通风安全学9.优秀PPT.ppt

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1、第九章第九章 矿井瓦斯矿井瓦斯本章主要内容本章主要内容1 1、瓦斯概念、瓦斯概念2 2、煤层瓦斯赋存与含量、煤层瓦斯赋存与含量3 3、矿井瓦斯涌出、矿井瓦斯涌出4 4、瓦斯喷出与突出、瓦斯喷出与突出5 5、瓦斯爆炸与预防、瓦斯爆炸与预防6 6、瓦斯抽放、瓦斯抽放第九章矿井瓦斯第九章矿井瓦斯第一节第一节 概述概述 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。物理化学性质。无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于物理化学性质。无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于水。水。危害：

2、爆炸，突出，人员窒息、环境污染。危害：爆炸，突出，人员窒息、环境污染。作用：能源、化工原料。作用：能源、化工原料。其次节其次节 煤层瓦斯赋存与含量煤层瓦斯赋存与含量一、瓦斯的成因与赋存一、瓦斯的成因与赋存（一）矿井瓦斯的生成（一）矿井瓦斯的生成 煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质作用时期。作用时期。（二）瓦斯在煤体内存在的状态（二）瓦斯在煤体内存在的状态 煤煤体体是是一一种种困困难难的的多多孔孔性性固固体体，包包括括原原生生孔孔隙

3、隙和和运运动动形形成成的的大大量量孔孔隙隙和和裂裂隙隙，形形成成了了很很大大的的自由空间和孔隙表面。自由空间和孔隙表面。煤层中煤层中 瓦斯赋存两种状态：瓦斯赋存两种状态：游离状态游离状态 吸附状态吸附状态 吸着状态吸着状态 吸取状态吸取状态二、煤层中瓦斯垂直分带二、煤层中瓦斯垂直分带 形形成成缘缘由由：当当煤煤层层直直达达地地表表或或干干脆脆为为透透气气性性较较好好的的第第四四系系冲冲积积层层覆覆盖盖时时，由由于于煤煤层层中中瓦瓦斯斯向向上上运运移移和和地地面面空空气气向向煤煤层层中中渗渗透透，使使煤煤层层内内的的瓦瓦斯斯呈呈现现出出垂垂直直分分带带特征。特征。四带：四带：CO2-N2 CO2

4、-N2带、带、N2N2带、带、N2CH4N2CH4带、带、CH4CH4带。带。瓦斯风化带下界深度确定依据：可以依据下列指标中的任何一项确定。瓦斯风化带下界深度确定依据：可以依据下列指标中的任何一项确定。（1 1）煤层的相对瓦斯涌出量等于）煤层的相对瓦斯涌出量等于2 23m3/t3m3/t处；处；（2 2）煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到）煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%80%（体积比）；（体积比）；（3 3）煤层内的瓦斯压力为）煤层内的瓦斯压力为0.10.10.15MPa0.15MPa；（4 4）煤煤的的瓦瓦斯斯含含量量达达到到下下列列数数值值处处：长长焰焰煤煤1.01.

5、01.5 1.5 m3/tm3/t（C.M.C.M.），气气煤煤1.51.52.0m3/t2.0m3/t（C.M.C.M.），肥肥煤煤与与焦焦煤煤2.02.02.5m3/t(C.M)2.5m3/t(C.M)，瘦瘦煤煤2.52.5 3.0m3/t(C.M.)3.0m3/t(C.M.)，贫贫 煤煤 3.03.0 4.0m3/t(C.M.)4.0m3/t(C.M.)，无无 烟烟 煤煤 5.05.07.0m3/t(C.M.)7.0m3/t(C.M.)（此处的（此处的C.M.C.M.是指煤中可燃质既固定碳和挥发分）是指煤中可燃质既固定碳和挥发分）三三 影响煤层瓦斯含量的因素影响煤层瓦斯含量的因素 煤煤的

6、的瓦瓦斯斯含含量量是是指指单单位位体体积积或或重重量量的的煤煤在在自自然然状状态态下下所所含含有有的的瓦瓦斯斯量量（标标 准准 状状 态态 下下 的的 瓦瓦 斯斯 体体 积积），单单 位位 为为 m3/m3(cm3/cm3)m3/m3(cm3/cm3)或或 m3/t(cm3/g)m3/t(cm3/g)。煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。主要影响因素：主要影响因素：1 1、煤煤的的吸吸附附特特性性 煤煤的的吸吸附附性性能能确确定定于于煤煤化化程程度度，一一般般状状况况下下煤煤的煤化程度越高，存储瓦斯的实力越强。的煤化程度越高，存储瓦斯的实力越

7、强。2 2、.煤层露头煤层露头3 3、煤层的埋藏深度、煤层的埋藏深度-深，瓦斯大深，瓦斯大4 4、围岩透气性、泥岩、完整石灰岩低透气性、围岩透气性、泥岩、完整石灰岩低透气性5 5、煤层倾角、煤层倾角-大，瓦斯小，小，瓦斯大大，瓦斯小，小，瓦斯大6 6、地质构造、地质构造-封闭地质，瓦斯大，开放的，瓦斯小封闭地质，瓦斯大，开放的，瓦斯小7 7、水文地质条件、水文地质条件-水流，带走瓦斯水流，带走瓦斯四、煤层内的瓦斯压力四、煤层内的瓦斯压力 瓦斯流淌动力凹凸以及瓦斯动力现象的基本参数。瓦斯流淌动力凹凸以及瓦斯动力现象的基本参数。瓦斯压力测定：打钻、封孔、测压瓦斯压力测定：打钻、封孔、测压瓦斯带内瓦

