煤矿区瓦斯抽采技术
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爆燃： 传播速度每秒数十厘米至数米，为亚音速；
爆炸： 传播速度每秒数百米，为超音速； 爆轰： 传播速度超过数倍声速，可达每秒数千米，为超高 音速。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的危害
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸案例 2004年10月20日，河南郑煤集团大平煤矿 特大型煤与瓦斯突出发生后，造成风流逆转，大 量瓦斯涌入矿井作业区域，瓦斯浓度处于爆炸极 限范围内，遇点火源引发特别重大瓦斯爆炸事故， 爆炸波及整个矿井西部，造成重大人员伤亡。
一、瓦斯抽采的必要性
瓦斯具有安全（各类瓦斯事故）、 能源（清洁能源）和环境（强温室气 体）三重特性。 将瓦斯作为一种资源，进行抽采 和利用，不但可以保障煤矿生产安全， 同时也保护了环境。
二、瓦斯抽采的困难性
二、瓦斯抽采的困难性
瓦斯在原始煤体内流动遵循达西定律：
K dP dL
— 流速,m/s
3
孔隙率
煤体赋存的地应力环境、吸附瓦斯引起的煤基质 膨胀是煤体内部裂隙结构差异性的主要控制因素。
二、瓦斯抽采的困难性 地应力对裂隙系统的控制作用
σ
σ
裂隙
σ
σ
应力增大
σ
裂隙
σ
原裂隙状态
应力增大后裂隙状态
二、瓦斯抽采的困难性 吸附瓦斯对裂隙系统的控制作用
裂隙通道
s
L p p pL
裂隙通道
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
二、瓦斯抽采的困难性
煤层瓦斯含量与深度关系 通常深度每增加100m，瓦斯含量增加2～3m3/t，某矿井深 度200m时，瓦斯含量8m3/t，开采深度增加到1000m时，瓦斯含 量增加到24～32m3/t。
二、瓦斯抽采的困难性 地应力对裂隙系统的控制作用 相比其他国家，我国煤层开采深度较深， 中东部已经进入深部开采，开采深度普遍达 到800～1000m，已有34对矿井开采深度超 过1000m，最大开采深度超过1300m。
282m
-282m (突出地点垂深612m)
Hale Waihona Puke P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
突出煤岩量约 1894t, 瓦斯量 25万m3 。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的概念
瓦斯爆炸是是以甲烷为主的可燃性气体和空气组成的混 合气体，在火源的引发下发生的迅猛氧化反应。 瓦斯爆炸造成大量人员伤亡，破坏矿井设施和通风系统， 引发煤尘爆炸和火灾等次生灾害。
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
K — 煤层的渗透率,m
2
P1
L
— 瓦斯动力粘度系数,Pa
dP — 在dL长度内的压差,Pa dL — 与流体流动方向一致的极小长度,m
P2
二、瓦斯抽采的困难性
微观结构 宏观裂隙
煤体结构由裂隙、孔隙双重介质组成
二、瓦斯抽采的困难性
煤体渗透率的大小由其内部裂隙结构决定：
渗透率
k k0 0
煤矿井下空气与材料生物化学反应生成的气体； 放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性气体。
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯组分
一般情况下，煤矿瓦斯以甲烷为主，没有特殊说明煤 矿瓦斯就是指甲烷。
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯性质
H 标准状况下的密度为0.716kg/m3，是 空气密度的0.554倍，扩散速度是空气的 1.34倍；无色、无味、无嗅，微溶于水， 化学性质比较稳定，可以发生氧化反应 （燃烧或爆炸）。 H C H
可燃可爆气体 : CH4及其同系物烷烃CnH2n+2 、 CO 、 H2等；
有毒气体
窒息性气体 放射性的气体
: H2S、CO、SO2、NH3、NO2、NO等；
: N2、CO2等； :放射性氦气、氡气。
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯来源
煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井中的气体；
煤矿生产过程中产生的气体；
CH4 2 O2 4N2 CO2 2H2O 8N2 833.28J / mol
79 1 : 2 1 9.5% 21
——理论上爆炸最强烈的甲烷浓度
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的条件
爆炸三要素：氧气+甲烷+火源
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的传播
其他气体浓度上限：
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯事故分类
煤与瓦斯突出
瓦斯爆炸 瓦斯事故 中毒窒息
瓦斯燃烧
煤炭工业协会科学技术奖答辩 一、瓦斯抽采的必要性 我国煤矿瓦斯事故统计
煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸事故所占比例较大
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出
煤与瓦斯突出是煤层中存储 的瓦斯能和应力能的失稳释放，
风机
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
22时32分16秒~22时39分45秒, 瓦斯浓度从0.5%升到6.3%. 东风井
13采区
14采区
15采区
22时31分31秒~22时35分15秒, 瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.
