1、ppt课件2教学目的：教学目的： 通过本章的学习，使大家掌握矿井瓦斯的基本特通过本章的学习，使大家掌握矿井瓦斯的基本特征，瓦斯含量、煤与瓦斯突出的影响因素；掌握征，瓦斯含量、煤与瓦斯突出的影响因素；掌握煤层自燃和煤尘爆炸的危害和影响因素；掌握地煤层自燃和煤尘爆炸的危害和影响因素；掌握地温的基本知识。温的基本知识。教学内容：教学内容： 2-1 瓦斯地质瓦斯地质2-2 煤的自燃煤的自燃2-3 煤尘煤尘重点和难点重点和难点ppt课件3一、瓦斯概述一、瓦斯概述（一）瓦斯的概念（一）瓦斯的概念1.瓦斯瓦斯 瓦斯是指在煤矿生产的过程中，从煤层瓦斯是指在煤矿生产的过程中，从煤层和围岩中释放出的一种多成分的混
2、合气体。和围岩中释放出的一种多成分的混合气体。 ppt课件42.瓦斯的成分和性质瓦斯的成分和性质（1）成分）成分CH4N2CO2（2）性质）性质ppt课件5无色、无味、无嗅、无毒，可燃和具爆炸性的气体。无色、无味、无嗅、无毒，可燃和具爆炸性的气体。在标准状态下，在标准状态下，1m1m3 3的甲烷重的甲烷重0.716Kg0.716Kg，对空气的相，对空气的相对密度为对密度为0.5540.554，比空气轻，聚积在巷道的上部。，比空气轻，聚积在巷道的上部。化学性稳定，微溶于水，易于扩散，渗透岩体的能化学性稳定，微溶于水，易于扩散，渗透岩体的能力为空气的力为空气的1.61.6倍。倍。当空气中混有当空气
3、中混有5%5%16%16%的甲烷时，遇高温或明火能的甲烷时，遇高温或明火能引起爆炸。引起爆炸。可能引起瓦斯爆炸的甲烷最低浓度称为爆炸下限；可能引起瓦斯爆炸的甲烷最低浓度称为爆炸下限；最高浓度称为爆炸上限。最高浓度称为爆炸上限。甲烷虽然无毒，但当空气中含量较大时，使人头痛、甲烷虽然无毒，但当空气中含量较大时，使人头痛、呕吐，丧失行动能力，当甲烷的浓度超过呕吐，丧失行动能力，当甲烷的浓度超过40%40%，氧气的含量低于氧气的含量低于12%12%时，使人窒息死亡。时，使人窒息死亡。ppt课件6（二）瓦斯在煤体内的赋存状态（二）瓦斯在煤体内的赋存状态（1）游离瓦斯）游离瓦斯（2）吸着瓦斯）吸着瓦斯（吸
4、附、吸收）（吸附、吸收）动平衡动平衡ppt课件7（三）瓦斯的成因（三）瓦斯的成因.1生物成因生物成因 C6H10O5CH4+CO2 +5H2O+C9H6O10.煤变质作用煤变质作用ppt课件8（四）影响瓦斯含量的因素（四）影响瓦斯含量的因素瓦斯含量瓦斯含量m3/t1.煤的变质程度煤的变质程度2.煤层和围岩的透气性煤层和围岩的透气性3.地质构造地质构造ppt课件9未受破坏时未受破坏时背斜轴背斜轴高高向斜轴向斜轴低低受构造破坏时相反受构造破坏时相反压性断裂压性断裂高高张性断裂张性断裂低低ppt课件104.煤层的埋藏深度煤层的埋藏深度（1）瓦斯分带）瓦斯分带 CO2 N2 N2 N2CH4CH4瓦斯
5、风化带瓦斯风化带（2）瓦斯风化带以下瓦斯含量、瓦斯压力）瓦斯风化带以下瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯涌出量有规律的增加和瓦斯涌出量有规律的增加（3）瓦斯梯度）瓦斯梯度 瓦斯含量梯度瓦斯含量梯度 瓦斯压力梯度瓦斯压力梯度 ppt课件11l确定瓦斯风化带下线的参数：确定瓦斯风化带下线的参数：l甲烷及重烃的体积分数甲烷及重烃的体积分数80%;l瓦斯压力瓦斯压力0.10.15MPa;l相对瓦斯涌出量为相对瓦斯涌出量为23m3/t；l煤层的瓦斯含量（与煤类有关）煤层的瓦斯含量（与煤类有关）P46：ppt课件125.地下水的活动地下水的活动6.煤田的暴露程度煤田的暴露程度ppt课件13ppt课件14二、矿井瓦斯
6、涌出量及矿井瓦斯等级二、矿井瓦斯涌出量及矿井瓦斯等级（一）矿井瓦斯涌出（一）矿井瓦斯涌出 在采掘过程中，因采动影响从煤层及采落煤在采掘过程中，因采动影响从煤层及采落煤体、矸石中向井下空间放出瓦斯的现象体、矸石中向井下空间放出瓦斯的现象。1.普通瓦斯涌出普通瓦斯涌出长期缓慢逸出的现象长期缓慢逸出的现象2.特殊瓦斯涌出特殊瓦斯涌出（1）瓦斯喷出）瓦斯喷出指大量承压瓦斯从煤岩层的指大量承压瓦斯从煤岩层的裂隙中快速喷出的现象。喷出时伴有咝咝的声裂隙中快速喷出的现象。喷出时伴有咝咝的声响，但不产生煤和岩石抛出的动力现象响，但不产生煤和岩石抛出的动力现象 。（2）煤与瓦斯突出）煤与瓦斯突出指在采掘过程中，
