1、矿井瓦斯,煤矿安全培训,2023-11-29,2,矿井瓦斯,矿井瓦斯-煤层中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体监测监控、以风定产、先抽后采,2023-11-29,3,3,1.煤层瓦斯含量,瓦斯的生成瓦斯是伴随煤的生成而生成的瓦斯的性质物理性质难溶于水、无色无味无臭的气体；相对密度0.554，比空气轻；扩散性渗透性很强。化学性质不助燃，能燃烧或爆炸；无毒，不能维持呼吸。,2023-11-29,4,瓦斯在煤层中的存在状态：即游离状态和吸附状态。游离状态也称为称为自由状态，吸附状态(吸着、吸收)也叫结合状态。在煤层内，无论是深部还是浅部，吸附的瓦斯量约占煤层瓦斯含量的8090%，游离状态的瓦斯只占12、020%。但是在断层和其它裂隙发育的地带，游离状态就有可能是瓦斯的主要赋存状态。,4,煤层中瓦斯的垂直分带在漫长地质年代中，变质作用过程中生成的瓦斯在其压力差与浓度差的驱动下不断向古大气中运移，而地表空气通过渗透和扩散也不断向煤层深部运移，这就导致沿煤层垂深出现了特征明显的4个分带，即CO2N2带、N2带、N2CH4和CH4带，按照各带的成因和组分变化规律，第、带以统称为瓦斯风化带，第带称为甲烷带。,各带的气体成分组成与含量,瓦斯风化带下界深度确定,可以根据下列指标中的任何一项确定：(1)煤层的相对瓦斯涌出量等于2-3m3/t(2)煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%(3)煤层内的瓦3、斯压力为0.1-0.15MPa(4)煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0-1.15m3/t(C.M.)，气煤1.5-2.0 m3/t(C.M.)，肥煤与焦煤2.0-2.5 m3/t(C.M.)，瘦煤2.5-3.0 m3/t(C.M.)，贫煤3.0-4.0 m3/t(C.M.)，无烟煤5.0-7.0 m3/t(C.M.)(此处的C.M.是指煤中可燃质即固定碳和挥发分)瓦斯风化带深度决定于煤层的地质条件和赋存情况，变化很大。围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈，瓦斯风化带下部边界就越深。,2023-11-29,8,瓦斯含量及其影响因素,瓦斯含量：自然条件下单位体积或4、单位重量的煤体或围岩中所含有瓦斯的量。m3/m3或m3/t3影响瓦斯含量的因素影响瓦斯生成量的因素影响瓦斯保存和放散条件的因素,2023-11-29,9,影响瓦斯生成量的因素成煤前植物含有机质的多少、含杂质的多少煤的炭化程度越高，瓦斯生成量越大古老煤田成煤早，瓦斯生成量大,2023-11-29,10,影响瓦斯的保存和放散条件的因素煤的性质：孔隙率、透气性、水分含量煤层的赋存条件：埋藏深度、煤层倾角、围岩性质、地质构造、地下水,地质构造对瓦斯含量的影响,地质构造是影响煤层瓦斯含量和涌出的最主要因素之一、封闭型地形构造有利于瓦斯的储存，而开放型地质构造有利于瓦斯排放。开放型的断层两盘是分离运动，断5、层为煤层瓦斯排放提供了通道，在这类断层附近，煤层的瓦斯含量减少，其涌出量也相当减少。封闭型断层，由于两盘相互挤压，本身的透气性差，割断了煤层同表面的联系，从而使煤层瓦斯含量较高，瓦斯压力增加，其瓦斯涌出量也相应增大。,背斜构造的轴部通常比相同深度的两翼瓦斯含量高，特别是当背斜上部的岩层透气性差或含水充分时，往往积聚高压的瓦斯，形成“气顶”。当背斜轴部的上覆岩层因张力而形成连通地面的裂隙时，瓦斯会大量散失，其轴部的瓦斯含量反而较小。向斜构造由于轴部岩层受到挤压，因此瓦斯含量一般比两翼高。但是在开采透气性较好的煤层时，向斜轴部瓦斯涌出量反而较低，这是因为当开采面接近斜轴部时，瓦斯的补给区域越来越窄6、小，补给的瓦斯量减少所造成的。,2023-11-29,13,2。瓦斯的涌出,瓦斯涌出形式普通涌出：瓦斯从煤（岩）层暴露面上的裂隙、孔隙，从采落的煤炭和采空区缓慢、均匀、持久地向外放散的现象。特点：涌出范围广，时间长，速度慢而均匀，总的涌出量很大。是矿井瓦斯涌出的主要形式。特殊涌出：瓦斯喷出、煤与瓦斯突出瓦斯喷出是指瓦斯从煤岩裂缝、空洞或炮眼中向外喷的现象。煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。,2023-11-29,16,16,瓦斯爆炸的实质就是一定浓度的瓦斯与空气中的氧气在一定湿度作用下产生的剧烈氧化反应。CH4+2O2=CO27、+2H2O+882.6kJ/mol当反应生成热的速度大于散热速度时，热量积聚，反应物的湿度升高，氧化进一步加快，使气体受热膨胀，形成爆炸。,3.