煤与瓦斯突出防治技术（1-3）.ppt

煤与瓦斯突出防治技术煤与瓦斯突出防治技术 姚姚 建建 手手 机：机13653263956 Email Email： 主主 要要 内内 容容 煤与瓦斯突出概况 u概述 u国内外概况 u分类 u强度划分 u一般规律 u我国煤与瓦斯突出特点 u突出危险程度划分 uu采掘工作面瓦斯动力现象的采掘工作面瓦斯动力现象的特点特点 煤与瓦斯突出机理 主主 要要 内内 容容 u突出危险性预测 区域预测 物探法 工作面预测 AE(声发射)法 瓦斯涌出动态法 煤与瓦斯突出危险性预测技术 矿井瓦斯抽采技术 1 1 煤与瓦斯突出概况煤与瓦斯突出概况 v概述 煤与瓦斯突出的分类 突出强度划分 一般规律 我国煤与瓦斯突出特点 突出危险程度划分 v采掘工作面瓦斯动力现象的特点 1.1 1.1 概述概述 一、概况 1、瓦斯突出危害 摧毁井巷设施（支架、矿车） 煤流埋人 破坏通风系统 瓦斯逆流，人员窒息 整个矿井正常生产系统瘫痪 火灾及爆炸 1879年4月17日，比利时阿拉波二号井发生一 次强度420t、瓦斯50万m3的突出： l瓦斯逆流从提升井冲至地面，距井口 23m的绞车房附近的火炉引燃了瓦斯，火焰 高达50m，井口建筑烧成一片废墟； l2h后，火焰快要熄灭时，井下又连续发 生7次瓦斯爆炸； l井下209人，死亡121人，地面3人烧死 ，11人烧伤。 2004年10月20日22时09分，郑煤集团大 平煤矿21轨道下山岩石掘进工作面（距 地表垂深612m）发生特大型延期性煤与 瓦斯突出，瓦斯逆流数千米，导致瓦斯 爆炸事故，死亡148人，32人受伤，其中 重伤5人，直接经济损失3935.7万元。 2、国外情况 1834年3月22日，法国鲁阿雷煤田 伊萨克矿平巷掘进时发生世界上第一 次煤与瓦斯突出。 世界第一大突出1969年7月13日 前苏联顿巴斯加加林矿石门揭煤 (1.03m)突出煤(岩)14000t，瓦斯25万 m3。 60年代末70年代初，法国、比利 时已停止开采突出煤层。 日本、美国、英国等，也先后停止 或关闭了突出矿井。 到目前为止，世界20多个主要产煤 国家发生突出次数在4万余次。 3、国内情况 第一次煤与瓦斯突出1950年11月 20日，辽源矿务局富国西二矿，在垂深 280米煤巷掘进时发生的。 截止到2000年底，我国已累计发生 突出18000余次，占世界各国总突出次 数的40%以上，已成为世界上煤与瓦斯 突出灾害最为严重的国家。 我国最大的一次突出(世界第二)1975年8月8日，天 府矿务局三汇一矿+280m水平，平峒揭开K1煤层时， 突出煤岩12780t，瓦斯140万m3。 l炮响34s后发生突出，峒口一阵狂风，将小碎石卷起 ，吹到50m以外。 l大量瓦斯携带煤粉涌出，呈黑浓烟状，持续40min才逐 渐下降。 l距突出点700多m远的三道风门被毁。 l风门外装有钎子和矸石的矿车冲出30多m远。 l1t多重的一块巨石被冲走120多m。 l另一块重达3t的巨石冲出60余m，拐两个90的急弯进 入变电所。 1999年12月26日，沈阳矿务局红菱矿 石门揭煤时发生特大型煤与瓦斯突出， 突出煤量2000吨，瓦斯逆流2000多米 ，死亡28人。 二、煤与瓦斯突出的分类 按成因和力学特征，将煤与瓦斯突出 分为三类： 煤（岩）与瓦斯突出（简称为突出） 煤（岩）与瓦斯压出（简称为压出） 煤（岩）与瓦斯倾出（简称为倾出） 分类的基本原则 1）动力现象造成的空洞位置及形状; 2）喷出煤（或岩石）的粒度及其分选 情况; 3）煤（或岩石）的抛出距离及堆积坡 度; 4）强度（喷出的煤量及岩石量）； 5）喷出的瓦斯量及瓦斯流运行方向； 6）动力效应； 7）现象发生前的预兆。 1、突出的基本特征 l突出的煤抛出距离较远，具有明显的分选性； l抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角； l抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手 捻无粒感的煤粉； l有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、损 坏安装在巷道内的设施； l瓦斯涌出量远远大于突出煤的瓦斯含量，有时 会使风流逆转； l突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以 及其它分岔形等。 