矿井瓦斯防治.ppt

矿井瓦斯防治,抚顺安全技术培训中心刘景华,主要内容,瓦斯基本概念瓦斯爆炸及其防治煤与瓦斯突出及其防治,1.基础理论和知识,1.1瓦斯的性质概念“井下以甲烷（CH4）为主的有毒、有害气体的总称，有时单独指甲烷”。来源主要来源于煤层及围岩内涌出到矿井中的气体。此外，矿井生产中产生的气体如放炮产生的炮烟等，井下空气与煤、岩、矿用材料等反应生成的气体以及井下人员呼吸生成的气体也是矿井瓦斯的重要来源。无色、无味、无嗅的气体，标准状态下密度0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍，无风时会首先积聚在巷道上部。,1.1瓦斯的性质,瓦斯在空气中具有较强的扩散性，局部地点较高浓度的瓦斯会自动向低浓度的区域扩散。扩散过程是不可逆的，即瓦斯与空气一经混合，就很难分离。井下瓦斯浓度的不均匀分布是由于涌出源不均匀和风流流动不均匀造成的。涌出的瓦斯会挤占空间，使空气中氧气浓度下降，从而具有窒息性。当混合气体中瓦斯的浓度达到43％时，氧的浓度降低到12，人在此环境下会感到呼吸短促，时间稍长就会昏迷并有死亡危险。,1.1瓦斯的性质,瓦斯是一种可燃性气体，按瓦斯在空气中发生燃烧的性状不同，可以将它分为三个区间①助燃区间浓度小于爆炸下限，不能形成持续的火焰，只能起到助燃的作用。②爆炸区间遇一定能量的点火源会形成可自动加速的燃烧锋面，从而形成强烈的爆炸。③扩散燃烧区浓度大于爆炸上限。该区域内瓦斯空气的混合气体无法直接被点燃，但当其与新鲜空气混合时，可以在混合界面上被点燃并形成稳定的火焰。,1.2瓦斯的存在－煤矿井下,存在于煤层和空气中。一、煤层中的瓦斯煤是多孔介质，瓦斯可以赋存在其中；瓦斯在一定的压力下以游离和吸附两种状态赋存在煤体中；游离瓦斯存在于煤的孔隙和裂隙中，吸附瓦斯积聚在孔隙壁面上，游离瓦斯和吸附瓦斯处于动态平衡状态。煤体中大量的孔隙对瓦斯具有很强的吸附能力，在一些高瓦斯含量的煤层中，煤中含有的瓦斯体积可以达到煤本身体积的30～40倍。,煤层中的瓦斯,煤吸附瓦斯的特性可以用煤在某一固定温度下吸附瓦斯量随瓦斯压力变化的曲线表示，该曲线称为吸附等温线，符合朗格缪尔方程煤矿开采过程中，游离的瓦斯首先放散到开采空间，使邻近煤层中瓦斯压力降低、游离瓦斯量减少，这时，煤中吸附的瓦斯就解析出来，成为新的游离态瓦斯。这一过程不断重复，从而使煤层中的瓦斯源源不断地涌出到开采空间。,,煤层中的瓦斯,带状分布赋存在煤层中的瓦斯通过煤层、围岩的裂隙和断层向地表运动，而地表的空气及其它化学作用生成的气体由地表向煤层中运动，由此形成煤层中各种气体成分由浅到深有规律地变化，即所谓的煤层瓦斯沿深度的带状分布。按深度自上而下分为4个带，即氮气－二氧化碳带、氮气带、氮气－甲烷带和甲烷带。在甲烷带中CH4的含量达80，因此，可将瓦斯带的前三带统称为瓦斯风化带。确定瓦斯风化带的下部边界对预测煤层瓦斯含量具有十分重要的意义。瓦斯风化带内相对瓦斯涌出量一般不超过2m3/t，瓦斯对生产不构成主要威胁。,煤层中的瓦斯－带状分布,顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化Ⅰ－氮气－二氧化碳带；Ⅱ－氮气带；Ⅲ－氮气－甲烷带；Ⅳ－甲烷带,,煤层瓦斯含量,煤层瓦斯含量是指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量，单位m3/t或m3/m3。