煤与瓦斯突出防治技术.ppt

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1、通防部：夏保庆 2012年2月,天池公司煤与瓦斯突出 防治知识讲座,汇报内容,汇报内容,第一部分 瓦斯性质、危害与用途 第二部分 我国瓦斯突出现状 第三部分 瓦斯突出防治技术 第四部分 防突技术存在的问题 第五部分 解决防突技术问题的对策,化学式：CH4 分子量：16.042kg/kmol 密度：0.7168kg/m3 沸点：-161.7（0.1MPa下） 液态密度：415kg/m3 水中的溶解度：55.6 l/m3 发热量：8568大卡/m3,分子直径：0.4110-9m 分子体积：22.36m3/kmol 对空气的比重：0.5545 溶点： -182.5 扩散系数：0.196cm2/s 空

2、气中的爆炸下限：5% 空气中的爆炸上限：16%,第一部分 瓦斯的性质、危害与用途,第一部分 瓦斯的性质、危害与用途,（1）污染环境，加剧大气“温室效应” （2）可造成瓦斯窒息事故 瓦斯浓度43%时，呼吸短促 瓦斯浓度达57%时，即刻昏迷 （3）可酿成瓦斯燃烧事故 瓦斯浓度5%或16% （4）引起瓦斯爆炸事故 瓦斯浓度在515% （5）产生煤与瓦斯突出事故,第一部分 瓦斯的性质、危害与用途,第一部分 瓦斯的性质、危害与用途,第一部分 瓦斯的性质、危害与用途,作城镇煤气 作锅炉和窑炉的燃料 瓦斯发电 作机动车的燃料 作化工原料生产化工产品,第一部分 瓦斯的性质、危害与用途,第二部分 我国瓦斯突出现

3、状,我国是世界上瓦斯突出灾害最严重的国家，截至2004年底，累计发生突出 15600多次，占世界总突出次数的40以上。,我国有600多个突出矿井： 国有重点煤矿154个 地方煤矿200多个 乡镇煤矿300多个 几乎所有采煤省份都有突出矿井,第二部分 我国瓦斯突出现状,严重突出矿区 北票、六枝、南桐、天府、芙蓉、松藻、英岗岭、涟邵、白沙、焦作、鸡西、阜新、沈阳,国有重点煤矿矿井类型构成,低瓦斯矿,瓦斯突出矿,高瓦斯矿,第二部分 我国瓦斯突出现状,第二部分 我国瓦斯突出现状,2001年2004年，我国发生有人员死亡的瓦斯突出事故185起，死亡746人，其中，一次死亡10人以上的突出事故12起，死亡

4、334人。,第二部分 我国瓦斯突出现状,第二部分 我国瓦斯突出现状,什么是煤与瓦斯突出？ 煤与瓦斯突出是煤层开采过程中严重的自然灾害之一，是煤矿井下发生的一种复杂的有煤、岩和瓦斯参与的动力现象。 煤与瓦斯突出发生时，能在几秒至几十秒的时间内将几吨到上万吨的煤和几百立方米到几百万立方米的瓦斯抛射到采掘空间。,第三部分 瓦斯突出防治技术,第三部分 瓦斯突出防治技术,突出事例一： 1975年8月8日 天府矿务局三汇坝井+280米水平（垂深500米）主平硐揭K1煤层时，突出煤(岩)量12700吨，喷出瓦斯量140万立方米。这是我国所发生的最大的一次煤与瓦斯突出事例，也是世界上第二大突出事例。,突出事例

5、二: 1999年12月26日沈阳矿务局红菱矿石门揭煤时发生特大型煤与瓦斯突出，突出煤量2000吨，瓦斯逆流2000多米，死亡28人。,第三部分 瓦斯突出防治技术,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的危害: 危及井下作业人员的安全 破坏矿井正常的生产秩序 破坏井下设备和建筑物，如摧毁支架、推倒矿车、破坏通风设施 诱发其它灾害事故，如瓦斯煤尘爆炸、瓦斯燃烧 严重影响矿井经济效益,第三部分 瓦斯突出防治技术,我国是什么时候开始突出的？到现在共发生多少次突出了？ 我国最早有记载的煤与瓦斯突出突出事例是1950年5月1日辽源矿务局富国二井在垂深280米煤巷掘进时发生的，截止到2000年底，我国已累