8、斯压力变更规律：瓦斯带内瓦斯压力变更规律：末受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深度的增加而有规律地增末受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深度的增加而有规律地增加，可以大于、等于或小于静水压。加，可以大于、等于或小于静水压。瓦斯压力梯度：瓦斯压力梯度：或或式中式中 P P预料的甲烷带内深预料的甲烷带内深H(m)H(m)处的瓦斯压力，处的瓦斯压力，MPaMPa gp gp瓦斯压力梯度，瓦斯压力梯度，MPa/mMPa/m P1 P1，P2P2甲烷带内深度为甲烷带内深度为H1H1、H2(m)H2(m)处的瓦斯压力，处的瓦斯压力，MPaMPa。P0-P0-甲烷带上部边界处瓦斯压力，取甲烷带上部边界处瓦斯压力

9、，取0.2MPa 0.2MPa。H0-H0-甲烷带上部边界深度，甲烷带上部边界深度，m m。第三节第三节 矿井瓦斯涌出矿井瓦斯涌出一般涌出一般涌出 特殊涌出特殊涌出一、瓦斯涌出量一、瓦斯涌出量1 1、含义：矿井建设或生产过程中从煤岩内涌出的瓦、含义：矿井建设或生产过程中从煤岩内涌出的瓦斯量斯量2 2、瓦斯涌出量表示方法、瓦斯涌出量表示方法确定瓦斯涌出量确定瓦斯涌出量-单位时间涌出的瓦斯体积，单位单位时间涌出的瓦斯体积，单位为为m3/dm3/d或或m3/minm3/min：相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量-平均日产一吨煤同期所涌出的瓦平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是斯量，单位是 m3/t m

10、3/t 。二、影响瓦斯涌出的因素二、影响瓦斯涌出的因素 确定于自然因素和开采技术因素的综合影响。确定于自然因素和开采技术因素的综合影响。(一一)自然因素自然因素1 1、煤层和围岩的瓦斯含量，、煤层和围岩的瓦斯含量，2 2、地面大气压变更。、地面大气压变更。（二）开采技术因素（二）开采技术因素 1 1、开采规模、开采规模产量与瓦斯涌出量的关系困难产量与瓦斯涌出量的关系困难 2 2、开采依次与回采方法、开采依次与回采方法-先开采，大；回采率低，大；顶板管理先开采，大；回采率低，大；顶板管理 3 3、生产工艺、生产工艺-初期大，呈指数下降初期大，呈指数下降 4 4、风量变更、风量变更-单一煤层，随风

11、量减而增，煤层群单一煤层，随风量减而增，煤层群 5 5、采区通风系统、采区通风系统 6 6、采空区的密闭质量、采空区的密闭质量三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理 按划分目的的不同，对矿井瓦斯来源有三种划分方式：按划分目的的不同，对矿井瓦斯来源有三种划分方式：.按水平、翼、采区来进行划分，作为风量安排的依据之一；按水平、翼、采区来进行划分，作为风量安排的依据之一；.按掘进区、回采区和已采区来划分，它是日常治理瓦斯工作的基础；按掘进区、回采区和已采区来划分，它是日常治理瓦斯工作的基础；.按开采区、接近区划分，它是采煤工作面治理瓦斯工作的基础按开采区、接近区划分

12、，它是采煤工作面治理瓦斯工作的基础四、瓦斯涌出不均系数四、瓦斯涌出不均系数 正正常常生生产产过过程程中中，矿矿井井确确定定瓦瓦斯斯涌涌出出量量受受各各种种因因素素的的影影响响其其数数值值是是常常常常变变更更的的，但但在在一一段段时时间间内内只只在在一一个个平平均均值值上上下波动，峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均系数。下波动，峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均系数。矿井瓦斯涌出不均系数表示为：矿井瓦斯涌出不均系数表示为：kg=Qmax/Qa kg=Qmax/Qa 式中：式中：kgkg给定时间内瓦斯涌出不均系数；给定时间内瓦斯涌出不均系数；Qmax Qmax该时间内的最大瓦斯涌出量，该时间内的最

13、大瓦斯涌出量，m3/minm3/min；Qa Qa该时间内的平均瓦斯涌出量，该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/minm3/min；方法：确定区域，进回风量、瓦斯浓度方法：确定区域，进回风量、瓦斯浓度五、矿井瓦斯等级五、矿井瓦斯等级1.1.矿井瓦斯等级划分矿井瓦斯等级划分依依据据：依依据据平平均均日日产产一一吨吨煤煤涌涌出出瓦瓦斯斯量量（相相对对瓦瓦斯斯涌涌出出量量）和瓦斯涌出形式，划分为：和瓦斯涌出形式，划分为：低瓦斯矿井：低瓦斯矿井：10m310m3及其以下；高瓦斯矿井：及其以下；高瓦斯矿井：10m310m3以上；以上；煤与瓦斯突出矿井。煤与瓦斯突出矿井。2 2、矿井瓦斯等级鉴定、矿井瓦斯等级

