1、 陆晓东陆晓东 20102010年年1212月月 矿井瓦斯防治矿井瓦斯防治 第一章：矿井瓦斯基础知识第一章：矿井瓦斯基础知识 一、瓦斯的含义一、瓦斯的含义 瓦斯又叫沼气（CH4），其化学名称叫甲烷，人们常说的瓦斯有广义和狭义之分：狭义狭义专指沼气。如煤矿安全规程中规定的瓦斯浓度指标、甲烷传感器、便携仪、断电仪显示的数据等，是狭义的。广义广义矿井环境中以沼气为主的有毒有害“混合气体混合气体”（CO、CO2、H2S）的总称。如讲盲巷不准进、里面有瓦斯，是广义之称。二、甲烷的性质二、甲烷的性质 甲烷（甲烷（CH4）是一种无色、无臭、无味、无毒比空气轻微溶于水、扩）是一种无色、无臭、无味、无毒比空气轻
2、微溶于水、扩散性很强的气体，易于在矿山巷道顶部、上山掘进工作面和顶板冒落空散性很强的气体，易于在矿山巷道顶部、上山掘进工作面和顶板冒落空洞处积聚；甲烷本身无毒，但不能供人呼吸，不助燃，与空气混合到一洞处积聚；甲烷本身无毒，但不能供人呼吸，不助燃，与空气混合到一定浓度后，遇到高温热源时能燃烧或爆炸。定浓度后，遇到高温热源时能燃烧或爆炸。矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳，其次是二氧化碳(CO2)和氮气和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（、戊烷等
3、）、氢（H2）、一氧化碳（）、一氧化碳（CO）、二氧化硫）、二氧化硫(SO2)、硫化氢、硫化氢(H2S)等。等。由于甲烷（俗称沼气）是矿井瓦斯的主要成分，因而人们习惯上所由于甲烷（俗称沼气）是矿井瓦斯的主要成分，因而人们习惯上所说的瓦斯，通常指甲烷而言。说的瓦斯，通常指甲烷而言。三、瓦斯（既甲烷）的成因三、瓦斯（既甲烷）的成因 甲烷是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。甲烷是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。两个阶段：两个阶段：（1）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭）4C6H10O5 =7CH4+8CO2+C9H6O+3H2O 特点：埋藏浅，覆盖层胶结不
4、好，煤层保存气体少。特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存气体少。（2）变质阶段（从泥炭到烟煤）变质阶段（从泥炭到烟煤）4C16H18O5=C57H56O10+4CO2+3CH4+2H2O（泥炭（泥炭-褐煤）褐煤）C57H56O10=C54H42O5+CO2+2CH4+3H2O（褐煤（褐煤-烟煤）烟煤）C54H42O5=C13H4+2CH4+H2O（烟煤（烟煤-无烟煤）无烟煤）矿井内的甲烷一般主要来自开采煤层和顶底板的邻近煤层既煤线，少量来自煤岩层。矿井内的甲烷一般主要来自开采煤层和顶底板的邻近煤层既煤线，少量来自煤岩层。特点特点：（1）碳化过程生成的大量气体。）碳化过程生成的大量气体。初期初
5、期：主要为主要为CO2，CH4不多。随着碳化程度的提高，不多。随着碳化程度的提高，CO2减少，减少，CH4增多，同增多，同时生成重烃。时生成重烃。（2）碳化的同时，煤的物质分子式、结构发生变化；）碳化的同时，煤的物质分子式、结构发生变化；（3）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存。但煤层瓦斯含量远小于生成量）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存。但煤层瓦斯含量远小于生成量。减少的原因减少的原因：（1）地质构造运动；）地质构造运动；（2）运移到适于贮存地点，形成气藏；）运移到适于贮存地点，形成气藏；（3）溶解于水中（长久地质年代过程中）；）溶解于水中（长久地质年代过程中）；（4）逸散于大气中（从
6、煤层露头）。）逸散于大气中（从煤层露头）。矿井内的甲烷一般主要来自开采煤层和顶底板的邻近煤层既煤线，少量来自围岩层。矿井内的甲烷一般主要来自开采煤层和顶底板的邻近煤层既煤线，少量来自围岩层。四、煤层瓦斯赋存的垂直分带性四、煤层瓦斯赋存的垂直分带性 煤层瓦斯主要成分：煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。瓦斯呈现出垂直分带特征。瓦斯瓦
7、斯空气空气-1000m-800m-600m-400m-200mCO2-N2N2N2-CH4CH4 四带：CO2-N2带、带、N2带、带、N2CH4带、带、CH4带。带。现场实际过程中，将前三带总称为现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带瓦斯风化带。煤层垂向各带气体组份表煤层垂向各带气体组份表瓦 斯 成 分%名 称气 带 成 因N2CO2CH4CO2 N2带生 物 化 学 空 气20 8020 8010N2带空 气 8010 2020N2 CH4带空 气 变 质 8010 20 80CH4带变 质2010 80划分的意义划分的意义：掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌掌握本煤田煤