井筒
16采区
西风井
22时09分12秒～22时12分26秒 瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.
表现为在极短的时间内向生产空
间抛出大量煤岩和瓦斯。抛出煤 岩从几吨到上万吨，瓦斯从几百 到上百万立方米，并可能诱发瓦 斯爆炸，产生更大的灾难。
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出影响因素
地应力 ·
· 瓦斯压力
煤与瓦斯
突出
主导因素之一 煤体物理 · 力学性质
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出的条件
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯是一种清洁能源
煤矿瓦斯中主要成分为甲烷，甲烷是一种可燃性气 体，因此煤矿瓦斯也是一种清洁能源。 发热量35.9MJ 1m3甲烷 1.2kg标准煤
工业发电
民用燃气
汽车燃料
一、瓦斯抽采的必要性 我国煤层气资源量和可采资源量
单位/万亿方
国土资源部2006年 中联公司2000年 中石油勘探院廊坊分院1999年 中国煤田地质总局1999年 地矿部石油地质大队1992年 中国统配煤矿总公司1992年 煤炭科学研究总院西安分院1991年 焦作矿业学院1987年 地矿部石油地质所1985年 17.9 24.8 32.5 31.9 14.3 36.3 25.0 31.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 36.8
H
物理特性： 煤层中的瓦斯可诱发煤与瓦斯突出； 高浓度瓦斯能降低空气中的氧气浓度，使人窒息。
(瓦斯浓度达到43％时，氧气浓度将降低到12％ )
化学特性： 可发生爆炸和燃烧； 不充分燃烧生成CO，造成人员中毒。
一、瓦斯抽采的必要性 我国《煤矿安全规程》规定
矿井总回风或一翼回风巷 CH4或CO2浓度不得超过0.75％； 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中 CH4浓度不得超过1.0％、 CO2浓度不得超过1.5％。
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
瓦斯分子 初始状态裂隙系统 吸附瓦斯后裂隙系统
二、瓦斯抽采的困难性 地应力对裂隙系统的控制作用
垂直应力随埋深分布
最大水平主应力随埋深分布
埋深越深地应力越高
二、瓦斯抽采的困难性
安全线
我国最大瓦斯压力为13.9MPa
瓦斯压力梯度示意图
安全线法确定瓦斯压力梯度
通常深度每增加100m，瓦斯压力增加1.0MPa，某矿井深 度200m时，瓦斯压力1.0MPa，开采深度增加到1000m时，瓦斯 压力增加到8.0MPa。
存在大量可燃气体易发生瓦斯爆炸，引发次生灾害
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出案例 2004年10月20日，河南省郑州煤炭工业集 团有限责任公司大平煤矿发生一起特大型煤与瓦 斯突出，突出煤岩量1894t，突出瓦斯量25万m³。
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
东风井
13采区
14采区
15采区
井筒
16采区
西风井
22时09分12秒～22时12分26秒 瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
西大巷 11 轨 道 石 门 11 回 风 上 山 风窗
F 风门
风筒
21岩石下山
煤矿瓦斯防治讲座
中国煤矿瓦斯抽采技术
程远平 教授
中国矿业大学安全工程学院 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心
主要内容
一、瓦斯抽采的必要性
二、瓦斯抽采的困难性
三、瓦斯抽采理念、方法分类与指标
四、采前抽采—采动卸压瓦斯抽采
五、采前抽采—原始煤体瓦斯抽采
六、采中抽采
七、瓦斯抽采效果分析
一、瓦斯抽采的必要性
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯是指井下有害气体的总称
(可采11)
– 煤层气资源总量大于50万亿方，1500m以浅技术可采约9-13 万亿方，参考国土资源部评价结果，取值11万亿方。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯排放对环境的影响
