3 瓦斯涌出来源及构成
矿井瓦斯的有关知识（三篇）
矿井瓦斯的有关知识什么是矿井瓦斯？矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。
有时单独指甲烷(沼气)。
它是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。
在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。
另外，在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。
瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。
瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。
瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。
瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。
瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。
游离状态也称为自由状态，这种瓦斯以自由气体状态存在于煤体或围岩的裂缝、孔隙之中，其量的大小主要决定于贮存空间的体积、压力和温度。
吸着状态又称结合状态，其特点是瓦斯与煤或某些岩石结合成一体，不再以自由气态形式存在。
按其结合形式不同又可分为吸附及吸收两种。
吸附状态是由于固体粒子与气体分子之间分子吸引力的作用，使气体分子在固体粒子表面上紧密附着一个薄层；吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部。
几种状态的瓦斯处于不断变化的动平衡之中，在一定条件下会互相转化。
当压力、温度变化时，游离瓦斯转化为吸着瓦斯称为吸附，吸附瓦斯转化为游离瓦斯称解吸。
矿井瓦斯等级的划分矿井瓦斯等级是以相对瓦斯涌出量的大小来划分的。
《煤矿安全规程》规定，在一个矿井中，只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级工作制度进行管理。
矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：(1)低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10立方米／吨且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米／分。
第二章 矿井瓦斯灾害防治 - 瓦斯涌出+瓦斯喷出
且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
（二）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝
对瓦斯涌出量大于40m3/min。
（三）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。
每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作
2022/11/30
2、矿井瓦斯等级鉴定方法
8
（1）鉴定时间和基本条件 矿井瓦斯等级的鉴定工作应在 正常生产的条件下进行；选择矿井瓦斯绝对涌出量较大的月 份，一般在七、八月份；仪表应在计量检定证有效期内。
由于绝对瓦斯涌出量不能反映出矿井瓦斯涌出的严重程度。 煤炭生产中通常采用相对瓦斯涌出量。
煤矿井巷和工作面的瓦斯主要有四个来源： （1）落煤瓦斯涌出：掘进和回采落煤； （2）煤壁瓦斯涌出：巷帮、迎头； （3）采空区瓦斯涌出：已采采空区和生产采空区； （4）邻近层瓦斯涌出：邻近的煤层和岩层。