14、鉴定（1 1）鉴定时间和基本条件）鉴定时间和基本条件 矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产的条件下进行。的条件下进行。（2 2）测点选择和测定内容及要求。）测点选择和测定内容及要求。（3 3）矿井瓦斯等级的确定。）矿井瓦斯等级的确定。六、矿井瓦斯涌出量预料六、矿井瓦斯涌出量预料 瓦斯涌出量的预料：指依据某些已知相关数据，依据确定的方法瓦斯涌出量的预料：指依据某些已知相关数据，依据确定的方法和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作。和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作。瓦斯涌出量的预料的方法：瓦斯涌出量的预料的方法：（1 1）统计法）统计法 A

15、 A、瓦斯涌出量梯度：深度与相对涌出量的比值瓦斯涌出量梯度：深度与相对涌出量的比值 B B、物理含义物理含义 C C、计算、计算 （2 2）计算法）计算法:以煤层瓦斯含量为基础进行计算。以煤层瓦斯含量为基础进行计算。第四节第四节 瓦斯喷出瓦斯喷出 瓦斯喷出：大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝瓦斯喷出：大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝中快速喷出的现象。中快速喷出的现象。一、瓦斯喷出的分类一、瓦斯喷出的分类 依据喷瓦斯裂缝呈现缘由的不同，可把瓦斯喷依据喷瓦斯裂缝呈现缘由的不同，可把瓦斯喷出分成：出分成：地质来源形成的和采掘卸压形成的两大类。地质来源形成的和采掘卸压形成的两大类。二、瓦斯喷出的预防二、瓦斯

16、喷出的预防 预防瓦斯喷出，首先要加强地质工作，查清晰预防瓦斯喷出，首先要加强地质工作，查清晰施工地区的地质构造、断层、溶洞的位置、裂隙施工地区的地质构造、断层、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、以及瓦斯储量和压力等状况，实的位置和走向、以及瓦斯储量和压力等状况，实行相应的预防或处理措施。分为：行相应的预防或处理措施。分为：1 1、当瓦斯喷出量和压力不大时，黄泥或水泥沙浆、当瓦斯喷出量和压力不大时，黄泥或水泥沙浆等充填材料堵塞喷出口；等充填材料堵塞喷出口；2 2、当瓦斯喷出量和压力较大时，可能的喷出地点、当瓦斯喷出量和压力较大时，可能的喷出地点旁边打前探钻孔，探测、排放。旁边打前探钻孔，探测、排放。

17、前探钻孔的要求：前探钻孔的要求：(1)10 m1)10 m外，打钻外，打钻75mm75mm，3 3个个(2)(2)边掘边打超前钻，超前边掘边打超前钻，超前5 m5 m，不少，不少3 3个孔；个孔；(3)(3)裂隙、溶洞、破坏带打超前钻裂隙、溶洞、破坏带打超前钻,75mm,2,75mm,2个，超个，超5m5m第五节第五节 煤与瓦斯突出及其预防煤与瓦斯突出及其预防一、概述一、概述 含义：在极短时间内，从煤岩内以极快速度向采含义：在极短时间内，从煤岩内以极快速度向采掘空间涌出煤岩和瓦斯。掘空间涌出煤岩和瓦斯。危害：危害：二、突出的机理二、突出的机理 突出的机理是关于说明突出的缘由和过程的理论。突出的

18、机理是关于说明突出的缘由和过程的理论。突出是特别困难的自然现象，它的机理还没有统突出是特别困难的自然现象，它的机理还没有统一的见解，假说很多。多数人认为，突出是地压、一的见解，假说很多。多数人认为，突出是地压、瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。三、突出的一般规律三、突出的一般规律1 1、突出多发生在确定的采深以后；、突出多发生在确定的采深以后；2 2、突出多发生在地质构造带、应力集中区；、突出多发生在地质构造带、应力集中区；3 3、突出的强度和次数，与煤层厚度、倾角、硬度、突出的强度和次数，与煤层厚度、倾角、硬度、透气性等有关；透气性等有关；4 4

19、、突出与瓦斯关系，瓦斯压力小含量低，可能发生、突出与瓦斯关系，瓦斯压力小含量低，可能发生突出。突出。4 4、突出大多发生在落煤、放炮工序、突出大多发生在落煤、放炮工序5 5、突出前有预兆、突出前有预兆 四、预防煤与瓦斯突出的主要技术措施四、预防煤与瓦斯突出的主要技术措施 防突措施分类：防突措施分类：区区域域性性防防突突措措施施：实实施施以以后后可可使使较较大大范范围围煤煤层层消消退退突突出出危急性的措施，称为区域性防突措施；危急性的措施，称为区域性防突措施；局局部部防防突突措措施施：实实施施以以后后可可使使局局部部区区域域(如如掘掘进进工工作作面面)消退突出危急性的措施称为局部防突措施。消退突