7、在很指在采掘过程中，在很短的时间内，从采掘面内部向采掘空间突然喷短的时间内，从采掘面内部向采掘空间突然喷出大量煤、岩石和瓦斯的现象。它是一种伴有出大量煤、岩石和瓦斯的现象。它是一种伴有声响和猛烈力能的效应的动力现象。声响和猛烈力能的效应的动力现象。 ppt课件15（二）矿井瓦斯涌出量（二）矿井瓦斯涌出量1.绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量 指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量，单位指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量，单位为为mm3 3/d/d或或mm3 3/min/min。2.相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量 指矿井在正常生产条件下，平均日产指矿井在正常生产条件下，平均日产1t 1t煤涌出煤涌出的瓦斯数量。
8、单位为的瓦斯数量。单位为mm3 3/t /t。ppt课件16（三）矿井瓦斯等级（三）矿井瓦斯等级（1）低瓦斯矿井）低瓦斯矿井 q10m3/t或或Q 40m3/min （2）高瓦斯矿井）高瓦斯矿井 q10m3/t或或Q 40m3/min （3）煤与瓦斯突出矿井）煤与瓦斯突出矿井凡发生过煤与瓦斯突出的矿井凡发生过煤与瓦斯突出的矿井ppt课件17三、煤与瓦斯突出三、煤与瓦斯突出（一）煤与瓦斯突出类型及其特征（一）煤与瓦斯突出类型及其特征1.按突出的力学特征分类按突出的力学特征分类（1）煤与瓦斯突出）煤与瓦斯突出 造成突出的基本能源为高压瓦斯的压缩能造成突出的基本能源为高压瓦斯的压缩能突出的煤或岩石由
9、采掘工作面瞬时猛烈冲出，并突出的煤或岩石由采掘工作面瞬时猛烈冲出，并产生巨响。抛出物具有一定的分选性。产生巨响。抛出物具有一定的分选性。突出物表面被一层极细的如同水泥一样的煤粉铺突出物表面被一层极细的如同水泥一样的煤粉铺盖，称为盖，称为“微尘微尘”或或“狂尘狂尘”，厚度由内向外变薄。，厚度由内向外变薄。突出物由气流搬运，可随巷道拐弯。突出物由气流搬运，可随巷道拐弯。抛出物前沿的安息角，小于煤的自然安息角。抛出物前沿的安息角，小于煤的自然安息角。 在抛出物堆满的巷道内，顶部有一瓦斯通道。在抛出物堆满的巷道内，顶部有一瓦斯通道。煤层内的突出孔洞，常呈口小肚大的梨形。煤层内的突出孔洞，常呈口小肚大的
10、梨形。突出时有大量瓦斯喷出，瓦斯可以逆风流前进。突出时有大量瓦斯喷出，瓦斯可以逆风流前进。根据突出的强度不同，逆风流的距离有大有小，可根据突出的强度不同，逆风流的距离有大有小，可由数十米到千米，能严重破坏矿井的通风系统由数十米到千米，能严重破坏矿井的通风系统 。ppt课件18ppt课件19（2）煤与瓦斯压出）煤与瓦斯压出 造成压出的基本能源为煤层和围岩中积聚造成压出的基本能源为煤层和围岩中积聚的弹性应变能的弹性应变能 在一声或几声巨响下，工作面煤壁整体向外移在一声或几声巨响下，工作面煤壁整体向外移动，或破碎跨落，或底板隆起。动，或破碎跨落，或底板隆起。压碎的煤和岩石呈大小不等的碎块，就地堆积，
11、压碎的煤和岩石呈大小不等的碎块，就地堆积，没有分选现象。没有分选现象。压出点往往形成袋形、楔形或缝形孔洞，外大压出点往往形成袋形、楔形或缝形孔洞，外大内小，外宽内窄。内小，外宽内窄。压出时有大量瓦斯涌出，有时瓦斯从裂缝中喷压出时有大量瓦斯涌出，有时瓦斯从裂缝中喷出，但极少见到瓦斯逆风流现象。出，但极少见到瓦斯逆风流现象。压出可拆断支架，推走采掘设备。压出可拆断支架，推走采掘设备。 ppt课件20ppt课件21（3）煤与瓦斯倾出）煤与瓦斯倾出 造成倾出的基本能源为重力位能造成倾出的基本能源为重力位能倾出煤堆积在原来位置的下方，煤堆积角度为倾出煤堆积在原来位置的下方，煤堆积角度为自然安息角。自然安
12、息角。倾出煤呈大小不等的碎块。倾出煤呈大小不等的碎块。倾出形成舌形、梨形和袋形孔洞；孔洞沿煤层倾出形成舌形、梨形和袋形孔洞；孔洞沿煤层倾向延伸，深度从几米到几十米，轴线倾角大倾向延伸，深度从几米到几十米，轴线倾角大于于4545，位于原地应力集中带内；只发生在倾，位于原地应力集中带内；只发生在倾角大于角大于4545的煤层内。的煤层内。伴随有大量瓦斯涌出。伴随有大量瓦斯涌出。 ppt课件22ppt课件232.按突出强度分类按突出强度分类（1）小型突出）小型突出 50t（2）中型突出）中型突出 5099t（3）次大型突出）次大型突出 100499t（4）大型突出）大型突出 500999t（5）特大型