2022/11/30
6
正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响 其数值是经常变化的，但在一段时间内只在一个平均值上下 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：
kg=Qmax/Qa
方法：确定区域和时间，连续测定进回风量、瓦斯浓度
kg矿< kg翼< kg采区< kg工作面 瓦斯不均系数尽要可能小，使瓦斯涌出比较均匀，例如错开 相邻工作面的落煤、放顶时间。
q0—瓦斯涌出初始(t=0)时，煤岩新暴露 面的比流量，m3/（m2d）；
α、β—瓦斯涌出衰减系数，取决于煤 岩体的瓦斯流动特征。
q=23(1+t)0.79
q=280(1+t)-0.08
煤壁暴露面和采落碎煤比瓦斯涌出量与涌出时间关系曲线
采煤工作面通风与瓦斯涌出的相关分析
采煤工作面通风与瓦斯涌出的相关分析摘要：对于高瓦斯矿井而言，矿井瓦斯涌出量一般分为抽采量与风排瓦斯量两部分。
瓦斯抽采不仅可以将抽采后的瓦斯高效利用，而且可以降低向工作面涌出的瓦斯量，利于工作面安全高效生产。
风排瓦斯则指靠通风方式排出工作面瓦斯，工作面风量大小、管理机制等因素对与瓦斯涌出均有关系。
基于此，文章从瓦斯涌出规律、来源、方式等因素的分析入手，对采煤工作面通风专业可采用的措施进行了总结探究，以求能够为煤矿通风管理工作者提供思路。
关键词：采煤工作面；通风工作；瓦斯涌出引言煤矿开采行业属于一种高危职业，特别是对于井工开采的煤矿而言，其危险性更高。
在生产作业中，为更好的保障矿井施工人员的人身安全，有效预防各类灾害事故的发生，确保企业的正常生产工作顺利进行，各煤炭企业必须严把安全生产关，做好安全风险管控及隐患排除工作。
瓦斯一直是煤矿开采工作中最重大的隐患之一，瓦斯的涌出虽然在开采过程中不可避免，但规范的通风措施与严格的瓦斯检测制度却能够将采煤工作面中的瓦斯含量控制在安全范围之内，而想要做好通风工作，对瓦斯涌出进行基本的了解与分析也是十分必要的。
1 采煤工作面瓦斯涌出的相关分析1.1 瓦斯涌出来源的分析在进行开采工作时，煤层结构的平衡会受到破坏，从来源上来看，工作面涌出的瓦斯主要有落煤涌出瓦斯、煤壁涌出瓦斯、采空区涌出瓦斯三种。
落煤涌出瓦斯一般形成于开采过程中，开采工作对煤层的破坏使煤分解为块状或粒状，其瓦斯吸解强度因此提高，含有的瓦斯量也不断增多，随着开采、运输工作的进行，其中的瓦斯就会不断释放到空气中来。
同时，采煤作业会增加煤壁的压力，是煤体处于卸压状态，进而形成卸压区，随着煤壁缝隙的不断出现，煤体中的瓦斯就会从裂隙中排出，这样就形成了煤壁瓦斯涌出。
至于采空区瓦斯则是指开采上下煤层间由于采动影响，使卸压区的瓦斯沿裂隙流动，最终在采空区涌出，并随风流涌向工作面或回风巷。
1.2 瓦斯抽放方法分类按瓦斯抽放的来源一般分为本煤层、邻近层和采空区抽放等方式，按时间可以分为采前预抽、边采边抽和采后抽放；按工艺可分为巷道抽放、钻孔抽放以及巷道钻孔混合抽放。
3任务三 矿井瓦斯涌出及矿井瓦斯等级鉴定
任务三矿井瓦斯涌出及矿井瓦斯等级鉴定【主要内容】一、煤层瓦斯涌出及其原因二、矿井瓦斯涌出来源三、矿井瓦斯涌出量四、影响瓦斯涌出量的因素五、矿山统计法预测矿井瓦斯涌出量六、矿井瓦斯等级的划分七、矿井瓦斯等级鉴定方法八、实训与操作-编写瓦斯等级鉴定报告一、煤层瓦斯涌出及其原因完整的煤体内，游离瓦斯和吸附瓦斯处于动平衡状态，煤层的瓦斯含量可以看作稳定不变。
但是，在煤层中或煤层附近采掘工作时，煤岩的完整性受到破坏，地压的分布发生了变化，一部分煤岩的透气性增加，游离瓦斯在瓦斯压力作用下，就会经由煤层的暴露面渗透流出，涌向采掘空间，这种现象，就是煤层的瓦斯涌出。
一部分游离状态的瓦斯涌出后，破坏了原有的瓦斯动态平衡，一部分吸附状态的瓦斯将转化为游离状态的瓦斯而涌出。
