矿井瓦斯综合治理.ppt
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煤矿瓦斯灾害治理新技术PPT课件
为此，针对瓦斯抽放长钻孔施工过程中的钻孔定位 和钻具等关键技术难题，西安院重点研究完善了稳定 组合钻头、组合钻具，开发了多点即时测斜仪等。
21
稳定组合钻头及稳定组合钻具
内凹复合片钻头
多级组合钻头
复合片组合式 扩孔钻头
22
应用效果
▲在七台河精煤集团新兴矿41051工作面分别完成了 孔深520m、685m和374m的近水平高位岩石定向钻孔。 ▲在铜川局玉华矿完成了一个孔深820m定向钻孔。 ▲在彬长公司大佛寺矿钻进了深度为705m的长钻孔 ▲2006年，在寺河矿2305工作面对研制的Φ73mm高 强度钻杆、稳定组合钻头和组合钻具进行了试验验 证, 共钻进三个钻孔，孔深分别为603m、350m和 612m的近水平煤层定向钻孔。
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。
它是一种差压式流量传感器。它通过在管道中心安装一锥形体，使管道中
心流体绕锥形体流动，迫使高流速的中心与接近管壁的低流速均匀化从而
在锥体前后形成稳定的差压，通过计算得到介质流量。
34
7.地面钻井“一井三用”技术
首先超前于煤炭开采， 设置压裂井形式的地面 钻井，以压裂法在煤层 中形成人工裂缝和产气 通道，利用瓦斯自然释 放的正压进行瓦斯收集， 消除下煤组的煤与瓦斯 突出
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稳定组合钻头及稳定组合钻具
内凹复合片钻头
多级组合钻头
复合片组合式 扩孔钻头
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应用效果
▲在七台河精煤集团新兴矿41051工作面分别完成了 孔深520m、685m和374m的近水平高位岩石定向钻孔。 ▲在铜川局玉华矿完成了一个孔深820m定向钻孔。 ▲在彬长公司大佛寺矿钻进了深度为705m的长钻孔 ▲2006年，在寺河矿2305工作面对研制的Φ73mm高 强度钻杆、稳定组合钻头和组合钻具进行了试验验 证, 共钻进三个钻孔，孔深分别为603m、350m和 612m的近水平煤层定向钻孔。
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。
它是一种差压式流量传感器。它通过在管道中心安装一锥形体，使管道中
心流体绕锥形体流动，迫使高流速的中心与接近管壁的低流速均匀化从而
在锥体前后形成稳定的差压，通过计算得到介质流量。
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7.地面钻井“一井三用”技术
首先超前于煤炭开采， 设置压裂井形式的地面 钻井，以压裂法在煤层 中形成人工裂缝和产气 通道，利用瓦斯自然释 放的正压进行瓦斯收集， 消除下煤组的煤与瓦斯 突出
《矿井瓦斯综合治理》课件
结论
矿井瓦斯综合治理对煤矿安全至关重要，需要不断改进和创新技术和方法以 提高治理效果。
《矿井瓦斯综合治理》 PPT课件
探索矿井瓦斯综合治理是确保煤矿安全的关键。本课件介绍矿井瓦斯的来源、 危害和治理措施，并提供案例分析和改进方向。
概述
矿井瓦斯的危害是煤矿。
矿井瓦斯的来源及特点
煤炭气化过程中产生的瓦斯是煤矿瓦斯的主要来源，瓦斯的化学成分和特性 对矿井瓦斯治理措施的选择产生重要影响。
矿井瓦斯的检测与监控
通过多种检测仪器和方法，矿井瓦斯的检测与监控可及时发现异常情况，有 效预防瓦斯事故的发生。
矿井瓦斯综合治理措施
通过构建和优化通风系统、采取防爆措施以及实施消瓦斯措施，矿井瓦斯综 合治理能够降低瓦斯浓度，减少瓦斯爆炸和瓦斯突出的风险。
矿井瓦斯综合治理案例
通过某煤矿的瓦斯综合治理工程和瓦斯爆炸事故分析和治理案例，探讨实际应用中的问题和解决方案。
矿井瓦斯PPT课件
当有瓦斯涌出时，瓦斯浓度呈不均匀分布，在有瓦斯涌出的侧
壁附近瓦斯的浓度高。
瓦斯的化学性质不活泼，微溶于水，在200C、101.325kPa
的条件下，溶解度为3.5L/100L水。
11
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2、危害
(1)污染环境，加剧大气“温室效应” 它产生的温室效应是CO2的25~30倍，且产生温室效应的时效长 达100~150年之久。 (2)瓦斯积聚可使人窒息死亡 瓦斯本身无毒，其浓度＞57％，能使空气中氧浓度＜10％。通 风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯。
13
三、瓦斯利用
根据美国环境保护总署1994年的数据，全世界地下煤矿排放瓦
