煤矿安全培训课件--矿井瓦斯及其防治.ppt

1,矿井瓦斯及其防治,矿井灾害防治理论与技术,,2,,先抽后采以风定产监测监控,安全技术概述,3,1.3矿山安全法规⑴中华人民共和国劳动法⑵中华人民共和国安全生产法⑶中华人民共和国矿山安全法⑷煤矿安全规程⑸煤矿安全监察条例⑹煤矿安全评价导则⑺安全生产许可证条例⑻煤矿建设工程安全实施竣工验收标准⑼其它适用于安全评价的法律、法规、安全标准、技术标准、设计规范、安全细则、安全条例以及国家煤矿安全监察局、省煤矿安全监察局相关文件。如煤矿防治水工作条例、矿井通风安全装备标准、中华人民共和国矿山安全法实施条例、防治煤与瓦斯突出细则、矿井瓦斯抽放管理规范等等。,安全技术概述,4,1.4安全管理机构设置,政策法规司,人事培训司,生产安全应急救援办公室,规划科技司,办公室国际合作司、财务司,安全生产协调司国家安全生产监察专员办公室,监督管理一司海洋石油作业安全办公室,监督管理二司,机关党委,,,,,,,,,,,国家安全生产监督管理总局,,安全技术概述,,5,1.4安全管理机构设置,安全技术概述,,,,6,1.4安全管理机构设置,安全技术概述,7,1.5全国煤矿数量,安全技术概述,8,1.6全国煤炭生产情况,安全技术概述,9,1.72001-2005年度煤矿事故情况,安全技术概述,10,1.82001-2005年度特大事故情况,安全技术概述,11,1.92001-2005年度百万吨死亡率情况,安全技术概述,12,1.101949-2005年度100人以上死亡事故,安全技术概述,13,2.1.1矿井瓦斯来源,矿井瓦斯及其防治2.1瓦斯的来源与性质,14,2.1.2矿井瓦斯性质,矿井瓦斯及其防治2.1瓦斯的来源与性质,15,2.1.3煤矿常见气体的部分物理性质,矿井瓦斯及其防治2.1瓦斯的来源与性质,16,2.2.1瓦斯成因,矿井瓦斯及其防治2.2煤层瓦斯生成及分带,17,2.2.2成煤过程中瓦斯生成量,矿井瓦斯及其防治2.2煤层瓦斯生成及分带,18,2.2.3煤层瓦斯垂向分带各带气体组分,矿井瓦斯及其防治2.2煤层瓦斯生成及分带,19,2.3.1瓦斯在煤体内存在状态,矿井瓦斯及其防治2.3煤层瓦斯赋存,20,2.4.1煤的孔隙分类,矿井瓦斯及其防治2.4煤的性质,21,2.4.2不同变质程度煤的孔隙分布,矿井瓦斯及其防治2.4煤的性质,22,2.4.3煤的吸附等温线,矿井瓦斯及其防治2.4煤的性质,1916年郎格缪尔导出单分子层吸附状态方程--郎格缪尔方程式中X给定温度下，瓦斯压力为p时单位质量固体表面吸附的气体体积，m3/t；p煤层平衡的瓦斯压力，MPa；a吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t；b吸附常数，MPa-1。,23,2.4.4煤的吸附能力主要影响因素,矿井瓦斯及其防治2.4煤的性质,1瓦斯压力,煤的吸附能力主要影响因素,5煤中水分,4变质程度,,,,,,,温度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8。,CO2CH4N2,在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。,艾琴格尔经验公式式中Xw湿煤的瓦斯吸附量，m3/t；Xd干煤的瓦斯吸附量，m3/t；Mad煤中水分含量，。,变质程度和孔隙结构和比表面积及化学成份有关，呈马鞍型变化。,,,,,,3温度,2气体性质,24,2.4.5不同变质程度煤的吸附瓦斯量,矿井瓦斯及其防治2.4煤的性质,图2不同变质程度煤的吸附瓦斯量（“t30℃，p2MPa）1、2、3一非突出煤；4、5，6一突出煤；1、4一新容量法2、5一重量法，3、6一旧容量法,25,2.4.6煤层瓦斯含量主要决定因素,矿井瓦斯及其防治2.4煤的性质,26,2.5.1煤层瓦斯流动1、原始煤体瓦斯在煤层中以呈压缩状态，煤层瓦斯压力随深度增大而增大，是在漫长的地质年代里，煤层瓦斯由深龈向地表流动的结果，但这种煤层瓦斯流动是极其缓慢的，在采矿工程中，研究煤层瓦斯流动时，一般忽略这种缓慢的瓦斯流动。通常认为，在采掘工作或钻孔未影响到的煤层，瓦斯处于平衡状态，不会发生瓦斯流动。,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,27,2.5.1煤层瓦斯流动2、采掘影响区由于采掘破坏了原有的瓦斯压力平衡状态，引起瓦斯流动，形成瓦斯流动场。应响影响煤层瓦斯流动的因素很多，诸如煤层赋存条件、瓦斯压力、含量、煤层透气性以及采掘技术条件等等，但主要影响因素为瓦斯压力和煤层透气性，前者是瓦斯流动的动力，后者是瓦斯流动的阻力。,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,28,2.5.2煤层瓦斯流动方式①当孔隙直径为10-5～10-4时，由于孔径大于瓦斯分子的平均自由程l0-5cm，瓦斯流动表现为自由扩散或慢速的层流渗透，这时瓦斯流动符合费克或达西定律。②当孔隙直径为10-4～210-4cm时，瓦斯流动为层流渗透，符合达西定律。③当孔径或可见裂隙宽度大于210-4cm时，瓦斯流动表现为层流渗透或层流与紊流的混合过渡流。④当孔隙直径小于10-5cm时，瓦斯流动属于分子扩散。⑤当孔径小于310-7cm时，会出现瓦斯表面扩散和固体中的扩散。煤层中上述各种瓦斯流动形式是同时存在的，但为了简化煤层瓦斯流动状态，通常用线性渗透规律来描述，即认为煤层中瓦斯流动属层流渗透，即符合达西定律。