煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突

煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突 一 矿井瓦斯一 矿井瓦斯 1 瓦斯的成分和性质 瓦斯是由多种成分组成的混合气体 包括甲烷 ch4 二氧 化碳 co2 氮 n2 二氧化硫 so2 硫化氢 h2s 一氧化碳 co 和重烃 c2h6 c3h8 c4h10 等 其中 甲烷为主要成分 习 惯上的瓦斯即指甲烷 双称沼气 瓦斯为无色 无臭的可燃气 体 比重 0 544 难溶于水 易扩散 常残留在巷道上部空间和 煤层 围岩之中 渗透性强 2 瓦斯的形成 1 生物化学作用形成 在成煤的第一阶段 植物有机质 分解 当氧气充足时 生成 co2 no 等气体 在缺氧条件下 由于细菌作用分解分析出甲烷 重烃 氢及其它气体 由于此 阶段形成的瓦斯距地表较近 且多散于大气之中 在煤体中保 存的数量不多 2 煤变质形成 成煤第一阶段所形成的泥炭 由于地壳 下降 被其它沉积物覆盖 在地热及地压影响下 其化学成分 随之变化 氧 氢 硫 氮的成分降低 碳的含量相对富集 并生成了以甲烷 氢为主的气体及重烃等其它气体 由岩浆侵 入产生接触变质时 也可生成重烃 氢和甲烷 这阶段形成的 瓦斯 由于在地下深处 不易扩散 故煤层中所含的瓦斯 极 大部分是该阶段形成的 根据研究 在理想的条件下 每形成 1 吨煤 伴随生成 1000m3 的 ch4 和 co2 等气体 其中 co2 多为流动的地下水 所吸收 ch4 在漫长的地质年代中 大部分被自然排放 只有 一部分被保存在煤层和岩层之中 3 油气田的瓦斯浸入与底板石灰岩溶洞中的瓦斯有关系 与顶底板砂岩含油层有关 3 瓦斯在煤层中的赋存状态 1 游离状态 也就是自由状态 瓦斯 瓦斯以自由的气 体状态存在于煤体和围岩的孔隙 裂隙或空隙 空洞 中 瓦 斯分子在孔隙内可以自由运动 游离状态瓦斯存在量的大小 取决于煤层 围岩内的自由运动空间多少 即孔隙度 以及 外界的温度与压力 2 吸附状态瓦斯 它又分为吸附瓦斯和吸收瓦斯两种状 态 吸附瓦斯 瓦斯分子被吸附在煤体或岩体孔隙的表面 形 成一层薄膜 这种吸附是靠气体分子与固体颗粒之间的分子引 力完成的 吸附量的大小 决定于煤对瓦斯的吸附能力 而吸附能力 又取决于煤的孔隙率 变质程度 以及外界的温度和压力 煤 内瓦斯 80 90 以上吸附状态存在 吸收瓦斯 瓦斯分子进入煤层内部 与煤分子紧密地结合 成固溶体 这与气体被液体所溶解的现象相似 瓦斯在煤体内存在的状态不是静止不变 而是处于动平衡 中 当外界压力降低 温度升高时 吸附瓦斯可以变为游离瓦 斯 这种现象称为瓦斯的解吸现象 4 瓦斯分带 矿井瓦斯的成分随深度不同而发生变化 并具有分带现象 通常 自上而下划分为四个带 n2 co2 带 其中 co2 20 n2 带 n2 80 co2 10 20 n2 ch4 带 n2 80 co2 80 ch4 带 ch4 80 各带的 深度和瓦斯成分在不同煤矿不尽相同 前三带统称为瓦斯风化 带 因各煤田地质条件有差异 瓦斯风化带的深度差别很大 一般为 100 300 米 个别的可达 500 800 米 暴露式煤田瓦斯 风化带深 地下水循环越快的越深 地质构造为封闭式的浅 而开放式的深 煤层顶板为砂岩时瓦斯风化带深 5 影响瓦斯含量的地质因素有以下 6 个原因 1 煤的变质程度 煤对瓦斯的吸附能力与变质程度有关 成煤的初 中 晚期煤的吸附能力有所不同 煤层的质量不同 吸附的能力也不同 而煤的致密度疏松 而吸附量具大 煤的 致密度强 空隙率小 它的吸附量就相当小 吸附能力的煤不一定瓦斯量大 吸附力强其渗透性和散逸 性也强 2 围岩和煤层的渗透性 赋存在煤层中的瓦斯是有压力 的 而瓦斯在煤层中不断地动移和排放 其运移和排放速度与 围岩和煤层的渗透性密切相关 如煤层与围岩的渗透性大 瓦 斯散逸 不易保存 反之 则能保存 3 地质构造 地质构造是造成同一矿区瓦斯含量不同的 因素 如张性断层 尤其是通达地表的张性断层 利于瓦斯排 放 压性断裂不利于瓦斯排放 甚至有一定的封闭作用 促进 了瓦斯在煤层中的聚集 褶皱构造对瓦斯分部有重要影响 当顶板为致密岩层且未 暴露地表时 在背斜瓦斯含量由两翼向背斜轴部增大 在向斜 轴部瓦斯含量减小 当顶板为脆性岩层且裂隙多时 瓦斯容易 扩散 而背斜轴部瓦斯含量减少 在向斜轴部瓦斯含量增加 4 煤田的裸露程度 