枣庄矿区瓦斯涌出异常区的治理对策研究培训课件

枣庄矿区瓦斯涌出异常区的治理对策研究培训课件勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01引言：瓦斯涌出异常区的安全挑战02枣庄矿区概况与瓦斯异常区分布03瓦斯涌出异常区的成因分析04瓦斯治理技术体系概述CONTENTS目录05关键治理技术：均压通风技术06回风隅角瓦斯抽排技术07瓦斯监测技术与应用08瓦斯治理的预防措施与管理01引言：瓦斯涌出异常区的安全挑战瓦斯爆炸事故的现状与危害瓦斯爆炸事故的整体态势近年来，全国瓦斯爆炸事故时有发生，给国家财产和人民生命安全造成巨大损失，在社会上造成很坏影响。不同瓦斯等级矿井事故对比国内外统计资料表明，高瓦斯矿井发生瓦斯爆炸事故的机率并不是很高，而低瓦斯矿井的瓦斯涌出异常区却时有瓦斯爆炸事故发生。低瓦斯矿井事故原因分析低瓦斯矿井职工特别是管理人员对瓦斯管理不到位，存有侥幸心理，安全投入不足，一旦局部瓦斯超限，就有可能发生瓦斯爆炸事故。瓦斯涌出异常区的定义瓦斯涌出异常区是指按照瓦斯相对涌出量和绝对涌出量属于低瓦斯矿井，但在日常生产中瓦斯涌出量忽高忽低，瓦斯绝对涌出量偏大，局部区域瓦斯浓度经常接近或超过《煤矿安全规程》规定，给安全生产造成潜在威胁的区域。瓦斯涌出异常区的定义低瓦斯矿井瓦斯涌出异常区的界定

按照瓦斯相对涌出量和绝对涌出量属于低瓦斯矿井，但在日常生产中瓦斯涌出量忽高忽低，瓦斯绝对涌出量偏大，局部区域瓦斯浓度经常接近或超过《煤矿安全规程》规定，给安全生产造成潜在威胁的区域。与高瓦斯矿井的差异

高瓦斯矿井从管理人员到广大职工非常重视瓦斯管理，装备先进，要求标准高，严格按规定操作，发生爆炸事故机率相对不高；低瓦斯矿井职工特别是管理人员对瓦斯管理不到位，存有侥幸心理，安全投入不足，一旦局部瓦斯超限，易发生事故。界定的核心特征

绝对涌出量偏大、局部区域浓度超限、涌出量不稳定（忽高忽低）、存在安全管理盲区（重视程度不足）。安全重视程度不足低瓦斯矿井瓦斯管理的常见问题低瓦斯矿井职工特别是管理人员对瓦斯管理不到位，存在侥幸心理，常出现"说起来重要，干起来次要，忙起来不要"的现象，安全投入不足。瓦斯涌出异常认识不足对低瓦斯矿井中瓦斯涌出异常区（绝对涌出量偏大、浓度接近或超过《煤矿安全规程》规定的区域）的潜在威胁认识不足，易忽视局部区域的瓦斯风险。管理标准与执行松懈相较于高瓦斯矿井，低瓦斯矿井在瓦斯管理制度标准、装备配置和操作规范执行上相对宽松，导致局部瓦斯超限后缺乏及时有效的应对措施。02枣庄矿区概况与瓦斯异常区分布枣庄矿业集团矿井基本情况矿井数量与瓦斯等级枣庄矿业（集团）有限责任公司共有11对矿井，均被鉴定为低瓦斯矿井。瓦斯涌出异常区分布在11对矿井中，付村煤业有限公司、田陈矿、柴里矿三对矿井存在瓦斯涌出异常区，需重点关注和治理。

付村煤业有限公司东二采区瓦斯异常情况瓦斯异常区认定时间2000年4月，该采区210综采放顶煤工作面因瓦斯涌出量偏高，在年度矿井瓦斯等级鉴定中被省局定为瓦斯异常区。

掘进期间瓦斯涌出峰值2002年7月，3上215运顺掘进期间瓦斯涌出量曾达到5.25m³/min，出现明显异常。

工作面投产后瓦斯涌出特征2002年12月，3上215工作面投产后，瓦斯绝对涌出量为5～5.5m³/min，工作面风量为1100m³/min，回风流中瓦斯浓度约0.5%，回风隅角瓦斯浓度经常处于1%左右。

