班组长及特员培训之五_矿井瓦斯防治ppt课件

一、矿井瓦斯的基本知识 1.概念 （1）瓦斯是一种混合气体，其主要成分为甲 烷(CH4，占90以上)，所以，瓦斯通常专指甲烷 。 （2）瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（ 岩）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。 （3）煤矿安全规程规定：矿井瓦斯等级，根 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date1 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 m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于 40 m3/min。 （2）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于 10 m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40 m3/min。 （3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井 。 第五章第五章 矿井矿井瓦斯瓦斯防治防治 Date2 第五章第五章 矿井矿井瓦斯瓦斯防治防治 Date3 2.矿井瓦斯性质 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 瓦 斯 性 质 甲烷 重烃 氢气 甲烷 二氧化碳 氮气 一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 二氧化氮 可燃性窒息性有害性 Date4 3.瓦斯在煤体内存在状态 瓦斯在煤体内存在状态 吸附瓦斯游离瓦斯 吸收状态吸着状态 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。 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 瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相 结合。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date5 4.煤的吸附能力主要影响因素 煤 的 吸 附 能 力 主 要 影 响 因 素 1 瓦斯压力 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%。 CO2 CH4 N2 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 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date6 2.矿井瓦斯涌出量 瓦斯涌出量大小的表示方法 相对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量 矿井单位时间内涌进采掘空间的瓦斯 量（m3/min)。 在矿井正常生产条件下，月平均日产 1t煤所涌出的瓦斯量(m3/t)。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 QCH4Q风C 式中：QCH4绝对瓦斯涌出量；m3/min； Q风流经巷道中的风量m3/min； C风流中瓦斯体积浓度；即风量 中瓦斯体积与风流中总体积的百分比。 式中：qCH4相对瓦斯涌出量；m3/t； QCH4绝对瓦斯涌出量；m3/d； T产煤量；t/d。 Date9 3.矿井瓦斯涌出量主要影响因素 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 煤层瓦斯含量 矿 井 瓦 斯 涌 出 量 主 要 影 响 因 素 采煤方法 开采顺序 厚煤层分层开采时，首分层瓦斯涌出量最大，最后一个分层瓦 斯涌出量最小。 开采规模越大，矿井的绝对瓦斯涌出量也就越大；但就矿井的 相对瓦斯涌出量来说，情况比较复杂。 是决定因素。瓦斯含量越高，矿井瓦斯涌出量就越大。 陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。 采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因为丢煤中所含 瓦斯的绝大部分仍要涌入巷道。 顶板管理方法 生产工序 通风压力 大气压力变化 负压通风，风压越高瓦斯涌出量越大；正压通风，风压越高瓦 斯涌出量越小。 地面大气压的变化对对采空区瓦斯涌出有较大的影响。 落煤时瓦斯涌出量大于其它工序。 开采规模 一般采空区存有大量瓦斯，未封闭或封闭不严，采空区瓦斯大 量涌出，矿井瓦斯涌出量增大。 采空区管理方式 自然因素 开采技术因素 Date10 4.矿井瓦斯等级 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 矿井瓦斯等级划分 高瓦斯矿井低瓦斯矿井 矿井相对 瓦斯涌出量 小于或等于 10 m3/t，且 矿井绝对瓦 斯涌出量小 于或等于40 m3/min 矿井相对瓦斯涌出量大于10 m3/t或矿井绝 对瓦斯涌出量大于40 m3/min。 煤与瓦斯突出矿井 发生 煤（ 岩）与瓦斯 突出矿井、 鉴定有煤与 瓦斯突出危 险的矿井。 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： 低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于1010m m 3 3 /t/t 或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为 高瓦斯区，该区按高瓦斯矿井管理。高瓦斯区，该区按高瓦斯矿井管理。 Date11 5.矿井瓦斯等级鉴定 瓦斯等级鉴定内容 测点选择鉴定时间和基本条件 在七月或八月上、中、 下旬中各取一天（间隔10天 ），分三个班（或四个班） 进行测定工作。