在裸露 暴露的煤田中 含煤岩系 露出地表 瓦斯易于排放散逸 在埋深 隐伏性煤田中 若含 煤岩系的覆盖层为不透气岩层而且厚度大 则不利于瓦斯排放 5 地下水的活动 瓦斯可随地下水的流动而排放 地下 水活动越强的区域瓦斯量越小 另外 水分子被吸附在煤或裂 隙的表面后 减弱了煤对瓦斯的吸附能力 水分占据了煤的空 隙 排挤自由状态的瓦斯 故此煤层中含水量偏高 那么含瓦 斯量越低 6 煤层的埋藏深度 瓦斯含量随深度增大而增大 在瓦 斯风化带下 瓦斯含量 涌出量和瓦斯压力与深度增加有一定 比例关系 6 瓦斯对煤矿生产的影响 重要表现在瓦斯涌出 瓦斯爆 炸及煤与瓦斯突出 瓦斯涌出后与井下空气混合 降低氧含量 影响人的呼吸 当瓦斯浓度超过 40 氧气下降到 12 以下时 会使人窒息死亡 瓦斯与空气混合到一定浓度 5 16 以 9 5 时爆炸最强烈 遇火源时能燃烧爆炸 酿成事故 煤与瓦斯突出是指在矿井采掘生产过程中 短时间内 几 分钟或几秒钟 以巨大的挤压冲击力从煤层内喷出大量的煤和 瓦斯 并伴有强烈的声响 世界上煤与瓦斯突出强度最大的一 次是发生在 1959 年原前苏联的加加林矿 突出煤量达 14000 吨 喷出瓦斯 25 立方米以上 我国矿井煤与瓦斯突出最大的一次 突出煤量达 5000 余吨 同时喷出的瓦斯量为 300 余立方米 二 预防瓦斯燃烧和煤与瓦斯突出的措施二 预防瓦斯燃烧和煤与瓦斯突出的措施 1 预防瓦斯爆炸的措施 1 加强通风 矿井通风要做到有效 稳定和连续不终断 要有足够的风速和风量将瓦斯吹散 冲淡 稀释到不能爆炸界 限以内和无害的浓度 2 加强瓦斯检查 所有矿井均须要建立严格的瓦斯检查 制度 每次检查都要如实反映出现场 工作面 的瓦斯变化情 况 将检查的结果及时的填写在记录本 卡片和瓦斯日报表及 瓦检点的记录牌上 并通知现场的工作人员 3 及时处理排除局部聚积的瓦斯 可采取隔离法 分支 通风法 引风法及压风法隔离或吹散巷道中顶空聚积的瓦斯 4 加强回采工作面上隅角 全煤上山 开切眼 和石门 揭煤前及揭煤期间的瓦斯检查工作 5 加强矿井系统和各作业地点及硐室的监测工作 2 防止瓦斯引燃的措施 防止瓦斯引燃的原则主要是在井下消除火源 严格管理和 控制热源 采取防止明火 防止电火花 防止放炮引燃瓦斯的 处理措施 三 瓦斯喷出和煤与瓦斯突出的预防措施三 瓦斯喷出和煤与瓦斯突出的预防措施 1 瓦斯喷出的预防 措施可归纳为 探 排 抽 引 堵 五类方法 即探明地质构造带 排放瓦斯 提前将瓦斯抽出 将瓦斯引在风流巷道中 封堵缝隙 2 煤与瓦斯突出的预防 1 区域性预防 首先开采一层没有瓦斯 较小或没有瓦 斯突出危险的煤层 使后开采的有瓦斯突出煤层的地压减少 弹性潜能缓慢地释放 从而使瓦斯压力和瓦斯含降低 使煤的 强度增加 就能解除开采突出煤层时煤与瓦斯突出的威胁 2 局部性预防 可采用震动性放炮 打大直径 200 300mm 超前钻孔 以及用钻孔排放瓦斯及水力冲孔方法来预 防煤与瓦斯突出 3 瓦斯抽放 矿井瓦斯地面抽放最好在高瓦斯煤层开采 前的 2 3 年进行 矿井瓦斯抽放的办法可分为本层抽放 邻近 煤层 指回采过程中被开采煤层的邻近煤层 抽放和采空区抽 放 4 在有煤与瓦斯突出危险的采 掘工作面必须采用套钎 1 2 1 6 2 0 2 6 3 0 3 5 4 0m 打不少于 4 0 米的瓦斯 释放应力的探眼 探眼的直径不得小于 42mm 切忌 探眼绝 对不可当炮眼使用 5 探眼的数量与眼距要根据采 掘工作面的煤层厚度 施工断面来确定 具体数据可在采 掘规程中详细规定 6 煤壁注水 在有煤与瓦斯突出的回采工作面进行煤壁 浅孔注水 是开采煤与瓦斯突出煤层的有效措施 掘进工作面采用爆破作业时 应采用深度不大于 1 0 米的 炮眼远距离全断面一次爆破 四 石门揭煤防突措施四 石门揭煤防突措施 1 加强石门揭煤前的管理 提前下达石门揭煤 见煤 通 知书 2 在石门揭煤前必须加强石门巷道的支护 工作面迎头必 须安装 前探梁 3 有条件的矿井在距离揭煤 见煤 25 米时必须用探水 钻机探清揭煤距离 钻探已揭煤 应立即人工测量瓦斯量 并 逐级上报 4 在钻探已揭煤的同时 相关部门应在该巷道原配风量的 基础上 再加大 120m3 min 的风量 确保瓦斯的排放 稀释 瓦斯浓度控制在 0 1 0 3 以下 5 钻探揭煤后如煤层中瓦斯浓度较大 可采取多钻孔 大 孔径 多排钻孔排放瓦斯 并结合震动性放炮来减少瓦斯的应 力 6 石门 揭煤放炮 采用远距离爆破 设专人警