我国煤矿瓦斯防治新技术介绍.ppt

我国煤矿瓦斯防治新技术介绍,（王兆丰研究员）,河南理工大学2006年7月,河南理工大学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。,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。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,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,一、快速消突新技术,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水力挤出前,水力挤出后,,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,σy,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,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。,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,,,机理之一卸压带加长，集中应力带前移，应力集中程度下降,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）108NM，水力挤出后煤体前方弹性潜能降为（0.98～4.23）108NM，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。,机理之二前方煤体弹性潜能大幅降低,,,一、快速消突新技术,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。,一、快速消突新技术,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。（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,本煤层瓦斯边掘边抽,二、矿井瓦斯抽放新技术,二、矿井瓦斯抽放新技术,二、矿井瓦斯抽放新技术,二、矿井瓦斯抽放新技术,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。CH42O2→CO22H20833.28J/molCH42O24N2→CO22H208N2833.28J/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。,瓦斯爆炸的危害●火焰锋面火焰锋面，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,三、瓦斯爆炸防治知识,瓦斯爆炸的条件----瓦斯浓度,三、瓦斯爆炸防治知识,瓦斯爆炸的条件----瓦斯浓度,三、瓦斯爆炸防治知识,瓦斯爆炸的条件----火源,三、瓦斯爆炸防治知识,瓦斯爆炸的条件----火源,三、瓦斯爆炸防治知识,三、瓦斯爆炸防治知识,三、瓦斯爆炸防治知识,三、瓦斯爆炸防治知识,祝各位领导身体健康,