8、层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。规律规律：瓦斯风化带内，瓦斯风化带内，涌出量与深度之间无规律涌出量与深度之间无规律性。性。瓦斯风化带内，无突出危险性。瓦斯风化带内，无突出危险性。在在CH4带内，带内，tmqCH/3234HXCH4HqCH4 五、瓦斯在煤体内的赋存状态 1、游离状态 2、吸赋状态 12345态示意图瓦斯在煤体内的存在状吸着瓦斯；游离瓦斯；21孔隙煤体；吸收瓦斯；543 六、影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素 煤层瓦斯含量的大小，除了与成煤过程中瓦斯的生成量的多少有关外，主要取决于煤生成后瓦斯的逸散和运移条件
9、，以及煤保存瓦斯的能力，所有这些最终都取决于煤田地质条件和煤层赋存条件，主要影响因素有以下几类：1、煤田地质史：地层的上升与下降，加强与缓解瓦斯的逸散。2、煤层的埋藏深度:决定煤层瓦斯含量的主要因素。3、地质构造：影响煤层瓦斯含量最重要因素之一（褶曲构造、断裂构造、）4、煤层倾角和露头：煤层埋藏深度相同，煤层倾角越大，越有利于瓦斯运移和排放；煤层有露头，有利于瓦斯的逸散。5、煤的变质程度：煤的变质程度越高，生成瓦斯量越大。6、煤层围岩性质：7、水文地质条件：七、矿井瓦斯涌出量及涌出形式 矿井瓦斯涌出：矿井建设和生产过程中煤岩体遭受到破坏，储存在煤岩体内的部分瓦斯将会离开煤岩体释放到井巷和采掘工
10、作面空间的这种瓦斯释放现象。1、矿井瓦斯涌出形式分为：普通涌出和特殊涌出两种形式。26 2、矿井瓦斯涌出的来源：掘进区瓦斯（巷道煤壁、工作面煤壁、采落煤炭）、采煤瓦斯（瓦斯来自开采层本身、瓦斯来自围岩和邻近煤层）、采空区瓦斯（取决于煤层赋存条件、顶板管理方法、采空区面积大小和管理状况、漏入采空区风流风量的多少28）、采落煤炭放散瓦斯（煤的瓦斯含量、落煤的块度、落煤的停留时间、落煤沿风流的运输方向）。3、矿井瓦斯涌出量的表示方法：、矿井瓦斯涌出量的表示方法：绝对瓦斯涌出量（单位时间内涌绝对瓦斯涌出量（单位时间内涌进采掘空间的瓦斯数量，单位：进采掘空间的瓦斯数量，单位：m3/min,m3/d）；相
11、对瓦斯涌出量（在）；相对瓦斯涌出量（在矿井正常生产条件下，月平均日产矿井正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量，单位：煤所涌出的瓦斯数量，单位：m3/t）八、影响矿井瓦斯涌出量的主要因素八、影响矿井瓦斯涌出量的主要因素 1、自然因素：煤层的瓦斯含量（决定因素）、开采深度、自然因素：煤层的瓦斯含量（决定因素）、开采深度（正比关系、邻近煤层的影响）、地面大气压的变化（采空区、（正比关系、邻近煤层的影响）、地面大气压的变化（采空区、塌冒处）塌冒处）2、开采技术因素：开采强度和产量、开采顺序和回采方法、开采技术因素：开采强度和产量、开采顺序和回采方法、风量的变化风量的变化 九、矿井瓦斯等级划
12、分九、矿井瓦斯等级划分 煤矿安全规程根据矿井相对瓦斯涌出量（q相）、矿井绝对瓦斯涌出量（q绝）和瓦斯涌出形式三项指标三项指标，把矿井瓦斯等级划分为三个等级三个等级：低瓦斯矿井低瓦斯矿井：q相10m3/t，且q绝40 m3/min。高瓦斯矿井高瓦斯矿井q相10m3/t，或q绝40 m3/min。煤与瓦斯突出矿井煤与瓦斯突出矿井具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险性矿井。矿井瓦斯等级越高，防治难度就越大，对矿井安全生产威胁也就越大。十、十、瓦斯的危害瓦斯的危害 瓦斯的危害主要体现在两个方面:一是一是,轻者影响生产。如：采掘工作面超限积聚要停头、停面处理，成为制约生产的主要因素之一。二是二是,重者
13、威胁矿井安全、危害职工生命。当瓦斯浓度8%能使人因缺氧昏倒或窒息窒息。当瓦斯浓度达5-16%遇火会发生爆炸爆炸。当瓦斯浓度5%或16%与O2接触面遇火能燃烧燃烧 煤层中的瓦斯在一定条件下会发生突出突出事故。第二章第二章:矿井瓦斯爆炸及防治矿井瓦斯爆炸及防治一、矿井瓦斯爆炸的机理一、矿井瓦斯爆炸的机理 瓦斯爆炸是一定浓度的瓦斯和空气中氧气组成的爆炸性混合瓦斯爆炸是一定浓度的瓦斯和空气中氧气组成的爆炸性混合气体，在高温热源的作用下发生复杂的激烈的氧化反应结果。其气体，在高温热源的作用下发生复杂的激烈的氧化反应结果。其最终的化学反应式为：最终的化学反应式为：CH4+2O2=CO2+2H2O+882.