另一方面，随着采掘工作的发展，煤体和围岩受采掘工作影响的范围不断扩大，瓦斯动态平衡破坏的范围也不断扩展。
所以瓦斯能以长时间地、均匀地从煤体中释放出来，这类瓦斯涌出又叫瓦斯的普遍涌出，它是瓦斯涌出的基本形式。
在某些特定的条件下，煤矿内还会出现其它特殊形式的瓦斯涌出。
特殊涌出是指大量瓦斯突然、集中于局部并伴有动力效应的涌出现象。
是较少见的一种瓦斯放散形式，主要有瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。
本篇介绍瓦斯的普通涌出。
二、矿井瓦斯涌出来源根据矿井瓦斯涌出的地点不同，瓦斯来源可分为煤(岩)壁瓦斯涌出、采空区瓦斯涌出和采落煤炭瓦斯放散三类。
有时把来源于煤(岩)壁和采落煤炭涌出的瓦斯称为直接源瓦斯；把来源于采空区涌出的瓦斯称为间接源瓦斯。
1．煤（岩）壁瓦斯涌出由于井下采掘巷道和采掘工作面的布置，煤（岩）壁暴露的自由面大而且分布广。
从自由面向煤体深处瓦斯压力呈上升趋势，这样在煤体就会形成瓦斯压力梯度，从而造成瓦斯由煤体深部向煤壁方向流动的流动场，对井下作业空间而言，煤（岩）壁成为瓦斯涌出的重要来源。
（1）采煤工作面煤壁瓦斯涌出当采煤工作面为后退式开采时，采区内运输及回风巷道的煤壁暴露时间一般已经超过煤壁瓦斯涌出的枯竭期，所以整个巷道的煤壁瓦斯涌出可以忽略。
回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析
回采工作面瓦斯涌出规律及主要影响因素分析摘要：影响采空区瓦斯涌出量的主要因素是多方面的，除瓦斯地质因素外，主要有顶板控制、回采工序、风量变化、通风方式。
通过分析回采工作面采空区瓦斯涌出现象及规律，掌握影响回采工作面采空区瓦斯涌出的主要因素，以便采取相应的瓦斯治理方法，保证采面正常回采。
关键词：瓦斯涌出规律主要因素治理10300采区采面为对拉式回采面，煤层厚度0.90m～1.30m，煤层倾角约8°,无烟煤，面长90m，走向长壁后退式炮采，单体液压柱支护，充填法控制顶板；采用上出口主进风，中间运煤巷辅助进风，下出口回风。
采面在回采过程中，多次发生过瓦斯异常涌出，严重影响了采面正常生产。
1瓦斯来源分析在开采初期，高瓦斯采面风流瓦斯浓度在0.11%～0.35%，采面回风隅角瓦斯浓度在0.35%～0.90%，采面回风流瓦斯浓度在0.22%～0.65%。
顶板初期来压后，高浓度瓦斯大量由采空区涌向回风隅角，瓦斯浓度在1.25%～9.0%，采面回风流瓦斯浓度在0.5%～2.5%，面上风流瓦斯浓度没有大的变化。
经分析可知，采面回风隅角、回风流瓦斯浓度高的原因，在于采空区高浓度瓦斯大量涌出的结果。
2 回采工作面瓦斯涌出规律通过分析资料，回采工作面瓦斯涌出量的大小与工作面所在的区域有关，受回采工艺的影响很大，并且随开采工艺的变化回采工作面瓦斯涌出的来源也有所不同，既有本煤层、本煤层采空区、邻近采空区和邻近层采空区涌出的瓦斯量不同。
2.1 本煤层与本煤层采空区瓦斯涌出开采初期，回采工作面风量充足，工作面瓦斯涌出量比较稳定，瓦斯涌出无异常现象，且瓦斯涌出量约为0.6m3/min。
开采一段时间后，采空区面积增多，煤层和围岩的瓦斯大量涌入到采空区，在通风负压的作用下，高浓度瓦斯从采空区涌出到回采工作面的回风隅角，造成回采工作面回风流瓦斯浓度超限，瓦斯涌出量高达21.8 m3/min。
2.2 邻近采空区瓦斯涌出回采工作面开采前，位于同一煤层的邻近采面已经开采结束。
矿井瓦斯
P1，P2—甲烷带内深度为H1、H2(m)处的瓦斯压力，MPa。
P0--甲烷带上部边界处瓦斯压力，取0.2MPa 。 H0---甲烷带上部边界深度，m。
第三节
普通涌出 特殊涌出
矿井瓦斯涌出
一、瓦斯涌出量
1、含义：矿井建设或生产过程中从煤岩内涌出的瓦斯量 2、瓦斯涌出量表示方法 绝对瓦斯涌出量-- 单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3/d或m3/min：
