我国煤矿瓦斯防治新技术介绍PPT课件
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矿井瓦斯防治及粉尘防治课件
第一章矿井瓦斯防治矿井瓦斯从广义上说是井下有毒有害气体的总称。
它的主要成分通常是以甲烷（沼气）为主的烃类气体。
它的来源一般分为四个方面：一是在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井的气体；二是生产过程中生成的气体，如放炮时产生的炮烟、充电过程产生的氢气；三是井下空气与煤岩、支架和其它材料之间的化学或生物化学的反应生成的气体；四是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Rn）及惰性气体氦。
第一节矿井瓦斯的生成与赋存一、矿井瓦斯的生成煤层瓦斯的来源主要是煤层和煤系地层，它主要是腐植型有机物在成煤过程中生成的。
一般分为两个成气时期：一是从植物遗体到形成泥炭属于生物化学成气时期；二是地层在高温高压作用下从褐煤到无烟煤属于煤的化学作用成气时期。
瓦斯生成的多少主要取决于原始母质的组成和煤的化学作用所处的阶段。
二、煤层瓦斯的赋存煤层进过漫长的地质年代煤化过程生成的瓦斯，在其压力和浓度差的驱动下进行运移，其中大部分脱离产气煤层排放到古大气中；当在运移中遇到良好的圈闭和储存条件下时，会聚集起来形成天然的气藏。
留存在现今煤层中的瓦斯，仅是其中的一小部分（占3%—24%）。
煤层瓦斯含量的多少，主要取决于封闭条件。
如煤层埋藏深度、煤层与围岩的透气性、地质构造与存储条件。
如煤的吸附能力、孔隙率、含水程度、温度与压力等。
三、瓦斯的存在状态瓦斯在煤层或岩层中存在的状态有两种：一种叫游离状态；另一种叫吸附状态。
游离瓦斯存在于煤层、岩层的裂隙或空洞中，它可以自由地从煤层或岩层的裂隙中散放出来。
吸附瓦斯是指被吸附在煤体或掩体孔隙壁上，形成一个极薄的薄膜或进入煤体内部，瓦斯分子与煤的分子之间由于引力作用，紧密的吸附着。
以吸附状态存在的瓦斯含量大小，决定于煤的孔隙结构特点、瓦斯压力、煤的温度和湿度等。
据估算，在天然条件下，煤体中以吸附状态储存的瓦斯约占90％，而以游离状态存在的瓦斯的约仅占10％。
这说明瓦斯绝大多数是以吸附状态存在。
煤矿瓦斯灾害治理适用新技术概述.pptx
▲“中国能源中长期（2030、2050）发展战略研
究”提出转变能源供需模式，使其由“以粗放的 供给满足增长过快的需求”，向“以科学的供给 满足合理的需求”转变。
▲我国煤炭产量约占世界煤炭产量的45%，占世界 总量的比重逐年增加，而一些发达国家的煤炭产 量是下降的。煤电在电力中的比重将由当前的约 60%逐步下降，2050年可降至35%左右。
▲ 开发出的防爆型地质雷达可适用于矿井瓦斯 突出危险区域探测；煤层异常变化带探测； 陷落柱及煤层夹矸探测等。
4、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术
近几年来，在瓦斯抽放长钻孔施工钻机能力方面， 以西安院、重庆院等为主的科研单位已取得了长足进 步，研究成功了500-1000m的系列长钻孔装备。但是仅 有钻机能力满足设计要求是不够的，定向钻进工艺和 稳定组合钻具 是实现长钻孔施工成功的关键。
接接收 发射
煤层 煤层
介质分界面 异常体
地质雷达超前探测3项创新成果 ▲针对不同深度、不同地质异常，开发了矿井
受限空间防爆屏蔽单脉冲调制平面的系列天 线（50MHz～200MHz），多种天线结合使 用还可提高解释精度和降低物探多解性。
▲井下超前探测工作方法可多样灵活，可实现 向下、向上、向侧帮全方位探测。
电磁辐射预测技术成果
通过理论分析和进一步现场实测干扰源特征，对煤岩 电磁辐射自动监测预报装备和动态监测软件进行了完 善，提高了滤噪、抗干扰能力、稳定性和准确性。
同时，开发了在线式电磁辐射实时监测系统软件，可 以对监测数据进行处理和分析，判断电磁辐射水平的 变化趋势，从而对煤与瓦斯突出和冲击矿压危险发生 的可能做出预测预报。实现了远程监视南山、峻德矿 电磁辐射测试数据。
▲我国煤炭的赋存特点，跟我国的地形地貌一样， 复杂多变。露天煤矿比重低，绝大部分是井工矿， 且矿井条件复杂，煤与瓦斯突出、水、火、顶板 等自然灾害多。