20、出危急性的措施称为局部防突措施。(一一)、区域性防突措施、区域性防突措施 区区域域性性防防突突措措施施主主要要有有开开采采爱爱护护层层和和预预抽抽煤煤层层瓦瓦斯斯两两种。种。1 1、开采爱护层、开采爱护层 爱爱护护层层：在在突突出出矿矿井井中中，预预先先开开采采的的、并并能能使使其其它它相相邻邻的的有有突突出出危危急急的的煤煤层层受受到到采采动动影影响响而而削削减减或或丢丢失失突突出出危危急的煤层称为爱护层。急的煤层称为爱护层。被被爱爱护护层层：后后开开采采的的煤煤层层称称为为被被爱爱护护层层。爱爱护护层层位位于于被被爱护层上方的叫上爱护层，位于下方的叫下爱护层。爱护层上方的叫上爱护层，位于下

21、方的叫下爱护层。1)1)、开采爱护层的作用、开采爱护层的作用(1)(1)地压削减，弹性潜能缓慢释放；地压削减，弹性潜能缓慢释放；(2)(2)煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气性增加；煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气性增加；(3)(3)煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加2).2).爱护范围爱护范围 爱护范围：指爱护层开采后，在空间和时间上使危急层丢失突出危急爱护范围：指爱护层开采后，在空间和时间上使危急层丢失突出危急的有效范围。的有效范围。（1 1）垂直爱护距离）垂直爱护距离 爱护层与被爱护层间的有效垂距爱护层与被爱护层间的有效垂距:上：急上：急60m,60m,缓：缓：5

22、0m50m 下：急下：急80m80m，缓：，缓：100m1.5m1.5m2 2）、炮眼数和炮眼布置，单列三组楔形掏槽）、炮眼数和炮眼布置，单列三组楔形掏槽3 3）、装药量：）、装药量：f=34,45kg/m3,f=68,57kg/m3f=34,45kg/m3,f=68,57kg/m34 4）、留意事项）、留意事项(1)(1)撤人；撤人；(2)(2)断电，断电，(3)30min(3)30min检查；检查；(4)(4)防止扩大防止扩大(矸石堆矸石堆和反向风门和反向风门)五、突出的预料五、突出的预料 突突出出危危急急性性预预料料是是防防治治煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出综综合合措措施施的的第第一一步步。突

23、出危急性预料包括区域性预料和工作面预料。突出危急性预料包括区域性预料和工作面预料。(一一)、预料指标、预料指标1 1、煤的瓦斯放散指数、煤的瓦斯放散指数PP：一般状况下，一般状况下，PP15152525时有突出危急。时有突出危急。2 2、煤的坚实系数、煤的坚实系数f f ：当当f f 0.60.60.80.8时时有有突突出出危危急急；f f1.21.2时时，无无突突出出危急。危急。3 3、软软煤煤比比 软软煤煤分分层层厚厚度度与与煤煤层层总总厚厚度度之之比比称称软软煤煤比比，亦亦称揉皱系数。该值越高，煤层越不稳定，突出可能性越大。称揉皱系数。该值越高，煤层越不稳定，突出可能性越大。4 4、钻钻

24、孔孔瓦瓦斯斯涌涌出出量量和和钻钻渣渣量量 这这是是一一种种可可以以在在掘掘进进工工作作面面即即时时预预料料有有无无突突出出危危急急的的方方法法，它它综综合合反反映映了了工工作作面面前前方方煤体渗透性、破坏程度、瓦斯涌出速度和岩层应力状态。煤体渗透性、破坏程度、瓦斯涌出速度和岩层应力状态。（二）、突出预兆（二）、突出预兆 1 1、煤层结构和构造、煤层结构和构造 2 2、地压增大、地压增大 3 3、瓦斯及其它、瓦斯及其它第六节第六节 爆炸及其预防爆炸及其预防一、瓦斯爆炸过程及其危害一、瓦斯爆炸过程及其危害.瓦斯爆炸的化学反应过程瓦斯爆炸的化学反应过程 瓦斯爆炸瓦斯爆炸 最终的化学反应式为：最终的化

25、学反应式为：CH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2O2=CO2+2H2O 假如假如O2O2不足，反应的最终式为：不足，反应的最终式为：CH4+O2=CO+H2+H2OCH4+O2=CO+H2+H2O 矿井瓦斯爆炸是一种热链反应过程矿井瓦斯爆炸是一种热链反应过程(也称连锁反应也称连锁反应)。.瓦斯爆炸的产生与传播过程瓦斯爆炸的产生与传播过程 爆炸性的混合气体与高温火源同时存爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，在，初燃初燃(初爆初爆)焰面焰面 冲击冲击波波 新的爆炸混合物新的爆炸混合物、瓦斯爆炸的危害、瓦斯爆炸的危害 高温高温-21502650-21502650；高压；高压-几几20at20a

