矿井瓦斯事故的防治课件.ppt
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- 矿井 瓦斯 事故 防治 课件
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1、矿井瓦斯事故的防治第一节第一节 矿井瓦斯的概述矿井瓦斯的概述 一、矿井瓦斯的性质一、矿井瓦斯的性质 1、广义瓦斯的概念、广义瓦斯的概念 2、狭义瓦斯的概念、狭义瓦斯的概念 3、瓦斯的来源及其性质:、瓦斯的来源及其性质:来源:主要来源于井下煤体和岩体来源:主要来源于井下煤体和岩体 性质:性质:无色、无味、无臭的气体,对空气的比重为无色、无味、无臭的气体,对空气的比重为0.554,比空,比空气轻、微溶于水,有迅速按扩散的性质,渗透性强,有燃气轻、微溶于水,有迅速按扩散的性质,渗透性强,有燃烧性和爆炸性,浓度过高时会降低空气中的氧含量,使人烧性和爆炸性,浓度过高时会降低空气中的氧含量,使人窒息死亡;
2、同时当瓦斯与空气混窒息死亡;同时当瓦斯与空气混 合到一定范围内,遇火合到一定范围内,遇火就会爆炸或燃烧。严重影响和威胁矿井安全生产,且一旦就会爆炸或燃烧。严重影响和威胁矿井安全生产,且一旦形成灾害事故,将造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此形成灾害事故,将造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此瓦斯是煤矿五大自然灾害之首。瓦斯是煤矿五大自然灾害之首。二、煤层瓦斯的分布二、煤层瓦斯的分布 1、瓦斯的生成、瓦斯的生成 2、瓦斯的带状分布,前三带为瓦斯风化带,在、瓦斯的带状分布,前三带为瓦斯风化带,在瓦斯风化带开采煤层时,瓦斯对生产不构成主要威瓦斯风化带开采煤层时,瓦斯对生产不构成主要威胁。胁。(见附图见附
3、图)3、瓦斯风化带深度的影响因素、瓦斯风化带深度的影响因素:主要取决于地质条件和赋存情况:如围岩性质、主要取决于地质条件和赋存情况:如围岩性质、煤层露头、断层、煤层倾角、地下水活。围岩透气煤层露头、断层、煤层倾角、地下水活。围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈,则瓦斯风带下部边界就越深水活动越剧烈,则瓦斯风带下部边界就越深。有露。有露头的煤层往往比无露头的隐伏煤层瓦斯风带深头的煤层往往比无露头的隐伏煤层瓦斯风带深.瓦斯带变化示意图瓦斯带变化示意图co2co2N2N2CH4CH4 -N2CO2 带、-N2带 、-N2CH4带
4、 -CH4带 三、煤层瓦斯的含量三、煤层瓦斯的含量 1 1、瓦斯的赋存状态:以游离和吸附二种状、瓦斯的赋存状态:以游离和吸附二种状态存在。态存在。2 2、瓦斯赋存状态的影响因素瓦斯赋存状态的影响因素 温度:温度越高煤吸附瓦斯量越小温度:温度越高煤吸附瓦斯量越小 煤中的水分:煤中含水吸附量将明显减煤中的水分:煤中含水吸附量将明显减小小 煤的吸附变形性质:吸附瓦斯体积膨胀,煤的吸附变形性质:吸附瓦斯体积膨胀,排放瓦斯后体积收缩。排放瓦斯后体积收缩。四、煤层瓦斯的压力四、煤层瓦斯的压力 1、煤层瓦斯的压力概念:是指煤孔隙中所含游、煤层瓦斯的压力概念:是指煤孔隙中所含游离离瓦斯的气体压力,即气体作用于
5、孔隙壁的压力瓦斯的气体压力,即气体作用于孔隙壁的压力.当煤吸附能力相同,瓦斯压力越高,瓦斯含量越当煤吸附能力相同,瓦斯压力越高,瓦斯含量越大大.同一深度同一深度(距地表的垂直深度距地表的垂直深度)上不同煤层的压力上不同煤层的压力值不同值不同.同一矿区煤层瓦斯压力随深度的增加面增大,说同一矿区煤层瓦斯压力随深度的增加面增大,说明煤层瓦斯由地层深处向地表流动的总规律。明煤层瓦斯由地层深处向地表流动的总规律。2、瓦斯压力取决于煤层瓦斯的排放条件:、瓦斯压力取决于煤层瓦斯的排放条件:履盖层厚度、透气性、地质构造、履盖层含水性履盖层厚度、透气性、地质构造、履盖层含水性.赋存条件和地质构造变化不大时,同一