究”提出转变能源供需模式，使其由“以粗放的 供给满足增长过快的需求”，向“以科学的供给 满足合理的需求”转变。
▲我国煤炭产量约占世界煤炭产量的45%，占世界 总量的比重逐年增加，而一些发达国家的煤炭产 量是下降的。煤电在电力中的比重将由当前的约 60%逐步下降，2050年可降至35%左右。
▲ 开发出的防爆型地质雷达可适用于矿井瓦斯 突出危险区域探测；煤层异常变化带探测； 陷落柱及煤层夹矸探测等。
4、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术
近几年来，在瓦斯抽放长钻孔施工钻机能力方面， 以西安院、重庆院等为主的科研单位已取得了长足进 步，研究成功了500-1000m的系列长钻孔装备。但是仅 有钻机能力满足设计要求是不够的，定向钻进工艺和 稳定组合钻具 是实现长钻孔施工成功的关键。
接接收 发射
煤层 煤层
介质分界面 异常体
地质雷达超前探测3项创新成果 ▲针对不同深度、不同地质异常，开发了矿井
受限空间防爆屏蔽单脉冲调制平面的系列天 线（50MHz～200MHz），多种天线结合使 用还可提高解释精度和降低物探多解性。
▲井下超前探测工作方法可多样灵活，可实现 向下、向上、向侧帮全方位探测。
电磁辐射预测技术成果
通过理论分析和进一步现场实测干扰源特征，对煤岩 电磁辐射自动监测预报装备和动态监测软件进行了完 善，提高了滤噪、抗干扰能力、稳定性和准确性。
同时，开发了在线式电磁辐射实时监测系统软件，可 以对监测数据进行处理和分析，判断电磁辐射水平的 变化趋势，从而对煤与瓦斯突出和冲击矿压危险发生 的可能做出预测预报。实现了远程监视南山、峻德矿 电磁辐射测试数据。
▲我国煤炭的赋存特点，跟我国的地形地貌一样， 复杂多变。露天煤矿比重低，绝大部分是井工矿， 且矿井条件复杂，煤与瓦斯突出、水、火、顶板 等自然灾害多。
矿井瓦斯防治技术ppt课件
黄土充填法 泡沫塑料充填法
泡沫塑料块 浇注泡沫塑料 实用条件 冒顶范围较大 有自然发火危险
21
四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
风幛法 实用条件 冒高<2m 体积< 6m3 风速>0.5m/s 优点：简单、经济
22
四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
3
一、瓦斯的危害性 窒息性
CH4 43%, O2 12%, 呼吸非常短促 CH4 57%, O2 9%, 即刻昏迷，有死亡危险
4
一、瓦斯的危害性 爆炸性
爆炸三条件 瓦斯浓度 5%~16% —— 3.6% 引爆火源 空气氧含量>12%
5
一、瓦斯的危害性 爆炸的主要危害
高压冲击波 >音速，最高1000m/s以上 波峰压力0.5~0.8MPa,最高2MPa 传播几千米,甚至地面 人员伤亡 摧毁井巷支架、设备、破坏通风系统 扬起煤尘，产生新的瓦斯、煤尘爆炸源，引起二次爆炸 二次反冲，破坏更为严重，容易产生二次爆炸
2006.11.15 山西大同轩岗煤电焦家寨煤矿，重 特大瓦斯爆炸，死47人，伤2人
掘进巷无计划停风，一风吹，距巷口630m处动 力电缆两接线盒失爆
27
五、巷道积聚瓦斯排放方法 常规方法
增阻排放法 断开排放法 三通排放法 分段排放法
28
五、巷道积聚瓦斯排放方法 自动排放方法(KQJ-1型瓦斯自动引排装置)
12
三、巷道顶板附近瓦斯 层状积聚防治技术
13
三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 容易出现层状积聚的巷道
在顶板10m范围内有高瓦斯涌出源 石门接近煤层 巷道过地质构造破坏带 巷道有瓦斯喷出
14
三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 层状积聚与巷道风速有关
泡沫塑料块 浇注泡沫塑料 实用条件 冒顶范围较大 有自然发火危险
21
四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
风幛法 实用条件 冒高<2m 体积< 6m3 风速>0.5m/s 优点：简单、经济
22
四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
3
一、瓦斯的危害性 窒息性