26、t，有害气体，有害气体COCO，冲击波，冲击波二二 瓦斯爆炸的主要参数瓦斯爆炸的主要参数1 1 瓦斯的爆炸浓度瓦斯的爆炸浓度 在在正正常常的的大大气气环环境境中中，瓦瓦斯斯只只在在确确定定的的浓浓度度范范围围内内爆爆炸炸，这这个个浓浓度度范范围围称称瓦瓦斯斯的的爆爆炸炸界界限限，其其最最低低浓浓度度界界限限叫叫爆爆炸炸下下限限，其其最最高高浓浓度度界界限限叫叫爆爆炸炸上上限限，瓦瓦斯斯在在空气中的爆炸下限为空气中的爆炸下限为5 56 6，上限为，上限为14141616。瓦斯爆炸界限不是瓦斯爆炸界限不是 固定不变的，它受到固定不变的，它受到 很多因素的影响，很多因素的影响，其中重要的有：其中重要

27、的有：（1 1）氧的浓度氧的浓度 （2 2）其它可燃气体）其它可燃气体 混混合合气气体体中中有有两两种种以以上上可可燃燃气气体体同同时时存存在在时时，其其爆爆炸炸界界限限确确定定于于各各可可燃燃气体的爆炸界限和它们的浓度。可由公式求出：气体的爆炸界限和它们的浓度。可由公式求出：N N多种可燃气体同时存在时的混合气体爆炸上限或下限，多种可燃气体同时存在时的混合气体爆炸上限或下限，；C1 C1、C2C2、C3.CnC3.Cn分别为各可燃气体占可燃气体总的体积百分比，；分别为各可燃气体占可燃气体总的体积百分比，；C1+C2+C3+.Cn=100 C1+C2+C3+.Cn=100 N1 N1、N2N2

28、、N3.NnN3.Nn分别为各可燃气体的爆炸上限或下限，分别为各可燃气体的爆炸上限或下限，；（3 3）煤尘）煤尘-本身具有爆炸，本身具有爆炸，300400 300400 挥发挥发 气体气体（4 4）空气压力）空气压力-压力大，分子接近，碰撞几率增加范围扩大压力大，分子接近，碰撞几率增加范围扩大 （5 5）惰性气体）惰性气体 可以降低瓦斯爆炸的危急性。可以降低瓦斯爆炸的危急性。2 2 瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量 瓦瓦斯斯的的最最低低点点燃燃温温度度和和最最小小点点燃燃能能量量确确定定于于空空气气中中的的瓦瓦斯斯浓浓度度，瓦瓦斯斯-空空气气混混合合气气体体的的

29、最最低低点点燃燃温温度度，绝绝热热压缩时压缩时565565，其它状况时，其它状况时650650。最低点燃能量为最低点燃能量为0.28mJ0.28mJ。3 3 瓦斯的引火延迟性瓦斯的引火延迟性 引火延迟性：引火延迟性：平安意义。平安意义。三三 煤矿井下瓦斯爆炸事故缘由分析煤矿井下瓦斯爆炸事故缘由分析 1 1、火源、火源 井井下下的的一一切切高高温温热热源源电电气气、放放炮炮、摩摩擦擦、静静电电 2 2、发生地点、发生地点 掘进工作面占掘进工作面占80%90%80%90%，采煤工作面占，采煤工作面占10%20%10%20%采煤工作面发生地点上隅角，采煤机药割旁边采煤工作面发生地点上隅角，采煤机药割

30、旁边 掘进面发生的缘由：掘进面发生的缘由：四、预防瓦斯爆炸的措施四、预防瓦斯爆炸的措施(一一)防止瓦斯积聚防止瓦斯积聚 所所谓谓瓦瓦斯斯积积聚聚是是指指瓦瓦斯斯浓浓度度超超过过2 2，其其体体积积超超过过0.5m30.5m3的现象。的现象。1 1、搞好通风。、搞好通风。2 2、刚好处理局部积存的瓦斯。、刚好处理局部积存的瓦斯。1 1）、采面上隅角瓦斯积聚处理；）、采面上隅角瓦斯积聚处理；2 2）、综采面处理）、综采面处理 3 3）、顶板旁边层状积聚处理；）、顶板旁边层状积聚处理；4 4）、顶板冒落孔洞内积聚处理；）、顶板冒落孔洞内积聚处理；5 5）、复原有大量瓦斯积存盲巷或打开封闭）、复原有大

31、量瓦斯积存盲巷或打开封闭 .抽放瓦斯抽放瓦斯 4.4.常常检查瓦斯浓度和通风状况常常检查瓦斯浓度和通风状况 （二）、防止瓦斯引燃（二）、防止瓦斯引燃 防防止止瓦瓦斯斯引引燃燃的的原原则则，是是对对一一切切非非生生产产必必需需的的热热源源，要要坚坚决决禁禁绝绝。生生产产中中可可能能发发生生的的热热源源，必必需需严严加加管管理理和和限限制制，防止它的发生或限定其引燃瓦斯的实力。防止它的发生或限定其引燃瓦斯的实力。(三三)、防止瓦斯爆炸灾难事故扩大的措施、防止瓦斯爆炸灾难事故扩大的措施 万万一一发发生生爆爆炸炸，应应使使灾灾难难波波及及范范围围局局限限在在尽尽可可能能小小的的区区域内，以削减损失。域