14、6kJ/mol 当空气中的氧气不足或反应进行不完全时的化学反应式为：当空气中的氧气不足或反应进行不完全时的化学反应式为：CH4+O2=CO+H2+H2O+akJ/mol 可燃混合气体的爆炸分为：爆燃和爆轰可燃混合气体的爆炸分为：爆燃和爆轰79。矿井瓦斯爆炸分为：局部瓦斯爆炸、大型瓦斯爆炸、瓦斯矿井瓦斯爆炸分为：局部瓦斯爆炸、大型瓦斯爆炸、瓦斯连续爆炸。连续爆炸。二、二、瓦斯爆炸条件瓦斯爆炸条件 瓦斯爆炸必须同时具备下列三个条件：1、瓦斯浓度浓度达到516%的爆炸界限（当瓦斯浓度达到9.5%时，其瓦斯爆炸强度最大）。2、有650的引爆火源火源。3、空气中有12%的含氧量含氧量。上述三个条件同时具
15、备时，必爆无疑，缺一条不会炸上述三个条件同时具备时，必爆无疑，缺一条不会炸。三、三、引爆火源引爆火源 1、引爆火源的下限是650。2、常见的引爆火源温度，实验室测定为：吸烟吸烟为650800；划火柴划火柴为1200；放炮明放炮明火和电气火源火和电气火源均2000。四、瓦斯爆炸四、瓦斯爆炸“敏感期敏感期”火源温度为650时，感应期为11秒；火源为1200时，感应期为0.2秒；火源2000时，感应期为千分之几秒。五、五、引爆几率引爆几率 长期的生产实践和事故统计共同表明，按主要引爆火源的引爆几率，依次为：电气明火占50%以上，居第一位第一位。放炮引爆约占2537%，居第二位第二位。其他火源引爆居第
16、三位第三位；其中吸烟引爆约 占4.6%。1950年某矿某矿，吸烟引发瓦斯爆炸，死亡187人，其中：四具尸体的衣兜内均装有火柴、纸烟。六、六、瓦斯爆炸类型瓦斯爆炸类型 按爆炸特点、波及范围和破坏程度，瓦斯爆炸的类型大体可分为三大类：三大类：局部爆炸局部爆炸 大型爆炸大型爆炸 连续爆炸连续爆炸 局部爆炸局部爆炸系指瓦斯积聚量小，爆炸波及范围小、破坏程度小，处理难度相对也小的小型爆炸。一般发生在局部通风不良的掘进工作面。如：1995年某矿，某矿，掘进工作面的瓦斯爆炸死亡7人的事故，就属于局部爆炸。大型爆炸大型爆炸系指参于爆炸的瓦斯量大，爆炸威力大，伤亡惨重，处理难度也较大的爆炸。一般发生在采煤工作面
17、（上隅角，采空区有“瓦斯库”），或停风时间较长的掘进工作面，或盲巷的瓦斯参于爆炸。如：2000年贵州某矿贵州某矿，瓦斯爆炸死亡162人属大型爆炸。连续爆炸连续爆炸系指第一次爆炸发生后，在处理事故的过程中，又发生第二次、第三次爆炸，叫连续爆炸。1997年某某 矿务局矿务局两个矿的回采工作面瓦斯爆炸后，均留下了火患，在处理过程中，都发生数十次连续爆炸，致使事故无法处理，被迫强行封闭。七、影响瓦斯爆炸的主要因素七、影响瓦斯爆炸的主要因素 1、可燃可爆性物质的影响：可燃可爆性的渗入（、可燃可爆性物质的影响：可燃可爆性的渗入（降低下限，增加上限，增加爆炸危险性）降低下限，增加上限，增加爆炸危险性）、可爆
18、性煤、可爆性煤尘的混入（同上）。尘的混入（同上）。2、惰性气体和氧浓度的影响：惰性气体的混入（、惰性气体和氧浓度的影响：惰性气体的混入（增加下限，降低上限，降低爆炸危险性）、氧浓度的增加下限，降低上限，降低爆炸危险性）、氧浓度的变化。变化。3、混合气体初温度、压力的影响：环境初始温度、混合气体初温度、压力的影响：环境初始温度、环境初始压力。、环境初始压力。4、点燃温度和能量、引火延迟性的影响：瓦斯的、点燃温度和能量、引火延迟性的影响：瓦斯的最低点燃温度和最小点燃能量、瓦斯引火的延迟性。最低点燃温度和最小点燃能量、瓦斯引火的延迟性。八、矿井瓦斯爆炸的危害八、矿井瓦斯爆炸的危害 1、爆炸产生高温高
19、压（实验表明、爆炸产生高温高压（实验表明,当瓦斯浓度为当瓦斯浓度为 9.5%时，在时，在密闭条件爆炸气体温度可达密闭条件爆炸气体温度可达2150-2650 ，相对应的压力可达，相对应的压力可达1.02MPa）；）；2、爆炸产生高压冲击波和火焰峰面（直接冲击、反向冲击、爆炸产生高压冲击波和火焰峰面（直接冲击、反向冲击）；）；3、爆炸产生有毒有害气体（主要是生成、爆炸产生有毒有害气体（主要是生成CO，导致大量人员，导致大量人员中毒身亡）；中毒身亡）；4、瓦斯连续爆炸。、瓦斯连续爆炸。九、矿井瓦斯爆炸原因九、矿井瓦斯爆炸原因 1、矿井瓦斯积聚：矿井局部空间的瓦斯浓度达到、矿井瓦斯积聚：矿井局部空间的