CH4 43%, O2 12%, 呼吸非常短促 CH4 57%, O2 9%, 即刻昏迷，有死亡危险
4
一、瓦斯的危害性 爆炸性
爆炸三条件 瓦斯浓度 5%~16% —— 3.6% 引爆火源 空气氧含量>12%
5
一、瓦斯的危害性 爆炸的主要危害
高压冲击波 >音速，最高1000m/s以上 波峰压力0.5~0.8MPa,最高2MPa 传播几千米,甚至地面 人员伤亡 摧毁井巷支架、设备、破坏通风系统 扬起煤尘，产生新的瓦斯、煤尘爆炸源，引起二次爆炸 二次反冲，破坏更为严重，容易产生二次爆炸
2006.11.15 山西大同轩岗煤电焦家寨煤矿，重 特大瓦斯爆炸，死47人，伤2人
掘进巷无计划停风，一风吹，距巷口630m处动 力电缆两接线盒失爆
27
五、巷道积聚瓦斯排放方法 常规方法
增阻排放法 断开排放法 三通排放法 分段排放法
28
五、巷道积聚瓦斯排放方法 自动排放方法(KQJ-1型瓦斯自动引排装置)
12
三、巷道顶板附近瓦斯 层状积聚防治技术
13
三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 容易出现层状积聚的巷道
在顶板10m范围内有高瓦斯涌出源 石门接近煤层 巷道过地质构造破坏带 巷道有瓦斯喷出
14
三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 层状积聚与巷道风速有关
《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
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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
中国煤矿瓦斯的利用技术 ppt课件
气（煤矿瓦斯）发电工作实施意见的通知》 ： 1、鼓励利用煤矿瓦斯发电； 2、瓦斯发电上网电价将比照生物质发电上网电价 执行，即当地2005年脱硫燃煤机组标杆上网电价加 每千瓦时0.25元补贴； 3、煤矿瓦斯电厂所发电量原则上应优先在矿区内 自发自用，需要上网的富余电量，电网企业应当予 以收购，并及时结算电费。煤矿瓦斯电厂不参与市 场竞价； 4、电网企业将为煤矿瓦斯电厂接入系统提供各种 便利条件 。由电网企业负责投资建设电网至公共联结点的
甲烷污染＝石油污染１／４０＝煤炭污染１／８００
PPT课件
16
1、煤矿瓦斯用于发电 中高浓度瓦斯发电 目前瓦斯发电机组主要有三类：内燃机组、燃气轮组和蒸汽轮机组。
发电机组类别 技术成熟度 投资 元/kw 热效率 % 利用浓度 CH4%
特点
适应性
蒸汽轮机组 燃气轮组
成熟
成熟
5500-6500
5500
15-25
储气柜 瓦斯浓度 %CH4
中国胜动 500GF
500 400 190
32 500 不需要 >6
道依茨 TG620V16K
1360 1260 170
41 525 需要 >25
机型
卡特彼勒 3520C
1800 1700 170
42 464 需要 >25
颜巴赫 TGC420
1416 1300 145
42 400 需要 >25
1954~56年：抚顺龙凤矿、老虎台矿和胜利矿试验成功钻孔法预抽本煤 层瓦斯，促进抚顺市城市瓦斯民用的发展；
1957~58年：阳泉四矿试验成功钻孔法抽采上邻近层卸压瓦斯，开始利 用瓦斯：坑口食堂煮饭、烧茶炉、锅炉、坑口采暖和阳泉发电厂发电；
甲烷污染＝石油污染１／４０＝煤炭污染１／８００
PPT课件
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1、煤矿瓦斯用于发电 中高浓度瓦斯发电 目前瓦斯发电机组主要有三类：内燃机组、燃气轮组和蒸汽轮机组。
发电机组类别 技术成熟度 投资 元/kw 热效率 % 利用浓度 CH4%
特点
适应性
蒸汽轮机组 燃气轮组
成熟
成熟
5500-6500
5500
15-25
储气柜 瓦斯浓度 %CH4
中国胜动 500GF
500 400 190
32 500 不需要 >6
道依茨 TG620V16K
1360 1260 170
41 525 需要 >25
机型
卡特彼勒 3520C
1800 1700 170
42 464 需要 >25
颜巴赫 TGC420
1416 1300 145