13、突出）特大型突出 1000t3.按突出发生的地点分类按突出发生的地点分类（1）石门突出）石门突出（2）平巷突出）平巷突出（3）上山突出）上山突出（4）下山突出）下山突出（5）回采工作面突出）回采工作面突出ppt课件24（三）煤与瓦斯突出的影响因素（三）煤与瓦斯突出的影响因素突出机理：突出机理： 瓦斯为主导作用的假说（瓦斯为主导作用的假说（瓦斯包说，突出瓦斯包说，突出波说，瓦斯膨胀说波说，瓦斯膨胀说） 地应力主导作用假说（地应力主导作用假说（岩石变形潜能说，岩石变形潜能说，集中应力说，地应力叠加说集中应力说，地应力叠加说） 化学本质假说（化学本质假说（煤体化学反应引起的煤体化学反应引起的） 综合
14、作用说综合作用说ppt课件251.煤层的埋藏深度煤层的埋藏深度2.构造应力构造应力 褶皱带褶皱带 扭转带扭转带 倾角急剧变化带倾角急剧变化带 断裂带断裂带 构造应力集中带构造应力集中带3.煤体结构破坏程度煤体结构破坏程度4.煤的变质程度煤的变质程度5.煤厚变化煤厚变化ppt课件26（四）煤与瓦斯突出规律（四）煤与瓦斯突出规律1 1突出一般发生在一定深度以下。随着开采深突出一般发生在一定深度以下。随着开采深度的增加，突出次数增加，强度增大，突出煤度的增加，突出次数增加，强度增大，突出煤层数增多，突出危险区扩大。层数增多，突出危险区扩大。2 2突出次数和强度随着煤层厚度，特别是软煤突出次数和强度随
15、着煤层厚度，特别是软煤分层厚度的增加而增加。突出最严重的煤层往分层厚度的增加而增加。突出最严重的煤层往往是最厚的主采煤层。往是最厚的主采煤层。3 3突出与地质构造的性质、型式和部位有关，突出与地质构造的性质、型式和部位有关，特别是构造应力集中的封闭型构造突出危险性特别是构造应力集中的封闭型构造突出危险性大为增加。这些构造主要是指向斜轴部、向斜大为增加。这些构造主要是指向斜轴部、向斜中的局部隆起、向斜与断层或褶皱交汇地区，中的局部隆起、向斜与断层或褶皱交汇地区，以及压性或压扭性断裂带、走向拐弯和倾角骤以及压性或压扭性断裂带、走向拐弯和倾角骤陡及煤层扭转地区、顶底板阶梯状凸起地段等。陡及煤层扭转地
16、区、顶底板阶梯状凸起地段等。ppt课件274 4突出瓦斯的主要成分为沼气，个别为二氧化突出瓦斯的主要成分为沼气，个别为二氧化碳。突出煤层的相对瓦斯涌出量都在碳。突出煤层的相对瓦斯涌出量都在10m10m3 3/t/t，发生瓦斯突出的瓦斯压力一般要在发生瓦斯突出的瓦斯压力一般要在0.70.71.0Mpa1.0Mpa以上。同一煤层瓦斯压力越高，突出危以上。同一煤层瓦斯压力越高，突出危险性越大。险性越大。5 5突出与围岩的层厚和坚硬性有一定关系。煤突出与围岩的层厚和坚硬性有一定关系。煤层顶板厚度大、硬度高时，突出危险性增大。层顶板厚度大、硬度高时，突出危险性增大。6 6突出煤层具有的特点是力学强度低，
17、软硬不突出煤层具有的特点是力学强度低，软硬不均，透气性差，瓦斯放散速度较高，湿度小，均，透气性差，瓦斯放散速度较高，湿度小，煤原生结构遭受强烈构造破坏，层理紊乱，揉煤原生结构遭受强烈构造破坏，层理紊乱，揉皱和滑动镜面发育。皱和滑动镜面发育。7.7.突出的动力作用方向大都是由上而下，突出的突出的动力作用方向大都是由上而下，突出的危险性随煤层倾角增大而增大。危险性随煤层倾角增大而增大。ppt课件288 8突出与采掘形成的集中应力有关。在采动应突出与采掘形成的集中应力有关。在采动应力集中的地区施工，突出危险性剧增，不仅突力集中的地区施工，突出危险性剧增，不仅突出次数增多，而且突出强度也大。这些地区是
18、出次数增多，而且突出强度也大。这些地区是指临近层的煤柱上下、相向采掘接近区、巷道指临近层的煤柱上下、相向采掘接近区、巷道开口处或两巷道贯通的煤柱内、采煤工作面的开口处或两巷道贯通的煤柱内、采煤工作面的集中应力带内掘进上山等。集中应力带内掘进上山等。9 9突出绝大多数发生在落煤时，尤其是爆破震突出绝大多数发生在落煤时，尤其是爆破震动煤体，常为诱发突出的动力因素。动煤体，常为诱发突出的动力因素。1010突出危险性最大，发生次数最多的是石门揭突出危险性最大，发生次数最多的是石门揭穿煤层的过程中，其间突出强度极高，危险性穿煤层的过程中，其间突出强度极高，危险性极大极大 。ppt课件291111突出前一
19、般都有一些可被人们直接感觉到、突出前一般都有一些可被人们直接感觉到、细心观察到或被仪表测定到的先兆，这些先兆细心观察到或被仪表测定到的先兆，这些先兆主要表现在：主要表现在：在地压显现方面有煤炮声、支架声响、煤岩开裂、在地压显现方面有煤炮声、支架声响、煤岩开裂、掉渣、底鼓、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔掉渣、底鼓、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔顶钻、夹钻杆等；变形、垮孔顶钻、夹钻杆等；在瓦斯突出方面有瓦斯涌出异常、瓦斯浓度忽大在瓦斯突出方面有瓦斯涌出异常、瓦斯浓度忽大忽小、煤尘增大、气温异常、气体异常、打钻忽小、煤尘增大、气温异常、气体异常、打钻喷瓦斯、喷煤、哨声、风声、蜂鸣声等；喷瓦斯、