被鉴定的矿 井、煤层、水平或采区的回 采产量应达到该地区设计产 量的60。 通风机的风硐、各水平 、各煤层和各采区的回风道 测风站内。如无测风站，可 选取断面规整并无杂物堆积 的段平直巷道做测点。 测定内容 测定内容 为风量和风流 中甲烷、二氧 化碳浓度。 生产矿井每年必须进行矿井瓦斯等级 鉴定，同时进行二氧化碳涌出量的测定， 作为核定和调整风量的依据。 新井没计前，地勘部门根据各煤 层的瓦斯含量资料，预测矿井瓦斯等 级，作为计算风量的依据。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date12 三、瓦斯爆炸及其预防 1.矿井瓦斯的爆炸 （1）瓦斯爆炸机理 瓦斯爆炸的化学反应过程 化学反应式为：+882.6KJ/mol 井下空气O2不足，反应的最终式为： 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date13 上述反应是放热反应，当反应生成热的速度大于 散热速度时，则热量积聚，反应物的温度上升，反应 速度进一步加快，最后形成爆炸。 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 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date14 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。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date15 （2）瓦斯的危害 当CH4升至 43%,O2降至 12%,人感到 呼吸困难； 当CH4升至 57%,O2降到9% 以下,人短时 间窒息死亡 。 瓦斯的危害分为 污染环境瓦斯窒息煤与瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯燃烧 当巷道或 采场空气中 的瓦斯浓度 在515%范 围内时,一 旦存在点火 源,将会引 起瓦斯爆炸 事故。 当巷道内 的瓦斯浓度 低于5%或超 过15%时， 一旦存在点 火源，会酿 成瓦斯燃烧 事故。 当煤层瓦斯 压力较高、地 质构造复杂、 地应力较大、 煤体破坏严重 时，在该地区 采掘作业时易 发生煤与瓦斯 突出。 CH4是仅次 于氟利昂的温 室气体，产生 的温室效应是 CO2的2530 倍，时效长达 100150年之 久。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date16 (3)瓦斯爆炸发生条件 瓦斯爆炸必须具备的三个条件 引爆火源瓦斯浓度 5%16%，5% 6%为下限， 14%16%为上限 。 650750,瓦 斯的最小点然能量 为0.28mJ。 氧含量 空气中氧含量 不低于12%。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date17 （4）瓦斯爆炸的界限 瓦斯浓度 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date18 井下引燃瓦斯的火源种类 井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或 爆炸, 但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿 机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐 渐增多。 一是明火和热辐射。明火有多种，例如，火 柴的明火(12000C)，香烟明火(6500C8000C，香 烟点燃未吸时温度为4500C5000C )，气焊、喷 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date19 灯明火，火灾明火等。 二是放炮火焰。使用不合格炸药，放糊炮， 炮孔封泥不足或不严，用可燃物做封炮眼填 料等 都有可能产生火焰引燃瓦斯。 三是冲击、摩擦火花。 四是电弧、静电火花。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date20 氧气浓度 大量实验表明，瓦斯 爆炸界限随混合气体中氧 浓度的降低而缩小。正常 大气压和常温时，瓦斯爆 炸浓度与氧浓度的关系， 如柯瓦德爆炸三角形所示 。当氧浓度降低时，爆炸 下限缓慢增高(BE线)，爆 炸上限则明显降低(CE线) 。氧浓度低于12时，混 合气体就失去爆炸性，遇 火也不会爆炸。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 柯瓦德爆炸三角形 Date21 瓦斯爆炸易发区 从国内外煤矿发生瓦斯爆炸资料统计，可以 得出如下结论： 煤矿内的任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能 性，诸如电气设备附近、爆炸地点、火区周围、 产生摩擦火花及可能出现明火的地点，甚至进、 回风的井口房和选煤厂内也有瓦斯爆炸事故的发 生。但大部分发生在瓦斯煤层的采掘工作面，其 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date22 中又以掘进工作面占多数。据统计，瓦斯然烧或 爆炸事故发生在掘进工作面的约占三分之一。 影响瓦斯爆炸界限的主要因素 a.可燃性气体的混入 当瓦斯和空气的混合气体中混入可燃性气体 （见下表）时，由于这些气体(如氢、硫化氢、乙 烷、一氧化碳等)本身具有爆炸性，不仅增加了爆 炸气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸下限降低。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date23 煤矿内常见几种可燃性气体的爆炸界限 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date24 从而扩大了瓦斯爆炸的界限。