本煤层瓦斯抽放方法
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2) 甲烷的性质
甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧或爆炸的气体，微溶 于水。
⑴燃烧性 ⑵ 窒息性 ⑶爆炸性： 5%—15%，8%—9%爆炸威力最大
3) 矿井瓦斯的性质
⑴燃烧性：甲烷、重烃、氢气。 ⑵爆炸性：甲烷、氢气。 ⑶窒息性： ⑷有毒性：一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮。
一、基本知识
1.2 瓦斯在煤体内赋存状态
(3) 球向流动 球向流动的特点是等瓦斯压力线为一组同心球 状，瓦斯流线沿球的径向发展。在煤矿井下属球向 流动的情况很少见。 石门揭特厚煤层，特厚煤层中的掘进面迎头和 钻孔孔底以及煤块的瓦斯放散等都可近似地视为球 向流动。
一、基本知识
1 .3 瓦斯在邻近煤层和围岩中的流动
当开采煤层附近的 地层中具有邻近煤 层或大量不可采的 煤层时，一般情况 下，在煤层开采后， 由于围岩的移动和 地应力的重新分布， 在地层中造成了大 量的裂隙，冒顶、 底板附近煤 层中的瓦斯大量涌 入开采空间。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
1 我国瓦斯灾害严重，瓦斯抽放是解决瓦斯问题的 重要途径
瓦斯被称为煤矿安全生产的“第一杀手”。建国
以来我国煤矿发生一次死亡百人以上事故22起，其中20起为 瓦斯事故。2005年全国煤矿瓦斯事故死亡2171人，占煤矿各 类事故死亡人数的36.6％；在煤矿特大事故中，瓦斯事故起 数占71％。特别是从2004年第三季度到2005年底煤矿相继发 生了6起死亡百人以上的特别重大事故，损失惨重，造成了 严重的社会影响。而2006年1～10月全国煤矿企业发生重大 事故187起，死亡843人；发生特大事故29起，死亡521 人……
一、基本知识
1.3 煤层瓦斯流动
1）原始煤体：瓦斯在煤层中以呈压缩状态，煤层瓦斯 压力随深度增大而增大。通常认为，在采掘工作或钻孔未 影响到的煤层，瓦斯处于平衡状态，不会发生瓦斯流动。
2）采掘影响区：由于采掘破坏了原有的瓦斯压力平衡 状态，引起瓦斯流动，形成瓦斯流动场。 影响煤层瓦斯 流动的因素很多，诸如煤层赋存条件、瓦斯压力、含量、 煤层透气性以及采掘技术条件等等，但主要影响因素为瓦 斯压力和煤层透气性，前者是瓦斯流动的动力，后者是瓦 斯流动的阻力。
主要内容
一、基本知识 二、煤层瓦斯抽放技术及方法 三、瓦斯抽放参数的测定及计算 四、矿井瓦斯抽放设计及施工 五、矿井瓦斯抽放管理
一、基本知识
1.1 矿井瓦斯的概念与性质 1.2 瓦斯在煤体内赋存状态 1.3 煤层瓦斯流动
一、基本知识
1.1 矿井瓦斯的概念与性质 1) 矿井瓦斯的概念
广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。狭义 的矿井瓦斯是指甲烷。
《煤矿安全规程》规程的有关规定及“先抽后采, 以风定产, 监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井 的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，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。
《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》以 及《煤炭工业设计规范》规定：凡符合下列情况之一者 必须建立瓦斯抽放系统，a）一个回采工作面的瓦斯涌 出量大于5m3/min，或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时；
因此，采取抽放措施，将煤层中富集的瓦斯抽放出来， 是解除瓦斯事故威胁、保障煤矿安全最为有效的措施。而且 瓦斯又是一种优质资源，对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用， 不仅可以减少对环境的污染更重的是还可以给煤矿带来较好 的经济效益。发展方向：“煤－气”共采。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
2 法律、法规规定
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性 2 法律、法规规定
b)矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的： ——大于40m3／min； ——年产量1.0～1.5Mt；大于30m3／min； ——年产量0.6～1.0Mt；大于25m3／min； ——年产量0.4～0.6Mt；大于20m3／min； ——年产量等于小于0.4Mt；大于15m3／min；
[3]国家安全生产监督管理总局. 煤矿瓦斯抽采指标（AQ 1026-2006）[M], 北京：煤炭工业出版社，2006