20、喷煤、哨声、风声、蜂鸣声等；在煤层结构构造方面有层理紊乱、煤强度松软或在煤层结构构造方面有层理紊乱、煤强度松软或不均、煤暗淡无光泽、煤厚增大，倾角变陡、不均、煤暗淡无光泽、煤厚增大，倾角变陡、挤压褶皱、波状隆起、煤体干燥、顶底板阶梯挤压褶皱、波状隆起、煤体干燥、顶底板阶梯状凸起等。状凸起等。ppt课件30（五）突出煤层的鉴定指标（五）突出煤层的鉴定指标.煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力.煤的破坏类型（煤的破坏类型（51表表2-7） 3.瓦斯放散初速度瓦斯放散初速度p 4.煤的坚固性系数煤的坚固性系数fppt课件31ppt课件32（六）煤与瓦斯突出预测（六）煤与瓦斯突出预测 1区域预测区域预测 简称预测
21、。它是根据地质和瓦斯资料，在分析突出发生简称预测。它是根据地质和瓦斯资料，在分析突出发生规律的基础上，预测矿井不同煤层和不同区域的突出规律的基础上，预测矿井不同煤层和不同区域的突出危险程度，为合理制定瓦斯突出分区管理方案提供依危险程度，为合理制定瓦斯突出分区管理方案提供依据。（据。（P5860） 2局部预测局部预测 简称预报。它是在区域预测的基础上，根据钻探、采掘简称预报。它是在区域预测的基础上，根据钻探、采掘和专门测试资料，进一步预测矿井或采区内局部地带和专门测试资料，进一步预测矿井或采区内局部地带或地点的突出危险程度。作为制定防灾措施，检验措或地点的突出危险程度。作为制定防灾措施，检验措施
22、效果的依据。（施效果的依据。（P6064） 3突出警报突出警报 简称警报。它是在预测预报的基础上，根据突出前的简称警报。它是在预测预报的基础上，根据突出前的预兆及仪表信息指示而发生的突出危险警报。预兆及仪表信息指示而发生的突出危险警报。 突出预测、预报的准确程度，取决于地质、瓦斯资料的突出预测、预报的准确程度，取决于地质、瓦斯资料的可靠程度和对突出规律的认识程度。可靠程度和对突出规律的认识程度。 ppt课件33 （七）煤与瓦斯突出的防治（七）煤与瓦斯突出的防治 1区域性措施区域性措施 目前，广泛应用的区域性防突措施是开采解放层。在开采目前，广泛应用的区域性防突措施是开采解放层。在开采煤层群的条
23、件下，首先开采无突出危险或突出危险较小的煤煤层群的条件下，首先开采无突出危险或突出危险较小的煤层。籍助于它的采动影响，使突出危险煤层对应区域内的地层。籍助于它的采动影响，使突出危险煤层对应区域内的地应力和瓦斯压力大大降低，从而减小和消除突出煤层采掘过应力和瓦斯压力大大降低，从而减小和消除突出煤层采掘过程中的突出威胁，故称先采煤层为解放层。程中的突出威胁，故称先采煤层为解放层。 为了保证解放层的安全开采和突出煤层瓦斯的迅速释放，为了保证解放层的安全开采和突出煤层瓦斯的迅速释放，还可预先布置钻孔抽放邻近煤层的卸压瓦斯，被抽放的瓦斯还可预先布置钻孔抽放邻近煤层的卸压瓦斯，被抽放的瓦斯可供综合利用。可
24、供综合利用。 2局部性措施局部性措施 局部性防突措施较多，如水力冲孔、煤层注水、震动放炮、局部性防突措施较多，如水力冲孔、煤层注水、震动放炮、松动放炮等。这些措施的主要作用是在采掘工作面前方造成松动放炮等。这些措施的主要作用是在采掘工作面前方造成一个人工控制的卸压带和瓦斯排放区，以消除采掘过程中的一个人工控制的卸压带和瓦斯排放区，以消除采掘过程中的突出危险。突出危险。 由于突出机理随自然条件和生产条件的不同而各有特点，因由于突出机理随自然条件和生产条件的不同而各有特点，因此采取预防措施时，应根据具体条件确定。此采取预防措施时，应根据具体条件确定。ppt课件34四、瓦斯地质工作的内容和方法四、瓦
25、斯地质工作的内容和方法 （一）调查瓦斯赋存和突出的地质条件（一）调查瓦斯赋存和突出的地质条件 （1）调查构造应力场和应力集中情况，分析构）调查构造应力场和应力集中情况，分析构造的开放性和封闭性，划分瓦斯赋存带。造的开放性和封闭性，划分瓦斯赋存带。 （2）研究煤层厚度及其变化，圈定煤层急剧增厚）研究煤层厚度及其变化，圈定煤层急剧增厚和变薄带。和变薄带。（3）调查煤层结构特征，鉴别煤体结构破坏类型，）调查煤层结构特征，鉴别煤体结构破坏类型，确定软煤分层厚度与突出的关系。确定软煤分层厚度与突出的关系。（4）测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力，分析它们与）测定煤层瓦斯含量和瓦斯压力，分析它们与瓦斯突出的关系。