42 400 需要 >25
1954~56年：抚顺龙凤矿、老虎台矿和胜利矿试验成功钻孔法预抽本煤 层瓦斯，促进抚顺市城市瓦斯民用的发展；
1957~58年：阳泉四矿试验成功钻孔法抽采上邻近层卸压瓦斯，开始利 用瓦斯：坑口食堂煮饭、烧茶炉、锅炉、坑口采暖和阳泉发电厂发电；
煤与瓦斯突出防治技术简介PPT课件
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
瓦斯治理ppt课件
加大技术研发力度
鼓励企业加大技术研发力度，提高瓦斯治理技术和设备的水平。
推广智能化开采技术
在条件允许的地区推广智能化开采技术，提高开采效率和安全性。
05
结论
总结瓦斯治理的重要性和技术发展
瓦斯治理的重要性
随着煤炭资源的开采，瓦斯治理成为保障安全生产和环境保 护的重要措施。通过有效的瓦斯治理，可以降低瓦斯浓度， 减少瓦斯泄漏和爆炸的风险，提高煤炭开采的安全性和效率 。
治理措施
在燃气供应过程中，采用高精度的瓦斯监测设备，实时监测燃气管道中的瓦斯浓度。一旦发现浓度超标，立即启动应 急处置措施，如切断气源、通风排气等。同时，加强燃气设备维护和检修，确保设备正常运行。
治理效果
通过治理，该城市燃气供应中的瓦斯浓度得到了有效控制，避免了因瓦斯气体引发的事故。同时，提高 了燃气供应的安全性和可靠性，保障了居民和工业用户的用气需求。
THANKS
感谢观看
04
瓦斯治理的挑战与未来发 展
当前瓦斯治理的挑战
瓦斯资源分布不均
我国瓦斯资源主要集中在中西部 地区，但需求主要在东部和南部 地区，资源分布不均给瓦斯治理
带来挑战。
开采技术落后
部分地区仍采用落后的开采技术， 导致瓦斯利用率低、排放量大，增 加了治理难度。
法律法规不健全
相关法律法规不够完善，缺乏有效 的监管措施，导致瓦斯治理工作难 以得到有效执行。
工人员安全意识。
03
治理效果
通过治理，该隧道施工过程中的瓦斯浓度得到了有效控制，避免了瓦斯
爆炸等安全事故的发生，保障了施工安全。同时，治理过程中积累的宝
贵经验可为类似工程提供借鉴。
城市燃气瓦斯治理案例
案例概述
城市燃气是城市居民和工业用户的主要能源之一，燃气中的瓦斯气体可能引发安全事故。本案例介绍了某城市燃气供 应中的瓦斯治理实践，通过严格监测和控制瓦斯浓度，保障了燃气供应安全。
鼓励企业加大技术研发力度，提高瓦斯治理技术和设备的水平。
推广智能化开采技术
在条件允许的地区推广智能化开采技术，提高开采效率和安全性。
05
结论
总结瓦斯治理的重要性和技术发展
瓦斯治理的重要性
随着煤炭资源的开采，瓦斯治理成为保障安全生产和环境保 护的重要措施。通过有效的瓦斯治理，可以降低瓦斯浓度， 减少瓦斯泄漏和爆炸的风险，提高煤炭开采的安全性和效率 。
治理措施
在燃气供应过程中，采用高精度的瓦斯监测设备，实时监测燃气管道中的瓦斯浓度。一旦发现浓度超标，立即启动应 急处置措施，如切断气源、通风排气等。同时，加强燃气设备维护和检修，确保设备正常运行。
治理效果
通过治理，该城市燃气供应中的瓦斯浓度得到了有效控制，避免了因瓦斯气体引发的事故。同时，提高 了燃气供应的安全性和可靠性，保障了居民和工业用户的用气需求。
THANKS
感谢观看
04
瓦斯治理的挑战与未来发 展
当前瓦斯治理的挑战
瓦斯资源分布不均
我国瓦斯资源主要集中在中西部 地区，但需求主要在东部和南部 地区，资源分布不均给瓦斯治理
带来挑战。
开采技术落后
部分地区仍采用落后的开采技术， 导致瓦斯利用率低、排放量大，增 加了治理难度。
法律法规不健全
相关法律法规不够完善，缺乏有效 的监管措施，导致瓦斯治理工作难 以得到有效执行。
工人员安全意识。
03
治理效果
通过治理，该隧道施工过程中的瓦斯浓度得到了有效控制，避免了瓦斯
爆炸等安全事故的发生，保障了施工安全。同时，治理过程中积累的宝
贵经验可为类似工程提供借鉴。
城市燃气瓦斯治理案例
案例概述
城市燃气是城市居民和工业用户的主要能源之一，燃气中的瓦斯气体可能引发安全事故。本案例介绍了某城市燃气供 应中的瓦斯治理实践，通过严格监测和控制瓦斯浓度，保障了燃气供应安全。
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.
– 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.