6、深度各煤赋存条件和地质构造变化不大时,同一深度各煤层的各地点瓦斯压力相近。层的各地点瓦斯压力相近。3、根据瓦斯压力梯度测算瓦斯压力:、根据瓦斯压力梯度测算瓦斯压力:PP0 m(H-H0)P-在深度为在深度为H处的瓦斯压力,处的瓦斯压力,Mpa;P0-在瓦斯风化带深度为在瓦斯风化带深度为H0处的瓦斯压力,处的瓦斯压力,通常为通常为 0.150.2MPa;H0-瓦斯风化带深度,米;瓦斯风化带深度,米;H-距地表的垂直深度,米;距地表的垂直深度,米;m-瓦斯压力梯度;瓦斯压力梯度;4、瓦斯压力梯度、瓦斯压力梯度m=(P-P0)/(H-H0)五、煤层的透气性五、煤层的透气性 1、煤层透气性系数、煤层透
7、气性系数(瓦斯流动阻力)(瓦斯流动阻力)2、现场实测的方法来确定煤层透气性、现场实测的方法来确定煤层透气性 六、煤层瓦斯的流动六、煤层瓦斯的流动P128 分单向、径向和球向流动分单向、径向和球向流动 七、矿井瓦斯的涌出及影响因素七、矿井瓦斯的涌出及影响因素 1、矿井瓦斯涌出量、矿井瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量:单位时间涌出的瓦斯体积。绝对瓦斯涌出量:单位时间涌出的瓦斯体积。M3/Min相对瓦斯涌出量:矿井在正常生产条件下,平均日相对瓦斯涌出量:矿井在正常生产条件下,平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体积。产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体积。M3/T 2、瓦斯涌出的影响因素、瓦斯涌出的影响因素
8、P129 瓦斯含量瓦斯含量 开采深度开采深度 开采规模开采规模 开采顺序和方法开采顺序和方法 地面气压变化地面气压变化 八、矿井瓦斯来源及等级鉴定八、矿井瓦斯来源及等级鉴定 1、矿井瓦斯来源:采面、掘进面、采空区、矿井瓦斯来源:采面、掘进面、采空区 2、矿井瓦斯等级的划分、矿井瓦斯等级的划分 低瓦斯矿井:矿井相对涌出量小于或等于低瓦斯矿井:矿井相对涌出量小于或等于10M3/T且且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.高瓦斯矿井:矿井相对涌出量大于高瓦斯矿井:矿井相对涌出量大于10于于M3/T或或矿矿井绝对瓦斯涌出量大于井绝对瓦斯涌出量大于40M3/Min.煤
9、岩与瓦斯(二氧化碳)突出矿井煤岩与瓦斯(二氧化碳)突出矿井 3、矿井瓦斯等级的鉴定、矿井瓦斯等级的鉴定 时间:(正常生产月份)时间:(正常生产月份)内容:矿井、煤层、一翼、水平和采区内容:矿井、煤层、一翼、水平和采区 测定方法测定方法 数据计算数据计算 结果分析结果分析 九、煤层瓦斯的含量及影响因素九、煤层瓦斯的含量及影响因素(一)概念:煤层瓦斯含量是指单位质量(或体(一)概念:煤层瓦斯含量是指单位质量(或体积)煤中所含有的瓦斯体积量。(换算成标准状积)煤中所含有的瓦斯体积量。(换算成标准状态),分原始瓦斯含量和残存瓦斯含量态),分原始瓦斯含量和残存瓦斯含量(二)影响煤层瓦斯含量的因素(二)影
10、响煤层瓦斯含量的因素 1、煤田地质史;地壳上升或下沉、煤田地质史;地壳上升或下沉 2、地质构造;开放性或封闭性断层、地质构造;开放性或封闭性断层 3、煤层赋存条件;露头、倾角、煤层赋存条件;露头、倾角 4、煤层围岩性质;致密完整或松散破碎、煤层围岩性质;致密完整或松散破碎 5、煤的变质程度;、煤的变质程度;6、岩浆活动;有无隔气层影响不相同、岩浆活动;有无隔气层影响不相同 7、水文地质条件;在地下水交换活跃区,瓦斯含、水文地质条件;在地下水交换活跃区,瓦斯含量明显减少(溶解度量明显减少(溶解度14%)第二节 矿井瓦斯治理 一、国外状况一、国外状况 1 1、预测矿井瓦斯涌出量、预测矿井瓦斯涌出量