20、瓦斯浓度达到2%，其体积超过，其体积超过0.5m3 ，就形成瓦斯积聚。，就形成瓦斯积聚。（原因）：（原因）：a、工作面风量不足引起；、工作面风量不足引起；b、通风设施质量差、管理不善、通风设施质量差、管理不善引起；引起；c、串联通风、不稳定分支的引起；、串联通风、不稳定分支的引起；d、局部通风机停止运转造成、局部通风机停止运转造成；e、恢复通风排放瓦斯时容易造成瓦斯事故；、恢复通风排放瓦斯时容易造成瓦斯事故；f、采空区及盲巷中瓦斯、采空区及盲巷中瓦斯积聚；积聚；g、瓦斯异常涌出造成的瓦斯积聚；、瓦斯异常涌出造成的瓦斯积聚；h、巷道冒落空间等的瓦斯积、巷道冒落空间等的瓦斯积聚；聚；i、小煤窑的瓦
21、斯积聚、小煤窑的瓦斯积聚91。2、引起瓦斯爆炸火源的产生：井下爆破、电火花、摩擦撞击火花、引起瓦斯爆炸火源的产生：井下爆破、电火花、摩擦撞击火花、明火点燃。明火点燃。3、人为因素、人为因素 十、矿井瓦斯爆炸的地点分析十、矿井瓦斯爆炸的地点分析 井下任何地点都有可能发生瓦斯爆炸事故，但绝大部分都发井下任何地点都有可能发生瓦斯爆炸事故，但绝大部分都发生在生在掘进工作面和采煤工作面的上隅角掘进工作面和采煤工作面的上隅角。1、掘进工作面掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因：容易发生瓦斯爆炸的原因：a、掘进工作面的、掘进工作面的局部通风管理比较复杂、难度大，容易出现失误或管理不善（局局部通风管理比较复杂、难
22、度大，容易出现失误或管理不善（局部通风机的任意开停而停风、风筒损坏或接设不严而漏风、风筒部通风机的任意开停而停风、风筒损坏或接设不严而漏风、风筒末端距工作面太远而风量不足风速过低）；末端距工作面太远而风量不足风速过低）；b、煤巷掘进掘进多、煤巷掘进掘进多用电钻打眼，经常爆破，出现机电设备失爆和爆破不合规定而产用电钻打眼，经常爆破，出现机电设备失爆和爆破不合规定而产生引爆火源的可能性也较多。生引爆火源的可能性也较多。2、采煤工作面的上隅角采煤工作面的上隅角容易发生瓦斯爆炸的原因：容易发生瓦斯爆炸的原因：a、上隅、上隅角容易出现瓦斯积聚（角容易出现瓦斯积聚（WHY？采空区内的高浓度瓦斯经此逸散，采
23、空区瓦斯被漏风带至此，上隅角采空区内的高浓度瓦斯经此逸散，采空区瓦斯被漏风带至此，上隅角风流直角拐弯，容易成涡流区，瓦斯难被风流带走风流直角拐弯，容易成涡流区，瓦斯难被风流带走）；）；b、上隅角附近往往有回柱绞车等、上隅角附近往往有回柱绞车等机电设备；机电设备；c、爆破时容易产生虚炮等，产生引爆火源的机会较、爆破时容易产生虚炮等，产生引爆火源的机会较多。多。十一、矿井瓦斯爆炸的防治措施十一、矿井瓦斯爆炸的防治措施 （一）防止瓦斯积聚；（一）防止瓦斯积聚；1、保证工作面的供风量；、保证工作面的供风量；2、处理采煤工作面回风隅角的瓦斯积聚（、处理采煤工作面回风隅角的瓦斯积聚（挂风障引流、尾挂风障引
24、流、尾巷排放瓦斯法、风筒导引法、移动泵站排除法、液压局部通风机巷排放瓦斯法、风筒导引法、移动泵站排除法、液压局部通风机吹散法吹散法95）；）；3、掘进工作面局部瓦斯积聚的处理、掘进工作面局部瓦斯积聚的处理（充填法（充填法顶帮冒空区顶帮冒空区、引风发、引风发顶帮冒空区顶帮冒空区、风筒分支排放法、风筒分支排放法顶帮冒空区瓦斯涌出量大、冒落空间大、挡风引风难解决顶帮冒空区瓦斯涌出量大、冒落空间大、挡风引风难解决、黄泥抹缝、黄泥抹缝法、钻孔抽放裂隙带的瓦斯）；法、钻孔抽放裂隙带的瓦斯）；4、刮板输送机底槽瓦斯积聚的处理；、刮板输送机底槽瓦斯积聚的处理；5、通风异常或瓦斯涌出异常时应特别注意的事项。、通
25、风异常或瓦斯涌出异常时应特别注意的事项。（二）防止瓦斯引燃（二）防止瓦斯引燃 1、加强管理，提高防火意识；、加强管理，提高防火意识；2、防止爆破火源（、防止爆破火源（a、使用安全炸药，严禁不合格、变质、使用安全炸药，严禁不合格、变质、超期的炸药；超期的炸药；b、严格执行、严格执行“一炮三检查一炮三检查”；c、禁止使用明接头、禁止使用明接头、裸露的爆破母线，连线爆破由专职爆破员执行，严格执行站岗、裸露的爆破母线，连线爆破由专职爆破员执行，严格执行站岗截人和截人和“三人连锁爆破三人连锁爆破”制度；制度；d、炮眼深度、位置、装药符合、炮眼深度、位置、装药符合煤矿安全规定煤矿安全规定，炮泥、水泡泥符合
26、，严禁放明炮糊炮；，炮泥、水泡泥符合，严禁放明炮糊炮；e、火工品严格管理）；火工品严格管理）；3、严禁电气火源和静电火源；、严禁电气火源和静电火源；4、防止摩擦和撞击点火；、防止摩擦和撞击点火；5、防止明火点燃、防止明火点燃99；6、防止其他火源。、防止其他火源。（三）加强瓦斯的检查和监测（三）加强瓦斯的检查和监测 （四）防止瓦斯爆炸灾害的扩大（四）防止瓦斯爆炸灾害的扩大 1、建立合理、稳定、可靠，抗灾能力强的矿井通风系统；、建立合理、稳定、可靠，抗灾能力强的矿井通风系统；2、安设安全装置及个人自救：、安设安全装置及个人自救：a、安设防爆门；、安设防爆门；b、安设反、安设反风装置；风装置；c、
