
煤田地层上升,增加瓦斯向地表扩散,煤层瓦 斯含量小.
煤田地层下沉,缓解瓦斯向地表扩散,煤层瓦 斯含量大.
② 地质构造
封闭型的,有利于瓦斯存储. 开放型的,有利于瓦斯排放. ③ 煤层的赋存条件
埋藏深度、倾角、有无露头对瓦斯含量有
重要影响.
同一煤层内瓦斯含量随深度增加而增大,倾角越 小,瓦斯运移路程越长,煤层瓦斯含量越大,有露头, 易排放,含量低.
3.煤层瓦斯含量 〔1〕定义:煤层瓦斯含量是指单位体积或 重量的煤在自然状态下所有的瓦斯的数量,其 单位为m3/m3或m3/T. 〔2〕煤层瓦斯含量的大小取决于两方面: 一是成煤和变质过程中瓦斯生成量的多少;
二是瓦斯能被保存下来的条件.〔起主要作 用,决定煤层中 瓦斯含量的大小〕
〔3〕影响煤层瓦斯含量的因素
①封闭性断层两侧、岩溶陷落柱周围<封闭 的>、背斜地区瓦斯涌出量大.

煤矿防治煤与瓦斯突出知识专项培训PPT课件

煤矿防治煤与瓦斯突出知识专项培训PPT课件

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区域。
数值模拟法
基于计算机数值模拟技术,建立 煤层地质模型,模拟煤与瓦斯突 出过程,实现突出危险性的定量
评估。
预测预报系统建设
数据采集与传输系统
建立完善的数据采集网络,实时收集井下环境参数、煤层地质数 据等,确保数据的准确性和时效性。
数据处理与分析系统
运用大数据、人工智能等技术手段,对收集的数据进行深度处理和 分析,提取有用的信息,为预测预报提供科学依据。
发生条件
煤与瓦斯突出必须同时具备四个基本条件,即地应力、高压瓦斯、煤的结构性 能破坏和诱发突出的因素。只有当四个条件同时具备时,才有可能发生突出。
国内外典型案例
国内案例
我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一。近年来,随着开采深度的增加和开采强度的加大,我国煤矿煤与 瓦斯突出事故呈上升趋势。例如,2009年11月21日,黑龙江省龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿发生特别重大煤与 瓦斯突出和瓦斯爆炸事故,造成108人死亡。
实例二
另一煤矿在邻近层抽采中,针对抽采 效果不佳的问题,通过改进抽采系统 和提高抽采负压等措施,显著提高了 瓦斯抽采量。
04 预测预报技术及应用
预测预报方法及原理
地质勘探法
通过地质勘探手段,获取煤层地 质构造、瓦斯含量等关键信息,
为预测预报提供基础数据。
地球物理探测法
利用地球物理探测技术,如地震、 电磁等方法,对煤层及围岩进行 无损检测,识别潜在的突出危险
实例三
某煤矿在防治煤与瓦斯突出过程中,积极采用先进的预测预报技术和装 备,显著提高了防治效果和矿井安全水平。
05 应急救援与处置措施
应急预案制定及演练