斯量29~41×109m3/年，其中2.3×109m3作为燃料利用，其余被排放
到大气中去。1990年估算，中国煤矿排放到大气层中的瓦斯量达
14~24×109m3，约占世界总排放量的1/3。
●可用作居民和矿山设备的燃料。
●可用于玻璃和塑料工业生产中的原料－碳黑。
矿井类别
45户重点监控国有煤矿企业 煤与瓦斯突出矿井情况汇总
数量/处
产量/万t
矿井数量 比例/%
矿井产量 比例/%
矿井产量占 全国产量
比例/%
矿井总数
415 50200 100
100
27.5
高瓦斯及煤 与瓦斯突出 矿井
234
56.4
煤与瓦斯突 出矿井
142
15831
34.2
31.5
8.1
特大型突出 矿井
碳浓度4.3%(正常0.04%)，氧气浓度0.9%，氮气浓度50.9%。
12
(3)瓦斯可酿成燃烧和爆炸事故 当矿井中瓦斯浓度低于5%或超过15%时，遇到火源，会酿成瓦 斯燃烧；当瓦斯浓度达到5%~15%时，遇火源将会引起爆炸。 (4)瓦斯喷出和突出现象 发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出动力现象时，大量高浓度的瓦斯 突然涌向采掘空间，特别是煤与瓦斯突出还伴有强大的冲击波，不 仅会造成现场作业人员窒息死亡。还可能引起瓦斯爆炸重大事故。 如我国最大突出是于1975年8月8日在天府矿务局三汇坝一矿主 平硐(+280m)，震动性放炮揭穿6号煤层时发生的，突出煤岩量1.3万 t、瓦斯140万m3 。
矿井瓦斯防治技术ppt课件
黄土充填法 泡沫塑料充填法
泡沫塑料块 浇注泡沫塑料 实用条件 冒顶范围较大 有自然发火危险
21
四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
风幛法 实用条件 冒高<2m 体积< 6m3 风速>0.5m/s 优点：简单、经济
22
四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
3
一、瓦斯的危害性 窒息性
CH4 43%, O2 12%, 呼吸非常短促 CH4 57%, O2 9%, 即刻昏迷，有死亡危险
4
一、瓦斯的危害性 爆炸性
爆炸三条件 瓦斯浓度 5%~16% —— 3.6% 引爆火源 空气氧含量>12%
5
一、瓦斯的危害性 爆炸的主要危害
高压冲击波 >音速，最高1000m/s以上 波峰压力0.5~0.8MPa,最高2MPa 传播几千米,甚至地面 人员伤亡 摧毁井巷支架、设备、破坏通风系统 扬起煤尘，产生新的瓦斯、煤尘爆炸源，引起二次爆炸 二次反冲，破坏更为严重，容易产生二次爆炸
2006.11.15 山西大同轩岗煤电焦家寨煤矿，重 特大瓦斯爆炸，死47人，伤2人
掘进巷无计划停风，一风吹，距巷口630m处动 力电缆两接线盒失爆
27
五、巷道积聚瓦斯排放方法 常规方法
增阻排放法 断开排放法 三通排放法 分段排放法
28
五、巷道积聚瓦斯排放方法 自动排放方法(KQJ-1型瓦斯自动引排装置)
12
三、巷道顶板附近瓦斯 层状积聚防治技术
13
三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 容易出现层状积聚的巷道
在顶板10m范围内有高瓦斯涌出源 石门接近煤层 巷道过地质构造破坏带 巷道有瓦斯喷出
14
三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 层状积聚与巷道风速有关
泡沫塑料块 浇注泡沫塑料 实用条件 冒顶范围较大 有自然发火危险
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四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
风幛法 实用条件 冒高<2m 体积< 6m3 风速>0.5m/s 优点：简单、经济
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四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 风流吹散法
3
一、瓦斯的危害性 窒息性
CH4 43%, O2 12%, 呼吸非常短促 CH4 57%, O2 9%, 即刻昏迷，有死亡危险
4
一、瓦斯的危害性 爆炸性
爆炸三条件 瓦斯浓度 5%~16% —— 3.6% 引爆火源 空气氧含量>12%
5
一、瓦斯的危害性 爆炸的主要危害
高压冲击波 >音速，最高1000m/s以上 波峰压力0.5~0.8MPa,最高2MPa 传播几千米,甚至地面 人员伤亡 摧毁井巷支架、设备、破坏通风系统 扬起煤尘，产生新的瓦斯、煤尘爆炸源，引起二次爆炸 二次反冲，破坏更为严重，容易产生二次爆炸