,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,29,2.5.3瓦斯流动场瓦斯在煤层中由高压流向低压，在煤层中即形成一定的流动范围瓦斯流动场。从时间因素来看流动类型可分为稳定流动和非稳定流动两种类型，前者流动场不随时间而变化，后者流动场随时间而改变。煤层瓦斯流动属非稳定流动类型。从空间形态来看瓦斯流动类型分为单向流动、径向流动和球向流动三种类型。,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,30,2.5.3瓦斯流动场,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,一单向流动单向流动的特点是煤层瓦斯沿单一方向流动，流线相互平行。沿煤层开掘高度大于煤层厚度的巷道后，巷道两侧煤层中的瓦斯皆沿垂直于巷道的方向流动，这种流动属单向流动。,煤层瓦斯单向流动1－瓦斯流线，2－等瓦斯压力线,31,2.5.3瓦斯流动场,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,二径向流动径向流动是平面流动。径向流动时，等瓦斯压力线为一组同心圆，瓦斯流线沿圆的径向发展。在煤矿井下，石门或钻孔垂直揭穿煤层时，煤层中的瓦斯流动就是径向流动。,煤层瓦斯径向流动1－瓦斯流线，2－等瓦斯压力线,32,2.5.3瓦斯流动场三球向流动球向流动的特点是等瓦斯压力线为一组同心球状，瓦斯流线沿球的径向发展。在煤矿井下属球向流动的情况很少见。石门揭特厚煤层，特厚煤层中的掘进面迎头和钻孔孔底以及煤块的瓦斯放散等都可近似地视为球向流动。,矿井瓦斯及其防治2.5煤层瓦斯流动,33,2.6.1矿井瓦斯涌出方式,矿井瓦斯及其防治2.6矿井瓦斯涌出,34,2.6.2矿井瓦斯涌出表达方式,矿井瓦斯及其防治2.6矿井瓦斯涌出,35,2.6.3矿井瓦斯涌出量主要影响因素,矿井瓦斯及其防治2.6矿井瓦斯涌出,36,2.6.4矿井瓦斯等级,矿井瓦斯及其防治2.6矿井瓦斯涌出,37,2.6.4矿井瓦斯等级,矿井瓦斯及其防治2.6矿井瓦斯涌出,38,2.7.1矿井瓦斯的危害,矿井瓦斯及其防治2.7矿井瓦斯的危害,39,2.8.1预测方法,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,40,2.8.2矿山统计法（1）基本公式开采实践表明，在一定深度范围内，矿井相对瓦斯涌出量与开采深度呈如下线性关系,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,41,2.8.2矿山统计法（2）瓦斯测定资料统计分析,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,式中q为采区或工作面瓦斯涌出量的月平均值，m3/t；Qi、Ci为月内每次测得的回风量m3/min和回风流中瓦斯浓度；n为统计月份的测定次数；A为统计月平均日产量，t/d；Hc为全矿井加权平均开采深度m；Hi、Ai为鉴定月份第i采区的采深m和产量t。,42,2.8.2矿山统计法（3）使用条件及要点①生产矿井的延深水平、生产水平的新采区、与生产矿井邻近的新矿井，在应用中必须保证预测区的开采技术条件、地质条件与生产区相同或类似。②应用统计预测法时的外推范围一般沿垂深不超过100～200m，沿煤层倾斜方向不超过600m。③某些矿井相对瓦斯涌出量与开采深度之间并不呈线性关系，即a值不是常数，此时，应首先根据实际资料确定a值随开采深度的变化规律。④工作面从开切眼形成到第一次放顶期间，由于瓦斯涌出尚未达正常状态，在该段时间内的测定数据不能在统计分析中应用；⑤在采煤不正常的情况下测得的瓦斯涌出量，以及地质变化带采区瓦斯涌出量变化很大的情况下测得的瓦斯涌出量，均不能在统计分析中应用。⑥在实施瓦斯抽放的采区和工作面，还应考虑抽放瓦斯的影响。,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,43,2.8.3分源预测法1矿井瓦斯涌出的源,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,,,,井下涌出瓦斯的地点即为瓦斯涌出源。瓦斯涌出源的多少、各涌出源涌出瓦斯量的大小直接决定着矿井瓦斯涌出量的大小。应用分源预测法预测矿井瓦斯涌出量，是以煤层瓦斯含量、煤层开采技术条件为基础，根据各基本瓦斯涌出源的瓦斯涌出规律，计算回采工作面、掘进工作面、采区及矿井瓦斯涌出量。,44,2.8.3分源预测法2计算方法（1）开采煤层（包括围岩）瓦斯涌出量①薄及中厚煤层不分层开采时按下式计算②厚煤层分层开采时按下式计算（2）邻近层瓦斯涌出量,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,45,2.8.3分源预测法2计算方法（3）掘进巷道煤壁瓦斯涌出量（4）掘进落煤的瓦斯涌出量（5）回采工作面瓦斯涌出量（6）掘进工作面瓦斯涌出量,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,46,2.8.3分源预测法2计算方法（7）生产采区瓦斯涌出量（8）矿井瓦斯涌出量,矿井瓦斯及其防治2.8矿井瓦斯涌出量预测,47,2.9.1瓦斯爆炸机理1瓦斯爆炸的化学反应过程化学反应式为井下空气O2不足，反应的最终式为2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