煤与瓦斯突出防治技术简介PPT课件

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3.0
0.0 y = 5.2307e-0.1217x
R2 = 0.9743
16
210.5 y =R22.5=832传064.9e播8-05.距1476离5x /mR2 = 0.9786
2.5 2.0
1.0
1.5
0.5
y = 1.2561e-0.1019x
R2 = 0.9837
0.0
y = 1.9243e-0.0959x
煤与瓦斯突出 防治技术简介
煤炭科学研究总院重庆研究院
1
一、传统技术提升
1、合理开采顺序(可保尽保)、采掘部署,稳定 可靠的通风系统、监控系统。
2、区域性防突措施为主,加大工程投入——生命 工程,准入体制,煤炭开采合理的预期收益。
3、防突措施工程标准化,动态管理与分析系统软 件——规范化、程序化。
4、煤与பைடு நூலகம்斯突出预警系统
二、非接触式预测预报
瓦斯浓度 (%)
3.5 放炮
3
2.5
放炮
2
1.5
放炮
放炮
1 0.5
0
11日12:00
11日21:36
12日7:12
12日16:48
13日2:24
时间
图9 111103机巷9月11日--9月12日循环回风瓦斯浓度曲线
二、非接触式预测预报
瓦斯浓度 (%)
3.5
放炮后突出
3
放炮
2.5
二、非接触式预测预报
瓦斯浓度/%
炮掘工作面瓦斯涌出监控数据
3 区域瓦斯涌出量指标A1
2.5
2
局部瓦斯涌出量指标A3
1.5 炮后瓦斯涌出量指标A2
1
0.5

煤矿瓦斯灾害防治培训课件

煤矿瓦斯灾害防治培训课件
瓦斯管理制度
建立健全的瓦斯管理制度,包括瓦斯监测记录、瓦斯抽放记录、瓦斯检查制度 等,确保各项管理制度得到有效落实。
PART 04
瓦斯灾害的应急处理
瓦斯爆炸的应急处理
瓦斯爆炸的危害
瓦斯爆炸会产生高温、高压和冲击波,对矿工生命安全和矿井设 施造成严重威胁。
应急处理措施
一旦发生瓦斯爆炸,应立即启动应急预案,组织人员撤离,同时采 取措施控制火源,防止二次爆炸。
2023-2026
END
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REPORTING
氧气浓度
引火温度
引火温度一般在650℃~750℃之间, 高温火源是引起瓦斯爆炸的必要条件 。
氧气浓度不低于12%时,容易发生爆 炸。
瓦斯突出的机理
瓦斯压力作用
煤层中瓦斯压力达到一定值时, 煤体受到强烈挤压,产生大量裂 隙,形成高压瓦斯腔,最终导致
煤与瓦斯突出。
地质构造影响
地质构造复杂,煤层厚度变化大, 煤层倾角大等因素,容易诱发瓦斯 突出。
2023-2026
ONE
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煤矿瓦斯灾害防治培 训课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 瓦斯灾害概述 • 瓦斯灾害的成因及机理 • 瓦斯灾害的预防措施 • 瓦斯灾害的应急处理 • 典型案例分析
PART 01
瓦斯灾害概述
瓦斯的性质
瓦斯是一种无色、无 味、无毒的气体,主 要成分是甲烷。
现场救援
救援人员应佩戴防护装备,迅速进入现场,搜寻失踪和被困人员, 采取必要的救援措施。
瓦斯突出的应急处理
瓦斯突出的征兆
瓦斯突出前通常会出现压力增大、瓦斯浓度异常等征兆。

矿井瓦斯事故防治ppt课件

矿井瓦斯事故防治ppt课件
– 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的: • 大于或等于40m3/min; • 年产量1.0~1.5Mt的矿井,大于30 m3/min; • 年产量0.6~1.0Mt的矿井,大于25 m3/min; • 年产量0.4~0.6Mt的矿井,大于20 m3/min; • 年产量0.4Mt以下的矿井,大于15 m3/min。
– 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
• 美国最早开发地面煤层气抽放,最先进的煤层气生产国,产量占全国天然气总量的6%。 • 前苏联(俄罗斯)、德国、波兰、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。 • 美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。 • 中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。
• 3、煤与瓦斯突出防治 • 突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面; • 研究100多年,突出的根本原因不明; • 各国主要致力于突出预测的研究; • 突出预测:钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等; • 有效防突技术:开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破
相对瓦斯涌出量:矿井在正常生产条件下,平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体 积。M3/T
• 2、瓦斯涌出的影响因素P129 瓦斯含量
开采深度
开采规模…… 开采顺序和方法 …… 地面气压变化
• 八、矿井瓦斯来源及等级鉴定 • 1、矿井瓦斯来源:采面、掘进面、采空区 • 2、矿井瓦斯等级的划分
低瓦斯矿井:矿井相对涌出量小于或等于10M3/T 且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.
• 四、煤层瓦斯的压力 • 1、煤层瓦斯的压力概念:是指煤孔隙中所含游离 瓦斯的气体压力,即气体作用于孔隙壁的压力. • 当煤吸附能力相同,瓦斯压力越高,瓦斯含量越大. • 同一深度(距地表的垂直深度)上不同煤层的压力值不同.
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D


