煤矿瓦斯灾害治理新技术PPT课件
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▲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。
5
▲复杂的地质条件也造就了一支特别能战斗的队 伍，经过多年的奋战，我们已拥有比较先进的 煤炭科学技术和装备水平。
▲ 2000年以来我国煤矿安全科技工作者围绕煤 矿瓦斯灾害治理、防灭火、粉尘防治、水害防 治、瓦斯利用、安全监测监控和应急救援等方 面开展了大量基础研究及应用技术开发,取得 了众多研究成果。
13
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。
煤矿瓦斯灾害治理适用新技术
2016年3月10日
1
整体概况
概况一
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01
概况二
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02
概况三
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03
2
▲ “十五”以来我国能源消费总量过快增长，10年
增长2.2倍，给资源环境带来巨大压力。我国GDP 目前占世界生产总值不到10%，但能源消耗已经 高于20%，能源排放的污染气体居世界首位，温 室气体占世界总量的25%，GDP的能耗、污染排 放和碳排放都过高。
8
（1）瓦斯地质数学模型法为基础的 瓦斯涌出量预测技术
分源预测法和瓦斯地质数学模型法结合起来， 通过技术互补，改进和完善了以瓦斯地质数学模型 法为基础的瓦斯涌出量预测技术，并在郑煤集团告 成矿和大平矿进行了示范应用。对大平矿3个工作 面预测的相对误差分别为2.4%、4.4%、17.5%，平 均误差为8.1%。
10
（3）多尺度瓦斯地质编图方法及可视化预测系统 采用Visual C++ 6.0作为软件开发平台，利用GIS
组件MapObjects2.3，结合瓦斯地质理论、GIS原理 与方法、数据库技术和可视化理论等，实现了矿井基 础图件的可视表达，建立了瓦斯地质信息库（包括断 层、钻孔、瓦斯含量、突出点等信息），开发出了可 独立运行的数字瓦斯地质编图系统，实现了瓦斯含量 预测过程及预测结果的可视化。
实现了与煤矿安全监测系统联网运行
14
完善提高后的电磁辐射装置
15
电磁辐射指标的临界值研究成果
在南山矿和红菱矿的监测试验表明，电磁辐射强度 指标对煤与瓦斯突出危险程度非常敏感。
通过现场对比试验，综合分析确定了两个矿电磁辐 射指标的临界值：南山矿238和311工作面煤与瓦斯 突出的电磁辐射预测临界值均为20mV；红菱矿 1200掘进工作面的电磁辐射强度临界值为49mV。
▲“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。
3
▲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。
这些成果为推进电磁辐射技术用于瓦斯灾害预测 提供了重要支撑。
16
3、井下地质雷达超前探测技术
▲“十五” 期间，在引进、消化吸收和创新 国外技术的研究上，重庆院成功地开发出 了井下防爆地质雷达技术与装备。
▲近几年重点开展了雷达天线、现场工作方 法及应用考察等研究。
17
巷道掘进头雷达超前探测平面示意图
9
（2）多尺度突出区域预测瓦斯地质方 法及指标
突出区域预测瓦斯地质方法的核心是识别瓦斯富集 区和构造软煤发育区。考虑到不同规模的构造对瓦斯赋 存和构造软煤的控制作用是有差异的，井田的划分、矿 井内部采区的安排以及工作面的布置都在很大程度上受 到构造格局的影响。因此，从构造的尺度效应、矿井生 产布局和突出区域预测的研究方法、获得构造软煤等基 本数据的技术途径和精细可靠程度等多个因素来看，突 出区域预测应在不同的尺度进行。
▲煤炭科学产能是指在安全、高效、洁净、环境友 好的条件下生产煤炭。而我国现在每年生产的30 多亿吨原煤只有不到一半符合科学产煤标准。
▲符合科学开采的煤炭产能在20年后预计可达到34 亿-38亿吨。
4
▲煤炭目前是我国主力能源，煤炭的洗选、开采和 利用必须改变粗放形态，走安全、高效、环保的 科学发展道路，煤炭在我国总能耗中的比重应该 逐步下降，2050年可望减至40%（甚至35%）以 下，其战略地位将调整为重要的基础能源。
▲ 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。
掘进头
接接收 发射
煤层 煤层
介质分界面 异常体
18
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wk.baidu.com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。
11
鹤壁六矿北四采区突出区域预测图
12
2、基于电磁辐射原理的煤岩动力灾害预测技术
▲中国矿大研究了电磁辐射法监测预报煤岩动力灾害
的技术及方法，开发了煤与瓦斯突出电磁辐射监测 仪，初步实现了电磁辐射的动态连续监测。 ▲但在实用化技术方面需进一步研究完善，如在电 磁辐射预警临界值及动态预警准则、煤岩动力灾害 电磁辐射动态监测等方面，是这一技术得以广泛应 用的关键，也是现场安全生产管理人员最为关注的 问题。
6
重要创新性成果
▲瓦斯灾害防治技术 ▲煤矿井下钻孔施工关键技术 ▲地面钻井抽采瓦斯技术 ▲井下采动裂隙带探测技术 ▲▲煤层气利用技术进展
7
1、瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术
实践表明，煤矿瓦斯灾害的发生具有区域分 布的特点，瓦斯灾害特别是煤与瓦斯突出， 地质条件是其主控因素。
取得的3项创新成果：以瓦斯地质数学模型法 为基础的瓦斯涌出量预测技术、多尺度突出 区域预测瓦斯地质方法和指标及可视化预测 等。
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▲复杂的地质条件也造就了一支特别能战斗的队 伍，经过多年的奋战，我们已拥有比较先进的 煤炭科学技术和装备水平。
▲ 2000年以来我国煤矿安全科技工作者围绕煤 矿瓦斯灾害治理、防灭火、粉尘防治、水害防 治、瓦斯利用、安全监测监控和应急救援等方 面开展了大量基础研究及应用技术开发,取得 了众多研究成果。
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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。