防治煤与瓦斯突出规定ppt课件
突出矿井新水平、新采区移交生产前，必须经当地 人民政府煤矿安全监管部门按管理权限组织防突专 项验收；未通过验收的不得移交生产。
突出矿井必须建立满足防突工作要求的地面永久瓦
斯抽采系统。
精品课件
第三章、总则及一般规定
第十五条 突出矿井应当做好防突工程的计划和实施，将防突
的预抽煤层瓦斯、保护层开采等工程与矿井采掘部 署、工程接替等统一安排，使矿井的开拓区、抽采 区、保护层开采区和突出煤层（或被保护层）开采 区按比例协调配置，确保在突出煤层采掘前实施区 域防突措施。
围内发生过突出的煤层或者经鉴定有突出危险的煤 层。
本规定所称突出矿井，是指在矿井的开拓、 生产范围内有突出煤层的矿井。
精品课件
第三章、总则及一般规定
第四条 有突出矿井的煤矿企业主要负责人及突出
矿井的矿长是本单位防突工作的第一责任人。 有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设
置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责 任制。
2000年以来，我国煤矿的生产条件、防突技术和政策环 境都出现了很大的变化 以人为本，更加强调安全生产的重要性 随开采深度增加，生产强度的加大，突出更加严重 近几年区域防突措施取得了显著进展 工作面预测依赖少数钻孔指标准确性较低 局部综合防突措施难以满足高产高效要求,且难以避免突
出伤亡事故 突出矿井管理体系还不健全
精品课件
第二章、《防突规定》的基本结构
主要特点： 1）将原细则中的相关内容重新组合成第三章和第
四章，更加强调源头治理、超前防治的原则，突出 了区域综合防突措施和局部综合防突措施的两个 “四位一体”。 2）对原细则中对于鉴定、设计、基建、开采、装 备、机构设置、培训及管理等内容进行了修订，并 增加了罚则一章。
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根据瓦斯监控系统测定的数据，煤与瓦斯突出距 瓦斯爆炸有30分钟时间，这期间大平煤矿应急处 置措施不力，安全管理存在漏洞也是导致事故扩 大的重要原因。
报告内容
快速消突新技术 瓦斯抽放新技术 瓦斯爆炸防治知识
一、快速消突新技术
水力挤出钻孔布置
一、快速消突新技术
水力挤出设备
一、快速消突新技术
A—A剖面
二、矿井瓦斯抽放新技术
全封闭采空区瓦斯抽放
密闭巷道抽放
均压密闭抽放（新）
二、矿井瓦斯抽放新技术
回风顺槽
A
A
分
段
走
向
顶
板
岩
运输顺槽
孔
抽
顶板岩石钻场
放
A—A剖面放大图
二、矿井瓦斯抽放新技术
二、矿井瓦斯抽放新技术
三、瓦斯爆炸防治知识
瓦斯爆炸是一个猛烈而复杂的链式化学反应。
CH4+2O2→CO2+2H20+833.28J/mol
火焰锋面，传播速度一般为500--700m/s;
●冲击波
波峰压力可达10kPa--2MPa；正向冲击波叠加或返回时，可形 成高达10MPa的压力。
●改变矿井空气成分
三、瓦斯爆炸防治知识
瓦斯爆炸的条件----瓦斯浓度
火源
正 常 条 件 下 的 弱 火 源 强 火 源
瓦 斯 爆 炸 浓 度
爆 炸 下 限
（三）开采有煤与瓦斯突出危险的煤层。
二、矿井瓦斯抽放新技术
瓦斯抽放方法
邻近层抽放 本煤层抽放 采空区抽放
上邻近层 下邻近层 预抽 边采边抽 边掘边抽 半封闭抽放 全封闭抽放
二、矿井瓦斯抽放新技术
本煤层瓦斯边掘边抽
二、矿井瓦斯抽放新技术
“钻墙”布孔边掘边抽瓦斯（新）
A
钻场
A 钻孔
50-70m
50-70m
我国煤矿瓦斯防治新技术介绍
（王兆丰 研究员）
2006年7月
郑州大平“10.20”事故简介
2004年10月20日22时9分发生特大型煤与瓦 斯突出，突出地点在距地表深612米的21岩石下 山掘进工作面。
煤与瓦斯突出之后，引发瓦斯爆炸。引发爆 炸时间为2004年10月20日22时40分；瓦斯爆 源点在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大 巷内；瓦斯爆炸波及矿井西翼11、13、15采区 和井下爆破材料库。148人死亡，32人受伤。
CH4+2(O2+4N2)→CO2+2H20+8N2+833.28J/mol 瓦斯爆炸产生的能量是巨大的。含有253m3