第二节
煤层瓦斯赋存与含量
一、瓦斯的成因与赋存
（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。
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。
（二）瓦斯在煤体内存在的状态
煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙和运动形成的大量 孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。
.按水平、翼、采区来进行划分，作为风量分配的依据之一；
.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； .按开采区、临近区划分，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
正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响其数值是经 常变化的，但在一段时间内只在一个平均值上下波动，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： kg=Qmax/Qa 式中：kg－给定时间内瓦斯涌出不均系数； Qmax－该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min； Qa－该时间内的平均瓦斯涌出量，m3/min； 方法：确定区域，进回风量、瓦斯浓度
突出危险性预测是防治煤与瓦斯突出综合措施的第一步。突出危险性预 测包括区域性预测和工作面预测。 (一)、预测指标 1、煤的瓦斯放散指数ΔP： 一般情况下，ΔP＞15～25时有突出危险。 2、煤的坚固系数f ： 当f0.6～0.8时有突出危险；f＞1.2时，无突出危险。 3、软煤比 软煤分层厚度与煤层总厚度之比称软煤比，亦称揉皱系数。该 值越高，煤层越不稳定，突出可能性越大。 4、钻孔瓦斯涌出量和钻渣量 这是一种可以在掘进工作面即时预测有无突 出危险的方法，它综合反映了工作面前方煤体渗透性、破坏程度、瓦斯 涌出速度和岩层应力状态。 （二）、突出预兆 1、煤层结构和构造 2、地压增大 3、瓦斯及其它
瓦斯基础知识
⑴低瓦斯矿井:相对瓦斯量≦10m3/t且绝对量 ≦40m3/min。 ⑵高瓦斯矿井:相对量﹥10m3/t或绝对量 ﹥40m3/min。 ⑶煤(岩)与瓦斯(co2)突出矿井。
矿井瓦斯等级鉴定
1、准备工作 ⑴成立由总工、通风、安全等部门参加的鉴定小 组。 ⑵通风部门编制实施方案，并报总工审批。
⑶鉴定小组备齐风表、秒表、卷尺、温度 计、空盒气压计、干湿温度计、光学瓦检仪、 各种记录表、计算器等用品。 ⑷鉴定使用的仪器仪表必须校正鉴定。 ⑸组织鉴定人员学习方案和措施。 2、井下测定 ⑴选定测点。总回风巷、一翼回风巷、各 水平、各煤层、各采区(工作面)的进回风道内 合适地点。 ⑵各测风站要求断面规整、无杂物、距岔
矿井瓦斯等级的划分 瓦斯等级是矿井瓦斯涌出量大小和安全程 度的基本标志。不同等级实行不同的管理。 瓦斯等级划分的依据 《规程》规定:一个矿井中只要有一个煤层 发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井 必须依照矿井瓦斯等级进行管理。 瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、绝 对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分。