瓦斯爆炸,2023-11-29,17,瓦斯爆炸的效应及危害,产生高温 瓦斯的化学反应方程式为 CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6KJ/MOL 封闭空间为21502650 自由空间为1850 井下为1850 产生高压 当体积相同时,有p1/p2=273+t1/273+t2 式中:p1-爆炸前的气压值,kpa p2-爆炸后的气压值,kpa t1-爆炸前的空气温度,t2-爆炸后的空气温度,2023-11-29,18,产生冲击波,正向冲击:瓦斯爆炸发8、生后,在高温高压的作用下,爆源附近的气体以几百米几千米/秒的速度向四周扩散,它经过的路线上形成威力巨大的冲击波现象。反向冲击：爆炸后因爆源附近气体高速向外冲击，加上爆炸后生成的水蒸气会很快冷却和凝结，故在爆源附近形成一个气体稀薄的低压区；在压差作用下，爆炸气体会连同爆源附近气体，以极高的速度，反向冲回爆炸地点。,2023-11-29,19,产生大量有害气体,据某些矿爆炸后的气体取样分析:O2=6 10 N2=82 88 CO2=4 8 CO=2 4井下人员在这样恶劣的环境下,根本无法生存。案例:1981年12月24日，在五矿的第三次爆炸事故中，死亡133人，其中有108人是窒息死亡，占84.,9、2023-11-29,20,瓦斯爆炸条件及影响因素,瓦斯爆炸的条件是：一定浓度(5%16%)的瓦斯、高温火源(650750)的存在和充足的氧气(12%以上)。瓦斯爆炸界限为5%16%。,2023-11-29,21,影响瓦斯爆炸界限和引火温度的因素,影响瓦斯爆炸界限的因素爆炸初温：爆炸初温越高，界限越大如:20 界线为6 13.4；600 界线为3.35 16.4；700 界线为3.25 18.75.爆炸初压：爆炸初压越高，爆炸界限越大煤尘和可燃性气体的混入：爆炸界限扩大 如:混入CO.H2.H2S等气体,会使瓦斯爆炸下线下移。煤尘的混入,使下线下移 如:混入8g/m3的煤尘,下线降为4.惰性气10、体的混入：爆炸界限缩小影响引火温度的因素瓦斯浓度：瓦斯最易点燃的浓度7%-8%混合气体温度：气体温度越高，点燃温度越低瓦斯引燃的延迟性-感应期：浓度越高，感应期越长，火源温度越高，感应期越短。,2023-11-29,22,瓦斯爆炸的一般规律,爆炸地点：任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性，但大部分发生在采掘工作面。采煤工作面上隅角容易发生瓦斯爆炸的地点：工作面上隅角和采煤机滚筒附近。,上隅角容易出现瓦斯积聚上隅角设置回柱绞车或开缺口放炮,破煤时瓦斯大量涌出，通风不良造成瓦斯积聚截齿与支架顶梁或岩石产生碰撞火花,2023-11-29,23,掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因掘进巷道位于煤层新开拓区，瓦11、斯涌出量较大局部通风管理难度较大，导致瓦斯积聚煤巷多用电钻打眼、爆破、电气设备失爆等产生引爆火源较多井下高温火源电气火花爆破火源明火煤炭自燃摩擦碰撞火花静电火花,2023-11-29,24,4。预防瓦斯爆炸的措施,防止瓦斯积聚的措施防止瓦斯引燃的措施防止瓦斯爆炸事故范围扩大的措施,2023-11-29,25,防止瓦斯积聚的措施,加强通风加强检查及时处理局部积聚的瓦斯采煤工作面上隅角及采空区边界瓦斯积聚的处理采煤机附近瓦斯积聚的处理掘进巷道顶板冒落的空洞内瓦斯积聚的处理顶板附近瓦斯层状积聚的处理瓦斯抽放,2023-11-29,26,加强通风,加强通风是防止瓦斯积聚的基本方法之一，主要包括建立合理12、的通风系统和加强通风管理两个方面。每一矿井的通风系统和通风管理工作都必须符合煤矿安全规程的要求。严禁采用独眼井开采，严禁采用不符合规程规定的串联通风，掘进工作面禁止采用扩散通风。矿井的产量必须与矿井通风能力相适应，严禁超通风能力生产。,26,2023-11-29,27,加强检查,瓦斯检查员的交接班制度：瓦斯检查员的交接班制度主要包括对瓦斯检查员交接班时间、地点、方法及内容的规定。采掘工作面配备有专职瓦斯检查员时，采煤面在回风巷入口的新鲜风流处交接班，掘进工作面在局部通风机处交接班，其它与其检查员的交接班地点由矿总工程师根据矿井的实际情况确定。,2023-11-29,28,对瓦斯检查次数的规定,13、采掘工作面的瓦斯浓度检查次数如下：低瓦斯矿井中每班至少2次；高瓦斯矿井中每班至少3次；有煤（岩）与瓦斯突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。采掘工作面二氧化碳浓度应每班至少检查2次；有煤（岩）与二氧化碳突出危险的采掘工作面，二氧化碳涌出量较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查二氧化碳浓度。本班未进行工作的采掘工作面，瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次；可能涌出或积聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯或二氧化碳应每班至少检查1次。