矿井瓦斯防治技术与工程实践中国矿业大学课件
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狭义：煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲 烷为主要成份的混合气体总称。
甲烷及其同系物的性质
甲烷的化学分子式为CH4 。它是无色、无味、无嗅、 可以燃烧或爆炸的气体，对人呼吸的影响同氮气相似，可 使人窒息。
假如，甲烷涌入空气中，冲淡了空气中氧气浓度，当 甲烷浓度为43%时，相应的氧气浓度被冲淡到12%，人 即刻处于昏迷状态，出现死亡危险。
Qcm4=5.6L/s
0
15m
30m
Qcm4=5.6L/s
0
15m 30m
40% 20% 5% 30% 10% 1%CH4
V=0.5m/s
(a)
5% 1% 0.5%CH4
V=2.2m/s
(b)
巷道风速对顶板瓦斯积聚层影响示意图
当巷道无瓦斯涌出、风速较大呈紊流状态时，巷道内的甲烷浓 度呈均匀分布；当有瓦斯涌出、风速较低呈层流状态时，甲烷浓度 则呈不均匀分布，涌出处的瓦斯浓度最高，可形成瓦斯积聚云层。 巷道顶板的裂隙因卸压而张开，其卸压瓦斯从中涌出，所以经常见 到在巷道的顶部瓦斯浓度比较高。
矿井瓦斯防治技术与工程实践
主要内容
❖ 一、瓦斯治理背景 ❖ 二、低透气性煤层卸压增透技术 ❖ 三、高瓦斯突出煤层快速掘进技术 ❖ 四、煤与瓦斯突出危险性预测技术
背景及意义
瓦斯是煤的伴生物，是煤矿主要灾害源，也是不可再
生资源（1m3瓦斯热值相当于1.13kg汽油，资源总量约36万亿m3， 和天然气总量相当）和温室气体(温室效应是CO2的21倍)。
瓦斯涌出量大于3 政m³/令mi将n，瓦用斯通抽风方放法法解制决化瓦：斯问高题瓦不斯合高理突的。 ❖ （二）矿井绝对涌煤出矿量达抽到与以不下抽条瓦件的斯：是守法与违法的问
1.大于或等于40 m³题/mi。n；
2.年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30 m³/min； 3.年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25 m³/min； 4.年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20 m³/min； 5.年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15 m³/min。
1、瓦斯抽放相关法令：“十二字方针”
❖
2002年8月，国家煤矿安全监察局和中国煤炭协会，为贯彻落
实国务院关于安全生产的一系列重要指示和国务院《关于黑龙江省鸡
Leabharlann Baidu
西矿业集团公司“6.20”特大瓦斯事故的通报》精神，召开了全国煤
矿瓦斯防治现场会议，在这次会议上作出了向全国煤矿贯彻落实“先
抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针的重要决定。
甲烷微溶于水，在101.3kPa条件下、当温 度20℃时，100L水可溶解3.31L甲烷。甲烷是 温室气体的一种，一个甲烷分子的增强温室 效应大约是一个二氧化碳分子的7.5倍，它在 大气中因与羟基(OH)反应而消失的平均寿命 约为11年，比CO2的寿命要短得多。
贵州“8·6”重大煤与瓦斯突出事故
我国煤矿瓦斯分布广，瓦斯灾害时有发生。国家瓦斯
治理方针规定：高瓦斯矿必须先抽瓦斯后采煤。
水害 19.1%
火灾 其它 3.1% 4.0%
放炮 0.4%
顶板 17.2%
运输 5.5%
机电 0.0%
瓦斯 50.7%
各类较大事故死亡人数比例图
我国煤矿瓦斯分布及事故情况
煤矿瓦斯爆炸事故
矿井瓦斯的含义
广义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采 矿空间的各种有毒、有害气体总称。
甲烷分子的直径为0.41nm，其密度为0.716kg/m3( 标准状况下),为空气密度的0.5547倍(0OC)。它与空气混 合形成气团时，该气团较周围气体的密度轻，它将边上 浮边扩散。甲烷扩散速度是空气的1.34倍,故它会很快地 扩散到巷道各角落，由于它在空气中表现出强扩散性， 所以它一经与空气均匀混合，就不会因其比重较空气轻 而分离上浮、积聚。
（2）二是该矿没有按照矿井编制的工作面防突设计布置巷帮钻场 施工顺层钻孔连续抽放瓦斯，仅在掘进迎头布孔抽放，达不到瓦斯治 理效果。
贵州“8·6”重大煤与瓦斯突出事故
（3）三是瓦斯抽采系统未按评价单元要求安装瓦斯抽采计量装置， 无法统计单元瓦斯抽采量，瓦斯抽采效果评价结果不可靠。