在，就将发生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已迈破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的CH4和02，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,48,2.9.2瓦斯爆炸发生条件,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,49,2.9.3瓦斯爆炸的界限,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,50,2.9.4瓦斯爆炸的主要影响因素,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,51,2.9.5瓦斯爆炸危害,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,52,2.9.6瓦斯爆炸发生原因,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,53,2.9.6瓦斯爆炸发生原因,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,54,2.9.6瓦斯爆炸发生原因,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,55,2.9.7瓦斯爆炸危险性判别,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,56,2.9.8防治瓦斯爆炸措施,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,57,2.9.9防治瓦斯爆炸措施,矿井瓦斯及其防治2.9矿井瓦斯爆炸,58,2.10.1突出分类及特征,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,59,2.10.1突出分类及特征,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,60,2.10.2煤与瓦斯突出一般规律,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,61,2.10.3防突技术的发展,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,62,2.10.4“四位一体”综合防突措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,63,“四位一体”综合防突体系,64,2.10.5区域预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,单项指标法,区域预测,综合指标法,瓦斯地质统计法,其它方法,,,,,,,动力区划法,坑透法,瓦斯地质方法,三维地震法,,,,,,,65,2.10.5区域预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,66,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,67,2.10.5区域预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,68,2.10.5区域预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,69,2.10.6工作面预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,70,2.10.6工作面预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,,71,2.10.6工作面预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,72,2.10.6工作面预测方法,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,73,2.10.7防突技术措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,74,2.10.7.1预抽煤层瓦斯措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,75,2.10.7.1预抽煤层瓦斯措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,76,2.10.7.2超前钻孔措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,77,2.10.7.2超前钻孔措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,78,2.10.7.2超前钻孔措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,79,2.10.7.3深孔松动爆破,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