井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次，挡风墙外的瓦斯浓度每周至少14、检查1次。,2023-11-29,29,特殊情况下的瓦斯检查要求临时停风地点在恢复通风前的瓦斯检查局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须检查瓦斯，只有在停风区中最高瓦斯深度不超过1.0%和最高二氧化碳深度不超过1.5%，且符合本规程第一百二十九条开启局部通风机的条件时，方可人工开启局部通风机，恢复正常通风。开拓新水平的井巷第一次接近各开采煤层时的瓦斯检查要求规程第一百四十二条规定：开拓新水平的井巷第一次接近各开采煤层时，必须按掘进工作面距煤层的准确位置，在距煤层垂距10米以外开始打探煤钻孔，钻孔超前工作面的距离不得小于5米，并有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯。,2023-11-29,30,岩巷15、掘进遇到煤线或接近地质破坏带时的瓦斯检查要求规程第一百四十二条规定：岩巷掘进遇到煤线或接近地质破坏带时，必须有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯，发现瓦斯大量增加或其他异状时，必须停止掘进，撤出人员，进行处理。其它规程第一百四十条规定：矿井必须有因停电和检修主要通风机停止运转或通风系统遭到破坏以后恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复正常通风后，所有受到停风影响的地点，都必须经过通风、瓦斯检查人员检查，证实无危险后，方可恢复工作。所有安装电动机及其开关的地点附近20米的巷道内，都必须检查瓦斯，只有瓦斯符合本规程规定时，方可开启。,30,2023-11-29,31,严禁瓦斯检查员空班、漏检、假检和规定16、空班是指瓦斯检查工未下井或虽然下井了但未进入自已的责任区履行岗位职责；漏检是指瓦斯检查工实际检查的点数或次数（即遍数）不符合瓦斯检查制度规定；假检是指瓦斯检查工未进行实地检查，填写假记录，汇报假情况。矿井瓦斯检查制度中必须包括严禁瓦斯检查工空班、漏检、假检和规定。,2023-11-29,32,巡回检查制度和请示报告制度巡回检查制度实质上是关于瓦斯检查方法的规定，它规定瓦斯检查工在对采掘工作面进行例行瓦斯检查时必须按照规定的路线和规定的点位对每个需要检查的点逐一进行检查，不得因为怕跑路对一个点连续检查两次或多次，其中还应规定进行相邻两次检查的最短时间间隔或进行每一次检查的具体时间。请示报告制度是17、规定瓦斯检查工在一个班中进行例行报告的次数、时间以及内容。瓦斯检查工在工作中遇特殊情况必须及时报告。规程中规定：瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度。,2023-11-29,33,瓦斯检查“三对口”制度瓦斯检查“三对口”制度要求瓦斯检查工在瓦斯检查工作中必须认真填写检查地点的记录牌、随身携带的手册以及需要上报的报表（或台帐）等资料，不得出现不符、遗漏或相互矛盾的情况。要求“三对口”的主要内容有：检查地点和检查人姓名；检查日期、班次及每次检查的具体时间；检查结果（包括瓦斯浓度、二氧化碳浓度和空气温度等）。,2023-11-29,34,一炮三检制一炮三检制要求每次爆破在装药前、爆破前18、和爆破后，必须对爆破地点及其附近规定范围内进行瓦斯检查。规程中规定：破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0时，严禁爆破；爆破后，待工作面的炮烟被吹散，爆破工、瓦斯检查工和班组长必须首先巡视爆破地点，检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架、拒爆、残爆等情况。如有危险情况，必须立即处理。,2023-11-29,35,井下各作业地点和巷道中的瓦斯允许浓度和超限时的管理要求矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。采掘工作面及其19、他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0时，严禁爆破采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。,35,2023-11-29,36,采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电开动。采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制20、定措施，进行处理临时停工的地点，不得停风；否则必须切断电源，设置栅栏，揭示警标，禁止人员进入，并向矿调度室报告。