[4]中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放管理规范[M], 北京：煤炭工业出版社，1997
[5]中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放工程设计规范 [M], 北京：煤炭工业出版社，1996
1） 煤层瓦斯流动方式
① 当孔隙直径为10-5～10-4时，由于孔径大于瓦斯分子的平 均自由程l0-5 cm，瓦斯流动表现为自由扩散或慢速的层流渗透， 这时瓦斯流动符合费克或达西定律。
② 当孔隙直径为10-4～2×10-4 cm时，瓦斯流动为层流渗透 ，符合达西定律。
③ 当孔径或可见裂隙宽度大于 2×10-4 cm时，瓦斯流动表 现为层流渗透或层流与紊流的混合过渡流。
矿井瓦斯抽放技术
二、学习目的与要求
1）了解瓦斯抽放基础知识、本煤层瓦斯抽放方法、邻近层
瓦斯抽放方法、采空区瓦斯抽放方法、综合抽放瓦斯方 法； 2）理解瓦斯抽放中的主要参数（如瓦斯压力、瓦斯含量、 煤层透气性系数、瓦斯衰减性系数等）， 3）掌握管路及钻孔瓦斯流量的测定与计算； 4）论证煤矿抽放瓦斯的必要性和可行性条件，能进行简单 的瓦斯抽放设计； 5）了Hale Waihona Puke Baidu瓦斯抽放设备、器材及安全装置选型设计； 6）了解瓦斯利用的方法； 7）了解矿井瓦斯抽放的日常管理等。
1 瓦斯在煤体内赋存状态
游离瓦斯
吸附瓦斯
吸着状态
吸收状态
以自由气体 分子存在于煤 体或围岩的较 大裂隙、孔隙 和空洞之中。
在与颗粒固体 在分子之间引力 作用下，被吸着 在煤体孔隙的内
表面上。
瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相
结合。
图例 瓦斯在煤层内存在状态
1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯
c)开采具有煤与瓦斯突出危险煤层。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
2 法律、法规规定
《煤矿瓦斯抽采指标》（AQ 1026-2006） 规定的瓦斯抽放应该达到的指标：突出煤层工 作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯 含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦 斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下。若 没有能考察出煤层始突深度的瓦斯含量或压力， 必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层 瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。
因此，有效控制瓦斯事故的发生是解决我国煤 矿安全问题的关键。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
1 我国瓦斯灾害严重，瓦斯抽放是解决瓦斯问题的 重要途径之一
国外煤矿瓦斯死亡事故很低，如美国近5年煤矿总死亡人 数基本控制在40人以内，百万吨死亡率控制在0.04以内，澳 大利亚甚至做到了2003年煤矿开采零死亡。其主要原因之一 就是这些国家都把瓦斯抽放工作作为治理瓦斯的生产工序， 是高瓦斯含量煤层开采中一个必不可少的工艺环节。
从时间因素来看：流动类型可分为稳定流动和非 稳定流动两种类型，前者流动场不随时间而变化，后 者流动场随时间而改变。煤层瓦斯流动属非稳定流动 类型。
从空间形态来看：瓦斯流动类型分为单向流动、 径向流动和球向流动三种类型。
2）瓦斯流动场
(1) 单向流动 单向流动的特点是 煤层瓦斯沿单一方向流 动，流线相互平行。 沿煤层开掘高度大 于煤层厚度的巷道后， 巷道两侧煤层中的瓦斯 皆沿垂直于巷道的方向 流动，这种流动属单向 流动。
矿井瓦斯抽放技术
三、参考文献
[1]林柏泉，张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M],徐州：中国 矿业大学出版社，1996
[2]于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M], 北 京：煤炭工业出版社，1999
[2]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿 安全规程[M], 北京：煤炭工业出版社，2006
煤层瓦斯单向流动 1－瓦斯流线，2－等瓦斯压力线
2）瓦斯流动场
(2) 径向流动 径向流动是平面 流动。径向流动时， 等瓦斯压力线为一组 同心圆，瓦斯流线沿 圆的径向发展。 在煤矿井下，石 门或钻孔垂直揭穿煤 层时，煤层中的瓦斯 流动就是径向流动。
煤层瓦斯径向流动 1－瓦斯流线，2－等瓦斯压力线
2）瓦斯流动场
4
5 1
邻居层瓦斯渗流.swf
2 3
4
邻近层的瓦斯流动 1－卸压圈；2－冒落圈；3－开采层；
4-邻近层；5－瓦斯流向