2006.11.15 山西大同轩岗煤电焦家寨煤矿，重 特大瓦斯爆炸，死47人，伤2人
掘进巷无计划停风，一风吹，距巷口630m处动 力电缆两接线盒失爆
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五、巷道积聚瓦斯排放方法 常规方法
增阻排放法 断开排放法 三通排放法 分段排放法
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五、巷道积聚瓦斯排放方法 自动排放方法(KQJ-1型瓦斯自动引排装置)
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三、巷道顶板附近瓦斯 层状积聚防治技术
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三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 容易出现层状积聚的巷道
在顶板10m范围内有高瓦斯涌出源 石门接近煤层 巷道过地质构造破坏带 巷道有瓦斯喷出
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三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 层状积聚与巷道风速有关
矿井灾害防治瓦斯防治ppt
VS
新技术应用
随着科技的不断进步，新技术在矿井灾害 防治中的应用也将更加广泛。例如，新型 的通风技术可以改善矿井内部的空气质量 ，降低瓦斯等有害气体的浓度，提高矿工 的安全性。此外，新型的地质勘探技术也 可以帮助管理人员更好地了解矿井的地质 情况，为灾害防治提供更加准确的数据支 持。
加强国际合作与交流推动矿井灾害防治技术创新
装备配备
根据矿井的实际情况和应急预案的要求，配备相应的应急救援装 备，包括通风设备、灭火器材、防护用品等。
物资储备
建立应急物资储备制度，确保在瓦斯事故发生时能够及时提供足 够的应急物资。
物资管理
对应急物资进行定期检查和维护，确保物资的完好性和有效性。
04
矿井灾害预防与管理
矿井安全管理制度建设
建立完善的安全管理制度
国际合作与交流
加强国际合作与交流，可以帮助我国了解世界各国在矿井灾害防治方面的最新技术和经验，推动我国在该领域 的技术创新和发展。同时，也可以通过技术交流和合作，提高我国在矿井灾害防治领域的国际地位和影响力。
技术创新推动
通过加强国际合作与交流，可以促进我国在矿井灾害防治领域的技术创新。例如，通过引进国外先进的技术和 设备，经过消化吸收再创新，可以开发出更加适合我国矿井实际情况的灾害防治技术和设备，提高我国在矿井 灾害防治领域的核心竞争力。
矿井灾害风险评估与控制
进行全面风险评估
针对矿井内各种灾害风险源进行全面评估，包括瓦斯、水、火、 顶板等灾害，明确风险等级和危害程度。
采取有效措施控制风险
根据风险评估结果，采取相应的措施如加强通风管理、优化开采 方案、加强现场监控等，有效控制风险。
定期进行风险复评和更新
根据矿井条件的变化及时对风险进行复评和更新，确保风险评估 的准确性和有效性。
《矿井瓦斯防治》PPT课件
• 1、定义 • 是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破
碎的煤与瓦斯在一个很短的时间内，由煤 体和岩体突然地向采掘空间抛出的异常动 力现象。
精选ppt
18
• 2、煤与瓦斯突出的预兆
• 有声预兆和无声预兆
有声预兆：包括煤层在变形过程中发生 劈裂声、闷雷声、机枪扫射声、响煤声、 煤壁发生震动和冲击、顶板来压、支架发 生折裂声
精选ppt
16
• 2、引起瓦斯积聚的主要原因 • （1）局部通风机停止运转。 • （2）凤筒断开或严重漏风。 • （3）采掘工作面风量不足。 • （4）通风系统不合理、不完善。 • （5）采空区或盲巷瓦斯积聚。 • （6）瓦斯涌出异常。 • （7）局部地点瓦斯积聚。
精选ppt
17
八、煤与瓦斯突出
• 5、井下每组压风自救系统一般可供5～8人用， 压缩空气供给量，每人不得小于0.1m³/min。
• 6、生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能 在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向 改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供 风量的40％。