32、内，以削减损失。第七节第七节 瓦斯抽放瓦斯抽放一、概述一、概述 规定：规定：当回采工作面瓦斯涌出量当回采工作面瓦斯涌出量5m3/min5m3/min；掘进工作面瓦斯涌出量掘进工作面瓦斯涌出量3m3/min3m3/min，接受通风方法解决瓦，接受通风方法解决瓦斯问题不合理时，应当抽放瓦斯。斯问题不合理时，应当抽放瓦斯。抽放瓦斯的方法：抽放瓦斯的方法：按瓦斯的来源分三类；开采煤层、邻近层、采空区抽放按瓦斯的来源分三类；开采煤层、邻近层、采空区抽放 按抽放的机理分为两类；未卸压和卸压抽放按抽放的机理分为两类；未卸压和卸压抽放 按汇合瓦斯的方法分为三类。钻孔、巷道抽放、钻孔与按汇合瓦斯的方法分为三类。

33、钻孔、巷道抽放、钻孔与巷道综合抽放巷道综合抽放 贯彻贯彻“先抽后采，监测监控，以风定产先抽后采，监测监控，以风定产”十二字方针十二字方针二、开采煤层的瓦斯抽放二、开采煤层的瓦斯抽放 开开采采煤煤层层的的瓦瓦斯斯抽抽放放，是是在在煤煤层层开开采采之之前前或或采采掘掘的的同同时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。1 1、未卸压的钻孔抽放、未卸压的钻孔抽放 本法适用于透气数较大的开采煤层预抽的瓦斯。本法适用于透气数较大的开采煤层预抽的瓦斯。按按钻钻孔孔与与煤煤层层的的关关系系分分为为穿穿层层钻钻孔孔和和沿沿层层钻钻孔孔；按按钻钻孔孔角角度度分分为为上上向向孔孔、

34、下下向向孔孔和和水水平平孔孔。我我国国多多接接受受穿穿层上向钻孔。层上向钻孔。钻孔参数：钻孔参数：钻孔方向钻孔方向 我国多为上向孔；我国多为上向孔；孔间距孔间距 3050m 3050m抽放负压抽放负压 孔口负压不超过孔口负压不超过14kPa14kPa钻孔直径钻孔直径 70100mm 70100mm2 2、卸压的钻孔抽放、卸压的钻孔抽放2 2、卸压的钻孔抽放、卸压的钻孔抽放1 1）、随掘随抽）、随掘随抽2 2）、随采随抽）、随采随抽顶板走向钻孔，顶板走向钻孔，顶板巷道顶板巷道1782（1）工作面1782（3）底板抽放巷钻场下 向 钻孔上向穿层钻孔112煤C13煤采空区2025m50m图31782

35、（3）底板抽放巷钻场钻孔布置图3 3、人工增加煤层透气系数的措施、人工增加煤层透气系数的措施1 1）、水力压裂；）、水力压裂；2 2）、水力割缝；）、水力割缝；3 3）、深孔爆破）、深孔爆破4 4）、酸性处理；）、酸性处理；5 5）、交叉钻孔。）、交叉钻孔。三、邻近层的瓦斯抽放三、邻近层的瓦斯抽放 邻近层含义邻近层含义 为什么邻近层抽放总能抽出瓦斯呢？为什么邻近层抽放总能抽出瓦斯呢？煤层开采后，在其顶板形成三个受采动影响的地带：冒煤层开采后，在其顶板形成三个受采动影响的地带：冒落带、裂隙带和变形带，在其底板则形成卸压带。落带、裂隙带和变形带，在其底板则形成卸压带。增增大。留意问题大。留意问题

36、参数：钻场位置；钻场或钻孔的间距；钻孔角度；钻孔参数：钻场位置；钻场或钻孔的间距；钻孔角度；钻孔进入的层位；孔径和抽放负压进入的层位；孔径和抽放负压 四、采空区抽放四、采空区抽放 采采空空区区瓦瓦斯斯抽抽放放可可分分为为全全封封闭闭式式抽抽放放和和半半封封闭闭式式抽抽放放两两类类。全全封封闭闭式式抽抽放放又又可可分分为为密密闭闭式式抽抽放放、钻钻孔孔式式抽抽放放和和钻钻孔孔与与密密闭闭相相结结合合的的综综合合抽抽放放等等方方式式。半半封封闭闭式式抽抽放放是是在在采采空空区区上上部部开开掘掘一一条条专专用用瓦瓦斯斯抽抽放放巷巷道道(如如鸡鸡西西矿矿务务局局城城子子河河煤煤矿矿)，在在该该巷巷道道

37、中中布布置置钻钻场场向向下下部部采采空空区区打打钻钻，同同时时封封闭闭采采空空区区入入口口，以以抽抽放放下下部部各各区区段段采采空空区区中中从从邻邻近近层层涌涌入入的的瓦瓦斯斯。抽抽放放的的采采空空区区可可以以是是一一个个采采煤煤工工作作面面(如如松松藻藻矿矿务务局局打打通通二二矿矿)，或或一一两两个个采采区区的的局局部部范范围围(如如天天府府矿矿务务局局磨磨心心坡坡煤煤矿矿)，也也可可以以是是一一个个水水平平结结束束后后的的大大范围抽放范围抽放(如中梁山矿务局如中梁山矿务局)。五、围岩瓦斯抽放五、围岩瓦斯抽放 煤煤层层围围岩岩裂裂隙隙和和溶溶洞洞中中存存在在的的高高压压瓦瓦斯斯会会对对岩岩巷