6、计发生突出18000余次，占世界各国总突出次数的40%以上，已成为世界上煤与瓦斯突出灾害最为严重的国家。,第三部分 瓦斯突出防治技术,我国有800多个突出矿井，其中国有重点煤矿130个，地方煤矿300多个，乡镇煤矿400多个，各个采煤省份几乎都有突出矿井。严重突出矿区有北票、六枝、南桐、天府、芙蓉、松藻、英岗岭、涟邵、白沙、焦作、鸡西、阜新、沈阳等，一般突出矿区有平顶山、淮南、淮北、丰城、萍乡、阳泉、鹤壁等 。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出分类 按成因和特征，将煤与瓦斯突出分为三类： （1）煤与瓦斯突出（简称为突出） （2）煤与瓦斯压出（简称为压出） （3）煤与瓦斯倾出（简称为倾出

7、）,第三部分 瓦斯突出防治技术,突出的基本特征 突出的煤抛出距离较远，具有明显的分选性； 抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角； 抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉 有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施； 有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远大于突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转； 突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其它分岔形等。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （1）煤层突出危险性随采深增加而增大 在浅部开采为高瓦斯甚至为低瓦斯的矿井，开采到深部后，由于煤层赋存条件的变化，煤层瓦斯压力增大，可能转变为突出矿井；一些在浅部开

8、采突出危害较轻的突出矿井，开采到深部后，可能转变为严重突出矿井。矿井或煤层一般有一个始突深度，当大于该深度时，就有发生突出的危险。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （2）绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面 在统计的9845次突出中，煤巷掘进工作面突出7482次，占76%，石门揭煤工作面突出567次，占5.76%，回采工作面突出1556次，占15.8%。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （3）煤层突出危险性随煤厚增加而加大 以南桐矿务局三号井为例： 5号煤厚0.70.8m，平均突出强度38吨/次，最大突出强度138吨/次； 6号煤厚11.5m，平均突出强度4

9、3吨/次，最大突出强度450吨/次； 4号层，煤厚2.53.2m，平均突出强度88吨/次，最大突出强度5000吨/次，该局所有特大型突出都发生在该煤层。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （4）突出大多数发生在地质构造带 在3082次有地质构造情况详细记录的突出中，2525次突出地点有断层、褶曲、火成岩侵入、煤层厚度变化等地质构造，占81.9%；557次突出无地质构造，仅占18.1%。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （5）大多数突出前有作业方式诱导 8480次突出事例统计表明，有8253次有放炮、支护、落煤、带钻等作业方式诱导了突出，占97.3%，其中放

10、炮作业突出5481次，占64.6%，风镐落煤突出676次，占8%，手镐落煤突出1102次，占13%。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （6）突出前大多有预兆 在我国统计的5029次有明确突出预兆记载的突出事例中，有4493次突出发生前有突出预兆，占89.3%，无突出预兆仅有536次，占10.7%。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （7）煤体破坏程度越高，突出危险性越大 突出煤层多发生在为、类煤中，此类煤的共同特点是坚固性系数f值小、煤层瓦斯放散初速度P大、煤层透气性系数小、层理紊乱、多为遭受到地质构造揉皱的构造煤。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突

11、出的一般规律 （8）石门突出危险性最大 在统计的9845次突出中，尽管石门突出次数少，但突出强度大，平均突出强度为316.5吨/次，是平巷平均突出强度（50吨/次）的6倍以上。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤与瓦斯突出的一般规律 （9）煤层突出危险区常呈条带状分布 前苏联统计资料表明，在突出煤层中，突出危险区仅占突出煤层区域总面积的10%。 我国统计资料表明，突出煤层中，突出危险区仅占突出煤层区域总面积的 1015%。,第三部分 瓦斯突出防治技术,瓦斯突出的常见预兆 声响预兆-响煤炮 瓦斯预兆-瓦斯异常、喷孔 煤结构预兆-煤结构紊乱、煤体发暗、煤厚急剧变化 矿压显现预兆-片帮、煤墙外臌、底臌、