11、矿山统计法:起源于前苏联矿山统计法:起源于前苏联煤层瓦斯含量法和瓦斯分源法:用煤层原始瓦煤层瓦斯含量法和瓦斯分源法:用煤层原始瓦斯含量和涌出系数来预测涌出量斯含量和涌出系数来预测涌出量 2 2、矿井瓦斯抽放、矿井瓦斯抽放 什么情况下,应考虑瓦斯抽放?什么情况下,应考虑瓦斯抽放?(规程(规程145条)条)1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或或1个掘进个掘进工作面的瓦斯涌出量大于工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解决瓦,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。斯问题不合理的。矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:大于或等于大
12、于或等于40m3/min;年产量年产量1.01.5Mt的矿井,大于的矿井,大于30 m3/min;年产量年产量0.61.0Mt的矿井,大于的矿井,大于25 m3/min;年产量年产量0.40.6Mt的矿井,大于的矿井,大于20 m3/min;年产量年产量0.4Mt以下的矿井,大于以下的矿井,大于15 m3/min。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。美国最早开发地面煤层气抽放,最先进的煤层气美国最早开发地面煤层气抽放,最先进的煤层气生产国,产量占全国天然气总量的生产国,产量占全国天然气总量的6%。前苏联(俄罗斯)、德国、波兰、英国、乌克兰、前苏联(俄罗斯)、德国、波兰、
13、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。日本等国主要采用井下抽放瓦斯。美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。3 3、煤与瓦斯突出防治、煤与瓦斯突出防治 突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面;突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面;研究研究100100多年,突出的根本原因不明;多年,突出的根本原因不明;各国主要致力于突出预测的研究;各国主要致力于突出预测的研究;突出预测:钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微突出预测:钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等;震监测法等;有
14、效防突技术:开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压有效防突技术:开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破等方法。钻孔、水力冲孔、松动爆破等方法。4 4、瓦斯煤尘爆炸防治、瓦斯煤尘爆炸防治 传统防止爆炸传播方法:岩粉棚、水槽棚、水袋棚传统防止爆炸传播方法:岩粉棚、水槽棚、水袋棚 自动抑爆技术:在极短的时间内向巷道散播水雾自动抑爆技术:在极短的时间内向巷道散播水雾 美国和德国研制的移动隔爆棚:在综掘巷道中优点突出美国和德国研制的移动隔爆棚:在综掘巷道中优点突出 5 5、瓦斯监控系统、瓦斯监控系统 检测瓦斯浓度检测瓦斯浓度 报警报警 国内常见系统:镇江中煤电子,国内常见系统:镇江中
15、煤电子,KJ101KJ101型矿井监控系统,型矿井监控系统,KJF19.1KJF19.1矿用监控仪矿用监控仪 先进的系统还能预报突出先进的系统还能预报突出二、国内状况二、国内状况 绝大多数属瓦斯矿井绝大多数属瓦斯矿井 高瓦斯和突出矿井占全国矿井总数的一半高瓦斯和突出矿井占全国矿井总数的一半 瓦斯防治工作起步较晚,但防治技术与装备有显著提高瓦斯防治工作起步较晚,但防治技术与装备有显著提高高瓦斯和突出严重的矿井普遍加强与改善了通风技术与管理,高瓦斯和突出严重的矿井普遍加强与改善了通风技术与管理,180180多矿井安装了矿井环境监测系统多矿井安装了矿井环境监测系统160160多矿井建立了瓦斯抽放系统
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