因此，井下发生火 灾或产生有其他可燃性气体时，即使平时瓦斯涌 出量不大的矿井，也可能发生瓦斯爆炸，应特别 引起注意。 瓦斯混入可燃性气体时，瓦斯爆炸下限降低 。 b.爆炸性煤尘的混入 如果混入有爆炸性煤尘时，由于煤尘本身遇 到300400的火源能够放出可燃性气体，因 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date25 此能使瓦斯爆炸下限降低。 当空气中煤尘含量为5g/m3时，瓦斯爆炸下限 降到3%；煤尘含量为8g/m3时，瓦斯爆炸下限降到 2.5%。可见，作好防尘工作对防止瓦斯爆炸有着 十分重要的意义。 c.惰性气体的混入 当混入惰性气体(如二氧化碳、氮气等)时， 将使氧气浓度减少，降低瓦斯爆炸危险性。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date26 如每加入1%的氮气，瓦斯爆炸下限就提高 0.017%、上限降低0.54%;每加入1%的二氧化碳， 瓦斯爆炸下限就提高0.0033%、上限降低0.26%。 二氧化碳还能降低瓦斯爆炸压力和延迟爆炸时间 。当二氧化碳增加到25.5%时，无论瓦斯浓度有多 大，都不会发生爆炸。 d.混合气体的初温（爆炸前混合气体的温度 ） 根据试验，初温越高，爆炸界限就越扩大， 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date27 当初温达到200C时，爆炸界限为6.0%13.4%， 1000C时为5.45%13.5%，7000C时为3.25% 18.75%。所以井下发生火灾或爆炸时，高温会使 原来未达到爆炸浓度的瓦斯发生爆炸。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date28 可燃气体的混入 瓦 斯 爆 炸 的 主 要 影 响 因 素 混合气体的初始温度 惰性气体的混入 惰性气体混入，减少氧浓度，爆炸界限缩小。 N2每 增加1，下限上升0.017%，上限下降 0.54；CO2每 增加1%，下限上升0.0033，上限下降0.26。 粉尘放出可燃气体，爆炸下限降低。5g/m3，3爆 炸，8g/m3，2.5爆炸。 增大爆炸气体总浓度，降低爆炸下限，扩大爆炸界 限。 压力越大，所需引火温度越低。当瓦斯压缩到原来 体积1/120时，自身热量就能使其自动爆炸。 初始温度越高，爆炸界限越大。20时瓦斯爆炸界 限6.0-13.4；700时为3.2518.75n 瓦斯浓度与引火火源 混合气体的压力 瓦斯浓度78时，引火温度最低，即浓度为，7 8时，瓦斯最容易引爆。 爆炸性粉尘的混入 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 （5）瓦斯爆炸的主要影响因素 Date29 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 （6）瓦斯爆炸危害 瓦斯爆炸的主要危害 爆炸产生冲击波 爆炸产生高温灼热 当瓦斯浓度为 9.5时，爆炸时 产生的瞬间温度可 达1850-2650。 这样高的温度，不 仅会烧伤人员、烧 坏设备，还可能点 燃支架和煤尘，引 起井下火灾和煤尘 爆炸事故，扩大灾 情。 瓦斯爆炸后的 气体压力是爆炸 前压力的710倍 。气体压力骤然 增大，形成强大 的冲击波，推倒 支架、损坏设备 、使巷道或工作 面的顶板坍塌及 造成现场人员伤 亡将使矿井遭受 严重破坏。 爆炸产生大量有害气体 瓦斯爆炸后，不仅氧气减 少，且产生大量有害气体。 爆炸后氧气610、一氧 化碳。而当空气中 氧化碳浓度达到0.4时 ，人就会中毒死亡；当氧气 浓度减少到10l2%时， 人就会失去知觉窒息而死。 在瓦斯、煤尘爆炸事故中， 死于一氧化碳中毒的人数占 死亡总人数的70以上。 火焰是在瓦斯 爆炸中瓦斯剧烈 氧化的产物。火 焰传播速度一般 为500700ms ，爆轰速度 2500ms。火焰 阵面通过时，不 但人的皮肤会被 烧伤，就连呼吸 和消化器官的黏 膜也会烧伤。 爆炸产生火焰 Date30 （7）瓦斯爆炸的引起原因 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 管理不善、人员失职 瓦斯积聚 引爆火源 瓦斯爆炸的引起原因 明 火 点 然 井 下 放 炮 火 花 电 火 花 摩 擦 撞 击 火 花 局 部 通 风 机 停 止 运 转 采 掘 面 风 量 不 足 通 风 设 施 质 量 差 串 联 通 风 、 不 稳 定 分 支 瓦 斯 异 常 涌 出 风 流 短 路 、 冒 落 空 洞 通 风 系 统 不 合 理 采 空 区 或 盲 巷 存 在 Date31 局部通风机停止运转 引 起 瓦 斯 积 聚 的 常 见 主 要 因 素 局扇出现循环风 采掘面风量不足 风筒断开或严重漏风 未按要求配风、巷道堵塞、单台局扇供多头、风筒 出口距掘进面太远等 施工人员不爱护，通风人员不及时维修，造成掘进 面风量不足而导致瓦斯积聚 包括检修计划停风、机电故障停风、采掘面停工停 风、风机管理混乱停风等 打开风门不关闭、巷道贯通后不及时调整通风系统 等造成风流短路而导致瓦斯积聚 局扇位置不合规程要求、全风压供给 风量小 于局扇的吸入分量等出现循环风 风流短路 通风系统不合理 自然通风、不合规定的串联通风、无回风道的独眼 井、通风设施不全等 采空区或盲巷存在 瓦斯异常涌出 采空区或盲巷无风流通过，发生瓦斯突然涌出 裁决通过地质构造、瓦斯富集带，瓦斯涌出异常， 发生瓦斯喷出、煤与瓦斯突出等 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 （8）引起瓦斯积聚的常见主要因素分析 Date32 电火花 引 起 瓦 斯 爆 炸 的 火 源 明火 摩擦、撞击火花 放炮火花 主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放明 炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引起 火花。 煤炭自然发火及火区、井下焊接、吸烟等。 照明、机械设备、电器设备的管理不善、操作 不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆 明头、开关失爆等产生的电火花。 