在长生命期温室气体中，甲烷是仅次于二氧化碳的 第二大辐射强迫的温室气体，在全球人为因素温室气体 排放中，甲烷所占的比例为14.3%（按当量CO2计算）。 在联合国政府间气候变化专业委员会（IPCC）第四 次气候变化报告中，单位质量的甲烷产生的温室效应是 二氧化碳的25倍（全球变暖潜势）。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯排放对环境的影响 2008年我国煤矿瓦斯等级鉴定报告
甲烷的排放量 202亿立方米 折合为CO2当量 361百万吨 同期化石燃料燃烧 排放CO2当量 6898.5百万吨
5%
温室气体的绝大部分仍来自于化石燃料的利用，煤矿 开采过程中释放的甲烷对温室气体的影响很小。
我国煤层开采深度大，地应力高，瓦斯 压力大，煤层渗透率低，瓦斯抽采困难。
二、瓦斯抽采的困难性
矿名 抚顺龙凤矿 抚顺胜利矿 阳泉一矿 北票台吉矿 北票台吉矿 北票台吉矿 北票三宝矿 焦作朱村矿 中梁山北矿 天府磨心坡 淮南谢一矿 淮南谢二矿 芙蓉白皎矿 红卫坦家冲 淮南潘一矿 淮南新庄孜 煤层 本层 本层 3 10 4 3 9B 大煤 K1 9 B11 C13 K3 6 C13 B4 渗透率/ mD 3.5~3.75 0.74~0.92 0.475³10-3 （0.7~1）³10-4 0.16³10-3 0.36³10-3 0.975³10-3 0.013~0.09 (1.61~1.7)³10-2 (1.06~3.5) ³10-3 2.3³10-3 3.37³10-3 5³10-3 1.18³10-2 2.8375³10-4 1.11³10-3 矿名 白沙里王庙井 白沙坦家冲井 涟邵立新井 六支化处矿 六枝大用矿 包头河滩沟矿 鹤壁六矿 鹤岗南山矿 安阳龙山矿 沈阳红菱矿 平顶山八矿 淮北芦岭矿 石嘴山一矿 沈阳红菱矿 淮南李二矿 淮南新庄孜 12 B8 B7 煤层 6 6 4 7 7 G 大煤 15 大煤 12 已15 厚煤 渗透率/ mD (0.3~0.8)³10-2 (0.6~1.18)³10-2 0.0275 0.445³10-3 2.15³10-3 0.28~0.44 0.03~0.045 0.77~1.56 0.018~0.025 (0.5~1.5)³10-3 1.9³10-3 0.7³10-3 2.18³10-3 3.5³10-4 4.29³10-3 1.47³10-3
地应力条件
反映为始突深度不同
最小不足40m
瓦斯条件 煤结构和 力学性质条件
反映为瓦斯压力、瓦斯含量
瓦斯压力≥0.74MPa; 瓦斯含量≥8m3/t
反映为煤的破坏类型、坚固性系数
破坏类型III~V类；坚固性系数＜0.5
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出的危害
抛出大量煤岩体
作业人员难以及时撤离，造成煤流埋人 瞬间涌出大量甲烷 井下甲烷浓度增高，氧浓度减小，造成人员窒息 引发次生灾害
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯排放对环境的影响 燃烧1m3甲烷相当于减少15.93kg的二氧化碳排放
A GWPCH4 CEFCH4 CH4 25 2.75 0.716 15.93kg
甲烷的密度， 0.716kg/m3； 甲烷的全球变暖 潜势，其值为25； 单位质量甲烷燃烧后释放 的CO2质量，值为2.75；
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
爆炸： 传播速度每秒数百米，为超音速； 爆轰： 传播速度超过数倍声速，可达每秒数千米，为超高 音速。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的危害
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸案例 2004年10月20日，河南郑煤集团大平煤矿 特大型煤与瓦斯突出发生后，造成风流逆转，大 量瓦斯涌入矿井作业区域，瓦斯浓度处于爆炸极 限范围内，遇点火源引发特别重大瓦斯爆炸事故， 爆炸波及整个矿井西部，造成重大人员伤亡。
一、瓦斯抽采的必要性
瓦斯具有安全（各类瓦斯事故）、 能源（清洁能源）和环境（强温室气 体）三重特性。 将瓦斯作为一种资源，进行抽采 和利用，不但可以保障煤矿生产安全， 同时也保护了环境。
二、瓦斯抽采的困难性
二、瓦斯抽采的困难性
瓦斯在原始煤体内流动遵循达西定律：
K dP dL
— 流速,m/s
3
孔隙率
煤体赋存的地应力环境、吸附瓦斯引起的煤基质 膨胀是煤体内部裂隙结构差异性的主要控制因素。
二、瓦斯抽采的困难性 地应力对裂隙系统的控制作用
σ
σ
裂隙
σ
σ
应力增大
σ
裂隙