27、安设隔爆设施（隔爆岩粉棚、隔爆水棚、自动防爆、安设隔爆设施（隔爆岩粉棚、隔爆水棚、自动防爆棚）；棚）；d、安设压风自救系统；、安设压风自救系统；e、修建避难硐室；、修建避难硐室；f、佩戴自救、佩戴自救器。器。3、编制矿井灾害预防与处理计划：、编制矿井灾害预防与处理计划：a、灾害预防处理必备的、灾害预防处理必备的资料；资料；b、灾害预防处理计划的主要内容（确定发生爆炸后可能、灾害预防处理计划的主要内容（确定发生爆炸后可能造成的影响、制定恢复灾区通风和人员避灾路线的安全措施、灾造成的影响、制定恢复灾区通风和人员避灾路线的安全措施、灾害区域的端点方法、防止爆炸火灾及二次爆炸和灾害扩大的措施害区域的端
28、点方法、防止爆炸火灾及二次爆炸和灾害扩大的措施、救灾人员安全路线）。、救灾人员安全路线）。第三章第三章:矿井瓦斯喷出及防治矿井瓦斯喷出及防治一、矿井瓦斯喷出及危害一、矿井瓦斯喷出及危害 瓦斯喷出和煤瓦斯喷出和煤(岩岩)与瓦斯突出与瓦斯突出是瓦斯的特殊涌出形式。瓦斯的涌出形式分为普是瓦斯的特殊涌出形式。瓦斯的涌出形式分为普通涌出和特殊涌出。通涌出和特殊涌出。普通涌出普通涌出，是指瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久，是指瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。其涌出的面积广、时间长，是瓦斯涌出的主要形式。地涌出。其涌出的面积广、时间长，是瓦斯涌出的主要形式。特
29、殊涌出特殊涌出可以分为瓦斯喷出和煤可以分为瓦斯喷出和煤(岩岩)与瓦斯突出两种。与瓦斯突出两种。瓦斯喷出瓦斯喷出就是大量瓦斯在压力状态下，从煤岩裂缝中突然喷出的现象，喷出就是大量瓦斯在压力状态下，从煤岩裂缝中突然喷出的现象，喷出的时间可长、可短的时间可长、可短(数天或数年数天或数年)。每昼夜的喷出量可达数百立方米。每昼夜的喷出量可达数百立方米。109 煤煤(岩岩)与瓦斯突出与瓦斯突出(简称突出简称突出)，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤（岩，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，并伴随有强烈的）和瓦斯由煤（岩）体内突然向采掘空间抛出的
30、异常动力现象，并伴随有强烈的声响和强大的冲击动力。声响和强大的冲击动力。瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯突出瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯突出特点特点是：涌出地点为局部地点，涌出时间短是：涌出地点为局部地点，涌出时间短、速度快、量大而集中、有机械破坏力，是瓦斯矿井中非常危险的一种涌出形式、速度快、量大而集中、有机械破坏力，是瓦斯矿井中非常危险的一种涌出形式 危害：危害：瓦斯喷出在时间上的突然性和空间上的集中性，对煤矿安全生产的威瓦斯喷出在时间上的突然性和空间上的集中性，对煤矿安全生产的威胁很大，矿井一旦发生瓦斯喷出可以造成局部地区瓦斯积聚，甚至使采区或一翼胁很大，矿井一旦发生瓦斯喷出可以造成局部地区瓦斯积聚
31、，甚至使采区或一翼充满高浓度瓦斯，致使人员窒息或引起瓦斯爆炸及火灾等事故，给矿井造成严重充满高浓度瓦斯，致使人员窒息或引起瓦斯爆炸及火灾等事故，给矿井造成严重的破坏。的破坏。二、矿井瓦斯喷出分类和特点二、矿井瓦斯喷出分类和特点 由瓦斯喷出裂隙的显现原因不同，瓦斯喷出可分为地质来源形成的由瓦斯喷出裂隙的显现原因不同，瓦斯喷出可分为地质来源形成的和采掘地压形成的两大类。和采掘地压形成的两大类。1、瓦斯沿原始地质构造裂隙喷出（、瓦斯沿原始地质构造裂隙喷出（多发生在有天然的能贮存瓦斯的地多发生在有天然的能贮存瓦斯的地质构造破坏带附近，如质构造破坏带附近，如断层、断裂、石灰溶洞裂隙区、背斜或向斜轴部断层