1、煤层有无露头 有露头存在瓦斯风化带，瓦斯沿煤层向大 气中运移阻力小，容易放散到大气中。瓦斯 含量低。 2、煤层埋藏深度 煤层的瓦斯含量和瓦斯压力随埋藏深度的 增加而增加。瓦斯压力梯度是指煤层埋藏深 度每增加1m，煤层内瓦斯压力的增加值。 3、围岩的透气性 围岩透气性低瓦斯含量高，反之瓦斯低。
4、煤层的地质史 成煤的地质年代，以下降、覆盖层加厚和 海相沉积为主要变化的地质活动过程，会导 致煤层瓦斯含量增高;反之含量降低。 5、地质构造及其条件 开放性断层(张性、张扭性或导水的压性 断层)会导致瓦斯含量降应; 封闭性断层(压性、压扭性或不导水断层) 会导致瓦斯含量增高。 煤层倾角小，瓦斯运移路径长，阻力大， 瓦斯含量大;反之含量小。
矿井瓦斯 第一讲 瓦斯正常涌出2013.9
第三节 矿井瓦斯涌出
二、瓦斯涌出量及其表达方法 1、定义 瓦斯涌出量－指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内 涌出的瓦斯量。 2、瓦斯涌出量表示方法 （1） 绝对瓦斯涌出量 单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3/d或m3/min： Qg=Q×C/100 （2）相对瓦斯涌出量 平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是 m3/t 。 qg=Qg/A 说明：相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯含量的相同， 但两者的物理含义是不同的，其数值也是不相等的。
（纤维素）
微生物
特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存气体少。
第二节、煤层瓦斯赋存与含量
（2）变质阶段（从泥炭到烟煤） P↑ 、t↑ P↑ 、t↑ P↑ 、t↑ 泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤 如：4C16H18O5
（泥炭）
C57H56O10 + 4CO2 + 3CH4 + 2H2O
（褐煤）
C57H56O10
思考与总结
1、《矿井通风》教了我们哪些知识？
① 矿井通风的任务与矿井空气（思考问题的出发点） ② 矿井通风压力、通风阻力、通风动力（分析问题的 基本原理） ③ 矿井通风系统、采区通风系统、 掘进通风方法（解 决问题的方法） ④ 矿井总风量的计算与设备选型（解决问题的途径） ⑤ 矿井通风构筑物（解决问题的工具）
第二节、煤层瓦斯赋存与含量
三 影响煤层瓦斯含量的因素 煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下 所含有的瓦斯量（标准状态下的瓦斯体积）。单位为 m3/m3(cm3/cm3)或 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。 主要影响因素： 1、煤的吸附特性 煤的吸附性能决定于煤 化程度， 一般情况下煤的煤 化程度越高，存储瓦斯的能 力越强。
瓦斯概述
瓦斯概述矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体的总称。
有时单独指甲烷(沼气)。
广义定义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害气体总称。
狭义定义：煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混合气体总称。
目前一般认为它的来源包括四方面：第一来源是在煤层与岩层内赋存并能涌入到矿井的气体；第二来源是矿井生产过程中生成的气体，例如放炮时产生的炮烟，内燃机运行时排放的废气，充电过程中生成的氢气等等；第三来源是井下空气与煤、岩、矿物、支架和其他材料之间的化学或生物化学反应生成的气体等；第四来源是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Ru）及惰性气体氦（He）。