26、瓦斯突出的关系。（5）调查水文地质情况，分析地下水、瓦斯和构）调查水文地质情况，分析地下水、瓦斯和构造三者间的关系。造三者间的关系。（6）调查煤层围岩的岩性、结构、构造、厚度和）调查煤层围岩的岩性、结构、构造、厚度和裂隙发育情况，鉴定围岩的物理力学性质，评裂隙发育情况，鉴定围岩的物理力学性质，评定围岩的透气性。定围岩的透气性。ppt课件35瓦斯形成和保存的地质条件煤系岩性组合特征煤层和围岩的透气性砂泥岩比值沉积环境煤的变质程度挥发分含碳量VC区域地质构造构造组合特征应力集中情况构造封闭情况rrppt课件36平均煤厚瓦斯突出的地质条件煤层厚度及其变化井田地质构造煤层倾角标准差变形系数小断层密度断
27、层力学性质及封闭性煤厚变异系数煤体结构煤体结构类型揉皱裂隙微观坚固性系数结构密度系数ppt课件37（二）选择煤层突出危险性判别指标（二）选择煤层突出危险性判别指标 1.瓦斯指标瓦斯指标（1）瓦斯压力）瓦斯压力P 一般认为一般认为p0.196MPa（2at）时，无突出）时，无突出危险；危险；p0.1960.98MPa（210at）时，可能有）时，可能有突出危险；突出危险；P0.98MPa（10at）时，有突出危险。）时，有突出危险。ppt课件38（2）钻孔瓦斯涌出特征）钻孔瓦斯涌出特征 在工作面正头打直径为在工作面正头打直径为404050mm50mm的超前孔，最好打在的超前孔，最好打在、类破坏煤
28、分层上，孔深类破坏煤分层上，孔深5 510m10m，完孔后用封孔器，完孔后用封孔器由内向外，或由外向内远段封孔，测量并记录每次封孔由内向外，或由外向内远段封孔，测量并记录每次封孔长度长度l li i和对应的瓦斯涌出量和对应的瓦斯涌出量Q Qi i计算出瓦斯涌出量梯度计算出瓦斯涌出量梯度T Ti i= = Q Qi i / l / li i选出其中最大的梯度值选出其中最大的梯度值T Tmaxmax作为预测突出和检查作为预测突出和检查防突措施效果的指标。防突措施效果的指标。该指标的突出危险临界值，对不同矿区和不同煤层是该指标的突出危险临界值，对不同矿区和不同煤层是不相同的，需通过具体试验确定。不相
29、同的，需通过具体试验确定。（3 3）掘进巷道瓦斯涌出变化）掘进巷道瓦斯涌出变化 掘进工作面发生突出前，瓦斯浓度忽高忽低。在距掘进工掘进工作面发生突出前，瓦斯浓度忽高忽低。在距掘进工作面作面30m30m处定时测瓦斯浓度，如果放炮后处定时测瓦斯浓度，如果放炮后15min15min所测瓦斯所测瓦斯浓度超过平时的浓度超过平时的2.52.5倍时就有突出危险。倍时就有突出危险。ppt课件392.煤体结构指标煤体结构指标 （1）煤的筛分指数）煤的筛分指数C 指天然煤样中小于指天然煤样中小于0.5mm的煤粒占总煤样的的煤粒占总煤样的重量百分比。重量百分比。 C2时，无突出危险；时，无突出危险； C27时，可能
30、有突出危险；时，可能有突出危险； C7时，有突出危险。时，有突出危险。 （2）煤的瓦斯放散指数）煤的瓦斯放散指数P 它表示充有瓦斯的煤放散瓦斯的快慢程度，它表示充有瓦斯的煤放散瓦斯的快慢程度，与煤的微孔隙结构有关。与煤的微孔隙结构有关。 煤体破坏程度越高，煤体破坏程度越高，P值一般越大。值一般越大。P1525时，可能有突出危险。时，可能有突出危险。ppt课件40（3）煤的坚固性系数）煤的坚固性系数f 通常采用落锤法测定。通常采用落锤法测定。 若若f1.2时，无突出危险；时，无突出危险；f0.60.8时，有突出时，有突出危险。危险。4）揉皱系数）揉皱系数R 又称为软煤比。它是以煤的破坏又称为软煤
31、比。它是以煤的破坏类型为基础，反映煤层总体破坏程度的一项指类型为基础，反映煤层总体破坏程度的一项指标。其一般计算公式为标。其一般计算公式为式中：式中：m、m、m依次为煤层中碎裂煤（依次为煤层中碎裂煤（类）、碎粒煤（类）、碎粒煤（类）和糜棱煤（类）和糜棱煤（类）的厚类）的厚度；度； M煤层总厚度。煤层总厚度。R的平均值的平均值0.20.3时，有突出危险；时，有突出危险；R0.50.7时，有严重突出危险。时，有严重突出危险。ppt课件41l3.3.地应力指标地应力指标l主要包括自重应力、构造应力、采动集中应力，以及与之主要包括自重应力、构造应力、采动集中应力，以及与之有关的煤层埋藏深度、地质构造、