12、顶（夹）钻 温度预兆-温度降低、煤墙发凉,第三部分 瓦斯突出防治技术,综合防突措施流程图,第三部分 瓦斯突出防治技术,瓦斯突出危险性预测 区域预测 工作面预测,第三部分 瓦斯突出防治技术,区域预测煤层 突出危险性的单项指标包括： 1.煤的破坏类型 2.瓦斯放散初速度指标 3.煤的坚固性系数 4.煤层瓦斯压力,区域预测方法-单项指标法,第三部分 瓦斯突出防治技术,D=（0.0075H/f-3）(P-0.74) K=P/f D煤层突出危险性综合指标； K煤的突出危险性综合指标； H开采深度，m； P煤层瓦斯压力，取两个测压孔 实测瓦斯压力最大值，MPa； P软分层煤的瓦斯放散初速 度指标； f软分

13、层煤的平均坚固性系数。,区域预测方法-综合指标法,第三部分 瓦斯突出防治技术,瓦斯突出区域预测工作程序,确定目标,资料收集,参数测试,瓦斯压力,瓦斯含量,坚固性系数,瓦斯放散初速度,吸附常数,灰分、水分、孔隙率,预测结论,第三部分 瓦斯突出防治技术,需要收集的资料,矿井设计说明书,采掘工程平面图,井上下对照图,瓦斯含量（压力）历史测定资料,矿井地质报告,瓦斯动力现象历史资料,近三年来的矿井瓦斯等级鉴定资料,首分层回采工作面瓦斯涌出资料,第三部分 瓦斯突出防治技术,工作面预测的常用仪表 MD-2型钻屑瓦斯解吸仪、ZLD-1型多级流量计、JN-1型胶囊封孔器、WTC、TWY是工作面突出危险性预测最

14、常见的仪表。,第三部分 瓦斯突出防治技术,MD-2型钻屑瓦斯解吸仪,ZLD-1型多级流量计,第三部分 瓦斯突出防治技术,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤巷掘进工作面预测-钻孔瓦斯涌出初速度法,（1）工作面的软分层中，靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm，深3.5m的预测钻 （2）用专用封孔器封孔，留0.5m长测量室 （3）在成孔2min内测定完钻孔瓦斯涌出初速度,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤巷掘进工作面预测-钻孔瓦斯涌出初速度法,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤巷掘进工作面预测-钻屑解吸指标法,(1)在煤巷掘进工作面软分层中打2个直径42mm、深810m的预测钻孔，如右图示；

15、(2)钻孔每打1m，测定一次钻屑量，每隔2m测定一次钻屑解吸指标；根据每个钻孔的最大钻屑量Smax和最大钻屑解吸指标h2或K1预测工作面的突出危险性。,第三部分 瓦斯突出防治技术,煤巷掘进工作面预测-钻屑解吸指标法,第三部分 瓦斯突出防治技术,采煤工作面预测方法 原则上可采用所有应用于煤巷掘进工作面突出预测方法。由于采煤工作面长，预测工作量大，一般采用钻孔瓦斯涌出初速度法预测突出危险性。,第三部分 瓦斯突出防治技术,防突措施的类型 （1）区域防突措施 使煤层一定区域（如一个采区）消除突出危险性。 （2）局部防突措施 使工作面前方小范围煤体丧失突出危险性。,第三部分 瓦斯突出防治技术,区域性防突

16、措施-保护层开采,第三部分 瓦斯突出防治技术,厚煤层分层开采也相当于保护层开采,解放层,被解放层,第三部分 瓦斯突出防治技术,区域性防突措施-预抽煤层瓦斯,预抽煤层瓦斯措施的沿层布孔方式示意图,第三部分 瓦斯突出防治技术,区域性防突措施-预抽煤层瓦斯,预抽煤层瓦斯措施的穿层布孔方式示意图,第三部分 瓦斯突出防治技术,局部防突措施,石门防突措施： （1）扩孔卸煤钻 （2）金属骨架 （3）高压注水 （4）水力冲孔 （5）超前钻孔,煤巷防突措施： （1）水力冲孔 （2）超前钻孔 （3）松动爆破 （4）超前支护 （5）高压注水 （6）卸压槽 （7）掩护挡板,采面防突措施： （1）超前支护 （2）卸压槽