0.0075H f
3p

0.74
K=ΔP/f
式中 D—工作面突出危险性的D综合指标;
K—工作面突出危险性的K综合指标;
H—煤层埋藏深度,m;
p—煤层瓦斯压力,MPa;
ΔP—软分层煤的瓦斯放散初速度;
f—软分层煤的坚固性系数。
各煤层石门揭煤工作面突出预测综合指标D、K的临界值应根据 试验考察确定,在确定前可暂按下表的临界值进行预测。
井 设
井鉴定
无突出煤层 :按非突出

矿井管理
危 险 区



无 危 险
10 ~
区 50
m






工 作 有面 危预 险测
执行 无 安全 危 防护 险 措施
后采 掘作

突 出 危
工作 面防
险 突措




无 突 出 危 险 工 作 面工源自 面措 施效 果检验突




作执





无护
突措
出 危 险 工
●矿井有下列情况之一的,应当立即进行突出煤层鉴定。 ①煤层有瓦斯动力现象的; ②相邻矿井开采的同一煤层发生突出的; ③煤层瓦斯压力≥0.74MPa的。 突出煤层鉴定的单项指标临界值
煤层 破坏类型 瓦斯放散初速度Δp
临界值 III、IV、V
≥10
坚固性系数f 瓦斯压力(相对压力)P(MP)
≤0.5
≥0.74
区域突出危险性预测
可划分出突出危险区和无突出危险区。
区域防突措施 区域措施效果检验
区域验证
预抽煤层瓦斯、开采解放层和煤层注水
开采保护层的保护效果检验主要采用残余瓦斯压力、残 余瓦斯含量、顶底板位移量。
预抽煤层瓦斯区域防突措施时,应当以预抽区域的煤层 残余瓦斯压力或者残余瓦斯含量 。
石门揭煤工作面采用规定第七十一条、在煤巷掘进工作面第 七十四条、回采工作面第七十八条规定的预测方法对无突出 危险区进行区域验证。
工作面“四位一体”综合防突措施
工作面突出危险性预测 划分为突出危险和无突出危险工作面。
局部防突措施
震动放炮、超前钻孔、松动爆破等
工作面措施效果检验
安全防护措施
震动爆破、远距离爆破、避难硐室、反向风门、压风自 救系统、自救器等安全防护措施。
区域综合防突措施
局部综合防突措施