σ
原裂隙状态
应力增大后裂隙状态
二、瓦斯抽采的困难性 吸附瓦斯对裂隙系统的控制作用
裂隙通道
s
L p p pL
裂隙通道
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
二、瓦斯抽采的困难性
煤层瓦斯含量与深度关系 通常深度每增加100m，瓦斯含量增加2～3m3/t，某矿井深 度200m时，瓦斯含量8m3/t，开采深度增加到1000m时，瓦斯含 量增加到24～32m3/t。
二、瓦斯抽采的困难性 地应力对裂隙系统的控制作用 相比其他国家，我国煤层开采深度较深， 中东部已经进入深部开采，开采深度普遍达 到800～1000m，已有34对矿井开采深度超 过1000m，最大开采深度超过1300m。
282m
-282m (突出地点垂深612m)
Hale Waihona Puke P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
突出煤岩量约 1894t, 瓦斯量 25万m3 。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的概念
瓦斯爆炸是是以甲烷为主的可燃性气体和空气组成的混 合气体，在火源的引发下发生的迅猛氧化反应。 瓦斯爆炸造成大量人员伤亡，破坏矿井设施和通风系统， 引发煤尘爆炸和火灾等次生灾害。
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
K — 煤层的渗透率,m
2
P1
L
— 瓦斯动力粘度系数,Pa
dP — 在dL长度内的压差,Pa dL — 与流体流动方向一致的极小长度,m
P2
二、瓦斯抽采的困难性
微观结构 宏观裂隙
煤体结构由裂隙、孔隙双重介质组成
二、瓦斯抽采的困难性
煤体渗透率的大小由其内部裂隙结构决定：
渗透率
k k0 0
煤矿井下空气与材料生物化学反应生成的气体； 放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性气体。
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯组分
一般情况下，煤矿瓦斯以甲烷为主，没有特殊说明煤 矿瓦斯就是指甲烷。
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯性质
H 标准状况下的密度为0.716kg/m3，是 空气密度的0.554倍，扩散速度是空气的 1.34倍；无色、无味、无嗅，微溶于水， 化学性质比较稳定，可以发生氧化反应 （燃烧或爆炸）。 H C H
可燃可爆气体 : CH4及其同系物烷烃CnH2n+2 、 CO 、 H2等；
有毒气体
窒息性气体 放射性的气体
: H2S、CO、SO2、NH3、NO2、NO等；
: N2、CO2等； :放射性氦气、氡气。
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯来源
煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井中的气体；
煤矿生产过程中产生的气体；
CH4 2 O2 4N2 CO2 2H2O 8N2 833.28J / mol
79 1 : 2 1 9.5% 21
——理论上爆炸最强烈的甲烷浓度
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的条件
爆炸三要素：氧气+甲烷+火源
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯爆炸的传播
其他气体浓度上限：
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯事故分类
煤与瓦斯突出
瓦斯爆炸 瓦斯事故 中毒窒息
瓦斯燃烧
煤炭工业协会科学技术奖答辩 一、瓦斯抽采的必要性 我国煤矿瓦斯事故统计
煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸事故所占比例较大
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出
煤与瓦斯突出是煤层中存储 的瓦斯能和应力能的失稳释放，
风机
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
22时32分16秒~22时39分45秒, 瓦斯浓度从0.5%升到6.3%. 东风井
13采区
14采区
15采区
22时31分31秒~22时35分15秒, 瓦斯浓度从0.17%升到4.0%.