32、、断裂、石灰溶洞裂隙区、背斜或向斜轴部等。等。特点特点：喷出的瓦斯流量大，持续时间长，无明显的地压显现现象，瓦斯裂隙多属于开喷出的瓦斯流量大，持续时间长，无明显的地压显现现象，瓦斯裂隙多属于开放性裂隙放性裂隙，他们与储气层，他们与储气层、溶洞或断层带相、溶洞或断层带相通）；通）；2、瓦斯沿采掘地压形成的裂隙喷出（由于受到采掘活动的影响，、瓦斯沿采掘地压形成的裂隙喷出（由于受到采掘活动的影响，在地压和瓦斯压力共同作用下，围岩形成新的次生裂隙。在地压和瓦斯压力共同作用下，围岩形成新的次生裂隙。特点：特点：喷出频喷出频临发生时伴随着地压显现效应，出现多种预兆，喷出持续的时间较短，临发生时伴随着地压显
33、现效应，出现多种预兆，喷出持续的时间较短，其流量与卸压区面积、瓦斯压力和瓦斯含量大小等有关）。其流量与卸压区面积、瓦斯压力和瓦斯含量大小等有关）。三、三、矿井瓦斯喷的原因和规律矿井瓦斯喷的原因和规律 瓦斯喷出的原因：煤层或岩层的构造裂隙中贮存有大量高压瓦斯是引瓦斯喷出的原因：煤层或岩层的构造裂隙中贮存有大量高压瓦斯是引起矿井瓦斯喷出的内在因素，也是起矿井瓦斯喷出的内在因素，也是根本原因根本原因；而在采掘过程中，由于爆；而在采掘过程中，由于爆破穿透、机械震动或地压活动，使煤岩造成卸压缝隙，构成瓦斯喷出的破穿透、机械震动或地压活动，使煤岩造成卸压缝隙，构成瓦斯喷出的通道是其通道是其外在原因外在原因
34、。矿井瓦斯喷出的矿井瓦斯喷出的一般规律一般规律:1、瓦斯喷出与地质变化有关；、瓦斯喷出与地质变化有关；2、煤层、煤层顶、底板岩层中溶洞、裂隙发育的石灰岩，其中储有大量瓦斯时；顶、底板岩层中溶洞、裂隙发育的石灰岩，其中储有大量瓦斯时；3、瓦斯喷出一般具有明显的喷出口或裂隙；瓦斯喷出一般具有明显的喷出口或裂隙；4、瓦斯喷出的量可大可小，、瓦斯喷出的量可大可小，时间可长可短，由储藏的瓦斯量和瓦斯来源的范围有关；时间可长可短，由储藏的瓦斯量和瓦斯来源的范围有关；5瓦斯喷出前瓦斯喷出前往往会出现预兆：往往会出现预兆：煤炮声、支架声响、煤岩开裂、瓦斯涌出忽大忽小、煤炮声、支架声响、煤岩开裂、瓦斯涌出忽大忽
35、小、嘶嘶声、掉碴、底鼓、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔顶钻嘶嘶声、掉碴、底鼓、岩煤自行剥落、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等、夹钻杆、钻机过负荷等。四、瓦斯喷出的预防 1、加强地质工作。施工前一定要通过前探钻孔探明采掘区域与岩加强地质工作。施工前一定要通过前探钻孔探明采掘区域与岩巷巷(井井)前方的地质构造，溶洞裂缝的位置分布以及瓦斯的储量。前方的地质构造，溶洞裂缝的位置分布以及瓦斯的储量。2、利用封堵、引排、抽放等综合方法处理瓦斯。当喷出量小，裂利用封堵、引排、抽放等综合方法处理瓦斯。当喷出量小，裂缝不大时，可用罩子或其它设施缝不大时，可用罩子或其它设施(铁风筒。金属
36、溜槽或铁风筒。金属溜槽或2mm3mm厚的厚的铁板等铁板等)将喷出裂隙封盖好，并利用管路把瓦斯引排到回风巷或地面。如将喷出裂隙封盖好，并利用管路把瓦斯引排到回风巷或地面。如果面积大，可以安设数个引排罩。果面积大，可以安设数个引排罩。设置引排罩时，先在喷出口周围挖出设置引排罩时，先在喷出口周围挖出30mm40mm的沟槽，然后的沟槽，然后用引排罩盖上，在罩子四周用混凝土或黄泥填实，利用管路借助瓦斯压用引排罩盖上，在罩子四周用混凝土或黄泥填实，利用管路借助瓦斯压力排出或在力排出或在6.665kP负压下抽出。如图负压下抽出。如图2-24-b所示。所示。当瓦斯喷出十分强烈不能采用上述方法时，必须把喷出瓦斯
37、巷道密当瓦斯喷出十分强烈不能采用上述方法时，必须把喷出瓦斯巷道密闭。通过密闭墙把瓦斯抽出或引入回风巷。闭。通过密闭墙把瓦斯抽出或引入回风巷。3、加强管理工作。加强职工安全教育，人人掌握瓦斯喷出预兆，配、加强管理工作。加强职工安全教育，人人掌握瓦斯喷出预兆，配备隔绝式自救器，熟悉避灾路线。备隔绝式自救器，熟悉避灾路线。第四章第四章:煤（岩）与瓦斯突出的防治煤（岩）与瓦斯突出的防治一、一、煤煤(岩岩)与瓦斯突出的概念及类型和特征与瓦斯突出的概念及类型和特征 1、煤矿地下采掘过程中，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的、煤矿地下采掘过程中，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内