机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦、 坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等等产生 的火花。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 （8）引起瓦斯爆炸的火源分析 Date33 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 四、防治瓦斯爆炸的措施 防治瓦斯超限和积聚措施 杜绝火源 (一)防治瓦斯爆炸措施 管理措施 严禁 明火 按要 求配 备防 爆设 备 使用 安全 炸药 加强 通风 管理 加强 机电 防爆 管理 加强 瓦斯 检查 管理 加强 监察 系统 管理 提高 人员 素质 防止 摩擦 、撞 击火 花 及时 封闭 盲巷 防治 巷道 瓦斯 积聚 防治 工作 面回 风瓦 斯超 限 防治 工作 面上 隅角 瓦斯 超限 局部 瓦斯 排放 措施 Date34 （一）预防瓦斯爆炸的措施 瓦斯爆炸必须同时具备三个条件:；即瓦斯浓 度在爆炸界限内；高温热源存在时间大于瓦斯的 引火感应期；瓦斯与空气混合气体中的氧浓度大 于12%。在正常生产的矿井，所有工作的地点和井 巷中氧气浓度始终大于12% ，所以预防瓦斯爆炸 的措施，就只能是防止瓦斯的集聚和杜绝、限制 高温热源的出现。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date35 1.防止瓦斯积聚 瓦斯积聚是指局部空间的瓦斯浓度达到2%， 其体积超过0.5 m3的现象。防止瓦斯聚集的基本 方法如下: （1）保证工作面的供风量 用适当的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并 排至地面，是预防瓦斯积聚的基本措施。为此应 该做到： 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date36 合理选择通风系统，正确确定矿井风量。 每一矿井都必须采用机械通风。 每一生产水平和每一采区，都必须布置单 独的回风巷，实行分区通风。 采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通 风。 掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通 风机通风，不得采用扩散通风。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date37 正确选择构筑物的位置，并加强维护与管 理，防止大量漏风。 （2）认真进行瓦斯检查与监测 严格按照规程规定进行瓦斯检查与监测 是及时发现和处理瓦斯积聚的前提。 规程规定，矿井必须建立瓦斯检查制度。 低瓦斯矿井的采掘工作面，每班至少检查2次；高 瓦斯矿井中每班至少检查3次。有煤（岩）与瓦斯 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date38 （二氧化碳）突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出 危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的 采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷 断电仪。 关于具体的检查地点、允许的瓦斯浓度和超 限时应采取的措施，都有明确的规定（见下表） ，必须严格执行。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date39 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 井下各处瓦斯的允许浓度及超限时应采取的措施 Date40 (3)及时处理局部积存的瓦斯 生产中容易积存瓦斯的地点有:采煤工作面上 隅角，独头掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的 空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷中 ，采煤工作面采空区边界处，以及采掘机械切割 部周围等等。及时处理生产井巷中局部积存的瓦 斯，是矿井日常瓦斯管理的重要内容。也是预防 瓦斯爆炸事故，保证安全生产的关键工作。通 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date41 常采用的方法有：向瓦斯积聚地点加大风量和提 高风速，将瓦斯冲淡排出，将盲巷和顶板空洞内 积存的瓦斯封闭隔绝，必要时应采取抽放瓦斯的 措施。 采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理 我国煤矿处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚的 方法很多，大致可以分为以下几类: a.风障引导风流法。其实质是迫使一部分风 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date42 流流经工作面上隅角，将该处积存的瓦斯冲淡排 出。如下图（a）。 b.风筒导排风流法。风筒导排法按其动力源 的不同分为水力引射器、电动通风机和3种不同导 排方式。其处理积聚瓦斯的原理和布置方法都是 相同的，如下图（b）。风筒进风口设在上隅角瓦 斯积聚地点后，工作面中一部分风流流经上隅角 进入风筒口时，即把积聚的瓦斯冲淡、带走。这 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date43 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 图a 利用风障排放积聚瓦斯 1风障；2采空区 图b 利用水力引射器处理上隅角瓦斯1 高压水管；2风筒；3喷嘴；4风障 Date44 种方法的优点是处理能力大，适应范围广。