2、压出的基本特征 l压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一 定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小； l压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中，常留 有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙； l压出的煤呈块状，无分选显现； l巷道瓦斯（二氧化碳）涌出量增大； l压出可能无孔洞或呈口大小腔小的楔形孔洞 ； l压出时常伴随巷道底鼓。 3、倾出的基本特征 l倾出的煤就地按自然安息角堆积，并无 分选现象； l倾出的孔洞呈孔大腔小，孔洞轴线压风 自沿煤层倾斜或铅垂方向（厚煤层）发展； l无明显动力效应； l倾出常发生在煤质松软的急倾斜厚煤层 中； l巷道瓦斯涌出量明显增大。 三、突出强度划分 l突出强度每次突出中抛出的煤（岩）量 和涌出的瓦斯量。 l由于瓦斯量计量困难，所以通常以煤（岩） 量作为划分依据。 小型突出：100t 中型突出：100t 500t 大型突出：500t1000t 特大型突出：1000t 小型突出：30 gHk/Lmin -1 5.04.54.04.5 煤巷钻孔瓦斯涌出初速度临界值 u2、非接触式连续预测法 1）AE(声发射)法 原理 煤岩在地应力、瓦斯压力作用下产生裂纹破 坏以弹性能释放所表现出的一种形式 国外情况 原苏联已有40多年的研究应用历史 系统：传感器放大器地面监测站 应用：已纳入规程和防突细则 8590年间 顿巴斯矿区70个突出矿井 每年600个工作面(含回采)采用AE法 效果：预测巷道长度553km，危险段长度 34km(6%) 防突措施工程量减少93.8%。 非接触式连续预测法非接触式连续预测法AE(AE(声发射声发射) )法法 国内 情况 l硬件 设备 n系统 非接触式连续预测法非接触式连续预测法AE(AE(声发射声发射) )法法 国内 情况 l硬件 设备 nAE传 感器 非接触式连续预测法非接触式连续预测法AE(AE(声发射声发射) )法法 国内情况 l软件功能 n滤噪 AE声响 各种作业声响 按波形特征：振幅、频率、持续时间进行 区分 交混 非接触式连续预测法非接触式连续预测法AE(AE(声发射声发射) )法法 l软件功能 n指标临界值 事件数 能量 判断方法：临界超标法、变化 幅度法 n声源定位 掘进工作面：困难 回采工作面：平面定位 非接触式连续预测法非接触式连续预测法AE(AE(声发射声发射) )法法 l效果 n南桐煤矿：突出60多t n平煤12矿：掘进面二次，回采面一 次，S超标，AE也超标，措施后都下 降 n重庆轻轨地铁车站施工 非接触式连续预测法非接触式连续预测法AE(AE(声发射声发射) )法法 lAE声发射技术的应用 n石化 n重要管线、钢楠 n危险品储存罐 n飞机 n桥梁 n边防 工作面突出危险性预测工作面突出危险性预测 u非接触式连续预测法 2）瓦斯涌出动态法 原理 l工作面瓦斯涌出变化、增大或忽 大忽小 国外研究 l德国 V3060%可解吸瓦斯含量 l前苏联 Kv0.7 非接触式连续预测法非接触式连续预测法瓦斯涌出动态法瓦斯涌出动态法 国内研究 重庆、抚顺、南桐、涟邵等，研究结果基 本一致 V309m3/t Kv0.7 非接触式连续预测法非接触式连续预测法瓦斯涌出动态法瓦斯涌出动态法 实例芙蓉白皎 矿 非接触式连续预测法非接触式连续预测法瓦斯涌出动态法瓦斯涌出动态法 推广应用前景 l利用环境监测系统 l将AE法、动态法构成突出连续预测预 报子系统 工作面前方突出构造探测工作面前方突出构造探测物探法物探法 u3）FTL防爆探地雷达 设备 l防爆工控机 l发射机 l接收机 l天线 l信号采集处理软件 工作面前方突出构造探测工作面前方突出构造探测物探物探法法 u3）FTL防爆探地雷达 原理 根据接收到波的旅行时间（双程走时）、 幅度与波形资料，可推断介质的结构和形态大小 目标体 发射机接收机 地 面 波形图 探地雷达原理示意图 工作面前方突出构造探测工