④ 当孔隙直径小于10-5 cm时，瓦斯流动属于分子扩散。 ⑤ 当孔径小于3×10-7cm时，会出现瓦斯表面扩散和固体中 的扩散。 煤层中上述各种瓦斯流动形式是同时存在的，但为了简化煤 层瓦斯流动状态，通常用线性渗透规律来描述，即认为煤层中瓦 斯流动属层流渗透，即符合达西定律。
2）瓦斯流动场
瓦斯在煤层中由高压流向低压，在煤层中即形成 一定的流动范围——瓦斯流动场。
甲烷是无色、无味、无嗅、可以燃烧或爆炸的气体，微溶 于水。
⑴燃烧性 ⑵ 窒息性 ⑶爆炸性： 5%—15%，8%—9%爆炸威力最大
3) 矿井瓦斯的性质
⑴燃烧性：甲烷、重烃、氢气。 ⑵爆炸性：甲烷、氢气。 ⑶窒息性： ⑷有毒性：一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮。
一、基本知识
1.2 瓦斯在煤体内赋存状态
(3) 球向流动 球向流动的特点是等瓦斯压力线为一组同心球 状，瓦斯流线沿球的径向发展。在煤矿井下属球向 流动的情况很少见。 石门揭特厚煤层，特厚煤层中的掘进面迎头和 钻孔孔底以及煤块的瓦斯放散等都可近似地视为球 向流动。
一、基本知识
1 .3 瓦斯在邻近煤层和围岩中的流动
当开采煤层附近的 地层中具有邻近煤 层或大量不可采的 煤层时，一般情况 下，在煤层开采后， 由于围岩的移动和 地应力的重新分布， 在地层中造成了大 量的裂隙，冒顶、 底板附近煤 层中的瓦斯大量涌 入开采空间。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
1 我国瓦斯灾害严重，瓦斯抽放是解决瓦斯问题的 重要途径
瓦斯被称为煤矿安全生产的“第一杀手”。建国
以来我国煤矿发生一次死亡百人以上事故22起，其中20起为 瓦斯事故。2005年全国煤矿瓦斯事故死亡2171人，占煤矿各 类事故死亡人数的36.6％；在煤矿特大事故中，瓦斯事故起 数占71％。特别是从2004年第三季度到2005年底煤矿相继发 生了6起死亡百人以上的特别重大事故，损失惨重，造成了 严重的社会影响。而2006年1～10月全国煤矿企业发生重大 事故187起，死亡843人；发生特大事故29起，死亡521 人……
一、基本知识
1.3 煤层瓦斯流动
1）原始煤体：瓦斯在煤层中以呈压缩状态，煤层瓦斯 压力随深度增大而增大。通常认为，在采掘工作或钻孔未 影响到的煤层，瓦斯处于平衡状态，不会发生瓦斯流动。
2）采掘影响区：由于采掘破坏了原有的瓦斯压力平衡 状态，引起瓦斯流动，形成瓦斯流动场。 影响煤层瓦斯 流动的因素很多，诸如煤层赋存条件、瓦斯压力、含量、 煤层透气性以及采掘技术条件等等，但主要影响因素为瓦 斯压力和煤层透气性，前者是瓦斯流动的动力，后者是瓦 斯流动的阻力。
主要内容
一、基本知识 二、煤层瓦斯抽放技术及方法 三、瓦斯抽放参数的测定及计算 四、矿井瓦斯抽放设计及施工 五、矿井瓦斯抽放管理
一、基本知识
1.1 矿井瓦斯的概念与性质 1.2 瓦斯在煤体内赋存状态 1.3 煤层瓦斯流动
一、基本知识
1.1 矿井瓦斯的概念与性质 1) 矿井瓦斯的概念
广义的矿井瓦斯是指井下有害气体的总称。狭义 的矿井瓦斯是指甲烷。
《煤矿安全规程》规程的有关规定及“先抽后采, 以风定产, 监测监控”的十二字方针，无论高瓦斯矿井 的井型大小，也不管煤层有无煤与瓦斯突出危险性，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。
《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》以 及《煤炭工业设计规范》规定：凡符合下列情况之一者 必须建立瓦斯抽放系统，a）一个回采工作面的瓦斯涌 出量大于5m3/min，或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于 3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时；
因此，采取抽放措施，将煤层中富集的瓦斯抽放出来， 是解除瓦斯事故威胁、保障煤矿安全最为有效的措施。而且 瓦斯又是一种优质资源，对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用， 不仅可以减少对环境的污染更重的是还可以给煤矿带来较好 的经济效益。发展方向：“煤－气”共采。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
2 法律、法规规定
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性 2 法律、法规规定
b)矿井绝对瓦斯涌出量达到下列条件的： ——大于40m3／min； ——年产量1.0～1.5Mt；大于30m3／min； ——年产量0.6～1.0Mt；大于25m3／min； ——年产量0.4～0.6Mt；大于20m3／min； ——年产量等于小于0.4Mt；大于15m3／min；
[3]国家安全生产监督管理总局. 煤矿瓦斯抽采指标（AQ 1026-2006）[M], 北京：煤炭工业出版社，2006