（4）四是采掘接续严重失调，事故前井下布置7个掘进工作面，没 有回采工作面。五是110102切眼掘进工作面防突区域验证测点没有结 合本煤层顺层抽采钻孔布置情况进行确定，造成验证结果不可靠。
❖ “先抽后采”是瓦斯治理的源头治本措施。
先抽后采
以风定产
监测监控
.瓦斯抽放相关法令：《煤矿安全规程》
《规程》145条。有以下情况之一的矿井，必须建立地面永久抽
放瓦斯系统或井下《临煤时抽矿放安瓦全斯规系程统：》、《矿井瓦斯抽放 ❖ （一）1个采煤工作管面理的规瓦范斯涌》出、量“大十于二5m字³/m方in针或1”个等掘国进工家作面
一、掌握国家瓦斯防治政策、提前布局治理措施
瓦斯矿井的概念及瓦斯治理政策分析
进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知 （国办发26号） 关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见（国办发47号） 关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见 （安委办（2008]17号） 防治煤与瓦斯突出规定 （国家安全生产监督管理总局令第19号） 国有煤矿瓦斯治理规定 （国家安全生产监督管理局令 第21号） 《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》的通知 2011 《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的通知 2011 煤矿 瓦斯防治工作“十条禁令”的通知 （安监总煤装182号） 关于印发《煤矿瓦斯等级鉴定办法》的通知 煤安监技装〔2018〕9号 关于有效防范和遏制煤与瓦斯突出事故的通知 煤安监技装〔2018〕13号 《防治煤与瓦斯突出细则》国家煤矿安监局2019年10月1日 …….
2018年8月6日贵州省梓木戛煤矿110102切眼掘进工作面违规采 用顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施，瓦斯治理方案制定 有缺陷、现场落实有差距，导致煤层突出危险性没有消除，作业过程 中扰动煤体，诱发煤与瓦斯突出事故。
（1）一是该矿1#煤层为突出煤层，开采范围内煤层坚固性系数为 0.2299，采取施工顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施，违 反《煤矿安全规程》第二百一十条中“煤层坚固性系数小于0.3的煤层， 不得将施工顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施”的规定。
甲烷及其同系物的性质
甲烷的化学分子式为CH4 。它是无色、无味、无嗅、 可以燃烧或爆炸的气体，对人呼吸的影响同氮气相似，可 使人窒息。
假如，甲烷涌入空气中，冲淡了空气中氧气浓度，当 甲烷浓度为43%时，相应的氧气浓度被冲淡到12%，人 即刻处于昏迷状态，出现死亡危险。
Qcm4=5.6L/s
0
15m
30m
Qcm4=5.6L/s
0
15m 30m
40% 20% 5% 30% 10% 1%CH4
V=0.5m/s
(a)
5% 1% 0.5%CH4
V=2.2m/s
(b)
巷道风速对顶板瓦斯积聚层影响示意图
当巷道无瓦斯涌出、风速较大呈紊流状态时，巷道内的甲烷浓 度呈均匀分布；当有瓦斯涌出、风速较低呈层流状态时，甲烷浓度 则呈不均匀分布，涌出处的瓦斯浓度最高，可形成瓦斯积聚云层。 巷道顶板的裂隙因卸压而张开，其卸压瓦斯从中涌出，所以经常见 到在巷道的顶部瓦斯浓度比较高。
矿井瓦斯防治技术与工程实践
主要内容
❖ 一、瓦斯治理背景 ❖ 二、低透气性煤层卸压增透技术 ❖ 三、高瓦斯突出煤层快速掘进技术 ❖ 四、煤与瓦斯突出危险性预测技术
背景及意义
瓦斯是煤的伴生物，是煤矿主要灾害源，也是不可再
生资源（1m3瓦斯热值相当于1.13kg汽油，资源总量约36万亿m3， 和天然气总量相当）和温室气体(温室效应是CO2的21倍)。
瓦斯涌出量大于3 政m³/令mi将n，瓦用斯通抽风方放法法解制决化瓦：斯问高题瓦不斯合高理突的。 ❖ （二）矿井绝对涌煤出矿量达抽到与以不下抽条瓦件的斯：是守法与违法的问
1.大于或等于40 m³题/mi。n；
2.年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30 m³/min； 3.年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25 m³/min； 4.年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20 m³/min； 5.年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15 m³/min。