井筒
16采区
西风井
22时09分12秒～22时12分26秒 瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.
表现为在极短的时间内向生产空
间抛出大量煤岩和瓦斯。抛出煤 岩从几吨到上万吨，瓦斯从几百 到上百万立方米，并可能诱发瓦 斯爆炸，产生更大的灾难。
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出影响因素
地应力 ·
· 瓦斯压力
煤与瓦斯
突出
主导因素之一 煤体物理 · 力学性质
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出的条件
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯是一种清洁能源
煤矿瓦斯中主要成分为甲烷，甲烷是一种可燃性气 体，因此煤矿瓦斯也是一种清洁能源。 发热量35.9MJ 1m3甲烷 1.2kg标准煤
工业发电
民用燃气
汽车燃料
一、瓦斯抽采的必要性 我国煤层气资源量和可采资源量
单位/万亿方
国土资源部2006年 中联公司2000年 中石油勘探院廊坊分院1999年 中国煤田地质总局1999年 地矿部石油地质大队1992年 中国统配煤矿总公司1992年 煤炭科学研究总院西安分院1991年 焦作矿业学院1987年 地矿部石油地质所1985年 17.9 24.8 32.5 31.9 14.3 36.3 25.0 31.5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 36.8
H
物理特性： 煤层中的瓦斯可诱发煤与瓦斯突出； 高浓度瓦斯能降低空气中的氧气浓度，使人窒息。
(瓦斯浓度达到43％时，氧气浓度将降低到12％ )
化学特性： 可发生爆炸和燃烧； 不充分燃烧生成CO，造成人员中毒。
一、瓦斯抽采的必要性 我国《煤矿安全规程》规定
矿井总回风或一翼回风巷 CH4或CO2浓度不得超过0.75％； 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中 CH4浓度不得超过1.0％、 CO2浓度不得超过1.5％。
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
瓦斯分子 初始状态裂隙系统 吸附瓦斯后裂隙系统
二、瓦斯抽采的困难性 地应力对裂隙系统的控制作用
垂直应力随埋深分布
最大水平主应力随埋深分布
埋深越深地应力越高
二、瓦斯抽采的困难性
安全线
我国最大瓦斯压力为13.9MPa
瓦斯压力梯度示意图
安全线法确定瓦斯压力梯度
通常深度每增加100m，瓦斯压力增加1.0MPa，某矿井深 度200m时，瓦斯压力1.0MPa，开采深度增加到1000m时，瓦斯 压力增加到8.0MPa。
存在大量可燃气体易发生瓦斯爆炸，引发次生灾害
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出案例 2004年10月20日，河南省郑州煤炭工业集 团有限责任公司大平煤矿发生一起特大型煤与瓦 斯突出，突出煤岩量1894t，突出瓦斯量25万m³。
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
东风井
13采区
14采区
15采区
井筒
16采区
西风井
22时09分12秒～22时12分26秒 瓦斯浓度从0.12%升到40%以上.