17、 （3）高压注水 （4）浅孔松动爆破,第三部分 瓦斯突出防治技术,局部防突措施-超前钻孔,第三部分 瓦斯突出防治技术,局部防突措施-深孔松动爆破,深孔松动爆破钻孔布置： 如右图示。 -直径为125mm的控制孔 -直径为50mm的爆破孔,水力挤出钻孔布置,第三部分 瓦斯突出防治技术,局部防突措施-水力挤出,水力挤出设备,第三部分 瓦斯突出防治技术,第三部分 瓦斯突出防治技术,防突措施效果检验 目的在于保证防突措施的有效性和措施执行的效果。 措施执行后如效果检验有效，可在采取安全防护措施的情况下，进行采掘作业；如效果检验无效，则必须采取补充措施，再进行措施效果检验，直到效果检验有效为止。,第三部分

18、 瓦斯突出防治技术,防突措施效果检验方法 措施效果检验方法在原则上与突出预测方法相同。不同之处在于措施效果检验用检验钻孔应打在措施孔之间。,防突措施效果检验钻孔布置,1措施孔 2措施效果检验孔,第三部分 瓦斯突出防治技术,第三部分 瓦斯突出防治技术,安全防护措施 井下作业人员必须配带隔离式自救器； 掘进工作面应实施远距离放炮，放（躲）炮距离不得小于300m，条件许可时，放炮地点应尽量设在进风侧反向风门之外或避难峒室内； 炮后30分钟以后才能进入工作面； 矿井应装备压风自救系统，并按煤矿安全规程和防突细则有关规定在采掘巷道内设立避难所和压风自救峒室； 掘进工作面巷道的进风侧应设立两道坚固的反向风

19、门。,第四部分 防突技术存在的问题,突出机理不甚清楚,区域防突意识薄弱,不能有效控制突出死亡事故时有发生,瓦斯预抽效果差,区域预测亟待加强,技术队伍青黄不接,预测指标不敏感,抽放时间短,钻孔数量少,松软煤层打钻困难,高指标不突,低指标突出,不探构造,瓦斯地质不详,重局部，轻区域,消突措施效率低,对策之一：强化区域防突措施,可保尽保优先采用保护层开采措施 应抽尽抽创造一切条件预抽瓦斯， 保证预抽时间和预抽钻孔 工程量,第五部分 解决防突技术问题的对策,对策之二：开展预测敏感指标及其指标研究,不同突出类型预测指标不同 不同矿区预测指标不同 不同煤层预测指标不同 非接触预测（声发射、电磁辐射） 制定

20、配套的保护政策,第五部分 解决防突技术问题的对策,对策之三：探索快速消突措施，实现采掘平衡,水力挤出快速消突技术,水力挤出 深孔松动爆破 水力切割 淹没射流 空气致裂,第五部分 解决防突技术问题的对策,对策之四：提升软煤打钻工艺、技术与装备,保压钻进 干式钻孔风力排渣 定向钻机-水平拐弯钻孔 强力钻机,第五部分 解决防突技术问题的对策,“保压钻进”,VLD千米定向 钻机,钻孔实际轨迹图,钻孔实际剖面图,干式钻孔风力排渣系统示意图 1钻具 2空口密封器 3孔外除尘器,对策之五：强化预抽瓦斯效果,合理钻孔密度,保证预抽时间,增大煤层透气性,交叉钻孔,高能气体致裂,水力化措施,提高封孔效果,爆破压裂,提高抽放率,吨煤钻孔长度不少于0.1m,预抽时间不能少于半年,第五部分 解决防突技术问题的对策,交叉钻孔强化预抽煤层瓦斯,对策之六：提高防突意识，加强防突力量,树立安全就是效益的观念 突出煤层不要追求高产高效 加强防突人员责任感 提高防突从业人员的待遇 提升防突危机感 防突队伍培训,第五部分 解决防突技术问题的对策,请大家批评指正!,