异常区持续认定情况2001、2002年该区域仍被省局定为瓦斯异常区，显示瓦斯异常问题具有持续性。田陈矿北三采区瓦斯异常情况瓦斯异常发现背景1999年10月，田陈矿北三采区在掘进304施工期间，发现炮眼中瓦斯浓度很高，后经有关专家认定该区域存在瓦斯涌出异常问题。瓦斯异常主要诱因该采区瓦斯涌出异常主要受火成岩侵入影响所致，岩浆岩侵入改变了煤层赋存条件，形成局部瓦斯富集区域。生产影响表现在后续的掘进、采煤过程中，该区域多次出现瓦斯涌出异常现象，导致多次被迫停头、停面，严重影响正常生产作业。异常区认定情况基于持续的瓦斯异常表现，2000年、2001年、2002年均被省局定为瓦斯涌出异常区。柴里矿233中部采区瓦斯异常情况

瓦斯异常区发现过程2001年，在对柴里矿233中部采区采空区密闭内进行气体检查时，发现密闭内存在CO气体的同时，还存在高浓度的瓦斯。

瓦斯浓度监测结果在2333工作面溜子道向2334采空区施工的钻孔内，监测到瓦斯浓度为1.62%—11.3%。

瓦斯异常区范围认定根据监测结果和有关资料分析，认定233采空区内存在一个瓦斯异常区，范围大致为2334、2335采空区及联络巷。

瓦斯异常区成因分析分析认为瓦斯涌出异常的主要原因是火区周围煤岩体温度升高，使原来残存在煤岩体内瓦斯解吸加快，导致瓦斯涌出量增加。

瓦斯异常区定性2001、2002年均被省局定为瓦斯涌出异常区。03瓦斯涌出异常区的成因分析

岩浆岩侵入对瓦斯富集的影响岩浆岩侵入的热力与压力作用岩浆岩侵入过程中携带高温高压及热液气体，促使煤层变质程度加深，进而产生新的CH4气体，为瓦斯富集提供物质基础。

岩墙的封闭性与瓦斯阻隔岩墙本身作为非透气墙，会阻止生成的气体向外逸散，使瓦斯在特定区域聚集，形成CH4富集区。

实际案例：田陈矿北三采区田陈矿北三采区在1999年10月掘进304施工期间，发现炮眼中瓦斯浓度很高，后经专家认定是受火成岩侵入影响所致，该区域在后续掘进、采煤过程中多次出现瓦斯涌出异常。01断层构造与瓦斯赋存关系断层封闭性对瓦斯排放的影响大部分断层封闭性好，对瓦斯的释通、排放条件差，导致瓦斯难以向外扩散，易在断层区域积聚形成瓦斯富集区。02落差较大断层伴生构造的瓦斯赋存空间落差较大的断层伴生构造因受断层形成时的应力破坏，自身比较破碎，微孔隙、节理、裂隙发育，为瓦斯提供了赖以赋存的空间，形成伴生构造复杂区域的瓦斯富集区。03采动或放炮振动对断层瓦斯运移的作用断层伴生构造区域的瓦斯一旦受采动影响或放炮振动，会迅速向外运移、释放，形成瓦斯涌出异常区，对煤矿安全生产造成潜在威胁。

采空区瓦斯涌出的机理与案例采空区瓦斯积聚的背景条件枣庄矿区开采的三层煤分为3上、3下两层，中间夹有0～20m厚的夹矸，开采顺序为先采3上煤后采3下煤，3上煤采空后形成的采空区成为大量瓦斯的积存空间。

顶板垮落引发瓦斯异常涌出的机理当3下煤层采煤工作面开采时，随着顶板初次垮落，采空区原有平衡状态被打破，积存的大量瓦斯迅速释放，导致工作面瓦斯涌出量急剧增加，形成瓦斯涌出异常。

付村煤业3下212面瓦斯涌出案例2002年元月，付村煤业有限公司3下212面顶板初次垮落，工作面瓦斯绝对涌出量达到15～19m³/min，回风流中瓦斯浓度达2.2%，造成工作面停产30小时。

付村煤业3下203面瓦斯涌出案例2002年11月，付村煤业有限公司3下203面顶板初次垮落，工作面瓦斯绝对涌出量同样达到15～19m³/min，回风流瓦斯浓度2.2%，导致工作面停产42小时。04瓦斯治理技术体系概述瓦斯治理的基本原则与目标瓦斯治理的基本原则枣庄矿区瓦斯治理遵循"保障生产、消除隐患、全面治理、突出预防、点面结合、注重实效"的原则，结合矿区生产地质条件和经济状况，制定切实可行的治理方案。瓦斯治理的核心目标核心目标是有效控制瓦斯涌出异常区的瓦斯浓度，使其符合《煤矿安全规程》规定，消除瓦斯爆炸隐患，保障矿井安全生产，避免人员伤亡和国家财产损失。治理方案的实效性要求治理方案需简单可行、实用有效，既要解决当前瓦斯超限问题，如采煤工作面回风隅角瓦斯浓度超限等，又要兼顾矿区经济承受能力，确保治理措施能够长期稳定实施。