32、煤层厚度变化和煤体结有关的煤层埋藏深度、地质构造、煤层厚度变化和煤体结构等。构等。l 4.4.综合指标综合指标l （1 1）多因素评分法）多因素评分法 l日本矢野贞三提出日本矢野贞三提出“十项因素评分法十项因素评分法”。l这十项因素是：地应力、瓦斯、断层和褶皱、走向和倾角这十项因素是：地应力、瓦斯、断层和褶皱、走向和倾角变化、煤质变化、煤质( (燃质比固定碳燃质比固定碳/ /挥发分挥发分) )、火成岩侵入、煤层、火成岩侵入、煤层情况、顶底板情况、采矿条件和其它。情况、顶底板情况、采矿条件和其它。l根据上述因素各自在突出中所起作用的大小赋予一定分值，根据上述因素各自在突出中所起作用的大小赋予一定
33、分值，计算出各项分值的总和，并利用总分来预测突出。计算出各项分值的总和，并利用总分来预测突出。l该法的优点是考虑因素全面，缺点是各因素的权重不易确该法的优点是考虑因素全面，缺点是各因素的权重不易确定，带有一定的人为性。定，带有一定的人为性。l为了解决这一问题，可采用多元回归方法、模糊数学综合为了解决这一问题，可采用多元回归方法、模糊数学综合评判和灰色关连系统理论来确定各因素的权重。评判和灰色关连系统理论来确定各因素的权重。ppt课件42l （2）公式计算法）公式计算法 抚顺煤研所提出的突出危险性抚顺煤研所提出的突出危险性综合指标计算公式为综合指标计算公式为lK = p / f l式中式中D煤层
34、突出危险性综合指标；煤层突出危险性综合指标；lK煤体突出危险性综合指标；煤体突出危险性综合指标；lH距地表垂深；距地表垂深；lf煤的坚固性系数；煤的坚固性系数；lP煤层瓦斯压力，煤层瓦斯压力，MP；lp煤的瓦斯放散指数。煤的瓦斯放散指数。l 当当D0.25，K0.15时，有突出危险；时，有突出危险；D0.25，K0.15时，无突出危险。该综合指标主要是用时，无突出危险。该综合指标主要是用于地勘、基建和新井开拓时的突出预测。于地勘、基建和新井开拓时的突出预测。 ppt课件43 （四）突出点资料的收集和整理（四）突出点资料的收集和整理 在煤与瓦斯突出发生后，应立即进行现场编录。在煤与瓦斯突出发生后
35、，应立即进行现场编录。内容包括观测记录突出的时间、地点、标高和内容包括观测记录突出的时间、地点、标高和垂深，突出的预兆、类型和强度，突出空洞的垂深，突出的预兆、类型和强度，突出空洞的大小、形态、长轴方向和所在煤层部位，煤层大小、形态、长轴方向和所在煤层部位，煤层的厚度、结构、产状及其变化，煤体结构破坏的厚度、结构、产状及其变化，煤体结构破坏类型和特征，煤质及牌号，煤层顶底板岩性，类型和特征，煤质及牌号，煤层顶底板岩性，突出点附近的构造情况，突出前所采取的作业突出点附近的构造情况，突出前所采取的作业方式，并绘制突出点素描图方式，并绘制突出点素描图 为便于分析和使用突出点资料，应建立突出点为便于分
36、析和使用突出点资料，应建立突出点卡片，并在此基础上编制出突出点资料汇总表。卡片，并在此基础上编制出突出点资料汇总表。 ppt课件4454321六号层西大巷-0.6102.3m0.2-0.42.21-1262.12.33.01.71-1161-1151-1140.31.62.01-1261-1151-1161-114+ppt课件45（四）编制瓦斯地质图件（四）编制瓦斯地质图件 1.突出点剖面图突出点剖面图该图是以地质剖面图为基础，重点反映剖该图是以地质剖面图为基础，重点反映剖面上突出点的分布与地质条件关系的图面上突出点的分布与地质条件关系的图件。图上除了表示突出点位置、编号、件。图上除了表示突出
37、点位置、编号、突出强度、突出空洞形态外，还应反映突出强度、突出空洞形态外，还应反映与突出有关的地质构造和煤厚变化等与突出有关的地质构造和煤厚变化等 ppt课件462.突出点分布图突出点分布图该图是以突出煤层采掘工程平面图为底图，重点反映矿井该图是以突出煤层采掘工程平面图为底图，重点反映矿井范围内突出点分布与地质条件关系的图件。图上主要范围内突出点分布与地质条件关系的图件。图上主要表示突出点位置、编号、突出强度和突出类型。表示突出点位置、编号、突出强度和突出类型。3.瓦斯合量预测图瓦斯合量预测图该图是以煤层底板等高线图为底图，重点反映矿井范围内该图是以煤层底板等高线图为底图，重点反映矿井范围内瓦