• 7、矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳 浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处 理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯 浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须 停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
精选ppt
14
（三）防止瓦斯爆炸事故扩大的措施
1.实行分区通风； 2.编制矿井灾害预防和处理计划； 3.设置隔爆设施； 4.主要通风机出风口装设防爆门； 5.入井人员佩带自救器。
精选ppt
15
七、瓦斯积聚
• 1.瓦斯积聚及其原因 • 1）瓦斯积聚的含义 • 瓦斯积聚是指采掘工作面及其
碎的煤与瓦斯在一个很短的时间内，由煤 体和岩体突然地向采掘空间抛出的异常动 力现象。
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18
• 2、煤与瓦斯突出的预兆
• 有声预兆和无声预兆
有声预兆：包括煤层在变形过程中发生 劈裂声、闷雷声、机枪扫射声、响煤声、 煤壁发生震动和冲击、顶板来压、支架发 生折裂声
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• 2、引起瓦斯积聚的主要原因 • （1）局部通风机停止运转。 • （2）凤筒断开或严重漏风。 • （3）采掘工作面风量不足。 • （4）通风系统不合理、不完善。 • （5）采空区或盲巷瓦斯积聚。 • （6）瓦斯涌出异常。 • （7）局部地点瓦斯积聚。
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八、煤与瓦斯突出
• 5、井下每组压风自救系统一般可供5～8人用， 压缩空气供给量，每人不得小于0.1m³/min。
• 6、生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能 在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向 改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供 风量的40％。
• 7、矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳 浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处 理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯 浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须 停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。
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（三）防止瓦斯爆炸事故扩大的措施
1.实行分区通风； 2.编制矿井灾害预防和处理计划； 3.设置隔爆设施； 4.主要通风机出风口装设防爆门； 5.入井人员佩带自救器。
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七、瓦斯积聚
• 1.瓦斯积聚及其原因 • 1）瓦斯积聚的含义 • 瓦斯积聚是指采掘工作面及其
《矿井瓦斯防治》PPT课件
〔6〕风量变化 风量增加时,由于负压增大,采空区漏风加大, 一部分高浓度瓦斯被漏风从采空区带出,绝对 瓦斯涌出量迅速增加,风流中瓦斯浓度可能急 剧上升,然后开始下降,经过一段时间,恢复到或 接近原值.风量减少时,情况相反. 〔7〕采空区密闭质量 密闭质量差,瓦斯涌出量大.
4.矿井瓦斯涌出量的一般规律
④ 煤的变质程度
变质程度越高,生成瓦斯量越大,其他条件相同时, 瓦斯含量就越大.
⑤ 煤层围岩的性质
围岩致密、完整不透气,易保存瓦斯. ⑥ 水文地质条件
地下水活跃的地区,裂隙比较发育,且处于开放状 态,为瓦斯排放提供了通道,地下水在漫长的地质历 史时期,也可以带走大量瓦斯,降低煤
层瓦斯含量.地下水对矿物质的溶解和侵蚀,会造成 底层的天然卸压,使得煤层及围岩的透气性增大,增 大瓦斯的散失量.
① 煤田地质史
煤田地层上升,增加瓦斯向地表扩散,煤层瓦 斯含量小.
煤田地层下沉,缓解瓦斯向地表扩散,煤层瓦 斯含量大.
② 地质构造
封闭型的,有利于瓦斯存储. 开放型的,有利于瓦斯排放. ③ 煤层的赋存条件
埋藏深度、倾角、有无露头对瓦斯含量有
重要影响.
同一煤层内瓦斯含量随深度增加而增大,倾角越 小,瓦斯运移路程越长,煤层瓦斯含量越大,有露头, 易排放,含量低.