纯甲烷的甲烷--空气混合气体，爆炸产生的能量 可达9958MJ，相当于1m3硝化甘油爆炸的能量， 相当于2.4m3梯恩梯爆炸的能量。
三、瓦斯爆炸防治知识
瓦斯爆炸的危害：
●火焰锋面
二、矿井瓦斯抽放新技术
《规程》第一百四十五条规定：
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下临 时抽放瓦斯系统：
（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3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。
（二）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 1．大于或等于40m3/min； 2．年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30m3/min； 3．年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25m3/min； 4．年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20m3/min； 5．年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。
一、快速消突新技术
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σz
σx
σx
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水力挤出前受力状态
水力挤出时受力状态
一、快速消突新技术
水力挤出措施后煤体的应力状态分析
手段：数值模拟 技术平台：ANSYS有限元分析软件 步骤：几何建模、定义单元类型和材料属性、 网格划分、约束和载荷施加、求解、通用后处理 等步骤。
一、快速消突新技术
网格单元划分 采用空间六面体单元对 模型分网，整个模型共划 分 为 40839 个 单 元 ， 51836 个节点。
最 佳 爆 炸 浓 度
（ % ）
（ % ）
5
(最 低 着 火 能 量 0.28M J)
2
8.5--10
爆 炸 上 限 （ % ） 15 75
三、瓦斯爆炸防治Βιβλιοθήκη 识瓦斯爆炸的条件----瓦斯浓度
不 同 初 始 温 度 的 爆 炸 限
混 合 气 体 初 始 温 度 爆 炸 下 限
爆 炸 上 限
（ ℃ ）
21岩石下山掘进工作面进入矿井深部，处 于地质构造复杂地带；该矿为高瓦斯矿，对 矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高 没有引起足够重视。
煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力 现象，到目前为止，各种地质、开采条件下， 煤与瓦斯突出发生的规律还没有完全掌握。
该矿局部通风设施管理混乱，加大了煤与瓦 斯突出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯进入西大巷新 鲜气流，达到爆炸界限，遇到架线式电机车产生 的火花，发生瓦斯爆炸。
机理之二：前方煤体弹性潜能大幅降低
一、快速消突新技术
位移量(mm)
150 120
90
60
30
0
0
2
4
6
8
10
距离工作面距离(m)
机理之三：煤体前方透气性增加、瓦斯充分释放
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
除了下述情况外，水力挤出消突措施均是适用的： ⒈地质构造影响地段； ⒉煤层倾角大于25度的上山巷道。
（ %）
（ %）
20 100 200 300 600 900
6.00 5.45 5.40 3.35 3.25
一、快速消突新技术
求解和通用后处理:
垂直应力 水平应力 煤体位移 弹性能量 孔周围应力(垂直、水 平)
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
垂直应力(MPa)
18
15
15
12
10
9