38、斯含量变化特征和规律的图件。图的主要内容有：瓦斯含量变化特征和规律的图件。图的主要内容有：瓦斯取样点位置、各取样点煤层的实际瓦斯含量、瓦瓦斯取样点位置、各取样点煤层的实际瓦斯含量、瓦斯风化带界线和瓦斯含量等值线等。斯风化带界线和瓦斯含量等值线等。4.煤与瓦斯突出预测图煤与瓦斯突出预测图该图是以煤层底板等高线图为底图，图上除了表示突出点该图是以煤层底板等高线图为底图，图上除了表示突出点的分布情况外，还应表示瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯的分布情况外，还应表示瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯涌出量，煤层厚度和变异系数，软分层厚度或揉皱系涌出量，煤层厚度和变异系数，软分层厚度或揉皱系数，主压应力方向和采动集中应力
39、带，控突地质构造数，主压应力方向和采动集中应力带，控突地质构造和水文地质情况，以及始突深度线等。根据突出危险和水文地质情况，以及始突深度线等。根据突出危险程度划分出严重突出区、一般突出区、疑突出区和无程度划分出严重突出区、一般突出区、疑突出区和无突出区等突出区等 ppt课件471413121110987654321+3030453030+1-突出点；2-向斜构造；3-背斜构造；4-断层；5-扭折带；6-茅口灰岩张裂隙；7-煤层等高线；8-倾角等值线；9-瓦斯地质分区界线；10-原生结构煤；11-碎裂煤；12-碎粒煤；13-糜棱煤；14-夹矸；一般突出区；严重突出区ppt课件48l切实查明影响突
40、出的各种地质汇总与突出有关的地质、瓦斯和突出资料，编绘瓦斯地质图件，是瓦斯地质工作的重点内容。ppt课件49一、煤层自燃类型及其对煤矿生产的影响一、煤层自燃类型及其对煤矿生产的影响 暴露于空气中的煤炭自身氧化积热达到着火暴露于空气中的煤炭自身氧化积热达到着火点温度而自然燃烧的现象，称为煤炭自燃。点温度而自然燃烧的现象，称为煤炭自燃。（一）煤田煤层自燃（一）煤田煤层自燃1.1.煤田火灾类型煤田火灾类型 尚未开发的煤田煤层露头及浅部一切非控制性尚未开发的煤田煤层露头及浅部一切非控制性的燃烧的燃烧煤田火灾煤田火灾ppt课件50（1 1）构造式煤田火灾）构造式煤田火灾 断裂带上，构造运动形成的高温引起
41、的自燃断裂带上，构造运动形成的高温引起的自燃（2 2）自燃式煤田火灾）自燃式煤田火灾 煤层因上升出露于地表引起的自燃煤层因上升出露于地表引起的自燃（3 3）开采式煤田火灾）开采式煤田火灾 开采、冶炼、取暖引起的自燃开采、冶炼、取暖引起的自燃2.2.煤田火灾对煤矿生产的影响煤田火灾对煤矿生产的影响（1）燃烧煤炭资源，造成地表塌陷，局部土地）燃烧煤炭资源，造成地表塌陷，局部土地退化和发生滑坡；退化和发生滑坡；（2）地表植被枯萎，污染大气和地下水，造成）地表植被枯萎，污染大气和地下水，造成人呼吸系统及其他疾病。人呼吸系统及其他疾病。ppt课件51（二）矿井煤层自燃（二）矿井煤层自燃 矿井煤层开采中，
42、因采空区或煤层内煤层氧化积热而矿井煤层开采中，因采空区或煤层内煤层氧化积热而发生的自燃现象。发生的自燃现象。危害：危害：1.损毁煤炭资源，冻结煤炭资源，造成接续困难；损毁煤炭资源，冻结煤炭资源，造成接续困难；2.有毒有害气体造成人身伤害，恶化井下环境；有毒有害气体造成人身伤害，恶化井下环境；3.着火造成井下风量、风压紊乱着火造成井下风量、风压紊乱;4.可引起瓦斯和煤尘爆炸；可引起瓦斯和煤尘爆炸；5.造成地区环境严重破坏。造成地区环境严重破坏。ppt课件52二、煤层自燃条件及影响因素二、煤层自燃条件及影响因素（一）煤层自燃条件及自燃阶段（一）煤层自燃条件及自燃阶段1.1.自燃条件自燃条件（1）碎
43、煤）碎煤（2）充分的氧气）充分的氧气（3）适宜的蓄热升温环境）适宜的蓄热升温环境ppt课件532.2.自燃阶段自燃阶段（1 1）潜伏期）潜伏期 煤层与空气接煤层与空气接触，与氧气相互触，与氧气相互作用过程较弱，作用过程较弱，本身无明显升温，本身无明显升温，周围也不显示升周围也不显示升温征兆。温征兆。 1 2 3 潜伏期 自热期 冷却 燃烧 T 70 温度/ 图12-1煤炭自燃发火过程图 风化 b 时间 着火温度 T b ppt课件54lS = (T0-T1)/(T0-T2) 100l式中式中S为确定煤氧化程度的指标，；为确定煤氧化程度的指标，；lT1-被检测煤样的着火温度，被检测煤样的着火温度
44、，；lT2-用过氧化氢处理过的煤样着火温度，用过氧化氢处理过的煤样着火温度，；lT0-加上了加上了2.5的联笨胺以后的煤样着火温度，的联笨胺以后的煤样着火温度，。 S 值越大，表明煤炭自燃就越接近发生。值越大，表明煤炭自燃就越接近发生。ppt课件55（2 2）自热期）自热期 煤的温升明显，且上升速度逐渐加快；由于煤的温升明显，且上升速度逐渐加快；由于煤的吸氧能力自动加速，因而热量进一步积聚。煤的吸氧能力自动加速，因而热量进一步积聚。煤炭开始明显升温的特征值一般认为在煤炭开始明显升温的特征值一般认为在6080 之间，这一温度称为临界温度。这一阶段煤之间，这一温度称为临界温度。这一阶段煤的热效应明