[4]中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放管理规范[M], 北京：煤炭工业出版社，1997
[5]中华人民共和国煤炭工业部.矿井瓦斯抽放工程设计规范 [M], 北京：煤炭工业出版社，1996
1） 煤层瓦斯流动方式
① 当孔隙直径为10-5～10-4时，由于孔径大于瓦斯分子的平 均自由程l0-5 cm，瓦斯流动表现为自由扩散或慢速的层流渗透， 这时瓦斯流动符合费克或达西定律。
② 当孔隙直径为10-4～2×10-4 cm时，瓦斯流动为层流渗透 ，符合达西定律。
③ 当孔径或可见裂隙宽度大于 2×10-4 cm时，瓦斯流动表 现为层流渗透或层流与紊流的混合过渡流。
矿井瓦斯抽放技术
二、学习目的与要求
1）了解瓦斯抽放基础知识、本煤层瓦斯抽放方法、邻近层
瓦斯抽放方法、采空区瓦斯抽放方法、综合抽放瓦斯方 法； 2）理解瓦斯抽放中的主要参数（如瓦斯压力、瓦斯含量、 煤层透气性系数、瓦斯衰减性系数等）， 3）掌握管路及钻孔瓦斯流量的测定与计算； 4）论证煤矿抽放瓦斯的必要性和可行性条件，能进行简单 的瓦斯抽放设计； 5）了Hale Waihona Puke Baidu瓦斯抽放设备、器材及安全装置选型设计； 6）了解瓦斯利用的方法； 7）了解矿井瓦斯抽放的日常管理等。
1 瓦斯在煤体内赋存状态
游离瓦斯
吸附瓦斯
吸着状态
吸收状态
以自由气体 分子存在于煤 体或围岩的较 大裂隙、孔隙 和空洞之中。
在与颗粒固体 在分子之间引力 作用下，被吸着 在煤体孔隙的内
表面上。
瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相
结合。
图例 瓦斯在煤层内存在状态
1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯
c)开采具有煤与瓦斯突出危险煤层。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
2 法律、法规规定
《煤矿瓦斯抽采指标》（AQ 1026-2006） 规定的瓦斯抽放应该达到的指标：突出煤层工 作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯 含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦 斯压力降到煤层始突深度的瓦斯压力以下。若 没有能考察出煤层始突深度的瓦斯含量或压力， 必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层 瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。
因此，有效控制瓦斯事故的发生是解决我国煤 矿安全问题的关键。
矿井瓦斯抽放技术
一、课程重要性
1 我国瓦斯灾害严重，瓦斯抽放是解决瓦斯问题的 重要途径之一
国外煤矿瓦斯死亡事故很低，如美国近5年煤矿总死亡人 数基本控制在40人以内，百万吨死亡率控制在0.04以内，澳 大利亚甚至做到了2003年煤矿开采零死亡。其主要原因之一 就是这些国家都把瓦斯抽放工作作为治理瓦斯的生产工序， 是高瓦斯含量煤层开采中一个必不可少的工艺环节。
从时间因素来看：流动类型可分为稳定流动和非 稳定流动两种类型，前者流动场不随时间而变化，后 者流动场随时间而改变。煤层瓦斯流动属非稳定流动 类型。
从空间形态来看：瓦斯流动类型分为单向流动、 径向流动和球向流动三种类型。
2）瓦斯流动场
(1) 单向流动 单向流动的特点是 煤层瓦斯沿单一方向流 动，流线相互平行。 沿煤层开掘高度大 于煤层厚度的巷道后， 巷道两侧煤层中的瓦斯 皆沿垂直于巷道的方向 流动，这种流动属单向 流动。
矿井瓦斯抽放技术
三、参考文献
[1]林柏泉，张建国.矿井瓦斯抽放理论与技术[M],徐州：中国 矿业大学出版社，1996
[2]于不凡,王佑安.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册[M], 北 京：煤炭工业出版社，1999
[2]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿 安全规程[M], 北京：煤炭工业出版社，2006
煤层瓦斯单向流动 1－瓦斯流线，2－等瓦斯压力线
2）瓦斯流动场
(2) 径向流动 径向流动是平面 流动。径向流动时， 等瓦斯压力线为一组 同心圆，瓦斯流线沿 圆的径向发展。 在煤矿井下，石 门或钻孔垂直揭穿煤 层时，煤层中的瓦斯 流动就是径向流动。
煤层瓦斯径向流动 1－瓦斯流线，2－等瓦斯压力线
2）瓦斯流动场
4
5 1
邻居层瓦斯渗流.swf
2 3
4
邻近层的瓦斯流动 1－卸压圈；2－冒落圈；3－开采层；
4-邻近层；5－瓦斯流向
④ 当孔隙直径小于10-5 cm时，瓦斯流动属于分子扩散。 ⑤ 当孔径小于3×10-7cm时，会出现瓦斯表面扩散和固体中 的扩散。 煤层中上述各种瓦斯流动形式是同时存在的，但为了简化煤 层瓦斯流动状态，通常用线性渗透规律来描述，即认为煤层中瓦 斯流动属层流渗透，即符合达西定律。
2）瓦斯流动场
瓦斯在煤层中由高压流向低压，在煤层中即形成 一定的流动范围——瓦斯流动场。