38、巷掘掘进进构构成成瓦瓦斯斯喷喷出出或或突突出出危危急急。为为了了施施工工平平安安，可可超超前前向向岩岩巷巷两两侧侧或或掘掘进进工工作作面面前前方方的的溶溶洞洞裂裂隙隙带带打打钻钻，进进行行瓦瓦斯斯抽抽放放(如广旺矿务局唐家河煤矿如广旺矿务局唐家河煤矿)。六六 、瓦斯抽放设备、瓦斯抽放设备 抽抽放放瓦瓦斯斯的的设设备备主主要要有有钻钻机机、封封孔孔装装置置、管管道道、瓦瓦斯斯泵泵、平平安安装装置置和和检检测仪表。测仪表。钻钻机机：依依据据钻钻孔孔深深度度选选择择，可可用用专专用用于于打打抽抽放放钻钻孔孔的的钻钻机机（装装有有排排放放瓦瓦斯斯装装置置），也也可可以以用用一一般般钻钻机机。钻钻孔孔打

39、打好好后后，将将孔孔口口段段直直径径扩扩大大到到100100120mm120mm，插入直径，插入直径707080mm80mm的钢管。的钢管。封封孔孔：用用水水泥泥砂砂浆浆封封孔孔，也也可可以以用用胶胶圈圈封封孔孔器器或或聚聚胺胺脂脂封封孔孔。封封口口深深度度视视孔孔口口旁旁边边围围岩岩性性质质而而定定，围围岩岩坚坚实实时时2 23m3m，围围岩岩松松软软时时6 67m7m，甚甚至至10m10m左右。左右。其其它它：封封孔孔后后，必必需需在在抽抽放放前前用用弯弯管管、自自动动放放水水器器、流流量量计计、铠铠装装软软管管(或抗静电塑料软管或抗静电塑料软管)、闸门等将钻孔与抽放管路连接起来。、闸门等

40、将钻孔与抽放管路连接起来。1 1、抽放瓦斯的管道、抽放瓦斯的管道 一一般般用用钢钢管管或或铸铸铁铁管管。管管道道直直径径是是确确定定抽抽放放投投资资和和抽抽放放效效果果的的重重要要因因素素之之一一。管管道道直直径径D D（m m）应应依依据据预预料料的的抽抽出出量量，用下式计算：用下式计算：D D=(4Qc)/(60v)1/2=(4Qc)/(60v)1/2 (9-7-1)(9-7-1)式式中中;Qc Qc-管管内内气气体体流流量量，m3/min;m3/min;v v-管管内内气气体体流速，流速，m/s;m/s;管管内内瓦瓦斯斯流流速速 V:5m/sV20m/sV:5m/sV20m/s，一一般般

41、取取V=10V=1015m/s15m/s。这这样才能使选择的管径有足够的通过实力和较低的阻力。样才能使选择的管径有足够的通过实力和较低的阻力。大多数矿井抽放瓦斯的管道内径为：大多数矿井抽放瓦斯的管道内径为：采区的采区的100mm100mm150mm150mm，大巷的大巷的150mm150mm300mm300mm，井筒和地面的井筒和地面的200mm200mm400mm400mm。管道阻力计算：管道铺设路途选定后，进行管道总阻力的计算，用来选择瓦管道阻力计算：管道铺设路途选定后，进行管道总阻力的计算，用来选择瓦斯泵。管道阻力计算方法和通风设计时计算矿井总阻力一样，即选择阻力斯泵。管道阻力计算方法和

42、通风设计时计算矿井总阻力一样，即选择阻力最大的一路管道，分别计算各段的摩擦阻力和局部阻力，累加起来即为整最大的一路管道，分别计算各段的摩擦阻力和局部阻力，累加起来即为整个系统的总阻力。个系统的总阻力。摩擦阻力摩擦阻力hf(Pa)hf(Pa)可用下式计算可用下式计算:hf=(1-0.00446C)LQc2/kD5 hf=(1-0.00446C)LQc2/kD5 式中式中 L-L-管道的长度，管道的长度，m;D-m;D-管径管径 cm;k-cm;k-系数系数 见表见表(9-7-3)(9-7-3)Qc-Qc-管内混合气体的流量管内混合气体的流量),m3/h),m3/h；C-C-混合气体中的瓦斯浓度。

43、混合气体中的瓦斯浓度。表表 9-7-3 9-7-3 管径管径cmcm 3.2 4.0 5.0 7.0 8.0 10.0 12.5 15.0 3.2 4.0 5.0 7.0 8.0 10.0 12.5 15.0 15.015.0k k 0.05 0.051 0.053 0.056 0.058 0.063 0.068 0.071 0.072 0.05 0.051 0.053 0.056 0.058 0.063 0.068 0.071 0.072 局部阻力一般不进行个别计算，而是以管道总摩擦阻力的局部阻力一般不进行个别计算，而是以管道总摩擦阻力的10102020作为作为局部阻力。局部阻力。管道的总阻