瓦斯的物理化学性质瓦斯的化学名称叫甲烷(CH4)，是无色、无味、无毒的气体。
瓦斯混合到空气中后，既看不见，又摸不着，还闻不出来，只能依靠专门的仪器才能检测到。
甲烷分子的直径为0.3758×10-9m，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。
其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。
甲烷标准状态时的密度为0.716kg／m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。
瓦斯微溶于水。
CH4的危害及其经济价值1、危害性（有四大危害）：（1）可以燃烧，引起矿井火灾；（2）会爆炸，导致矿毁人亡；（3）浓度过高时会导致人员缺氧窒息、甚至死亡；（4）发生煤（岩）与瓦斯突出，摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息死亡、瓦斯爆炸。
2、重要能源CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O1m3CH4 37022.2kJ 相当于1～1.5Kg烟煤。
是重要的化工原料。
瓦斯的成因与赋存（一）矿井瓦斯的成因煤矿并下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层，关于它的成因学说有多种多样。
但是．目前国内外多数学者认为煤中的瓦斯是在成煤的煤化作用过程中形成的．即有机成因说。
有机成因说认为：煤层瓦斯是腐植型有机物(植物)在成煤过程中生成的。
瓦斯的工作原理
瓦斯的工作原理引言概述：瓦斯是一种常见的火焰燃烧燃料，广泛应用于家庭、工业和商业领域。
了解瓦斯的工作原理对于安全使用和维护至关重要。
本文将详细介绍瓦斯的工作原理，帮助读者更好地理解和利用这种重要的能源。
一、瓦斯的来源1.1 天然气：天然气是一种由甲烷等气体组成的燃料，主要来源于地下沉积的有机物质的分解。
1.2 液化石油气（LPG）：LPG是一种混合气体，主要由丙烷和丁烷组成，通过液化处理而成。
1.3 生物气：生物气是通过生物质发酵产生的气体，主要由甲烷和二氧化碳组成。
二、瓦斯的燃烧过程2.1 燃气与空气混合：瓦斯在燃烧前需要与空气混合，形成可燃气体。
2.2 点燃燃气：通过点火器或火柴等方式点燃燃气，引发燃烧反应。
2.3 燃烧产物：燃烧过程中产生热量和二氧化碳等燃烧产物。
三、瓦斯的燃烧特点3.1 高热值：瓦斯燃烧时释放出大量热量，可用于供暖、烹饪等用途。
3.2 清洁燃烧：瓦斯燃烧产生的废气中含有较少的有害物质，对环境影响较小。
3.3 安全性高：瓦斯燃烧过程稳定，不易爆炸，使用安全可靠。
四、瓦斯的利用领域4.1 家庭用途：瓦斯被广泛用于家庭燃气灶、热水器等家电设备。
4.2 工业用途：瓦斯在工业生产中被用作燃料，如玻璃、陶瓷等行业。
4.3 商业用途：瓦斯也被用于商业建筑的供暖、烹饪等领域。
五、瓦斯的安全注意事项5.1 定期检查：定期检查瓦斯管道、燃气设备，确保无泄漏。
5.2 使用正确：使用瓦斯时要按照说明书操作，避免操作失误。
5.3 禁止明火：瓦斯易燃，禁止在瓦斯附近使用明火，以免发生事故。
结语：瓦斯作为一种重要的能源，在生活和生产中发挥着重要作用。
了解瓦斯的工作原理和安全使用方法，可以更好地利用这种资源，确保使用安全和高效。
希望本文能够帮助读者更深入地了解瓦斯，并在实际应用中做好相关的安全措施。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2.1 瓦斯涌出来源及构成