,80,2.10.7.4金属骨架措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,81,2.10.8安全防护措施,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,82,2.10.8.1震动放炮,矿井瓦斯及其防治2.10煤与瓦斯突出,83,2.11.1煤矿瓦斯抽放技术的发展,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,84,2.11.2煤层抽放瓦斯难易程度分类指标,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,85,2.11.3瓦斯抽放难易程度评价矿井瓦斯抽放管理规范根据煤层透气性系数和钻孔流量衰减系数，将未卸压原始煤层的抽放难易程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,86,2.11.4瓦斯抽放效果评价指标,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,87,2.11.5煤矿瓦斯抽放方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,88,2.11.5.1开采层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,89,2.11.5.1开采层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,90,2.11.5.1开采层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,91,2.11.5.1开采层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,4开采层卸压抽放,,边掘边抽,当掘进煤层巷道瓦斯涌出量大子3m3／min时，由煤巷两侧掘进小钻场，在钻场内布置钻孔，抽放巷道周围卸压煤体的瓦斯，并截取深处煤体涌出的瓦斯。适用条件与优缺点①掘进煤层巷道时瓦斯涌出量超过3m3/min，通风不易解决瓦斯问题。②适于透气性低，预抽效果不好的煤层。③抽出巷道周围煤休的卸压瓦斯，并可截取煤体深处涌出的瓦斯，减少涌入巷道的瓦斯量，抽放效果好。④钻孔易漏气，往往不易保证规定的抽放瓦斯浓度。,,,92,2.11.5.1开采层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,93,2.11.5.2邻近层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,94,2.11.5.2邻近层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,95,2.11.5.2邻近层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,96,2.11.5.2邻近层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,97,2.11.5.2邻近层抽放瓦斯方法,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,98,2.11.5.3采空区瓦斯抽放,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,99,2.11.5.3采空区瓦斯抽放,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,100,2.11.5.3采空区瓦斯抽放,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,101,2.11.5.3采空区瓦斯抽放,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,1半封闭采空区瓦斯抽放,,高位钻孔抽放,,102,2.11.5.3采空区瓦斯抽放,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,103,2.11.6综合抽放瓦斯方法及抽放瓦斯标准化随着煤矿机械化水平的提高，以及综采放顶煤开采方法的应用，由于开采强度的大幅度提高，开采后包括围岩、邻近层，采空区等的瓦斯涌出量也急剧增加，有的工作面瓦斯涌出总量超过100m3／min，这样大的瓦斯涌出量使原有的抽放方式、方法已不能消除工作面的瓦斯威胁。为了实现高产高效矿井工作面的高安全生产，要求抽瓦斯技术有一个新的突破，而解决高产高效矿井工作面的高瓦斯涌出问题的方法只能是实行综合抽放瓦斯。“八五”期间，抚顺分院与松藻局协作，在打通二矿进行抽放瓦斯标准化研究工作，建立了抽放瓦斯示范矿井。在确定瓦斯来源上，应用分源预测法分别确定了工作面开采层、上邻近层、下邻近层和围岩瓦斯涌出量，为确定抽放方法提供科学依据。在抽放方法上，根据瓦斯来源确定采用回风巷钻场倾斜钻孔抽放上邻近层瓦斯、底板瓦斯巷倾斜上向穿层钻孔抽放下邻近层瓦斯、穿层网格布孔与平行沿层钻孔相结合抽放开采层瓦斯、插管法抽放全封闭呆空区瓦斯的综合抽放方法。,矿井瓦斯及其防治2.11煤矿瓦斯抽放,