停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0%或其他有害气体浓度超过本规程第一百条的规定不能立即处理时，必须在24h内封闭完毕。,2023-11-29,37,规程中关于瓦斯排放管理的规定规程第一百四十一条中规定：矿井必须有因停电和检修主要通风机停止运转或通风系统遭到破坏以后恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复已封闭的停工区或采掘工作接近这些地点时，必须事先排除其中积聚的瓦斯。排除瓦斯工作必须制定安全技术措施。规程第一百四十条规定：局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只21、有停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，且符合本规程第一百二十九条开启局部通风机的条件时，方可人工开启局部通风机，恢复正常通风。,37,2023-11-29,38,停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制订安全排瓦斯措施，报矿技术负责人批准。在排放瓦斯过程中，排出的瓦斯与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5%，且采区回风系统内必须停电撤人，其他地点的停电撤人范围应在措施中明确规定。只有恢复通风的巷道风流22、中瓦斯浓度不超过1.0%和二氧化碳浓度不超过1.5%时，方可人工恢复局部通风机供风巷道内电气设备的供电和采区回风系统内的供电。,瓦斯排放的有关问题,瓦斯排放是指独头巷道停风后恢复通风或封闭巷道启封时排出巷道内的瓦斯。有密闭墙的瓦斯排放（必须有救护队）只有隔离栅栏独头巷道的瓦斯排放（通风队）瓦斯排放的基本要求查明瓦斯积聚的原因；停风、火灾、异常涌出估算积聚的瓦斯量；测量法：进人、埋管测平均浓度，再乘以体积 计算法：绝对涌出量乘以停风密闭的时间,制定排放瓦斯的措施；包括：明确恢复通风的巷道或区域；瓦斯积聚原因的叙述；瓦斯量的估算；排放的方法、路线图和排放影响的停电区域；瓦斯检测的地点和方法；防止无23、关人员进入排放区域的站岗人员及地点；主要仪器设备调配；排放工作步骤及排放的组织、指挥和各方面的责任人。关键岗位和负责人必须明确到人。排放瓦斯工作中的三个坚持（必须）。坚持停电，坚持撤人，坚持限量。,排放区域内瓦斯量和瓦斯浓度的估算,设停风巷道内的体积为V(m3),巷道四周瓦斯涌出速率为R(m3/min),停风前巷道瓦斯浓度为C0(%)，停风时间为t(min),则：停风开始时的瓦斯量为Q0=V C0，m3 停风期间涌出的瓦斯量为QtY=R t，m3开口巷道，漏出的瓦斯量 m3 停风t min后，巷道内的瓦斯量为Qt=Q0+QtY-QtL,m3 巷道中的平均瓦斯浓度为 Ct=Qt/V,巷道密闭，密24、闭区瓦斯压力增加，涌出量等于漏风量时，t min后漏出的瓦斯量为 停风t min后，巷道内的瓦斯量为Qt=Q0+QtY-QtL,m3巷道中的平均瓦斯浓度为 Ct=Qt/V,m3,瓦斯排放时间的估算设排放瓦斯所需的全风压风量Q(m3/min),风流中瓦斯浓度为C0(%)。排放时回风流中允许的瓦斯浓度为CH(%)，排放结束后巷道中允许的瓦斯浓度为C1(%)，则排放所需的时间为 min通常情况下C1为1%，CH为1.5%，C0为0。,排放方法,（1）分段排放法（2）卸流排放法（三通）（3）扎风筒限流排放法（4）挡风机限流排放法,2023-11-29,45,采煤工作面上隅角及采空区边界瓦斯积聚的处理,25、改善通风方式引导风流带走上隅角的瓦斯改变采空区漏风方向带走瓦斯脉动通风技术治理上隅角瓦斯积聚高压水射流风机引排上隅角瓦斯抽出式无火花风机治理上隅角瓦斯积聚,2023-11-29,46,改善通风方式,最有前途的通风方式是分源处理瓦斯的通风方式主要有：Y形、W形通风方式；从掺风顺槽向工作面上部供新风；采用专门排瓦斯巷道；利用局部通风机向工作面上隅角供新风。,2023-11-29,47,引导风流带走上隅角的瓦斯,当工作面瓦斯涌出量不大(23m3/min)，上隅角瓦斯浓度不多时，迫使一部分风流流经工作面上隅角，将该处积存的瓦斯冲淡排出。具体做法是在工作面上隅角附近设置木板隔墙或帆布风障。,2023-126、1-29,48,改变采空区漏风方向带走瓦斯,在瓦斯涌出量大、回风流瓦斯、煤炭无自然发火危险而且上区段采空区之间无煤柱的情况下，可控制上阶段的已密闭墙漏风，进而改变采空区的漏风方向，将采空区的瓦斯直接排入回风道内。,2023-11-29,49,抽出式无火花风机治理上隅角瓦斯积聚,整套系统检测、调节、控制全部实现智能化，具有安装使用方便，结构简单紧凑等优点。在工作面绝对瓦斯涌出量超过56m3/min的情况下，单独采用上述方法难以收到预期效果，必须进行瓦斯抽放，以降低整个工作面的瓦斯涌出量。