6
5
3
0
0
2
3
4
5
6
7
8
9
注水前初始应力
钻孔长度(m)
模拟注水后应力
机理之一：卸压带加长，集中应力带前移，应力集中程度下降
水力挤出前
水力挤出后
一、快速消突新技术
⑴施工工程量小 只施工3－5个直径42mm、深8－10m的钻孔
⑵时间周期短 整个过程只需要不到1小时的时间
⑶消突成本降低 ⑷消突效果显著
效检超标率低 实现正规作业循环 掘进速度提高幅度大
一、快速消突新技术
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掘进工作面前方煤体三向不对称受力状态
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
模拟结果显示，水力挤出前煤体前方弹性潜能为 （7.06～8.17）×108N·M，水力挤出后煤体前方弹性潜 能降为（0.98～4.23）×108N·M，幅度降低接近50%。 减少的这部分弹性潜能主要消耗在一定范围内的前方煤 体破裂、错动和向掘进工作面自由空间发生的位移上。
报告内容
快速消突新技术 瓦斯抽放新技术 瓦斯爆炸防治知识
一、快速消突新技术
水力挤出钻孔布置
一、快速消突新技术
水力挤出设备
一、快速消突新技术
A—A剖面
二、矿井瓦斯抽放新技术
全封闭采空区瓦斯抽放
密闭巷道抽放
均压密闭抽放（新）
二、矿井瓦斯抽放新技术
回风顺槽
A
A
分
段
走
向
顶
板
岩
运输顺槽
孔
抽
顶板岩石钻场
放
A—A剖面放大图
二、矿井瓦斯抽放新技术
二、矿井瓦斯抽放新技术
三、瓦斯爆炸防治知识
瓦斯爆炸是一个猛烈而复杂的链式化学反应。
CH4+2O2→CO2+2H20+833.28J/mol
火焰锋面，传播速度一般为500--700m/s;
●冲击波
波峰压力可达10kPa--2MPa；正向冲击波叠加或返回时，可形 成高达10MPa的压力。
●改变矿井空气成分
三、瓦斯爆炸防治知识
瓦斯爆炸的条件----瓦斯浓度
火源
正 常 条 件 下 的 弱 火 源 强 火 源
瓦 斯 爆 炸 浓 度
爆 炸 下 限
（三）开采有煤与瓦斯突出危险的煤层。
二、矿井瓦斯抽放新技术
瓦斯抽放方法
邻近层抽放 本煤层抽放 采空区抽放
上邻近层 下邻近层 预抽 边采边抽 边掘边抽 半封闭抽放 全封闭抽放
二、矿井瓦斯抽放新技术
本煤层瓦斯边掘边抽
二、矿井瓦斯抽放新技术
“钻墙”布孔边掘边抽瓦斯（新）
A
钻场
A 钻孔
50-70m
50-70m
我国煤矿瓦斯防治新技术介绍
（王兆丰 研究员）
2006年7月
郑州大平“10.20”事故简介
2004年10月20日22时9分发生特大型煤与瓦 斯突出，突出地点在距地表深612米的21岩石下 山掘进工作面。
煤与瓦斯突出之后，引发瓦斯爆炸。引发爆 炸时间为2004年10月20日22时40分；瓦斯爆 源点在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大 巷内；瓦斯爆炸波及矿井西翼11、13、15采区 和井下爆破材料库。148人死亡，32人受伤。
CH4+2(O2+4N2)→CO2+2H20+8N2+833.28J/mol 瓦斯爆炸产生的能量是巨大的。含有253m3
纯甲烷的甲烷--空气混合气体，爆炸产生的能量 可达9958MJ，相当于1m3硝化甘油爆炸的能量， 相当于2.4m3梯恩梯爆炸的能量。
三、瓦斯爆炸防治知识
瓦斯爆炸的危害：
●火焰锋面
二、矿井瓦斯抽放新技术
《规程》第一百四十五条规定：
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下临 时抽放瓦斯系统：
（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3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。
（二）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 1．大于或等于40m3/min； 2．年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30m3/min； 3．年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25m3/min； 4．年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20m3/min； 5．年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。