3.煤层瓦斯含量 〔1〕定义：煤层瓦斯含量是指单位体积或 重量的煤在自然状态下所有的瓦斯的数量,其 单位为m3/m3或m3/T. 〔2〕煤层瓦斯含量的大小取决于两方面： 一是成煤和变质过程中瓦斯生成量的多少；
二是瓦斯能被保存下来的条件.〔起主要作 用,决定煤层中 瓦斯含量的大小〕
〔3〕影响煤层瓦斯含量的因素
①封闭性断层两侧、岩溶陷落柱周围<封闭 的>、背斜地区瓦斯涌出量大.
矿井瓦斯防治管理PPT课件
（3）在集中应力区进行裁决，突出危险性明 显增加 (4)绝大多数突出发生在落煤时 ,尤其是爆破 时 (5)受煤自重影响，上山掘进头发生突出的 次数多，强度小；而下山掘进头发生突出的 次数少
第41页/共47页
（6）同一突出煤层瓦斯压力越高，突出危险 性越大
（7）突出气体主要是瓦斯，少数情况下突出 二氧化碳
（1） 打前探钻孔或油排钻孔 （2）当喷出量较小时可用增大风量的办法加以稀释，
或通过引排罩、管道把瓦斯引入回风中 (3) 当喷出量大时打钻孔抽放或封闭巷道进行抽放
第40页/共47页
第六节
煤与瓦斯突出的防治
一、煤与瓦斯突出的原因 二、 煤与瓦斯突出的一般规律
（1）突出发生在一定采掘深度以下
（2）突出危险区集中在地质构造带，呈带状 分布
2．矿井通风安全监测装置设置的要求 3．矿井电气设备的选用要求 4．掘进工作面安全技术装备系列化标准 5．矿用安全炸药选用要求及爆破管理 6．通风的要求 7．“四位一体”综合防突措施
二、矿井瓦斯的分源治理
按照瓦斯涌出地点和分布状况，矿井瓦斯涌出 来源可分为：掘进区、回采区、采空区三部 分
第16页/共47页
第45页/共47页
4、安全防护措施 （1）震动爆破 （2）远距离爆破 （3）挡拦设施 （4）反向风门 （5）井下避难硐室和压风自救系统 （6）自救器
第46页/共47页
感谢您的观看！
第47页/共47页
爆破火花主要是由于炮泥装填不满、最小 抵抗线不够、放明炮、放糊炮、接线不良、 炸药不合要求、发爆器不合格、明电爆破等 引起的
“一炮三检”制度（装药前、爆破前、爆破后 检查瓦斯）
4．其他引火源的治理
如机械设备之间的撞击、坚硬顶板冒落时 的撞击、金属表面之间的撞击等
第41页/共47页
（6）同一突出煤层瓦斯压力越高，突出危险 性越大
（7）突出气体主要是瓦斯，少数情况下突出 二氧化碳
（1） 打前探钻孔或油排钻孔 （2）当喷出量较小时可用增大风量的办法加以稀释，
或通过引排罩、管道把瓦斯引入回风中 (3) 当喷出量大时打钻孔抽放或封闭巷道进行抽放
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第六节
煤与瓦斯突出的防治
一、煤与瓦斯突出的原因 二、 煤与瓦斯突出的一般规律
（1）突出发生在一定采掘深度以下
（2）突出危险区集中在地质构造带，呈带状 分布
2．矿井通风安全监测装置设置的要求 3．矿井电气设备的选用要求 4．掘进工作面安全技术装备系列化标准 5．矿用安全炸药选用要求及爆破管理 6．通风的要求 7．“四位一体”综合防突措施
二、矿井瓦斯的分源治理
按照瓦斯涌出地点和分布状况，矿井瓦斯涌出 来源可分为：掘进区、回采区、采空区三部 分
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4、安全防护措施 （1）震动爆破 （2）远距离爆破 （3）挡拦设施 （4）反向风门 （5）井下避难硐室和压风自救系统 （6）自救器
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爆破火花主要是由于炮泥装填不满、最小 抵抗线不够、放明炮、放糊炮、接线不良、 炸药不合要求、发爆器不合格、明电爆破等 引起的
“一炮三检”制度（装药前、爆破前、爆破后 检查瓦斯）
4．其他引火源的治理
如机械设备之间的撞击、坚硬顶板冒落时 的撞击、金属表面之间的撞击等
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1. 5 矿井瓦斯涌出
1.5.2 矿井瓦斯涌出量主要影响因素
符号
CO NO2 SO2 H2S NH3
最高允许浓度 （％） 0.0024 0.00025
0.0005
0.00066
0.004
6
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.5 煤矿常见气体危害
氧浓度 (体积％)
17
15
10～12 6～9
人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系
主要症状
静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难 呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力 降低 ，失 去劳 动能力 失去理智，时间稍长有生命危险 失去知觉，呼吸停止．如不及时抢救，几分钟 内可 能导 致死 亡