,2023-11-29,50,高压水射流风机引排上隅角瓦斯,高压水射流风机的工作原理：高压水通过固定引风器内的27、特制喷头，形成旋转雾化射流，高速雾粒与空气的动量交换和高压水射流的卷吸作用，带动气流前进形成风流，在进风口处产生负压，把含有瓦斯或粉尘的空气吸进风机，从而达到通风或降尘的目的。在处理采煤工作面上隅角积聚的瓦斯时，高压水射流风机利用高压水作动力形成引射流，可将积聚在上隅角的瓦斯抽放或吹散到回风巷，使其与主风流混合从而达到解决瓦斯积聚的目的。,2023-11-29,51,脉动通风技术治理上隅角瓦斯积聚,脉动通风技术就是利用风流的紊流扩散系数与风流脉动特性相关的理论，在正常通风风流中叠加脉动风流，从而增加风流的紊流扩散系数，提高风流驱散局部积聚瓦斯的能力，从根本上解决回采工作面上隅角瓦斯积聚问题。针28、对脉动通风机运行环境的特殊安全要求，在其动力方面考虑采用气压或液压作为动力源。在叶轮材质方面，选用具有抗静电和阻燃性能的高强度工程塑料脉动风流的产生是因为风机体旋转，在风机体周围获得脉动风流。该通风机主要特性：乳化液动力源和抗静电和阻燃工程塑料叶轮，具有可靠的无火花防爆性能，可在有矿井瓦斯或可燃气体爆炸危险的通风工程中使用；液压马达驱动叶轮和机体，产生双旋转脉动射流，不仅有效射程远，冲淡瓦斯的扩散系数高，而且还有对瓦斯仓储区的柔性排放效应等特性，特别适合于采煤工作面上隅角瓦斯积聚的有效治理或类似的目的；网式开放与螺式封闭巧妙结合的防护笼体，不仅提高了脉动通风的效果，而且对作业人员的安全和健康具29、有保护作用。,2023-11-29,52,采煤机附近瓦斯积聚的处理,在开采缓倾斜和倾斜煤层时，在采煤机与煤壁间最易造成瓦斯积聚。采煤机附近的瓦斯积聚与煤层倾角、工作面风流方向都无关甚至在瓦斯涌出量小于1m3/min的条件下也可能发生。处理办法加大工作面进风量 15002000m3/min。降低瓦斯涌出的不均匀性。其方法是增加采煤机在1日或1 班中的工作时间，同时降低采煤机的牵引速度和减小截深。在采煤机上安装小型水力引射器。,2023-11-29,53,掘进巷道局部冒落空洞积聚瓦斯的处理方法,导风板引风法,充填法,接分支风筒,压风排除法,2023-11-29,54,顶板附近瓦斯层状积聚的处理,增30、大巷道的风速，促使瓦斯与风流的充分混合。一般认为，防止层状瓦斯积聚的平均风速不应低于O.51 ms。增大顶板附近的风速。如在顶梁下面加导风板，将风流引向顶板附近；或沿顶板铺设风筒，每隔一段距离接一短管；或铺设接有短管的压气管，将积聚的瓦斯吹散；在瓦斯涌出比较集中的地点，可按装引射器将瓦斯吹散。将瓦斯源封闭。如果巷道顶板裂隙发育，有大量的瓦斯涌出，可采用木板和黏土将其填实隔绝，或注入砂浆等凝固材料，堵塞较大的裂隙,2023-11-29,55,防明火规程规定：严禁携带烟草和点火物品下井；井口房、通风机房和抽放瓦斯泵站附近20 m内，不得有烟火或用火炉取暖；井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接31、等工作。如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作，每次都必须根据现场条件和规程第二百二十三条制定严密的安全措施，并认真贯彻贯彻执行；对井下火区必须加强管理。,防止瓦斯引燃的措施,2023-11-29,56,防电气火花井下有瓦斯爆炸危险的地点必须按规程要求选用具有防爆性能的电气设备。经常对电气设备的防爆性能进行检查，发现失爆要及时处理或更换电气设备，严禁继续使用。井下不得带电检修、搬迁电电气设备、电缆和电线。严禁在井下拆开敲打和撞击矿灯。矿灯必须有可靠的短路保护装置，高瓦斯矿井应装有短路保护器。防爆破火焰井下爆破必须使用煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管，选用炸药的32、安全等级必须符合规程规定，不得使用过期或严重变质的爆炸材料。井下爆破必须使用发爆器，严禁使用其它电源作为起爆电源。炮眼装药量要适当，炮泥必须封足封实，严禁裸露爆破。,2023-11-29,57,防出现摩擦火花主要预防措施有：在在摩擦部件的金属表面熔敷一层活性小的金属（如铬）或在金属中加入小量的铍，降低摩擦火花的引燃能力；在在摩擦发热的部件上使用过热保护（如液力偶合器上的易熔合金塞）或温度检测报警断电装置等。采煤机不得得使用磨钝的截齿，截煤时要使用内、外喷雾。工作面遇有坚硬夹矸或黄铁矿结核时，应采取松动爆破措施处理，严禁用采煤机强行截割。刮板输送机的液力偶合器，必须按所传递的功率大小，注入规定量33、的难燃液，并经常检查有无漏失。易熔合金塞必须符合标准，并设专人检查、清除塞内污物。严禁用不符合标准的物品代替。,2023-11-29,58,限制瓦斯爆炸范围扩大的措施,矿井各生产水平和每一生产水平的各采区之间必须实行分区通风；采掘工作面应采用独立通风。通风系统力求简单。总进风道与总回风道的间距不可太近，以免发生爆炸时造成风流短路。废弃的巷道和采空区要及时封闭。装有主要通风机的出风井口应安装防爆门，防止瓦斯爆炸毁坏通风机给救灾和恢复生产增加困难。