矿区经济条件与技术选择考量

老矿区经济现状分析枣庄矿区作为开采历史较长的老矿区，部分矿井面临资源枯竭问题，经济上存在一定困难，安全投入需在保障生产与成本控制间寻求平衡。

技术选择核心原则遵循"保障生产、消除隐患、全面治理、突出预防、点面结合、注重实效"原则，优先选择简单可行、实用有效的治理技术，降低实施成本。

低成本高效技术路径结合矿区实际，采用均压通风、回风隅角瓦斯抽排、合理加大风量等技术措施，在减少经济投入的同时，有效控制瓦斯涌出异常问题。

产学研协同技术优化联合高等院校和专业科研院所，针对矿区具体地质条件研发适配技术，提升治理效果的同时，通过技术创新降低长期运营成本。

高校与科研院所的技术支持作用理论研究与技术研发支撑高校与科研院所凭借专业知识储备，为枣庄矿区瓦斯涌出异常区治理提供理论基础，助力研发针对性的治理技术，如均压通风技术的优化、回风隅角瓦斯抽排方案的设计等，为形成实用有效的治理技术体系提供核心技术支持。

现场问题诊断与方案优化在枣庄矿区瓦斯治理过程中，高校与科研院所专家深入现场，结合矿区实际生产地质条件，对瓦斯涌出异常区的成因进行科学分析，针对具体问题如岩浆岩侵入、断层构造等影响下的瓦斯富集情况，协助制定并优化治理对策，提升治理措施的适用性和有效性。

技术成果转化与推广应用高校与科研院所推动瓦斯治理技术成果在枣庄矿区的转化应用，将实验室研究与现场实践相结合，使均压通风、抽排回风隅角瓦斯等技术从理论走向实际生产，帮助矿区解决经济困难、资源枯竭等背景下的瓦斯治理难题，保障安全生产。05关键治理技术：均压通风技术

均压通风技术的适用条件核心适用场景均压通风技术主要适用于"孤岛"采煤工作面，通过调节风压平衡，抑制采空区瓦斯向工作面涌出，保障生产安全。

调压幅度控制需事先进行阻力测定并绘制压力分布图，通过分析计算确定合理调节值，一般控制与邻近采空区的压差在10Pa为宜。

动态调节要求矿井通风系统为动态系统，需定期进行均压状态测定；当系统或风量发生变化时，应及时进行风压调整，以维持相对平衡状态。

调节风门设置与风压调节方法01调节风门的核心作用在"孤岛"采煤工作面的均压通风技术中，调节风门设置于回风巷，通过增阻升压改变采空区与工作面的压力关系，从而抑制采空区瓦斯向工作面涌出，是实现均压控制的关键设施。

02调压幅度的确定原则调压幅度需事先预测，通过阻力测定并绘制压力分布图，经分析计算确定合理调节值。实践中，一般控制与邻近采空区的压差在10Pa为宜，以尽量减小压差，达到相对平衡状态。

03风压动态调节的必要性矿井通风系统是受多因素影响的动态系统，采空区与采面的压力关系随采面推进不断变化，相对平衡可能演变为新的不平衡。因此，需定期进行均压状态测定，当系统或风量发生变化时，必须及时进行风压调整。

均压状态监测与动态调整均压状态定期测定由于采空区与采面的压力关系随采面推进而不断变化，相对平衡可能演变为新的不平衡，因此需定期进行均压状态测定，确保系统稳定。

系统与风量变化时的风压调正矿井通风系统是受多因素影响的动态系统，当系统或风量发生变化时，应及时进行风压调正，以维持均压效果。

压差控制标准一般控制与邻近采空区的压差在10Pa为宜，通过事先阻力测定和压力分布图分析计算，确定合理调节值，克服调压盲目性。06回风隅角瓦斯抽排技术回风隅角瓦斯积聚的风流特性分析

U型通风模式下的涡流区形成以U型通风为例，风流在回风隅角处因转弯形成涡流区（ADE区域），同时在内边壁也会产生涡流，导致瓦斯易于在此积聚。

风速分布变异长度的影响因素风速分布变异长度L随摩擦阻力系数增大而减少，对于工字钢支护和锚网支护巷道，L通常为（8-10）d（d为巷道特征尺寸）。

采空区瓦斯的主要来源认定实验研究表明，尽管实际开采中影响因素复杂，但采空区瓦斯是回风隅角瓦斯积聚的主要来源，其涌出量受采动影响显著。

抽排风机选型与安装位置确定抽排风机型号选择在瓦斯涌出异常区，治理采煤工作面回风隅角瓦斯超限最有效的方法之一是安设抽排风机。通常选用FSD2×18.5kw对旋抽压式局部通风机，以满足瓦斯抽排需求。