其缺 点是安设设备，并占据了一定采掘空间，影响作 业环境和条件，尤其是电动通风机，虽然有很好 的防爆性能，但由于采煤工作面作业条件较差， 难免产生冲击、摩擦火花等，管理和维护比较困 难；同时需要一定的动力为条件，不经济。 c.尾巷排风法。如下图（a）所示。尾巷排放 法是目前广泛采用的一种方法。此种方 法利用 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date45 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 图a 利用尾巷排放积聚瓦斯 1回风巷；2尾巷；3采空区 图b Y型通风系统 Date46 尾巷与工作面采空区的压力差，使工作面一部分 风流流经上隅角、采空区、通风眼（联络眼）到 尾巷，达到冲淡、排除上隅角瓦斯的目的。 d.调整通风方式法。根据煤层赋存条件、瓦 斯涌出来源，可调整或选择Y型、W型、在Z型通风 系统。Y型通风系统如上图（b）所示。工作面向 采空区内的漏风，稀释并排除上隅角的瓦斯后， 流入在采空区中维护的回风巷。Y型与U型相比， 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date47 工作面的风量增加不多。为了增加工作面的通风 能力，满足长工作面高产的需要，可采用W型和双 Z型通风系统。 掘进巷道瓦斯积聚的处理 掘进巷道瓦斯积聚多发生在因冒顶而形成的 高顶空间内以及供风不足的掘进头。 a.增加风量稀释法。加大巷道的平均风速， 使瓦斯与空气充分地紊流混合。一般认 为，防止 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date48 工作面的风量增加不多。为了增加工作面的通风 能力，满足长工作面高产的需要，可采用W型和双 Z型通风系统。 掘进巷道瓦斯积聚的处理 掘进巷道瓦斯积聚多发生在因冒顶而形成的 高顶空间内以及供风不足的掘进头。 a.增加风量稀释法。加大巷道的平均风速， 使瓦斯与空气充分地紊流混合。一般认为，防止 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date49 瓦斯层状集聚的平均风速不得低于0.5 m/s1.o m/s。 b.引导风流排放法。采用导风板或风筒接岔 向层状带或高顶空间引入风流，吹散瓦斯。 c.填堵抹缝法。若顶板裂隙不断有较多的瓦 斯涌出，可用木板背严顶板并用黄土填实；若顶 板有集中瓦斯的来源，可向顶板打钻抽放瓦斯。 综合机械化机组附近积聚瓦斯的处理方法 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date50 根据瓦斯积聚形成的不同原因，应采取相应 的处理方法: a.加大风量。在采取煤层注水湿润煤体和采 煤机喷雾降尘措施后，可适当加大风速，但不得 超过5.0 m/s。 b.当采煤机附近（或工作面中其他部位）出 现局部瓦斯积聚时，可安装小型局部通风机或水 力引射器，吹散排出积聚的瓦斯。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date51 刮板输送机下部瓦斯积聚的处理方法 刮板输送机停止运转时，底槽附近有时会积 聚高浓度的瓦斯。由于刮板与底槽之间在运煤时 产生的摩擦火花能引起瓦斯燃烧爆炸，因此，必 须排除该处的瓦斯。处理的方法有: a.设专人清理输送机底下遗留的煤炭，保证 底槽畅通，使瓦斯不易积聚。 b.保持输送机经常运转，即使不出煤也让输 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date52 送机断续运转，以防止瓦斯积聚。 c.吊起输送机处理积聚的瓦斯。如果发现输 送机底槽内有瓦斯超限的区段，可把输送机吊起 来，使空气流通而排除瓦斯。 d.压风排瓦斯。有压风管路的地点可将压风 引至底槽进行通风，排除积聚的瓦斯。 防治钻孔瓦斯几积聚和引燃的安全措施 应采取如下措施: 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date53 a.打钻作业时的安全技术措施。一是通过孔 底喷水消除摩擦火花和摩擦热；二是孔口附近安 设瓦斯自动检测装置；三是保证工作面有足够的 风量。 b.采掘工作面已有钻孔的处理方法。当采掘 工作面已有超前钻孔时，钻孔应用水、胶泥或其 他惰性材料充填。 c.采掘作业时的安全技术措施。当有不可能 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date54 充填的钻孔时，如钻孔已变形或是有用的钻孔， 应采取的措施:一是加大采掘机组截齿处的喷水量 ，消除摩擦火花；二是在爆破作业时，采用水炮 泥或采用喷雾爆破技术。 恢复有大量瓦斯积聚的盲巷或打开密闭时 的处理 盲巷恢复生产时，首先应排除其中积聚的瓦 斯。排除积聚的瓦斯是一项复杂、危险的工作， 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date55 稍有疏忽，便可能引起瓦斯事故。因此，在排放 瓦斯前，要制定完善的安全技术措施，同时必须 符合以下要求: a.编制排放瓦斯措施时，必须根据不同地点 的不同情况制定有针对性的措施。 b.排放瓦斯前必须先检查局部通风机及其开 关附近10 m以内风流中的瓦斯浓度，其浓度都不 超过0.5%时，方可人工开动局部通风机向独头巷 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date56 道送入有限的风量，逐步排放。与全风流混合处 的瓦斯和二氧化碳浓度都不超过1.5%。 c.排放瓦斯时，应有瓦斯检查人员在独头巷 道回风流全风压风流混合处经常检查瓦斯浓度， 当瓦斯浓度达到1.5%时，应指令调节风量人员， 减少向独头巷道的送入风量，确保独头巷道排出 的瓦斯在全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳的 浓度均不超限。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date57 d.