生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向。在矿井的两翼之间，相邻的采区、相邻的煤层以及相邻的采煤工作面间和采掘工作面巷34、道中设置水棚或岩粉棚。必须及时清除巷道中的浮煤，清扫或冲洗沉积煤尘。井下作业人员都应熟练掌握自救器的开启和佩戴方法，并熟悉自己工作地点的避灾路线。煤矿企业必须编制年度灾害预防和处理计划，并根据具体情况及时修改。,2023-11-29,59,5。瓦斯检测仪器,光学瓦斯检定器分为低浓度光学瓦斯检定器（测定范围010，精度0.01%)和高浓度光学瓦斯检定器（测定范围0100，精度0.1%)两种。,2023-11-29,60,便携式瓦斯自动检测报警仪便携式瓦斯自动检测报警仪是一种携带式可连续自动测定环境中瓦斯浓度的全电子仪器，具有操作方便、读数直观、工作可靠、体积小、重量轻、维修方便等特点。按检测原理35、来分类：热催化(热效)式、热导式及半导体气敏元件三大类。矿井瓦斯自动监测系统,60,2023-11-29,61,6.瓦斯喷出与瓦斯突出,6.1 瓦斯喷出的原因与规律瓦斯喷出：瓦斯喷出是指采掘空间周围的煤岩裂缝或空洞向外喷出大量瓦斯的现象。在喷出发生时常常伴随有声响和一定的动力效应，喷出瓦斯的流量很大时可能生成造成风流逆转。瓦斯喷出发生的原因是：天然的或因采掘工作形成的孔洞、裂隙内积存有大量的高压瓦斯是形成瓦斯喷出的内在因素；在开采过程中的机械震动、放炮穿透或地压活动形成卸压裂缝是造成瓦斯喷出的外在因素。,2023-11-29,62,瓦斯喷出有以下规律：瓦斯喷出与地质变化有密切关系，多发生在地质36、破坏带煤层顶底板岩层中有溶洞、裂隙发育的石灰岩或烧变岩层，其中又积聚有大量的高压瓦斯时，则有可能发生大规模的瓦斯喷出。瓦斯喷出量有大有小，喷出时间有长有短。喷出前一般都有预兆，如风流中瓦斯瓦斯浓度增加或忽大忽小，出现瓦斯喷出的嘶嘶声等。瓦斯喷出一般都有明显的喷出口。,2023-11-29,63,预防和处理瓦斯喷出的措施探。探明断层、裂隙或溶洞的位置、空间大小及瓦斯赋存情况。排。排放或抽放瓦斯。引。将瓦斯引至回风流。堵。封堵裂隙。通。单独通风、加大供风量。,2023-11-29,64,6.2 煤与瓦斯突出及危害,煤与瓦斯突出：在煤矿井下生产过程中，突然从煤（岩）壁内部向外部采掘空间喷出煤（岩）和37、瓦斯（二氧化碳）的现象，称之为煤（岩）与瓦斯突出，简称瓦斯突出或突出。其主要危害是：它能摧毁井巷设施、破坏通风系统；能使井巷中瞬间堆积大量的煤岩和充满高浓度的瓦斯，造成人员被埋压和窒息；突出的瓦斯遇火源则可能发生燃烧或爆炸事故。,2023-11-29,65,65,2023-11-29,66,以突出的煤（岩）量作为划分依据。小型突出：突出强度100吨；中型突出：突出强度100500吨（含100吨）；大型突出：突出强度5001000吨（含500吨）；特大型突出：突出强度1000吨。,煤与瓦斯突出强度,2023-11-29,67,6.3煤与瓦斯突出机理与规律,突出机理综合假说 地应力、瓦斯和煤的结构38、是导致煤与瓦斯突出的三个主要因素。煤与瓦斯突出是地应力、高压瓦斯、煤的结构性能等三个因素综合作用的结果，除了地压和瓦斯压力外，在煤层中不存在任何其它导致突出的能源；地压破碎煤体是造成突出的首要原因，而瓦斯则起着抛出煤体和搬运煤体的作用，从突出的总能量来说，瓦斯是完成突出的主要能源；煤的强度是形成突出的一个重要因素，只有当煤的强度很低，与围岩的摩擦力不大时，地压造成的变形潜能才能使煤体破碎。,2023-11-29,68,突出规律,突出发生在采掘达到一定的深度以后。突出多发生在地质构造附近，如断层、折曲、扭转和火成岩侵入区附近。突出多发生在应力集中区。突出次数和强度，随煤层厚度、特别是软分层厚度的39、增加而增加。煤层倾角愈太；突出的危险性也愈大。突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力都比较高。突出煤层的特点是强度低，而且软硬相间，透气系数小，瓦斯的放散速度高，煤的原生结构遭到破坏，层理紊乱，无明显节理，光泽暗淡，易粉碎。顶板坚硬致密时，突出危险性大。进行落煤工序时易发生突出，爆破更容易引起突出。进行其它工序时，甚至工作面无人工作也能突出。爆破时未发生突出，爆破后间隔较短时间的突出被称为延期突出。延迟的时间从几分钟到十几小时。突出前常有预兆发生。,2023-11-29,69,6.4煤与瓦斯突出预测,突出危险性预测分为区域突出危险性预测（简称为区域预测）和工作面突出危险性预测（包括石门和竖、斜井揭煤工40、作面，煤巷掘进工作面和采煤工作面的突出危险性预测，简称工作面预测）。区域预测，把煤层划分为突出煤层和非突出煤层。突出煤层经区域预测后可划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。在突出危险区域内，工作面进行采掘前应进行工作面预测。