通过对4个综放工作面的统计分析，采空区涌出的瓦斯量占综放面涌出总量的83.06％～93.7％，而由通风排出的两巷及工作面煤壁和落煤涌出的瓦斯仅为 6.30％～16.94％，具体见表1。
表1 综放面瓦斯涌出量构成表
2.2 瓦斯涌出相关因素简析
研究表明，综放面瓦斯涌出量随采面产量的增高、推进距离的加大而迅速上升，但这种关系并非线性关系。
当产量增加到一定程度、采面推进到一定距离，瓦斯量达到峰值后不再按原来的比率增加，而呈波动变化甚至呈下降趋势，如图1所示。
大气压力变化对瓦斯涌出量有明显影响：抚顺7：00～18：00处在大气压力下降过程中，也是瓦斯涌出较大而容易发生瓦斯超限的时段。
瓦斯涌出量与生产工序有着密切关系：移架、割煤、放顶(煤)工序的瓦斯涌出量依次为检修工序的1.29、1.52倍、1.63倍左右。
采区布局和开采顺序对瓦斯涌出量也有显著影响：某一水平或区域的首采综放面开采过程中的瓦斯涌出量是该水平或该区域预测原始相对瓦斯量的2～3倍(称为瓦斯集中涌出系数K，抚顺煤矿K=1.94～3.15)。
不同分层的瓦斯涌出量有较大差别：二分层瓦斯涌出量仅为首分层的1／4左右。
3 高强度开放式抽放采空区瓦斯
3.1 采空区抽放瓦斯方法及效果
3.1.1 引巷抽方法
即在工作面回风巷与开切眼交汇处掘瓦斯巷(引巷)并接设瓦斯管路和对管口加以保护进行抽放瓦斯的方法，如图2a、图2b所示。
54001综放面采用此法从采空区内抽出瓦斯22.01Mm3(平均67.61m3／min)，抽出率达96.64％，采面推进距离511.9m。
3.1.2 注浆道钻孔抽放法
在平行于工作面回风巷外侧用于采空区注浆防火的专用巷道(注浆道)内，向采空区打钻抽放瓦斯，如图3a所示。
7402—W综放面采用此法抽出瓦斯21.12Mm3(平均66.34 m3／min)，抽出率高达95.76％。
3.1.3 顶煤道抽放法
随采面推进先后掘出：在工作面前方回风巷内侧上山掘进(水平投影8m左右)至距工作面上方8～10m，再平行于两工作面巷道掘进长度30～50m且与采空区相通(也可打钻贯通)的专用抽放瓦斯巷道——顶煤瓦斯道，并对各段巷道外端用河砂对门充填封闭和接设穿堂管路，对采空区抽放瓦斯，如图3b所示。
63006—Ⅱ、78001—I等多个综放面都曾采用此种抽出方法，在解决采面开采初期瓦斯治理的难题中起到了不可代替的作用。
3.1.4 埋管抽放法
开采前在开切眼上端埋设一趟φ325或φ426mm的瓦斯管，并对管口加以保护，抽放采空区瓦斯；随采面推进和瓦斯涌出量的增加可在距开切眼100～120m位置再埋设一趟φ250或φ219mm的瓦斯管，抽放采空区瓦斯，如图4所示。
3.1.5联合抽放法
对瓦斯涌出较大的综放面，应采用上述几种方法综合抽放采空区瓦斯。
如78001—I综放面绝对瓦斯涌出量平均119.55 m3／min，最高达169.52m3／min(相对瓦斯涌出量平均77.45m3／t，最高112.13m3／t)，采用引巷、顶煤道、埋管三种方法抽放瓦斯总量6786. 49×104m3(平均100.27m3／min，最高达146.4m3／min)，抽放率平均89.06％。
虽然三种方法的抽放率有较大差距(图5)，但各自都有不可替代而相互补充的作用，如，引巷抽放强度大；
顶煤道可解决开采初期瓦斯超限难题；钻场打钻和埋管抽放对处理风流瓦斯超限和上隅角瓦
斯积聚效果较好等。
3.2 不同抽放法的优缺点及适用条件
不同抽放法的优缺点及适用条件见表2。
应根据采面的生产强度、瓦斯大小、仰采或俯采等具体情况，选用合适的抽放方法。
采用两种以上的联合抽放方法能够取得更加理想的效果。
表2 不同抽放方法的优缺点及使用条件
3.3 现场管理与注意事项
(1)采面每推进10—15m，对上、下隅角尤其下隅角必须采取封堵措施。
(2)发现管内CO>50×10-6、O2>8％、CH4<30％或出现C2H4、C2H2情况之一时，必须调整和控制抽放能力，并立即采取相应防火措施。