44、力管道的总阻力hR-hR-为为:2 2、瓦斯泵、瓦斯泵 常常用用的的瓦瓦斯斯泵泵有有，水水环环式式真真空空泵泵、离离心心式式鼓鼓风风机机和和回回转转式鼓风机。式鼓风机。水水环环式式真真空空泵泵的的特特点点是是真真空空度度高高、负负压压大大、流流量量小小、平平安安性性好好(工工作作室室内内充充溢溢介介质质，不不会会发发生生瓦瓦斯斯爆爆炸炸)。适适用用于抽出量不大，要求抽放负压高矿井。于抽出量不大，要求抽放负压高矿井。离离心心式式鼓鼓风风机机适适用用于于瓦瓦斯斯抽抽出出量量大大（20201200m3/min1200m3/min），管道阻力不高（管道阻力不高（4 45kPa5kPa）的抽放状况下。）

45、的抽放状况下。回回转转式式鼓鼓风风机机的的特特点点是是，管管道道阻阻力力变变更更时时，风风机机的的流流量量几几乎乎不不变变，所所以以供供气气匀匀整整，效效率率高高。缺缺点点是是噪噪音音大大，检检修困难。修困难。3 3、流量计、流量计 为为了了全全面面驾驾驭驭与与管管理理井井下下瓦瓦斯斯抽抽放放状状况况，须须要要在在总总管管、支支管管和和各各个个钻钻场场内内安安设设测测定定瓦瓦斯斯流流量量的的流流量量计计。目目前前井井下下一一般般接接受受孔孔板板流流量量计计，如如图图(9-7-11)(9-7-11)所所示示。孔孔板板两两端端静静压压差差h(h(可可用用水水柱柱计计测测出出)与与流流过过孔孔板板的

46、的气气体体流流量量有有如如下关系式下关系式:Q=9.710-4KhP/0.716C Q=9.710-4KhP/0.716C+1.293(1-C)1/2+1.293(1-C)1/2 (9-7-4)(9-7-4)式式中中 Q Q-温温度度为为2020，压压力力为为101.3Pa101.3Pa时时的的混混合合气气体体流流量量，m3/minm3/min；h h-孔板两端静压差，孔板两端静压差，PaPa；P P-孔板出口端确定静压，孔板出口端确定静压，PaPa；C C-瓦斯浓度，；瓦斯浓度，；K K-孔板流量系数，孔板流量系数，K KKtcSk60 (m2.5/min)KtcSk60 (m2.5/min

47、)C1 C1-流速收缩系数，取流速收缩系数，取0.650.65；Kt Kt-孔板系数孔板系数(加工精度好时取加工精度好时取1)1)；Sk Sk-孔板孔口面积，孔板孔口面积，m2m2；4 4、其它装置、其它装置1 1）放放水水器器 为为了了刚刚好好放放出出管管道道内内的的积积水水，以以免免堵堵塞塞管管道道。在在钻钻孔孔旁旁边边和和管管路路系系统统中中都都要要安安装装放放水水器器。最最简简洁洁的的放放水水器器为为“”形形管管自自动动放放水水器器当当型型管管内内积积水水超超过过开开口口端端的的管管长长时时，水就自动流出。水就自动流出。2 2）防爆、防回火装置）防爆、防回火装置 抽抽放放系系统统正正常

48、常工工作作状状态态遭遭到到破破坏坏，管管内内瓦瓦斯斯浓浓度度降降低低时时，遇遇到到火火源源瓦瓦斯斯就就有有可可能能燃燃烧烧或或爆爆炸炸。为为了了防防止止火火焰焰沿沿管管道道传传播播,正正常常抽抽放放时时，瓦瓦斯斯由由进进气气口口进进入入，经经水水封封器器由由出出口口排排出出。管管内内发发生生瓦瓦斯斯燃燃烧烧或或爆爆炸炸时时，火火焰焰被被水水隔隔断断、熄熄灭灭、爆爆炸炸波波将防爆盖冲破而释放于大气中。将防爆盖冲破而释放于大气中。防防回回火火网网多多由由4 46 6层层导导热热性性能能好好而而不不易易生生锈锈的的铜铜网网构构成成，网孔约网孔约0.5mm0.5mm 规规程程规规定定，利利用用瓦瓦斯斯时时，抽抽出出瓦瓦斯斯中中的的瓦瓦斯斯浓浓度度不不得得低低于于3030；不不利利用用瓦瓦斯斯时时，用用干干式式抽抽气气设设备备，瓦瓦斯斯浓浓度度不不得得低于低于2525。抽抽出出的的瓦瓦斯斯，可可以以按按其其浓浓度度的的不不同同，合合理理地地加加以以利利用用：浓浓度度为为35354040时时，主主要要用用作作工工业业、民民用用燃燃料料；浓浓度度5050以以上上的的瓦瓦斯斯可可以以用用作作化化工工原原料料，如如制制造造炭炭黑黑和和甲甲醛醛。抚抚顺顺、阳阳泉泉、天府、中梁山和淮南等局矿都已建厂生产。天府、中梁山和淮南等局矿都已建厂生产。