一、快速消突新技术
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水力挤出前受力状态
水力挤出时受力状态
一、快速消突新技术
水力挤出措施后煤体的应力状态分析
手段：数值模拟 技术平台：ANSYS有限元分析软件 步骤：几何建模、定义单元类型和材料属性、 网格划分、约束和载荷施加、求解、通用后处理 等步骤。
一、快速消突新技术
网格单元划分 采用空间六面体单元对 模型分网，整个模型共划 分 为 40839 个 单 元 ， 51836 个节点。
最 佳 爆 炸 浓 度
（ % ）
（ % ）
5
(最 低 着 火 能 量 0.28M J)
2
8.5--10
爆 炸 上 限 （ % ） 15 75
三、瓦斯爆炸防治Βιβλιοθήκη 识瓦斯爆炸的条件----瓦斯浓度
不 同 初 始 温 度 的 爆 炸 限
混 合 气 体 初 始 温 度 爆 炸 下 限
爆 炸 上 限
（ ℃ ）
21岩石下山掘进工作面进入矿井深部，处 于地质构造复杂地带；该矿为高瓦斯矿，对 矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高 没有引起足够重视。
煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力 现象，到目前为止，各种地质、开采条件下， 煤与瓦斯突出发生的规律还没有完全掌握。
该矿局部通风设施管理混乱，加大了煤与瓦 斯突出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯进入西大巷新 鲜气流，达到爆炸界限，遇到架线式电机车产生 的火花，发生瓦斯爆炸。
机理之二：前方煤体弹性潜能大幅降低
一、快速消突新技术
位移量(mm)
150 120
90
60
30
0
0
2
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8
10
距离工作面距离(m)
机理之三：煤体前方透气性增加、瓦斯充分释放
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
除了下述情况外，水力挤出消突措施均是适用的： ⒈地质构造影响地段； ⒉煤层倾角大于25度的上山巷道。
（ %）
（ %）
20 100 200 300 600 900
6.00 5.45 5.40 3.35 3.25
一、快速消突新技术
求解和通用后处理:
垂直应力 水平应力 煤体位移 弹性能量 孔周围应力(垂直、水 平)
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
垂直应力(MPa)
18
15
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注水前初始应力
钻孔长度(m)
模拟注水后应力
机理之一：卸压带加长，集中应力带前移，应力集中程度下降
水力挤出前
水力挤出后
一、快速消突新技术
⑴施工工程量小 只施工3－5个直径42mm、深8－10m的钻孔
⑵时间周期短 整个过程只需要不到1小时的时间
⑶消突成本降低 ⑷消突效果显著
效检超标率低 实现正规作业循环 掘进速度提高幅度大
一、快速消突新技术
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掘进工作面前方煤体三向不对称受力状态
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
一、快速消突新技术
模拟结果显示，水力挤出前煤体前方弹性潜能为 （7.06～8.17）×108N·M，水力挤出后煤体前方弹性潜 能降为（0.98～4.23）×108N·M，幅度降低接近50%。 减少的这部分弹性潜能主要消耗在一定范围内的前方煤 体破裂、错动和向掘进工作面自由空间发生的位移上。