38、突然向采掘空间抛出的异常动力现象，煤（岩）和瓦斯由煤（岩）体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，称为煤称为煤(岩岩)与瓦斯突出，简称突出。与瓦斯突出，简称突出。2、瓦斯动力现象分为：、瓦斯动力现象分为：煤的突然倾出、煤的突然压出、煤与瓦斯煤的突然倾出、煤的突然压出、煤与瓦斯突出、岩石与瓦斯突出。突出、岩石与瓦斯突出。（1）煤的突然倾出煤的突然倾出主要是重力引起的，而瓦斯在一定程度上也参与主要是重力引起的，而瓦斯在一定程度上也参与了倾出过程。特征：了倾出过程。特征：a、倾出的空间具有较规则的几何形状；、倾出的空间具有较规则的几何形状；b、倾出的、倾出的煤主要是碎煤；煤主要是碎煤；c、煤的抛出距离
39、及其堆积情况取决于倾出煤量的多少、煤的抛出距离及其堆积情况取决于倾出煤量的多少、空洞的大小及倾角；空洞的大小及倾角；d、倾出时的瓦斯涌出量取决于煤层瓦斯含量、煤、倾出时的瓦斯涌出量取决于煤层瓦斯含量、煤的破碎程度和倾出煤量等；的破碎程度和倾出煤量等；e、倾出时的产生的动力，可以推倒空车、倾出时的产生的动力，可以推倒空车、折断木支架等；折断木支架等；f、倾出前经常出现、倾出前经常出现预兆：煤的硬度降低、煤开裂、工作预兆：煤的硬度降低、煤开裂、工作面掉煤渣、支架压力增加、煤体发出劈裂声、闷雷声等。面掉煤渣、支架压力增加、煤体发出劈裂声、闷雷声等。（2）煤的突然压出煤的突然压出是由应力或开采层集中应
40、力引起的，瓦斯只起次是由应力或开采层集中应力引起的，瓦斯只起次要作用。要作用。煤的突然压出分为两类：煤的突然压出分为两类：煤的突然移动煤的突然移动，是应力的水平挤压作用造成的（常，是应力的水平挤压作用造成的（常见于准备巷道，表现为煤体的整体移动。煤体外形完整，而实际已被压坏，布满见于准备巷道，表现为煤体的整体移动。煤体外形完整，而实际已被压坏，布满裂缝或被压碎。不抛出煤和不形成空洞是没的突然移动的特点）；裂缝或被压碎。不抛出煤和不形成空洞是没的突然移动的特点）；其特征其特征:a、工、工作面煤体整体移动或底板煤体向上鼓起作面煤体整体移动或底板煤体向上鼓起0.2m-0.4m（有时达到（有时达到1m
41、），不形成空洞；），不形成空洞；b、煤不抛出，无分选现象；、煤不抛出，无分选现象；c、强度一般在、强度一般在10-20t以下，个别达以下，个别达50t以上；以上；d、瓦、瓦斯涌出量小于煤层的瓦斯含量，通常不会引起巷道瓦斯超限；斯涌出量小于煤层的瓦斯含量，通常不会引起巷道瓦斯超限；e、动力效应较小，、动力效应较小，支柱一般不被破坏，底板鼓起时，可把矿车、钻机抬起；支柱一般不被破坏，底板鼓起时，可把矿车、钻机抬起；f、压出前的预兆：、压出前的预兆：支柱支柱压力增加、掉煤渣、煤体内出现劈裂声、雷声压力增加、掉煤渣、煤体内出现劈裂声、雷声。煤的突然挤出煤的突然挤出，多发生在倾斜或缓倾斜煤层的采煤工作面
42、，它是由于应力大，多发生在倾斜或缓倾斜煤层的采煤工作面，它是由于应力大，煤层中有软分层。煤层受到采动应力作用使工作面边缘煤体被压碎而发生的，瓦煤层中有软分层。煤层受到采动应力作用使工作面边缘煤体被压碎而发生的，瓦斯随着每的突然挤出而加剧涌出。斯随着每的突然挤出而加剧涌出。其特征其特征:a、压出空洞沿弧形条带分布，中间最、压出空洞沿弧形条带分布，中间最宽达宽达1-3m,有时达有时达6m；长度一般为；长度一般为7-30m，有时达，有时达60m。空洞分布在软分层中，。空洞分布在软分层中，并向上下两个方向逐渐减少，其剖面呈唇形；并向上下两个方向逐渐减少，其剖面呈唇形；b、抛出的煤为大块及小块，煤粉、抛
43、出的煤为大块及小块，煤粉很少，无分选现象；很少，无分选现象；c、压出的煤可抛出、压出的煤可抛出1-3m,个别达个别达4m以上，堆积坡度比自然以上，堆积坡度比自然安息角小；安息角小；d、压出的煤量一般为数十吨，大强度达、压出的煤量一般为数十吨，大强度达300t以上以上;e、煤压出后短时、煤压出后短时间瓦斯浓度可达间瓦斯浓度可达10%以上；以上；f、动力效应较大，可将工作面支架打断、折断，有时、动力效应较大，可将工作面支架打断、折断，有时还产生冲击气浪；还产生冲击气浪；g、压出前的预兆：、压出前的预兆：软煤分层的厚度增加，支架压力增加，工软煤分层的厚度增加，支架压力增加，工作面掉煤渣，煤体内出现劈
44、裂声、雷声作面掉煤渣，煤体内出现劈裂声、雷声。（3）煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出，是地应力和瓦斯的共同参与下发生的，而应，是地应力和瓦斯的共同参与下发生的，而应力是发动突出的主要动力，力是发动突出的主要动力，其特征为其特征为：a、突出空洞的位置和形式是各、突出空洞的位置和形式是各式各样的，多数位于巷道上方及上隅角，但也有位于巷道下隅角；式各样的，多数位于巷道上方及上隅角，但也有位于巷道下隅角；b、喷出的煤具有分选现象（块煤喷出的煤具有分选现象（块煤-碎煤碎煤-粉煤）；粉煤）；c、煤的抛出距离处数米到、煤的抛出距离处数米到数百米，取决于突出强度，突出的煤可以堆满巷道全断面，造成巷道堵数百米，取决于突