煤矿瓦斯灾害治理适用新技术
2016年3月10日
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整体概况
概况一
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概况二
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02
概况三
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▲ “十五”以来我国能源消费总量过快增长，10年
增长2.2倍，给资源环境带来巨大压力。我国GDP 目前占世界生产总值不到10%，但能源消耗已经 高于20%，能源排放的污染气体居世界首位，温 室气体占世界总量的25%，GDP的能耗、污染排 放和碳排放都过高。
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（1）瓦斯地质数学模型法为基础的 瓦斯涌出量预测技术
分源预测法和瓦斯地质数学模型法结合起来， 通过技术互补，改进和完善了以瓦斯地质数学模型 法为基础的瓦斯涌出量预测技术，并在郑煤集团告 成矿和大平矿进行了示范应用。对大平矿3个工作 面预测的相对误差分别为2.4%、4.4%、17.5%，平 均误差为8.1%。
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（3）多尺度瓦斯地质编图方法及可视化预测系统 采用Visual C++ 6.0作为软件开发平台，利用GIS
组件MapObjects2.3，结合瓦斯地质理论、GIS原理 与方法、数据库技术和可视化理论等，实现了矿井基 础图件的可视表达，建立了瓦斯地质信息库（包括断 层、钻孔、瓦斯含量、突出点等信息），开发出了可 独立运行的数字瓦斯地质编图系统，实现了瓦斯含量 预测过程及预测结果的可视化。
实现了与煤矿安全监测系统联网运行
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完善提高后的电磁辐射装置
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电磁辐射指标的临界值研究成果
在南山矿和红菱矿的监测试验表明，电磁辐射强度 指标对煤与瓦斯突出危险程度非常敏感。
通过现场对比试验，综合分析确定了两个矿电磁辐 射指标的临界值：南山矿238和311工作面煤与瓦斯 突出的电磁辐射预测临界值均为20mV；红菱矿 1200掘进工作面的电磁辐射强度临界值为49mV。
▲“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。
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▲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。
这些成果为推进电磁辐射技术用于瓦斯灾害预测 提供了重要支撑。
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3、井下地质雷达超前探测技术
▲“十五” 期间，在引进、消化吸收和创新 国外技术的研究上，重庆院成功地开发出 了井下防爆地质雷达技术与装备。
▲近几年重点开展了雷达天线、现场工作方 法及应用考察等研究。
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巷道掘进头雷达超前探测平面示意图
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（2）多尺度突出区域预测瓦斯地质方 法及指标
突出区域预测瓦斯地质方法的核心是识别瓦斯富集 区和构造软煤发育区。考虑到不同规模的构造对瓦斯赋 存和构造软煤的控制作用是有差异的，井田的划分、矿 井内部采区的安排以及工作面的布置都在很大程度上受 到构造格局的影响。因此，从构造的尺度效应、矿井生 产布局和突出区域预测的研究方法、获得构造软煤等基 本数据的技术途径和精细可靠程度等多个因素来看，突 出区域预测应在不同的尺度进行。
▲煤炭科学产能是指在安全、高效、洁净、环境友 好的条件下生产煤炭。而我国现在每年生产的30 多亿吨原煤只有不到一半符合科学产煤标准。
▲符合科学开采的煤炭产能在20年后预计可达到34 亿-38亿吨。
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▲煤炭目前是我国主力能源，煤炭的洗选、开采和 利用必须改变粗放形态，走安全、高效、环保的 科学发展道路，煤炭在我国总能耗中的比重应该 逐步下降，2050年可望减至40%（甚至35%）以 下，其战略地位将调整为重要的基础能源。
▲ 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。
掘进头
接接收 发射
煤层 煤层
介质分界面 异常体
18
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wk.baidu.com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。
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鹤壁六矿北四采区突出区域预测图
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2、基于电磁辐射原理的煤岩动力灾害预测技术
▲中国矿大研究了电磁辐射法监测预报煤岩动力灾害
的技术及方法，开发了煤与瓦斯突出电磁辐射监测 仪，初步实现了电磁辐射的动态连续监测。 ▲但在实用化技术方面需进一步研究完善，如在电 磁辐射预警临界值及动态预警准则、煤岩动力灾害 电磁辐射动态监测等方面，是这一技术得以广泛应 用的关键，也是现场安全生产管理人员最为关注的 问题。
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重要创新性成果
▲瓦斯灾害防治技术 ▲煤矿井下钻孔施工关键技术 ▲地面钻井抽采瓦斯技术 ▲井下采动裂隙带探测技术 ▲▲煤层气利用技术进展
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1、瓦斯灾害危险区瓦斯地质预测技术
实践表明，煤矿瓦斯灾害的发生具有区域分 布的特点，瓦斯灾害特别是煤与瓦斯突出， 地质条件是其主控因素。
取得的3项创新成果：以瓦斯地质数学模型法 为基础的瓦斯涌出量预测技术、多尺度突出 区域预测瓦斯地质方法和指标及可视化预测 等。