(3)及时调整抽放参数，保持最佳的应抽强度。
(4)采取防止引巷发火措施。
(5)要特别注意采空区抽放瓦斯与防止采空区发火的矛盾关系，抽放措施与防火措施要同步实施，不可顾此失彼。
4 瓦斯利用
4.1 矿井瓦斯抽放概况
抚顺煤矿1952年开始抽放瓦斯，年抽放量仅为1．08×107m3，矿井抽放率也仅为12.37％。
随着抽放技术和施工工艺的不断进步与完善，抽放量逐年增加，如图6所示。
自1971年来，抽放量为196～280 m3／min，年抽放量都在1×108m3以上(2000年高达1．4×108m3)，目前矿井抽放率在70％以上。
1952～2004年抽放总量为47.92 X108m3。
4.2 煤层瓦斯的利用与效益
4.2.1 利用简况
抚顺煤矿抽放出的瓦斯95％得到利用，主要用于工业与民用。
1)工业方面
(1)生产炭黑。
1952～1978年，龙凤矿分别采用炉法、槽法和混合法生产工艺，利用6.5×108m3的煤层瓦斯生产优质炭黑87700t。
(2)生产甲醛。
西露天矿采用一步法将瓦斯常压绝热氧化制取出甲醛，日产能力0.8～1．7t。
(3)瓦斯发电。
老虎台矿1990年从挪威引进额定能力1500kW·h的瓦斯发电机组，用30～40m3／min的瓦斯量(浓度为40％)可发电1200kW·h。
但因无配件等原因目前已停止运
行。
(4)其他。
一是供玻璃厂、灯泡厂作燃料；二是为塑料厂生产塑料作原料；三是用于火药厂生产安全被筒炸药加工炒盐；四是向抚顺钢厂、电瓷厂提供燃料。
2)民用方面
目前，抚顺市有19.23万户居民利用煤层瓦其作为家庭燃料，城市煤气化率达70％。
2000年以来通过新建成的管路还向沈阳市部分居民提供3000m3／h、浓度为60％的瓦斯燃料。
4.2.2 综合效益
(1)安全效益。
抚顺煤矿开采过程中的瓦斯涌出量平均为32.81m3／t，最高达75.8m3／t，不抽放瓦斯或抽放效果不好根本无法开采，历史上曾多次发生过瓦斯燃爆事故。
建国后尤其近几年不断改进抽放技术与工艺，重大事故基本得到控制。
1907～2004年抚顺煤矿历年瓦斯事故死亡人数见表3。
(2)
250m3瓦斯即可代替1t标准煤。
抚顺煤矿每年抽出瓦斯1×108m3，可折合40×104t标准煤。
1952～2004年共抽瓦斯47.92×108m3，折合标准煤1916.8×104t，相当于一个30×104t矿井64年的产煤量。
(3)环境效益。
每年抽出1×108m3以上的瓦斯全部利用而不排入大气，首先是避免了瓦斯对大气的直接污染及温室效应；其次，也避免了19．23万户居民烧掉96.15×104t煤炭(按每户5t/a计算)所产生的大量烟尘、垃圾及其它有害气体对城市和人体健康的恶劣影响。
4.3 问题与建议
(1)进一步提高对煤层瓦斯开发利用重要意义的认识。
煤层瓦斯是威胁矿井安全的一大灾害，必须进行治理。
同时，作为一种洁净能源，瓦斯有着广泛的用途，对于这两点，全社会已取得共识，并引起足够重视。
但是，对煤层瓦斯排入大气造成恶劣后果的认识尚有不足。
中国每年排出的瓦斯占世界总量的36．36％。
国家有关部门应制定支持和鼓励煤层瓦斯勘测、回收开发和综合利用的相关政策与法规；发达国家也应按东京议定书的要求，对发展中国家提供相关技术支持与帮助。
(2)充分利用有利条件，最大限度地回收开发煤层瓦斯。
抚顺煤层瓦斯开发有着许多有利条件：首先是贮量丰富(见表4)；其次，煤层较厚，煤质疏松，容易抽放；再次，有着较丰富的实践经验。
今后，应加强与国内外有关部门或单位的合作，着重研究城下、厂下以及不可采煤层中的瓦斯开发利用的相关技术。
(3)回收放空的煤层瓦斯。
矿井排风系统时时刻刻向大气排放低浓度的瓦斯，虽然浓度不高(一般为0.2％一0.3％)但瓦斯量却并不少(如仅老虎台矿每年排人大气瓦斯达32Mm3)。
为此，科研部门应进行攻关，如将矿井排风引入燃烧装置作燃料，或对低浓度瓦斯进行浓缩、富集，使其变为浓度30％的可利用瓦斯等。