伴随着煤的生成而生成的瓦斯以吸附和游离两种形态赋存在煤体内，在煤层形成及其后漫长的地质运动过程中，大部分生成的瓦斯都散失到大气中。当前煤层瓦斯的含量取决于煤层瓦斯运移的条件和保存瓦斯的能力。主要与下列因素有关,煤层瓦斯含量－影响因素,1．煤田地质史2．地质构造封闭型的地质构造有利于瓦斯的存储，而开放型的构造有利于于瓦斯排放。3．煤层的赋存条件4．煤的变质程度5．煤层围岩的性质6.水文地质条件,二、空气中瓦斯,煤层及围岩中的瓦斯涌出到井下空气中，构成了井下空气中的瓦斯。瓦斯在井下空气中存在的状态与空气的运动状态密切相关。空气的运动状态有三种，即静止状态、层流状态和紊流状态。判断方法－雷诺数Rev－风流的流动速度，m/s；d－管道的直径，m，ν－空气的运动粘性系数，取1.510-5。当Re≤2320时，风流处于层流状态。例如断面积为9m2的梯形巷道中风流的速度≤0.012m/s，风量≤6.5m3/min时为层流。,,二、空气中瓦斯－静止,瓦斯在静止的空气中主要表现为扩散运动和浮力。无风或封闭的巷道中风流静止，瓦斯的分布是不均匀的。靠近煤壁等瓦斯涌出源附近，瓦斯的浓度比较高，且首先在顶部积聚。经过了一段较长的时间后，瓦斯浓度才能达到基本均匀。进行这些区域的瓦斯浓度测量时（如瓦斯排放工作前），必须注意测定的位置，应该尽量能靠近工作面附近的高浓度区域或多点取样测量，以获得区域内的平均浓度。如果仅仅在密闭墙后测定，由于受到漏风及瓦斯分布不均匀的影响，往往难以获得准确数据。,二、空气中瓦斯－层流,流体质点沿着与管道轴向平行的方向作直线运动，互相之间并不混杂，层次分明的流动。井下采空区深部及漏风量较小的封闭区域内可能出现层流。瓦斯涌出到层流风流中时，一方面随着风流分层流向下风侧，另一方面，由于层间瓦斯浓度不同，瓦斯会向浓度较低的层扩散，通常形成瓦斯成层流动的现象。,二、空气中瓦斯－紊流,流体质点流动速度的大小和方向都随时发生变化，且质点间相互混杂的流动。在煤矿井下的几乎所有通风巷道中，风流总是处于紊流状态。瓦斯涌出到紊流风流中时，由于紊流流动的强烈掺混作用，高浓度的瓦斯在很短的距离内就与风流混合均匀。紊流风流中测量获得的瓦斯浓度分布，反映出瓦斯涌出源分布和风流流动路线的状况。,二、空气中瓦斯－紊流,例如某掘进工作面放炮后瓦斯的分布如上图所示，瓦斯浓度分布不均匀。这时由于工作面采用压入式风筒供风，风流不稳定，流动路线不均匀，瓦斯涌出源也不均匀造成的。在距离工作面20m的巷道范围内大致可分为三个区段，分别为风流折反段、不稳定段和较稳定段。,,1.3瓦斯的运动规律,由于采动的影响，瓦斯在其压力作用下会涌出到开采空间。这一过程由两个连续的步骤组成，即瓦斯在煤层中的运移和瓦斯从围岩、煤壁的涌出。矿井瓦斯涌出除包括围岩、煤壁涌出瓦斯外，还包括采落煤炭放散瓦斯和采空区涌出瓦斯等。涌出到开采空间的瓦斯随通风风流安全、稳定地排出地面，这一运动过程是矿井通风研究的内容。,一、煤层中的瓦斯流动,以承压状态赋存在煤层中的瓦斯，当回采、掘进、打钻等工作破坏了煤层中原有的压力平衡后，瓦斯便会由高压向低压流动。这种流动是一个复杂的过程，它与介质的结构和瓦斯的赋存特性密切相关，主要由扩散运动和渗流运动构成。在尺寸较大的裂隙系统中，瓦斯属于渗流流动，而在孔隙结构的微孔中，则是扩散运动。