排放瓦斯时，严禁局部通风机发生循环风 。 e.排放瓦斯时，独头巷道内的回风系统内必 须切断电源、撤出人员；还应有矿山救护队现场 值班。 f.排放瓦斯后，经检查证实，整个独头巷道 内风流中的瓦斯浓度不超过1%、二氧化碳浓度不 超过1.5%，且稳定30 min后瓦斯浓度没有变化时 ，才可以恢复 局部通风面的正常风。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date58 g.独头巷道恢复正常通风后，必须由电工对 独头巷道中的电器设备进行检查，确认完好后， 方可人工恢复局部通风机通风的巷道中的一切电 器设备的电源。 排放瓦斯时，一般是通过限制送入巷道中的 风量来控制排放风流中的瓦斯浓度。可采用的方 法有：一是在局部通机的排风侧的风筒上捆上绳 索收紧或放松绳索，以控制局部通风机的排风 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date59 量；二是把风筒接头断开，改变风筒接头对合空 隙的大小调节送入的风量；三是在局通风机排风 侧的第一节风筒上设“三通”，以调节送入的风 量。 2.防止瓦斯引燃的措施 (1)严禁携带烟草和点火物品下井。井口房、 通风机房和抽放瓦斯泵站附近20 m 不得有烟火或 用火炉取暖；井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉 。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date60 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date61 井下和井口房内不得从事电焊、气焊、喷灯焊接 等工作，如果必须在井下主要硐室、主要进风巷 和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作， 要制订安全措施和审批手续，并遵守规程规 定；矿灯应完好，否则，不得发出，应该爱护矿 灯，严禁拆开、敲打、撞击；严格管理井下火区 。 (2)采掘工作面都必须使用取得产品许可证的 煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管。使用煤矿许用 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date62 毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超 过130 ms。打眼、装药、封泥和放炮都必须符合 规程规定。 (3)井下使用的机械和电气设备、供电网路都 必须符合规程规定。井下不得带电检修、搬 迁电气设备（包括电缆和电线）；井下防爆电气 设置的运行、维护和修理工作，必须符合防爆性 能的各项技术要求。防爆性能受到破坏时的电器 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date63 设备，应立即处理和更换，不得连续使用；井下 供电应做到：无“鸡爪子”、无“羊尾巴”、无 明接头；有过电流和漏电保护，有螺栓和弹簧垫 ，有密封圈和挡板，有接地装置，电缆悬挂整齐 、防护装置全，绝缘用具全，图纸资料全；坚持 使用检漏断电器、煤电钻综合保护和局部通风机 风电闭锁装置。 防止机械摩擦火花引燃瓦斯，国内外都在对 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date64 这类问题进行广泛的研究。公认的措施有：禁止 使用摩钝的截齿；禁止使用铝或铝合金制作的部 件和仪器设备，向截槽内喷雾洒水；在摩擦部件 的金属表面溶敷一层活性小的金属，例如铬，或 在金属中加入少量的铍来降低摩擦火花的点燃性 能。 (二)限制瓦斯爆炸范围扩大的措施 井下局部地区一旦发生瓦斯爆炸，应使其波 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date65 撒步岩粉措施 （二）防治瓦斯爆炸范围扩大措施 当发生瓦斯爆炸时，风流把岩粉和沉积煤尘同时 扬起形成岩粉一煤尘混合粉尘云；瓦斯爆炸火焰进 入混合尘云区时，岩粉吸收爆炸火焰热量使系统冷 却降温，同时岩粉粒子可把煤尘粒子隔开起到屏蔽 热辐射、热传导等，可以有效地阻止瓦斯爆炸的发 展传播，最终将其扑灭。 规程规定，在所有运输巷和回风巷中必须撒 布岩粉。岩粉可燃物的含有率不得超过5；游离 二氧化硅含有率不得超过10；不含砷，五氧化二 磷含量不超过0.01；岩粉的粒度必须全部小于 0.5mm，其中70以上小于0.075mm。 隔爆措施 被 动 水 袋 棚 被 动 岩 粉 棚 被 动 水 棚 自 动 隔 爆 棚 原理：当发生爆 炸时，超前于爆炸 火焰的冲击波将隔 爆棚上装有岩粉、 水等抑爆剂的容器 被击碎或掀翻，使 抑爆剂飞散开，在 巷道中形成一高浓 度的岩粉云区或水 雾区，当滞后于爆 风传播的爆炸火焰 到达这一区域时被 抑爆剂扑灭，阻止 了爆炸继续向前传 播。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date66 及范围尽可能缩小，不致引起全矿井的瓦斯爆炸 。为此应采取以下措施： (1)实行分区通风。每一生产水平和每一采区 ，都必须布置单独的回风道，采煤工作面和掘进 工作面都应采用独立通风。 (2)通风系统力求简单。总进风道与总回风道 布置间距不得太近，以防发生爆炸时使风流短路 。采空区必须及时封闭。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date67 (3)装有主要通风机的出风井口，应安装防爆 门，以防止发生爆炸时通风机被毁，造成救灾和 恢复生产的困难。 (4)生产矿井主要通风机必须装有反风设施， 必须能在10 min内改变巷道中的风流方 (5)开采有煤尘、瓦斯爆炸危险的矿井，在矿 井的两翼、相邻的采区、 相邻的煤层和相邻的工作面，都必须用岩粉 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date68 棚或水棚隔开。