5—10分 钟 内 出现 头痛 ，眩 晕， 半小 时内 可能 出现 昏迷 ，并 有死亡危险
1.28
几分钟内出现昏迷和死亡
8
1 矿井瓦斯基础理论
1. 2 煤层瓦斯生成及分带
1.2.1 瓦斯成因
瓦斯成因
生物化学成气时期
在植物沉积成煤初期的泥炭化过 程中，有机物在隔绝外部氧气进入和 温度不超过65℃的条件下，被厌氧微 生物分解为CH4、CO2和H2O。
瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相 结合。
图例 瓦斯在煤层内存在状态
1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯
11
1 矿井瓦斯基础理论
1. 4 煤的吸附性质
1.4.1 煤的吸附能力主要影响因素
煤
1 瓦斯压力
在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。
的
吸
2 气体性质
附
CO2 > CH4 > N2
煤与瓦斯突出
瓦斯喷出
瓦 斯 （ CO2） 喷 出 从煤体或岩体 裂隙、孔洞或炮 眼中大量瓦斯（ CO2） 异 常 涌 出 的 现象。在20m巷道 范围内，涌出瓦 斯 量 ≥1.0m3/min ，且持续时间在 8h以上时，该采 掘区即定为瓦斯 （ CO） 喷 出 危 险 区域。
14
1 矿井瓦斯基础理论
0～20
CH4
% (按体积)
0～10 0～20 20～80 80～100
10
1 矿井瓦斯基础理论
1. 3 煤层瓦斯赋存
1.3.1 瓦斯在煤体内存在状态
1 瓦斯在煤体内存在状态
游离瓦斯
吸附瓦斯
吸着状态
吸收状态
以自由气体 分子存在于煤 体或围岩的较 大裂隙、孔隙 和空洞之中。
在与颗粒固体 在分子之间引力 作用下，被吸着 在煤体孔隙的内 表面上。
狭义 专指甲烷
3
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.2 矿井瓦斯来源
矿井瓦斯来源
煤、岩层 和地下水释放 出来的天然气 。
化学及生 物化学作用产 生的。
如坑木腐 烂、煤氧化的 气态产物。
煤炭生 产过程中产 生的。
如井下 作、比人员 呼吸、火药 爆破、充电 等。
4
1 矿井瓦斯基础理论
1. 2 煤层瓦斯生成及分带
1.2.2 煤层瓦斯垂向分带各带气体组分
带 名 （从上到下）
气 带 成 因
CO2-N2 N2
N2-CH4 CH4
空气～生化成因 空气成因 变质成因 变质成因CO2% (按体积) 20～80
0～20 0～20 0～10
N2
% (按体积) 20～80 80～100 20～80
能 力
3 温度
温度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。
主
要 影
4 变质程度
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。
响 因 素
5 煤中水分
艾琴格尔经验公式：
XW
1 1 0.31M ad
Xd
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，%。
量 主
煤层赋存条件
同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大 而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角
要
越小，煤层所含瓦斯越多。
决
定
开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性
因
地质构造
构造发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯
素
放散通道，相应煤层瓦斯含量大。
水文地质条件
地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.3 矿井瓦斯性质
瓦斯性质
可燃性
甲烷 重烃 氢气
爆炸性
甲烷 氢气
室息性
甲烷 二氧化碳
氮气
有毒性
一氧化碳 硫化氢
二氧化硫 二氧化氮
5
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.4 煤矿常见有害气体最高允许浓度
矿井有害气体最高允许浓度
有害气体总称
一氧化碳 二氧化氮 二氧化硫 硫化氢 氨气
7
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.5 煤矿常见气体危害
一氧化碳中毒症状与浓度的关系
一氧化碳浓度 (体积％)
主要症状
0.02
2—3小时内可能引起轻微头痛
0.08
40分 钟内 出现 头痛 ，眩 晕和 恶心 ，2小 时 内发 生体 温和 血压 下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷
0.32
12
1 矿井瓦斯基础理论
1. 4 煤的吸附性质
1.4.2 煤层瓦斯含量主要决定因素
煤的变质程度
煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条 件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。
煤
层
围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，
瓦
煤层围岩性质 煤层瓦斯易于逸散。
斯
含
煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对
，从而使煤层瓦斯含量明显减少。
13
1 矿井瓦斯基础理论
1. 5 矿井瓦斯涌出
1.5. 1 矿井瓦斯涌出方式
矿井瓦斯涌出方式
一般涌出
特殊涌出
由采落煤炭和煤层 、岩层的新鲜暴露面， 通过孔隙、裂隙，缓慢 、长时间的涌出。
采掘时，在极短的时间 内，瓦斯由煤体、围岩内突 然、大量的涌出，有时还伴 有煤粉、煤块和岩石等。
矿井瓦斯综合治理
主讲:田坤 能源工程系
陕西能源职业技术学院 2010年2月
1
主要内容
➢ 1 矿井瓦斯基础理论 ➢ 2 矿井瓦斯涌出量预测 ➢ 3 矿井瓦斯爆炸 ➢ 4 煤与瓦斯突出 ➢ 5 煤矿瓦斯抽放
2
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.1 矿井瓦斯概论
矿井瓦斯概念
广义
井下有害气 体的总称
泥炭时期埋深不大，生成的瓦斯 通过渗滤和扩散排放到大气中，因此 ，生物化学作用产生的瓦斯一般不会 保留在煤层内。
煤化变质作用时期
随着煤系地层的沉降及所 处压力和温度的增加，泥炭转 化为褐煤.有机物在高温、高 压作用下，处于变质造气时期 ，挥发分减少，固定碳增加， 生成的气体主要为CH4和CO2。
9
1 矿井瓦斯基础理论
1.5.2 矿井瓦斯涌出量主要影响因素
符号
CO NO2 SO2 H2S NH3
最高允许浓度 （％） 0.0024 0.00025
0.0005
0.00066
0.004
6
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.5 煤矿常见气体危害
氧浓度 (体积％)
17
15
10～12 6～9
人体缺氧症状与空气中氧浓度的关系
主要症状
静止时无影响，工作时能引起喘息和呼吸困难 呼吸及心跳急促，耳鸣目眩，感觉和判断能力 降低 ，失 去劳 动能力 失去理智，时间稍长有生命危险 失去知觉，呼吸停止．如不及时抢救，几分钟 内可 能导 致死 亡
5—10分 钟 内 出现 头痛 ，眩 晕， 半小 时内 可能 出现 昏迷 ，并 有死亡危险
1.28
几分钟内出现昏迷和死亡
8
1 矿井瓦斯基础理论
1. 2 煤层瓦斯生成及分带
1.2.1 瓦斯成因
瓦斯成因
生物化学成气时期
在植物沉积成煤初期的泥炭化过 程中，有机物在隔绝外部氧气进入和 温度不超过65℃的条件下，被厌氧微 生物分解为CH4、CO2和H2O。
瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相 结合。
图例 瓦斯在煤层内存在状态
1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯
11
1 矿井瓦斯基础理论
1. 4 煤的吸附性质
1.4.1 煤的吸附能力主要影响因素
煤
1 瓦斯压力
在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。
的
吸
2 气体性质
附
CO2 > CH4 > N2
煤与瓦斯突出
瓦斯喷出
瓦 斯 （ CO2） 喷 出 从煤体或岩体 裂隙、孔洞或炮 眼中大量瓦斯（ CO2） 异 常 涌 出 的 现象。在20m巷道 范围内，涌出瓦 斯 量 ≥1.0m3/min ，且持续时间在 8h以上时，该采 掘区即定为瓦斯 （ CO） 喷 出 危 险 区域。
14
1 矿井瓦斯基础理论
0～20
CH4
% (按体积)
0～10 0～20 20～80 80～100
10
1 矿井瓦斯基础理论
1. 3 煤层瓦斯赋存
1.3.1 瓦斯在煤体内存在状态
1 瓦斯在煤体内存在状态
游离瓦斯
吸附瓦斯
吸着状态
吸收状态
以自由气体 分子存在于煤 体或围岩的较 大裂隙、孔隙 和空洞之中。
在与颗粒固体 在分子之间引力 作用下，被吸着 在煤体孔隙的内 表面上。
狭义 专指甲烷
3
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.2 矿井瓦斯来源
矿井瓦斯来源
煤、岩层 和地下水释放 出来的天然气 。
化学及生 物化学作用产 生的。
如坑木腐 烂、煤氧化的 气态产物。
煤炭生 产过程中产 生的。
如井下 作、比人员 呼吸、火药 爆破、充电 等。
4