,一、煤层中的瓦斯流动,1．扩散运动分子自由运动使得物质由高浓度区域向低浓度区域运移的过程称为扩散运动，扩散运动的速度与该物质的浓度梯度成正比。瓦斯的扩散运动符合扩散规律，即菲克（Fick）定律,,一、煤层中的瓦斯流动,2．渗流瓦斯在较大的孔隙和裂隙中的流动属于渗流流动，通常用线性层流渗流来描述瓦斯在煤层中的运移规律，即符合达西定律,,一、煤层中的瓦斯流动,决定煤层瓦斯流动速度的因素除了瓦斯压力梯度外，还有一个重要因素就是煤层的渗透率。该值反映了煤层中孔隙和裂隙的状况，对煤体受到的应力非常敏感。这是因为在外力的作用下，煤体中的孔隙和裂隙发生闭合，从而会大大减小煤层的渗透性。此外，煤体吸附瓦斯后，强度降低，塑性增加，加剧了对应力的敏感程度。煤层的渗透率通常使用煤层透气性系数来衡量，其物理意义是在1m3煤体的两侧作用压力平方差为1MPa2的瓦斯时，通过1m长度的煤，在1m2煤面上每天流过的瓦斯量（t℃，标准大气压力），单位m3/MPa2d，相当于煤层的渗透率为2.510-17m2。,一、煤层中的瓦斯流动,流动的形态1．单向流动2．径向流动3．球向流动,一、煤层中的瓦斯流动,煤层中的瓦斯流动是动态变化的，包括流速、压力分布等参数都随时间而变化。在煤层中开掘的巷道或打的钻孔对其周围瓦斯场的影响也有一定范围的限制。如图所示的一个实测例子可以看出，掘进工作面煤壁暴露的初期，煤层瓦斯含量下降迅速，瓦斯流速快，但影响范围小；经过一定时间后（15d），流场趋于稳定；150d后，基本上稳定不变，巷道开掘对煤层瓦斯的影响范围也大致稳定为煤壁内10m。,一、煤层中的瓦斯流动,煤层内瓦斯流动的稳定性1－成面后几小时；2－4d；3－10d；4－15d；5－55d；6－150d,,二、矿井瓦斯涌出,按瓦斯涌出的形式可以分为普通涌出和特殊涌出（或一般涌出和异常涌出）。普通涌出是指在时间与空间上比较均匀、普遍发生的不间断涌出，它是矿井正常状态下的涌出。特殊涌出是指在时间与空间上突然、集中发生的涌出，涌出速率很不均匀，如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。矿井瓦斯涌出按其来源可分为三个方面，即煤壁涌出的瓦斯、邻近煤层通过裂隙涌出的瓦斯及采落煤炭放散的瓦斯。针对具体矿井分析确定各涌出源的大小比例，对矿井瓦斯防治具有十分重要的意义。,二、矿井瓦斯涌出,1煤壁瓦斯涌出煤壁瓦斯涌出速率（单位面积、单位时间内瓦斯的涌出量）同煤层中瓦斯流速一样，与采煤的工序和煤壁暴露的时间密切相关。瓦斯涌出量是其涌出速率对开采面积和一定时间的累计。煤壁瓦斯涌出的速率随时间衰减的很快，可以用下列经验公式表示qB－经过1t时间后煤壁瓦斯涌出速率，L/minm2；q0－t0时刻煤壁瓦斯涌出速率，L/minm2；t－煤壁暴露的时间，min；a－衰减系数。,,二、矿井瓦斯涌出,煤壁瓦斯涌出速率实例,,二、矿井瓦斯涌出,上图是阳泉局对其开采的3号、12号和8号煤层实测的结果，由图可见，煤壁瓦斯涌出的速率在煤壁暴露2h后已基本趋于稳定，下降的速度是很快的。煤壁瓦斯涌出速率的快速变化使得开采过程中工作面瓦斯涌出量不平衡，对矿井瓦斯灾害的防治也提出了更高的要求。局部区域、短时间的瓦斯超限虽然对矿井的瓦斯涌出量影响很小，但是，如果该区域、该时刻存在点火源，就会发生瓦斯爆炸，造成巨大的伤亡和破坏。