采掘工作面经预测后，可划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。,2023-11-29,70,预测煤层突出危险性的指标可用煤的破坏类型、瓦斯放散初速度指标（p）、煤的坚固性系数（）和煤层瓦斯压力（p），其判断煤层突出危险性的临界值，应根据矿井的实测资料确定，如无实测资料时，可参考下表所列数据划分，只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。,2023-11-29,41、71,建井及开采时期，突出煤层的区域预测主要有瓦斯地质统计法和综合指标法。地质统计法：煤和瓦斯突出预测的地质条件主要有矿井地质构造、煤体结构、煤层和围岩3个方面，构造煤是煤和瓦斯突出的必要条件。对煤层瓦斯分布规律和煤与瓦斯突出地质规律的研究，形成了“瓦斯地质区划论”。,2023-11-29,72,综合指标法：由于煤和瓦斯突出原因的复杂性和影响因素的多样性，突出预测没有一种绝对敏感的指标，多种指标的综合应用往往有更好的预测效果。采用综合指标法对煤层进行区域预测的方法是：（1）在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压钻孔，测定煤层瓦斯压力；（2）在打测压孔过程中，每米煤孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系42、数（）（3）将两个测压孔所得的坚固性系数最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数；（4）将坚固性系数最小的两个煤样混合，测定煤的瓦斯放散初速度（p）。煤层区域性突出危险性，按下列两个综合指标判断：D=(0.075H-3)(p-0.74)，Kp,2023-11-29,73,综合指标D、K的突出临界指标值应根据本矿区实测数据确定，如无实测资料，可参照下表所列的临界值确定区域突出危险性。,2023-11-29,74,在突出煤层的构造破坏带，包括断层、褶曲、火成岩侵入等；在煤层赋存条件急剧变化和采掘应力迭加的区域；在工作面预测过程中出现喷孔、顶钻等动力现象或工作面出现明显突出预兆时，应视为突出危险43、工作面。,2023-11-29,75,6.5 预防煤与瓦斯突出的措施,6.5.1区域性措施开采保护层开采有突出危险煤层的矿井，如果有可能，应首先开采突出危险煤层附近的无突出危险煤层或突出危险性小的煤层，以消除或减小突出危险煤层发生煤与瓦斯突出的危险性。首先开采的煤层叫保护层，因保护层的开采消除或减小了突出危险性的煤层叫被保护层。开采保护层后，在被保护层中受到保护的地区按无突出煤层进行采掘工作；在未受到保护的地区，必须采取防治突出措施。,2023-11-29,76,开采保护层时的注意事项优先选择无突出危险的煤层或突出危险性小的煤层为保护层应优先开采上保护层当保护层与被保护层同时开采时，保护层的采44、煤工作面超前于被保护层的掘进工作面，超前距离不得小于二者法线距离的2倍，并不得小于30米。开采保护层时，采空区内不得留煤柱开采保护层时应同时抽放被保护层的瓦斯。预抽煤层瓦斯,2023-11-29,77,6.5.2 局部性措施,松动爆破：向掘进工作面前方应力集中区打若干钻孔并装药爆破，使煤体松动，应力集中区向煤体深部转移，同时能加快瓦斯的排出，从而在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出的发生。,2023-11-29,78,钻孔排放瓦斯：石门揭煤前，由岩巷或煤巷向突出危险煤层打钻，使煤层中的瓦斯经过钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采掘工作。钻孔数和钻孔布置应根据断面和钻孔排45、放半径的大小来确定，每m2断面不得少于3.54.5孔。钻孔排放半径是指经过规定的排瓦斯时间后，在排放半径范围内的瓦斯压力都降到安全值，应通过实测确定。,2023-11-29,79,水力冲孔：水力冲孔是在安全岩(煤)柱的防护下，向煤层打钻后，用高压水射流在工作面前方煤体内冲出若干直径较大的孔洞。冲孔能造成孔洞周围一定范围内局部卸压，能加速瓦斯排放。此外，在高压水射流的冲击作用下，冲孔过程中能诱发小型突出，使煤岩中蕴藏的潜在能量逐渐释放，因此能避免发生大型突出的。,2023-11-29,80,金属骨架：是一种超前支架。当石门掘进工作面接近煤层时，通过岩柱在巷道顶部和两帮支架的上侧打钻孔，钻孔穿过煤46、层全厚，进入岩层0.5 m。孔间距一般为0.2 m左右，孔径75100mm。钻孔打好后，将长度大于孔深0.40.5 m的钢管或钢轨，作为骨架插入孔内，再将骨架尾部固定，最后用震动放炮揭开煤层，,2023-11-29,81,超前钻孔:在煤巷掘进工作面前方始终保持一定长度的排放瓦斯钻孔。超前钻孔所起的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使应力集中区向煤体深部转移。