在所有运输巷道和回风巷道中必 须撒布岩粉。 (6)每一矿井，每年必须由矿井技术负责人组 织编制矿井灾害预防和处理计划。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date69 （一）突出分类及特征 2.突出参与突出物种类1.发生成因和特征 岩 石 与 瓦 斯 突 出 煤 与 二 氧 化 碳 突 出 盐 与 二 氧 化 碳 突 出 煤 、 岩 、 二 氧 化 碳 和 瓦 斯 突 出 岩 石 与 二 氧 化 碳 突 出 煤 与 瓦 斯 突 出 煤 与 瓦 斯 突 出 突 出 煤 与 瓦 斯 压 出 压 出 煤 与 瓦 斯 倾 出 倾 出 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 五、煤与瓦斯突出 Date70 3.突出发生地点 回 采 工 作 面 突 出 上 山 突 出 石 门 突 出 平 巷 突 出 下 山 突 出 4.突出强度 中 型 突 出 次 大 型 突 出 特 大 型 突 出 小 型 突 出 大 型 突 出 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date71 煤与瓦斯突出一般规律 煤层 突出 危险 性随 采深 增加 而增 大 煤层 突出 危险 性随 煤厚 增加 而加 大 绝大 多数 突出 发生 在掘 进工 作面 突出 前大 多有 突出 预兆 突出 危险 区常 呈区 域条 带状 分布 石门 突出 危险 性最 大 煤体 破坏 程度 越高 突出 危险 性越 大 突出 大多 数发 生在 地质 构造 带 10突 出危 险坚 硬围 岩存 在而 增大 大多 数突 出前 有作 业方 式诱 导 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 （二）煤与瓦斯突出一般规律 Date72 局部综合防突措施区域综合防突措施 建 井 期 间 进 行 突 出 煤 层 、 突 出 矿 井 鉴 定 非 突 出 矿 井生产矿 井突出 煤层、 突出矿 井鉴定 有 突 出 煤 层 无突出煤层： 按非突出矿井 管理 危 险 区 新 建 矿 井 突 出 危 险 性 评 估 有 突 出 危 险 ： 按 突 出 矿 井 设 计 无 突 出 危 险 ： 按 非 突 出 矿 井 设 计 突 出 矿 井 突出煤 层开拓 前区域 预测： 用于指 导新水 平、新 采区设 计及开 拓工程 揭煤 区 域 措 施 效 果 检 验 危 险 区 无 危 险 区 每 采 掘 10 50 m 进 行 区 域 验 证 有 危 险 无 危 险 工 作 面 预 测 突 出 危 险 工 作 面 无 突 出 危 险 工 作 面 工作 面措 施效 果检 验 执 行 安 全 防 护 措 施 后 采 掘 作 业 工作 面防 突措 施 突 出 危 险 工 作 面 无 突 出 危 险 工 作 面 执行 安全 防护 措施 后采 掘作 业 区 域 防 突 措 施 无 危 险 区 开 拓 后 区 域 预 测 (三)新建矿井防治煤与瓦斯突出基本流程参考示意图 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date73 （四）煤与瓦斯突出预兆及安全防护措施 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date74 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 (五)“四位一体”综合防突措施 防突措施 安全防护措施 防突措施的 效果检验 突出预测 规程209条：井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘 作业时，必须采取震动爆破、远距离爆破、避难硐室、反向风 门、压风自救系统、自救器等安全防护措施。 预抽煤层瓦斯、开采解放层和煤层注水 可划分出突出危险区、突出威胁区和无 突出危险区。方法有单项指标法、瓦斯地 质统计法和综合指标法。 工作面预测 区域预测 局部防突措施 区域防突措施 划分为突出危险和无突出危险工作面。 方法有钻孔瓦斯涌出初速度法、R值指标法 和钻屑指标法等。 震动放炮、超前钻孔、松动爆破等 “四位一体”综合防突措施 主要用残余瓦斯压力、残余瓦斯含量顶底板位移及其他经试验证实有 效指标和方法，若检验结果仍为突出危险区，保护效果为无效。 Date75 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 （六）区域预测方法 单项指标法 区域预测 瓦斯地质统计法 综合指标法：D法和K法。D法指标考虑煤的f和煤层开采深 度H；K法指标考虑煤的f和瓦斯散放初速度P 其它方法 动力区 划法 坑透法 瓦斯地 质方法 三维地 震法 Date76 防治突出技术措施 局部防突措施区域防突措施 水平冲孔 深孔松动爆破 水力冲刷 高压注水 超前钻孔 卸压槽 震动放炮 开采解放层 预抽煤层瓦斯 煤层注水 掩护挡板 超前支架 金属骨架 浅孔松动爆破 浅孔煤层注水 钻孔卸煤 区域石门煤巷辅助采面 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 (七)防突技术措施 Date77 突出安全防护措施 突出安全防护措施 相关规定 细则第91条、规程第209条规定： 井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘 作业时，必须采取震动爆破、远距离爆破、 避难硐室、反向风门、压风自救系统等安全 防护措施。突出矿井的入井人员必须携带隔 离式自救器。 压风自救系统 自 救 器 震 动 放 炮 避 难 所 远 距 离 放 炮 反 向 风 门 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 (八)安全防护措施 Date78 震 动 放 炮 炮眼掏槽方式 震动放炮参数 细则第92条规 定：震动放炮必须编 制专门设计，经矿总 工程师批准后报矿务 局备案。专门设计必 须符合一系列要求。 细则第93条规 定石门揭穿突出煤层 采用震动放炮时，必 须遵守相应规定。 