风机安装位置要求抽排风机一般安装在距工作面煤壁60～80m的回风巷中，此位置既能有效抽取回风隅角瓦斯，又便于管理和维护，确保抽排效果。

风筒设置规范在风机吸风侧安装可缩刚性风筒，将风筒吸风口延至上隅角切顶柱之间顶板下0.5m处；排风侧安装普通柔性风筒，将抽排的瓦斯直接引入采区回风巷，保障瓦斯安全排放。

瓦斯浓度监控要求在吸风侧风筒内与排风侧风流汇合处安设甲烷传感器，调节抽排风机吸风量，使抽排风筒内风流中瓦斯浓度不超过3%，排风侧风流汇合处瓦斯浓度不超过1%，确保抽排过程安全可控。

风筒布置与瓦斯浓度控制标准01风筒安装位置与参数在回风巷距工作面煤壁60～80m处安设FSD2×18.5kw对旋抽压式局部通风机；吸风侧使用可缩刚性风筒，吸风口延至上隅角切顶柱之间顶板下0.5m处；排风侧使用普通柔性风筒，将瓦斯直接引入采区回风巷。

02吸风侧瓦斯浓度控制标准通过安设甲烷传感器调节抽排风机吸风量，严格控制吸风侧风筒内风流中瓦斯浓度不超过3%。

03排风侧汇合处瓦斯浓度控制标准排风侧风筒与采区回风巷风流汇合处瓦斯浓度必须控制在1%以下，确保回风流瓦斯浓度符合《煤矿安全规程》规定。甲烷传感器的安装与监测要求安装位置与高度规范在抽排风机吸风侧风筒内与排风侧风流汇合处安设甲烷传感器，确保能准确监测抽排瓦斯浓度；回风隅角瓦斯传感器应设置在切顶柱之间顶板下0.5m处，实时监测高浓度瓦斯积聚情况。浓度监测标准抽排风筒内风流中瓦斯浓度需控制在不超过3%，排风侧风流汇合处瓦斯浓度不超过1%，严格遵循《煤矿安全规程》规定，杜绝瓦斯超限风险。实时数据传输与分析传感器监测数据需实时传输至地面自动化监测系统，便于管理人员及时掌握瓦斯浓度变化，当系统或风量发生变化时，能迅速进行风压调整与异常处理。定期校验与维护定期对甲烷传感器进行校验，确保监测数据的准确性和可靠性，同时加强设备维护，避免因传感器故障导致瓦斯监测失效，保障矿井安全生产。07瓦斯监测技术与应用

固定监测点的布设与数据采集监测点布设原则在瓦斯涌出异常区域周边选择具有代表性的位置建立固定监测点，确保能够全面、准确地反映该区域瓦斯浓度和流量的变化情况。

核心监测指标重点监测瓦斯浓度、瓦斯流量等关键指标，这些指标是判断瓦斯涌出状况、评估潜在风险的重要依据。

数据采集频率与方式定期对固定监测点的数据进行采集，确保数据的连续性和时效性。采集方式可结合人工记录与自动化采集设备，保证数据的准确性和可靠性。

数据初步分析与评估对采集到的数据进行定期分析和评估，及时掌握瓦斯涌出异常区的动态变化趋势，为后续制定和调整治理对策提供数据支持。

无人机监测在瓦斯异常区的应用无人机监测的技术优势无人机可对瓦斯涌出异常区域进行航拍和拍摄，能够快速获取区域内的数据信息和漏风异常点，作为人工监控手段的有效补充，提升监测的全面性和及时性。

无人机监测的关键数据采集通过搭载专业传感器，无人机可采集瓦斯异常区的瓦斯浓度分布、温度场等关键指标，为后续的瓦斯治理方案制定提供直观、准确的现场数据支持。

无人机监测与地面系统联动无人机采集的数据可实时传输到地面自动化监测系统，与井下固定监测点数据相互印证、综合分析，形成全方位的瓦斯监测网络，提高对瓦斯异常情况的预警能力。井下自动化监测系统的组成与功能

监测系统核心组成部分井下自动化监测系统主要由甲烷传感器、温度传感器、数据传输设备及地面监控中心组成，实现对瓦斯浓度、温度等关键指标的实时采集与分析。瓦斯浓度实时监测功能系统在抽排风机吸风侧与排风侧风流汇合处安设