45、显，并开始出现煤的干馏，产生芳的热效应明显，并开始出现煤的干馏，产生芳香族的碳氢化合物（香族的碳氢化合物（CmHn）、氢气（）、氢气（H2）、）、一氧化碳（一氧化碳（CO）。）。 这个阶段使用常规的检测仪表即能测量出这个阶段使用常规的检测仪表即能测量出来，甚至能被人的感官所察觉。来，甚至能被人的感官所察觉。 ppt课件56（3 3）燃烧期）燃烧期 这一阶段的煤氧化速度急剧加快，这一阶段的煤氧化速度急剧加快，温升明显，且温度在临界温度以上，而温升明显，且温度在临界温度以上，而空气和围岩的温度也显著上升，巷道中空气和围岩的温度也显著上升，巷道中出现烟雾及特殊的火灾气味；如果煤温出现烟雾及特殊的火灾
46、气味；如果煤温达到着火温度，即会出现光和热的激烈达到着火温度，即会出现光和热的激烈反应，而引发一场自燃火灾。反应，而引发一场自燃火灾。 ppt课件57（二）煤层自燃的影响因素（二）煤层自燃的影响因素1.1.内在因素内在因素（1）煤的化学成分及煤化程度）煤的化学成分及煤化程度（2）煤岩成分）煤岩成分（3）水分）水分（4）孔隙率、碎度和脆度）孔隙率、碎度和脆度（1）ppt课件58ppt课件592.2.外在因素外在因素（1）煤层赋存状态和地质构造）煤层赋存状态和地质构造 （煤层厚度大、倾角陡、承受顶板压力大；构（煤层厚度大、倾角陡、承受顶板压力大；构造复杂变动激烈；坚硬顶板）造复杂变动激烈；坚硬顶板
47、）（2）采掘、通风条件）采掘、通风条件 （丢煤、漏风）（丢煤、漏风）ppt课件60三、矿井煤自燃的识别与预测三、矿井煤自燃的识别与预测（一）煤自燃倾向性鉴定（一）煤自燃倾向性鉴定 煤在常温下氧化能力的内在属性称为煤在常温下氧化能力的内在属性称为煤的自燃倾向性煤的自燃倾向性 。 自燃倾向性因煤种、煤的组分和煤岩成自燃倾向性因煤种、煤的组分和煤岩成分、结构的不同而异。分、结构的不同而异。ppt课件611.色谱吸氧测定法色谱吸氧测定法（P71 图图2-10） 根据煤层燃烧根据煤层燃烧需要吸收氧气的需要吸收氧气的原理，测定约定原理，测定约定温度下吸附流态温度下吸附流态氧量的大小，区氧量的大小，区分煤的
48、自燃倾向分煤的自燃倾向性级别的方法。性级别的方法。 图 12-2 色谱吸氧法仪器气路图热导池放空1放空2平衡气出口载气出口后混合器六通阀四通阀样品管2进气拉阀拉阀稳压阀1前混合器进气稳压阀载气入口稳压阀ppt课件62表表2-15 煤样干燥无灰基煤样干燥无灰基Vdaf18 时煤自燃倾向性分类时煤自燃倾向性分类自燃等级自燃等级自然倾向性质自然倾向性质煤的吸氧量煤的吸氧量(cm3g)容易自燃容易自燃O.70自自 燃燃0.400.70不易自燃不易自燃0.4表2-16 煤样干燥无灰基煤样干燥无灰基Vdaf18 时煤自燃倾向性分类时煤自燃倾向性分类自燃等自燃等级级自燃倾向自燃倾向性质性质煤的吸氧量煤的吸氧
49、量(cm3g)全硫全硫 ()容易自燃容易自燃自自 燃燃不易自然不易自然1.001.002.002.002.00ppt课件632.氧化动力学测定法氧化动力学测定法 氧化动力学是从化学动力学的角度研究煤氧氧化动力学是从化学动力学的角度研究煤氧化反应过程的方法。化反应过程的方法。 煤的自燃倾向的氧化动力学测定方法，是通煤的自燃倾向的氧化动力学测定方法，是通过测试在程序温度条件下煤样温度达到过测试在程序温度条件下煤样温度达到7070时时煤样罐出气口氧气浓度和之后的交叉点温度，煤样罐出气口氧气浓度和之后的交叉点温度，得出煤自燃倾向性的判别指数得出煤自燃倾向性的判别指数I I，据此指数对，据此指数对煤的自
50、燃倾向性作出鉴定。煤的自燃倾向性作出鉴定。ppt课件64空气或氧图 12-3 温升交叉点法仪器图自然倾向性质自然倾向性质判别指数判别指数I容易自燃容易自燃600自自 燃燃6001200不易自燃不易自燃1200表表2-17 煤自燃倾向性分类指标煤自燃倾向性分类指标ppt课件65（二）煤层自然发火期的确定（二）煤层自然发火期的确定 在一定条件下，煤炭从接触到空气到自燃所在一定条件下，煤炭从接触到空气到自燃所经历的时间称煤层自然发火期。经历的时间称煤层自然发火期。分为：分为： 1.巷道自然发火期巷道自然发火期 2.工作面自然发火期工作面自然发火期 自然发火期决定于：自然发火期决定于： 煤化程度、煤中