相关规定 通过多打眼、一次放大炮 以对煤体及岩层造成强烈的 震动，使工作面前方煤体应 力和瓦斯动力学状态突然改 变，在人员撤到安全地点的 条件下诱导突出，以保证作 业的安全。由于震动放炮是 在人员远离工作面的条件下 进行的，所以它是防止发生 突出人身事故的安全防护措 施。 爆破眼数可根 据北票矿业集团 总结的经验公式 算出： 作用原理 中梁山、南桐矿业集 团等采用三组楔形掏槽 方式布置炮眼取得较好 的爆破效果，并且根据 煤层厚度分别采用两种 布置方式： 单列三组楔形掏槽 双列三组楔形掏槽 大钻孔掏槽式 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 (九)震动放炮 Date79 六、矿井瓦斯管理 (一)建立健全矿井瓦斯管理制度 各矿井，尤其是高突矿井应该根据规程 有关规定，结合本矿井的实际情况，建立和健全 矿井瓦斯管理的有关规定和制度。这就包括：健 全专业机构，配足检查人员，定期培训和不断提 高专业人员技术素质的规定；建立各级领导和检 查人员（包括瓦斯检查工）区域分工巡回检查、 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date80 汇报制度，建立矿长、总工程师每天阅签瓦斯日 报的制度；建立盲巷、旧区和密闭启封等瓦斯管 理规定：健全放炮过程中的瓦斯管理制度；健全 排放瓦斯的有关规定及瓦斯监测装备的使用、管 理的有关规定；健全矿井瓦斯抽放、防止煤与瓦 斯突出的规定。 (二)加强掘进工作面的通风管理 统计资料表明，有60%以上的瓦斯爆炸事故发 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date81 生在掘进工作面。因此，加强掘进工作面的通风 管理是防止瓦斯爆炸的重点工作之一。 1.严格局部通风机管理 (1)局部通风机要挂牌指定专人管理或派专人 看管。局部通风机和启动装置必须安设在新鲜风 流中，距回风口不得小于10 m。 (2)一台局部通风机只准给一个掘进工作面供 风，严禁单台局部通风机供多头的通风方式。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date82 (3)安设局部通风机的进风巷道所通过的风量 ，必须大于局部通风机的吸风量，保证局部通风 机不发生循环风。 (4)局部通风机不准任意开停。有计划停电、 停风要编制安全措施，履行审批手续，并严格执 行。停风、停电前，必须先撒出人员和切断电源 源；恢复通风前，必须检查瓦斯，符合规定后， 方可人工开启局部通风机。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date83 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date84 2.严格风筒“三个末端”管理 严格风筒“三个末端”管理是指风筒末端距 掘进工作面距离必须符合作业规程要求，风筒末 端出口风量要大于40 m3/min，风筒未端处回风瓦 斯浓度必须符合规程规定。 3.高、突矿井掘进工作面局部通风机供电的 要求 在瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤与瓦斯突 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date85 出矿井的所有掘进工作面的局部通风机，都应安 装“三专两闭锁”设施。所谓“三专”，即是专 用变压器、专用开关、专用线路；所谓“两闭锁 ”，是指局部通风机安设的“风电闭锁”和“瓦 斯电闭锁”装置。 (1)风电闭锁 当局部通风机停止运转时，能自动切断局 部通风机供风巷道中的一切动力电源。 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date86 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date87 局部通风机启动，工作面风量符合要求后 ，才可向供风区域送电。 (2)瓦斯电闭锁 当掘进巷道内瓦斯超限时，能自动切断局 部通风机供风巷道中的一切动力电源而局部通风 机照常运转。 若供风区内瓦斯超限，该区域的电器设备 无法送电，只有排除瓦斯，浓度低于1.0%时，才 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date88 可解除闭锁，人工送电。 (三)加强盲巷和采空区瓦斯日常管理 (1)井下应尽量避免出现任何形式的盲巷。与 生产无关的报废巷道或旧巷，必须及时充填或用 不燃性材料进行封闭。 (2)对于掘进施工的独头巷道，局部通风机必 须保持正常运转，临时停工也不得停风。如因临 时停电或其他原因，局部通风机停止运转，要立 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date89 即切断巷道内一切电气设置的电源（安设风电闭 锁装置可自动断电）和撤出所有人员，在巷道口 设置栅栏，并挂有明显警标，严禁人员入内，瓦 斯检查工每班在栅栏处至少检查一次。如果发现 栅栏内侧1 m处瓦斯浓度超过3%或其他有害气体超 过允许浓度的，必须在24 h内用木板予以密闭。 (3)长期停工、瓦斯涌出量较大的岩石巷道也 必须封闭，没有瓦斯涌出或涌出量不大(积存瓦斯 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date90 浓度不超过3%)的岩巷可不封闭，但必须在巷口设 置栅栏、揭示警标，禁止人员入内并定期检查。 (4)凡封闭的巷道，要对密闭坚持定期检查， 至少每周一次，并对密闭质量、内外压差、密闭 内气体成分、温度等进行检测和分析，发现问题 采取相应措施及时处理。 (5)恢复有瓦斯积存的盲巷，或打开密闭时， 瓦斯处理工作应特别慎重，事先必须编制专门的 第五章第五章 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 Date91 安全措施，报矿总工程师批准。处理前应由救护 队佩戴呼吸器进入瓦斯积聚区域检查瓦斯浓度， 并估算积聚的瓦斯数量，然后按“分级管理”的 规定排放瓦斯。 (四