45、出强度，突出的煤可以堆满巷道全断面，造成巷道堵塞，煤的堆积坡度一般小于自然安息角；塞，煤的堆积坡度一般小于自然安息角；d、煤与瓦斯突出煤量，从属、煤与瓦斯突出煤量，从属吨至数千吨，按强度可把每遇瓦斯突出分为吨至数千吨，按强度可把每遇瓦斯突出分为（小型（小型、中型、中型、次大型、次大型、大型、大型、特大型煤与瓦斯突出、特大型煤与瓦斯突出）e、煤与瓦斯突出时喷出的瓦斯量，取决于煤的瓦斯、煤与瓦斯突出时喷出的瓦斯量，取决于煤的瓦斯含量和突出的煤量。含量和突出的煤量。f、动力效应明显，可推翻矿车、搬动巨石、破坏木、动力效应明显，可推翻矿车、搬动巨石、破坏木支架，造成冲击气浪以及声响等。支架，造成冲击气
46、浪以及声响等。（4）岩石与瓦斯突出岩石与瓦斯突出，突出的岩石主要为砂岩，参与突出的气体四，突出的岩石主要为砂岩，参与突出的气体四二氧化碳和瓦斯，二氧化碳和瓦斯，其规律为其规律为：a、大都发生在构造破坏带；、大都发生在构造破坏带；b、几乎都是、几乎都是发生在爆破时，发生在爆破时，我国有一次是由冒顶引起我国有一次是由冒顶引起。c、在岩体内会形成一地并形状的空洞。、在岩体内会形成一地并形状的空洞。特征和煤与瓦斯突出相似，只是多了二氧化碳的参与。特征和煤与瓦斯突出相似，只是多了二氧化碳的参与。二、二、煤煤(岩岩)与瓦斯突出的危害与瓦斯突出的危害 1、引起瓦斯火灾和瓦斯爆炸，造成人员伤亡，矿、引起瓦斯火
47、灾和瓦斯爆炸，造成人员伤亡，矿井设施遭到破坏。井设施遭到破坏。2、造成瓦斯窒息，煤流埋人事故。、造成瓦斯窒息，煤流埋人事故。3、摧毁井巷设施和设备，破坏通风系统，给煤炭、摧毁井巷设施和设备，破坏通风系统，给煤炭企业造成巨大的经济损失。企业造成巨大的经济损失。三、三、煤煤(岩岩)与瓦斯突出的一般规律与瓦斯突出的一般规律 1、煤层突出危险性随开采深度的增加而增大（始突深度）；、煤层突出危险性随开采深度的增加而增大（始突深度）；2、突出发生于巷道类别的关系：突出主要发生在巷道掘进工作面、采煤工、突出发生于巷道类别的关系：突出主要发生在巷道掘进工作面、采煤工作面，其他已建成巷道或采空区则很少；巷道或采
48、煤工作面发生突出的概率从大作面，其他已建成巷道或采空区则很少；巷道或采煤工作面发生突出的概率从大到小排序为：到小排序为：平巷、上山、采煤工作面、石门、下山、大直径钻孔及其他平巷、上山、采煤工作面、石门、下山、大直径钻孔及其他；发生；发生突出平均强度从大到小排序为：突出平均强度从大到小排序为：石门、下山、上山、采煤工作面、平巷、大直径石门、下山、上山、采煤工作面、平巷、大直径钻孔及其他。钻孔及其他。3、突出常发生在地质构造带；、突出常发生在地质构造带；4、大多数突出前有作业方式诱导（爆破掘进机回采、风镐落煤、综掘等）；、大多数突出前有作业方式诱导（爆破掘进机回采、风镐落煤、综掘等）；5、突出前大
49、多有预兆、突出前大多有预兆：a、有声预兆、有声预兆：煤体内出现闷雷声、炮声、机枪声、：煤体内出现闷雷声、炮声、机枪声、爆竹声、嗡嗡声等；爆竹声、嗡嗡声等；b、煤机构预兆、煤机构预兆：煤层层理紊乱、煤变软、煤变暗而无光泽、：煤层层理紊乱、煤变软、煤变暗而无光泽、煤干燥和煤尘增多等；煤干燥和煤尘增多等；c、地压方面预兆、地压方面预兆：支架来压，煤壁外鼓、开裂、掉渣、：支架来压，煤壁外鼓、开裂、掉渣、片帮，炮眼变形不进药等；片帮，炮眼变形不进药等；d、瓦斯方面预兆、瓦斯方面预兆：瓦斯浓度增大、瓦斯涌出忽大忽：瓦斯浓度增大、瓦斯涌出忽大忽小、钻孔时顶钻、钻孔喷瓦斯、煤壁或工作面温度降低，但也有少数实例
50、发现煤小、钻孔时顶钻、钻孔喷瓦斯、煤壁或工作面温度降低，但也有少数实例发现煤壁温度升高。壁温度升高。6、煤层突出危险区常呈条带分布、煤层突出危险区常呈条带分布（由地质构造、采动的影响）。（由地质构造、采动的影响）。127 四、四、煤与瓦斯突出危险性预测煤与瓦斯突出危险性预测 （一）煤层突出危险性预测分类和突出危险性划分。（一）煤层突出危险性预测分类和突出危险性划分。1、煤层突出危险性预测分为：区域突出危险性预测（简称、煤层突出危险性预测分为：区域突出危险性预测（简称区域预区域预测测）和工作面突出危险性预测（包括：石门和立、斜井揭煤工作面，煤）和工作面突出危险性预测（包括：石门和立、斜井揭煤工作