,2023-11-29,82,超前支架:为了防止因工作面顶部松软煤体垮落而导致突出，在工作面前方巷道顶部事先打上一排超前支架，增加煤层的稳定性。,2023-11-29,83,6.6安全防护措施,震动爆破：多用于石门掘进工作47、面揭穿突出危险煤层时，有时也用于突出危险煤层掘进工作面。震动爆破与普通放炮的区别在于增加了炮眼数目和装药量，一次爆破揭穿煤层，形成巷道设计断面。工作面必须有独立可靠的回风系统，必须保证回风系统中风流畅通，并严禁人员通行和作业。在其进风侧的巷道中应设置两道坚固的反向风门，与该系统相连的风门、密闭、风桥等通风设施必须坚固可靠，防止突出后的瓦斯涌入其他区域；凿岩爆破参数、放炮地点、反向风门位置、避灾路线及停电、撤人、警戒范围等，必须有明确规定；放震动炮要有统一指挥，并由矿山救护队在指定地点值班，放炮后至少经30 min，由矿山救护队人员进入工作面检查。根据检查结果。确定采取的恢复送电、通风及排除瓦斯48、等具体措施。为降低震动爆破时诱发突出的强度，应采用挡栏设施。挡栏可用金属、矸石或木垛等构成。揭开煤层后，在石门附近30 m范围内掘进煤巷时，必须加强支护，严格采取防突措施震动爆破要求一次全断面揭穿或揭开煤层。,2023-11-29,84,反向风门：对突出危险区设置反向风门时，必须设在石门掘进工作面的进风侧，以控制突出时的瓦斯能沿回风道流人回风系统；必须设置两道牢固可靠的反向风门，风门墙垛可用砖或混凝土砌筑，其嵌人巷道周边岩石的深度可根据岩石的性质确定，但不得小于0.2 m，墙垛厚度不得小于0.8 m。门框和门可采用坚实的木质结构，门框厚度不得小于100 mm，风门厚度不得小于50 mm,两道反49、风门之间的距离不得小于4 m。放炮时风门必须关闭，对通过内墙垛的风筒，必须设有隔断装置。放炮后，矿山救护队和有关人员进入检查时，必须把风门打开顶牢。反向风门距工作面的距离和反向风门的组数，应根据掘进工作面的通风系统和石门揭穿突出煤层时预计的突出强度确定。,2023-11-29,85,远距离放炮：采用远距离放炮时，放炮地点应设在进风侧反向风门之外或避难所内，放炮地点距工作面的距离不得小于300m。放炮员进行起爆的地点，应配备压风自救系统或自救器。远距离放炮时，回风系统的采掘工作面及其他有人作业的地点都必须停电撤人，放炮30 min后，方可进人工作面检查。,2023-11-29,86,井下避难所和50、压风自救系统,井下避难所要求设在采掘工作面附近和放炮员进行起爆操作的地点，避难所必须设置向外开启的隔离门，室内净高不得低于2 m，长度和宽度应根据同时避难的最多人数确定，但每人使用面积不得少于0.5 m2。避难所内要求支护良好，并设有与矿(井)调度室直通的电话，有供给空气的设施，每人每分钟的供风量不得少于0.3 m3。如果用压缩空气供风，应有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴。避难所内应根据同时避难的最多人数，配备足够数量的隔离式自救器。压风自救系统要求安设在井下压服风管路上，距采掘工作面的距离25 m40 m的巷道内、放炮地点、撤离人员与警戒人员所在的位置以及回风道有人作业处。长距离的掘进巷道中51、，应每隔50 m设置一组压风自救系统，每组压风自救系统一般可供5人8人使用，压缩空气供给量，每人不得少于0.1m3min。在有突出危险的采区和工作面，电气设备必须有专人负责检查、维护，并应每旬检查一次防爆性能，严禁使用防爆性能不合格的电气设备。突出矿井每一入井人员，必须随身携带隔离式(压缩氧型或化学氧型)自救器。,2023-11-29,87,2004年10月20日，郑煤集团公司大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。,案例分析,2023-11-29,88,2004年10月20日22时09分，21轨52、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。,事故调查情况煤与瓦斯突出事故简况,2023-11-29,89,2023-11-29,90,2023-11-29,91,2023-11-29,92,2023-11-29,93,瓦斯爆炸事故简况：2004年10月20日22时40分，在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内，架线电机车取电弓与架线的电火花引发瓦斯爆炸。瓦斯爆炸波及范围 矿井西翼进风系统，13、15、11、21四个采区和矿井西翼回风系统。,2023-11-29,94,大平煤矿“10.20”事故瓦斯突出及扩散过程演示,21轨道下山岩石掘进工作面,突出煤岩量约1894t,瓦斯量25万m3,94,2023-11-29,95,大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示,