1、瓦斯抽放相关法令：“十二字方针”
❖
2002年8月，国家煤矿安全监察局和中国煤炭协会，为贯彻落
实国务院关于安全生产的一系列重要指示和国务院《关于黑龙江省鸡
Leabharlann Baidu
西矿业集团公司“6.20”特大瓦斯事故的通报》精神，召开了全国煤
矿瓦斯防治现场会议，在这次会议上作出了向全国煤矿贯彻落实“先
抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针的重要决定。
甲烷微溶于水，在101.3kPa条件下、当温 度20℃时，100L水可溶解3.31L甲烷。甲烷是 温室气体的一种，一个甲烷分子的增强温室 效应大约是一个二氧化碳分子的7.5倍，它在 大气中因与羟基(OH)反应而消失的平均寿命 约为11年，比CO2的寿命要短得多。
贵州“8·6”重大煤与瓦斯突出事故
我国煤矿瓦斯分布广，瓦斯灾害时有发生。国家瓦斯
治理方针规定：高瓦斯矿必须先抽瓦斯后采煤。
水害 19.1%
火灾 其它 3.1% 4.0%
放炮 0.4%
顶板 17.2%
运输 5.5%
机电 0.0%
瓦斯 50.7%
各类较大事故死亡人数比例图
我国煤矿瓦斯分布及事故情况
煤矿瓦斯爆炸事故
矿井瓦斯的含义
广义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采 矿空间的各种有毒、有害气体总称。
甲烷分子的直径为0.41nm，其密度为0.716kg/m3( 标准状况下),为空气密度的0.5547倍(0OC)。它与空气混 合形成气团时，该气团较周围气体的密度轻，它将边上 浮边扩散。甲烷扩散速度是空气的1.34倍,故它会很快地 扩散到巷道各角落，由于它在空气中表现出强扩散性， 所以它一经与空气均匀混合，就不会因其比重较空气轻 而分离上浮、积聚。
（2）二是该矿没有按照矿井编制的工作面防突设计布置巷帮钻场 施工顺层钻孔连续抽放瓦斯，仅在掘进迎头布孔抽放，达不到瓦斯治 理效果。
贵州“8·6”重大煤与瓦斯突出事故
（3）三是瓦斯抽采系统未按评价单元要求安装瓦斯抽采计量装置， 无法统计单元瓦斯抽采量，瓦斯抽采效果评价结果不可靠。
（4）四是采掘接续严重失调，事故前井下布置7个掘进工作面，没 有回采工作面。五是110102切眼掘进工作面防突区域验证测点没有结 合本煤层顺层抽采钻孔布置情况进行确定，造成验证结果不可靠。
❖ “先抽后采”是瓦斯治理的源头治本措施。
先抽后采
以风定产
监测监控
.瓦斯抽放相关法令：《煤矿安全规程》
《规程》145条。有以下情况之一的矿井，必须建立地面永久抽
放瓦斯系统或井下《临煤时抽矿放安瓦全斯规系程统：》、《矿井瓦斯抽放 ❖ （一）1个采煤工作管面理的规瓦范斯涌》出、量“大十于二5m字³/m方in针或1”个等掘国进工家作面
一、掌握国家瓦斯防治政策、提前布局治理措施
瓦斯矿井的概念及瓦斯治理政策分析
进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知 （国办发26号） 关于加快煤层气（煤矿瓦斯）抽采利用的若干意见（国办发47号） 关于进一步加强煤矿瓦斯治理工作的指导意见 （安委办（2008]17号） 防治煤与瓦斯突出规定 （国家安全生产监督管理总局令第19号） 国有煤矿瓦斯治理规定 （国家安全生产监督管理局令 第21号） 《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》的通知 2011 《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》的通知 2011 煤矿 瓦斯防治工作“十条禁令”的通知 （安监总煤装182号） 关于印发《煤矿瓦斯等级鉴定办法》的通知 煤安监技装〔2018〕9号 关于有效防范和遏制煤与瓦斯突出事故的通知 煤安监技装〔2018〕13号 《防治煤与瓦斯突出细则》国家煤矿安监局2019年10月1日 …….
2018年8月6日贵州省梓木戛煤矿110102切眼掘进工作面违规采 用顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施，瓦斯治理方案制定 有缺陷、现场落实有差距，导致煤层突出危险性没有消除，作业过程 中扰动煤体，诱发煤与瓦斯突出事故。
（1）一是该矿1#煤层为突出煤层，开采范围内煤层坚固性系数为 0.2299，采取施工顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施，违 反《煤矿安全规程》第二百一十条中“煤层坚固性系数小于0.3的煤层， 不得将施工顺层钻孔预抽煤巷条带瓦斯作为区域防突措施”的规定。