矿井瓦斯管理讲述.ppt

主要内容 一、背景介绍 二、认识瓦斯 三、瓦斯爆炸机理研究 四、煤矿瓦斯日常管理 五、煤矿瓦斯治理 六、新技术应用 瓦斯是成煤过程中伴生气体，主要是CH4。可赋存于煤层中，也可存在于其它岩石的空、孔隙中。甲烷气生成量也不同，从褐煤到无烟煤、吨煤生气量为（68～419）m3。 3、煤层瓦斯垂直分带 由于煤层内的瓦斯向地表运移和地面空气向煤层深部渗透、扩散，造就了煤层中各种瓦斯成分有浅到深有规律的逐渐变化，即煤层瓦斯会出现垂直分带现象。根据气体组分的差异，煤层瓦斯沿垂向可以分为两个带：瓦斯风化带和甲烷带。瓦斯风化带还可细分为：二氧化碳－氮气带、氮气带和氮气－甲烷带。如下表。 甲烷带以下煤层中的瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增加。 瓦斯在煤层中的状态：瓦斯以游离和吸附状态赋存于煤的孔隙中。 煤的多孔性：煤中孔隙有可见和不可见孔，其体积以m3/m3或% 为K1 ； 下式中：ρp-煤的视密度t/m3；ρt-煤的真密度t/m3。 各种牌号煤的孔隙率见下表： 煤中瓦斯含量赋存规律：随着煤层埋藏深度的增加而增加。 煤层瓦斯含量的测定：直接和间接测定方法，直接法即按标准采取煤样测定瓦斯解吸量并计算解吸损失量和在实验室测定煤样残存瓦斯量来确定煤层瓦斯含量；间接法即测定瓦斯压力和有关参数计算煤层瓦斯含量。 4、矿井瓦斯涌出规律 煤层瓦斯由吸附和游离状态赋存，其数量均决定于瓦斯压力即游离瓦斯作用于孔隙壁的气体压力，当矿井采煤时，由于煤岩碎裂、巷道和采空区的存在则形成煤层瓦斯解析和流动的条件，而导致矿井（采区、工作面）风流中含有瓦斯，其含有量称之为矿井（采区、工作面）瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量为m3/min，相对瓦斯涌出量为m3/t。 1）矿井瓦斯来源 对一个生产矿井，必须清楚矿井瓦斯来源，了解各瓦斯源涌出瓦斯量。 2）矿井瓦斯涌出影响因素 ⑴煤层和岩层瓦斯含量：含量大涌出量大 ⑵开采深度：由于深度增加瓦斯含量增加 ⑶开采规模：开采规模越大绝对瓦斯涌出量越大 ⑷开采顺序与开采方法：煤层群首采层，特厚煤层第一分层瓦斯涌出量大，冒落比充填大 ⑸大气压力的变化是采空区瓦斯涌出量发生变化：气压变低采空区瓦斯涌出量加大；反之变小。 采掘煤炭时受采动影响的煤、岩层中的瓦斯必然要释放到采掘空间，称之谓瓦斯涌出，这是瓦斯流动的重要特性。 防治瓦斯事故的重矢之的是：控制瓦斯涌出或出现的动力现象。 瓦斯涌出量预测可用矿山统计法和分源预测法。 4、煤层瓦斯动力特征 动力（突出）预兆： 有声预兆：煤体中的闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声等（统称煤炮）。 地压预兆：支架来压、掉渣、片帮、煤壁开裂、煤壁外臌、底臌和钻孔 变形装不进药等。 瓦斯预兆：风流瓦斯浓度增大、忽大忽小、打钻时顶钻、钻孔喷孔、喷 瓦斯等。 煤结构变化：煤层层理紊乱、煤变松软、暗淡无光泽、煤变干燥和煤尘 增多等。还有会出现煤壁和工作面温度降低、特别气味等。 动力现象： 煤与瓦斯突出：动力效应明显，破坏性大，喷出大量瓦斯和煤（有分选 性，煤堆积小于自然安息角），孔洞口小腔大 压出：煤位移和抛出的距离较小，无分选性，瓦斯增大，无孔洞或口大 腔小。 倾出：煤就地按自然安息角堆积，无分选性，瓦斯增加明显，口大腔小。 煤矿采掘过程中，掌握煤层瓦斯含量和受采动影响的煤岩及采空区瓦斯涌出量；掌握煤层瓦斯动力规律是充分认识瓦斯的根本所在。 三、瓦斯爆炸机理研究 煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤质松软、透气性低，不易在采前抽采；开采过程过程中放散速度快，易发生煤与瓦斯突出现象，并诱发瓦斯爆炸。 中国煤矿地质构造条件复杂。 中国煤矿开采深度大，华东地区平均开采深度达到650m，且每年以20～50m的速度下延。 2、掘进工作面瓦斯释放钻孔施工方法 利用每个检修班在掘进工作面施工12个瓦斯释放钻孔，共计两排，每排为6个，孔深为13米，其上排孔距顶板500mm,下排孔距顶板800mm,孔间距为700mm。上排孔终孔位置距顶板250mm,下排孔距底板位置400mm。 3、掘进工作面卸压长钻孔施工方法 在掘进工作面距底板1.1m处分别施工三个瓦斯卸压长钻孔，1#钻孔与煤壁成90°，起始孔位于迎头正中间位置，孔长60m。2#钻孔向煤壁左帮外偏16°，起始位置距左帮1.2m,孔长60m。3#钻孔向煤壁外偏16°，起始位置距右帮1.2m,孔长60m。三个瓦斯卸压长钻孔均按俯角施工。 六、新技术应用 6.1矿井智能变频局部通风系统