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出瓦斯逆流过程演示
西大巷 11 轨 道 石 门 11 回 风 上 山 风窗
F 风门
风筒
21岩石下山
煤矿瓦斯防治讲座
中国煤矿瓦斯抽采技术
程远平 教授
中国矿业大学安全工程学院 煤矿瓦斯治理国家工程研究中心
主要内容
一、瓦斯抽采的必要性
二、瓦斯抽采的困难性
三、瓦斯抽采理念、方法分类与指标
四、采前抽采—采动卸压瓦斯抽采
五、采前抽采—原始煤体瓦斯抽采
六、采中抽采
七、瓦斯抽采效果分析
一、瓦斯抽采的必要性
一、瓦斯抽采的必要性 煤矿瓦斯是指井下有害气体的总称
(可采11)
– 煤层气资源总量大于50万亿方，1500m以浅技术可采约9-13 万亿方，参考国土资源部评价结果，取值11万亿方。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯排放对环境的影响
在长生命期温室气体中，甲烷是仅次于二氧化碳的 第二大辐射强迫的温室气体，在全球人为因素温室气体 排放中，甲烷所占的比例为14.3%（按当量CO2计算）。 在联合国政府间气候变化专业委员会（IPCC）第四 次气候变化报告中，单位质量的甲烷产生的温室效应是 二氧化碳的25倍（全球变暖潜势）。
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯排放对环境的影响 2008年我国煤矿瓦斯等级鉴定报告
甲烷的排放量 202亿立方米 折合为CO2当量 361百万吨 同期化石燃料燃烧 排放CO2当量 6898.5百万吨
5%
温室气体的绝大部分仍来自于化石燃料的利用，煤矿 开采过程中释放的甲烷对温室气体的影响很小。
我国煤层开采深度大，地应力高，瓦斯 压力大，煤层渗透率低，瓦斯抽采困难。
二、瓦斯抽采的困难性
矿名 抚顺龙凤矿 抚顺胜利矿 阳泉一矿 北票台吉矿 北票台吉矿 北票台吉矿 北票三宝矿 焦作朱村矿 中梁山北矿 天府磨心坡 淮南谢一矿 淮南谢二矿 芙蓉白皎矿 红卫坦家冲 淮南潘一矿 淮南新庄孜 煤层 本层 本层 3 10 4 3 9B 大煤 K1 9 B11 C13 K3 6 C13 B4 渗透率/ mD 3.5~3.75 0.74~0.92 0.475³10-3 （0.7~1）³10-4 0.16³10-3 0.36³10-3 0.975³10-3 0.013~0.09 (1.61~1.7)³10-2 (1.06~3.5) ³10-3 2.3³10-3 3.37³10-3 5³10-3 1.18³10-2 2.8375³10-4 1.11³10-3 矿名 白沙里王庙井 白沙坦家冲井 涟邵立新井 六支化处矿 六枝大用矿 包头河滩沟矿 鹤壁六矿 鹤岗南山矿 安阳龙山矿 沈阳红菱矿 平顶山八矿 淮北芦岭矿 石嘴山一矿 沈阳红菱矿 淮南李二矿 淮南新庄孜 12 B8 B7 煤层 6 6 4 7 7 G 大煤 15 大煤 12 已15 厚煤 渗透率/ mD (0.3~0.8)³10-2 (0.6~1.18)³10-2 0.0275 0.445³10-3 2.15³10-3 0.28~0.44 0.03~0.045 0.77~1.56 0.018~0.025 (0.5~1.5)³10-3 1.9³10-3 0.7³10-3 2.18³10-3 3.5³10-4 4.29³10-3 1.47³10-3
地应力条件
反映为始突深度不同
最小不足40m
瓦斯条件 煤结构和 力学性质条件
反映为瓦斯压力、瓦斯含量
瓦斯压力≥0.74MPa; 瓦斯含量≥8m3/t
反映为煤的破坏类型、坚固性系数
破坏类型III~V类；坚固性系数＜0.5
一、瓦斯抽采的必要性 煤与瓦斯突出的危害
抛出大量煤岩体
作业人员难以及时撤离，造成煤流埋人 瞬间涌出大量甲烷 井下甲烷浓度增高，氧浓度减小，造成人员窒息 引发次生灾害
一、瓦斯抽采的必要性 瓦斯排放对环境的影响 燃烧1m3甲烷相当于减少15.93kg的二氧化碳排放
A GWPCH4 CEFCH4 CH4 25 2.75 0.716 15.93kg
甲烷的密度， 0.716kg/m3； 甲烷的全球变暖 潜势，其值为25； 单位质量甲烷燃烧后释放 的CO2质量，值为2.75；
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)
P>3MPa f=0.12 △P=31
21岩石下山
大平煤矿“10.20”煤与瓦斯突出过程演示
+0m
P=1MPa f=0.35 △P=10
282m
-282m (突出地点垂深612m)