突出煤层





突出灾害防治
安全教研室
一、两个四位一体的防突措施
区域综合防突措施 (1)区域突出危险性预测; (2)区域防突措施; (3)区域措施效果检验; (4)区域验证。 局部综合防突措施 (1)工作面突出危险性预测; (2)工作面防突措施; (3)工作面措施效果检验; (4)安全防护措施。
区域“四位一体”综合防突措 施
石门揭煤工作面突出危险性预测综合指标D、K参考临界值
综合指标D
综合指标K
无烟煤
其他煤种
0.25
20
15
当测定的综合指标D、K都小于临界值,或者指标K小于临界值 且指标D计算式中的两括号内的计算值都为负值时,若未发现其他 异常情况,该工作面即为无突出危险工作面;否则,判定为突出危 险工作面。
②钻屑瓦斯解吸指标法 是依据瓦斯解吸指标Δh2或K1值,预测石门揭煤工作面突出危 险性等级。 其中瓦斯解吸指标Δh2是钻屑在解吸仪内2min解吸瓦斯压力值, Pa,用MD—2型瓦斯解吸仪测得; 瓦斯解吸指标K1值是煤钻屑脱落暴露大气中时,每一分钟每克 钻屑的瓦斯解吸量,mL/(g·min1/2),用ATY型瓦斯突出预测仪测得。 由工作面向煤层的适当位置至少打3个钻孔,在钻孔钻进到煤 层时每钻进1m采集一次孔口排出的粒径1~3mm的煤钻屑,测定其瓦 斯解吸指标K1或Δh2值。
根据煤层瓦斯压力或瓦斯含量进行区域预测的临界值
瓦斯压力P(MPa) 瓦斯含量W(m3/t)
P<0.74
W<8
除了是述情况以外的其它情况
区域类别 无突出危险 突出危险区
(3)石门揭煤工作面预测 ①综合指标法 综合指标D是考虑煤层埋藏深度、煤坚固程度、瓦斯压力建立 的数学模型;综合指标K考虑瓦斯含量、煤的微观结构和力学性质 建立的数学模型。
煤体温度法 煤体电磁辐射方法
2、突出预测
(1)突出煤层鉴定 ●新建矿井在可行性研究阶段,应当对矿井内采掘工程可能 揭露的所有平均厚度在0.3m以上的煤层进行突出危险性评估。 评估结果作为矿井立项、初步设计和指导建井期间揭煤作业 的依据。 ●经评估认为有突出危险的新建矿井,建井期间应当对开采 煤层及其他可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定。
煤体温度法 瑞利波方法 煤体电磁辐射方法
按预测地点分
突出矿井和突出煤层的鉴定
突出煤层内区域预测

出 预
石门揭煤工作面预测

煤巷掘进工作面预测
平巷掘进工作面预测 上山掘进工作面预测
回采工作面预测
下山掘进工作面预测
按预测工艺的不同分
突出预测
接触式 非接触式
钻屑指标法 复合指标法 R值指标法
声发射方法 巷道瓦斯涌出特征法 地质雷达方法














矿 井
层 、










开拓前区
域预测: 开


用于指导

新水平、


新采区设 测
计及开拓




危 险
突 措
区施
域 措 施 效 果 检 验




工程揭煤







出 危 险 : 按 非 突 出 矿


非 突 生产矿井 出
煤 层
矿 突出煤层
无 危 险 区
井 、突出矿
全部指标均达到或者超过上表所列的临界值的,确定为突出煤 层。
煤的破坏类型: I类(非破坏煤),坚硬,用手难以掰开; II类(破坏煤),中等硬度,用手极易剥离成小块; III类煤(强烈破坏煤),硬度低,用手捻之成粉末; IV类煤(粉碎煤),偶尔较硬,用手捻之成粉末; V类煤(全粉煤),疏松,可捻成粉末。
施 后 采
作掘
面作

二、突出危险性预测
1、预测分类 按预测任务的不同分类
区 域 预 测


预 测
工 作 面 预 测
单项指标法 瓦斯地质统计法
综合指标法 其它方法
综合指标法 钻屑瓦斯解吸指标法 复合指标法
R值指标法 其它经试验证实有效的方法
坑透法 瓦斯地质方法 动力区划法 三维地震法
声发射方法 巷道瓦斯涌出特征法 地质雷达方法
瓦斯放散初速度Δp是指煤脱压后的最初一段时间内释放瓦斯量 的大小。
瓦斯放散初速度是表明煤质状况的一个指标,表征煤的微观结 构。它既表示了煤放散瓦斯的速度,又表明了煤的吸附瓦斯量大小。
坚固性系数f
f Rc 10
式中:Rc—单轴抗压强度,MPa。
(2)区域预测 区域性预测一般根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的方法进 行。 预测的临界值可根据试验考查确定,要确定前可暂按下表进行。
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