1 矿井瓦斯基础理论
1. 2 煤层瓦斯生成及分带
1.2.2 煤层瓦斯垂向分带各带气体组分
带 名 （从上到下）
气 带 成 因
CO2-N2 N2
N2-CH4 CH4
空气～生化成因 空气成因 变质成因 变质成因CO2% (按体积) 20～80
0～20 0～20 0～10
N2
% (按体积) 20～80 80～100 20～80
能 力
3 温度
温度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。
主
要 影
4 变质程度
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。
响 因 素
5 煤中水分
艾琴格尔经验公式：
XW
1 1 0.31M ad
Xd
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，%。
量 主
煤层赋存条件
同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大 而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角
要
越小，煤层所含瓦斯越多。
决
定
开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性
因
地质构造
构造发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯
素
放散通道，相应煤层瓦斯含量大。
水文地质条件
地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.3 矿井瓦斯性质
瓦斯性质
可燃性
甲烷 重烃 氢气
爆炸性
甲烷 氢气
室息性
甲烷 二氧化碳
氮气
有毒性
一氧化碳 硫化氢
二氧化硫 二氧化氮
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1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.4 煤矿常见有害气体最高允许浓度
矿井有害气体最高允许浓度
有害气体总称
一氧化碳 二氧化氮 二氧化硫 硫化氢 氨气
7
1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.5 煤矿常见气体危害
一氧化碳中毒症状与浓度的关系
一氧化碳浓度 (体积％)
主要症状
0.02
2—3小时内可能引起轻微头痛
0.08
40分 钟内 出现 头痛 ，眩 晕和 恶心 ，2小 时 内发 生体 温和 血压 下降，脉搏微弱，出冷汗，可能出现昏迷
0.32
12
1 矿井瓦斯基础理论
1. 4 煤的吸附性质
1.4.2 煤层瓦斯含量主要决定因素
煤的变质程度
煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条 件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。
煤
层
围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，
瓦
煤层围岩性质 煤层瓦斯易于逸散。
斯
含
煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对
，从而使煤层瓦斯含量明显减少。
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1 矿井瓦斯基础理论
1. 5 矿井瓦斯涌出
1.5. 1 矿井瓦斯涌出方式
矿井瓦斯涌出方式
一般涌出
特殊涌出
由采落煤炭和煤层 、岩层的新鲜暴露面， 通过孔隙、裂隙，缓慢 、长时间的涌出。
采掘时，在极短的时间 内，瓦斯由煤体、围岩内突 然、大量的涌出，有时还伴 有煤粉、煤块和岩石等。
矿井瓦斯综合治理
主讲:田坤 能源工程系
陕西能源职业技术学院 2010年2月
1
主要内容
➢ 1 矿井瓦斯基础理论 ➢ 2 矿井瓦斯涌出量预测 ➢ 3 矿井瓦斯爆炸 ➢ 4 煤与瓦斯突出 ➢ 5 煤矿瓦斯抽放
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1 矿井瓦斯基础理论
1.1 瓦斯的来源与性质
1.1.1 矿井瓦斯概论
矿井瓦斯概念
广义
井下有害气 体的总称
泥炭时期埋深不大，生成的瓦斯 通过渗滤和扩散排放到大气中，因此 ，生物化学作用产生的瓦斯一般不会 保留在煤层内。
煤化变质作用时期
随着煤系地层的沉降及所 处压力和温度的增加，泥炭转 化为褐煤.有机物在高温、高 压作用下，处于变质造气时期 ，挥发分减少，固定碳增加， 生成的气体主要为CH4和CO2。
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1 矿井瓦斯基础理论