,二、矿井瓦斯涌出,A采煤工作面煤壁瓦斯涌出涌出是不均匀的，不同的回采工艺，瓦斯涌出量的变化也不同。如下图所示为红卫煤矿某煤层分别采用放炮落煤和刨煤机落煤时的瓦斯涌出情况和风流中的瓦斯浓度变化。由图可见，放炮法开采瓦斯涌出量变化剧烈，在放顶和放炮工序时出现峰值30～32m3/min，延续的时间分别达3h和1h，其值为采煤工序的3.6～3.8倍，为整修工序的15～16倍，对安全生产的威胁很大。刨煤机工作时瓦斯浓度直线升高，整修工作时又逐渐下降，第二循环与第一循环类似，与放炮法相比刨煤机工作面瓦斯涌出量的变化要小的多。,二、矿井瓦斯涌出,,,二、矿井瓦斯涌出,B掘进工作面瓦斯涌出掘进巷道的瓦斯涌出包括三部分，即巷道煤壁、工作面煤壁和采落煤炭的瓦斯涌出。以为掘进工作面断面小、落煤量小，瓦斯涌出量也相对较小，因此，瓦斯事故的危险性较小，这种认识是错误的。绝大多数的掘进工作面使用局部通风机供风，同全负压供风的采煤工作相比稳定性不好，且风量较小，虽然其迎头暴露的煤壁面积较小，都是揭露不久的煤壁，瓦斯涌出量仍很可观，再加上局部通风机管理难度大（停电停风等）、工作面迎头风流较不稳定，因此，形成局部瓦斯积聚的可能性较大。,二、矿井瓦斯涌出,2采空区瓦斯涌出一般情况下，采空区的瓦斯来源于邻近煤层通过顶底板裂隙涌入的瓦斯和采空区遗留煤炭放散的瓦斯。积存在冒落顶板构成的孔隙介质中的瓦斯，在矿井通风形成的采空区风流流场作用下带入到开采空间，形成所谓的采空区瓦斯涌出。影响其大小的主要原因有两个方面，即采空区中储积的瓦斯量和采空区中的风流流场。采空区中储积的瓦斯不同于煤层中的瓦斯，它本身具有的瓦斯压力很小，如果没有通风流场的作用，则主要依靠扩散作用向工作面通风风流中释放瓦斯，这一过程是缓慢的。,二、矿井瓦斯涌出,采空区瓦斯的涌出在时间上的变化幅度很小，在每次老顶来压后，该值都会有小幅度的增加，然后又恢复到稳定的值。对采空区瓦斯涌出，重点应该注意的问题是其空间上的不均匀性，这一点主要是由采空区流场决定的。后退式回采的U形通风工作面，在其回风隅角处容易积聚瓦斯，造成瓦斯浓度超限，常常影响生产，这是采空区流场决定其瓦斯涌出的典型例子。,二、矿井瓦斯涌出,3采落煤炭瓦斯放散采落煤炭放散的瓦斯主要取决于煤的瓦斯含量、落煤的块度（即总表面积）及停留在煤矿井下的时间。放散过程主要是煤体中吸附瓦斯的解析过程，吸附在煤体孔隙中的瓦斯，由于周围环境压力的降低和游离态瓦斯的放散逐渐解析出来。落煤放散的瓦斯量占工作面总涌出量的比例有时也是较高的，以阳泉局三个采煤工作面瓦斯涌出的分析可以看出，煤壁涌出的瓦斯量是主要的，约占总瓦斯量的60～70；割煤时涌出的瓦斯一般不超过20；落煤涌出的瓦斯约占总量的10～20。,二、矿井瓦斯涌出,落煤放散的瓦斯量虽然较少，但在一些特殊地点也会形成瓦斯积聚。例如采区煤仓和井底车场的总煤仓。煤仓为了防止漏风通常不允许放空，其中的通风状况不好，处于微风或无风状态，因此落煤放散的瓦斯量虽然少，却仍然能形成瓦斯积聚。,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件，即①瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5～16。②混合气体中氧的浓度不低于12。③有足够能量的点火源。以一个断面积8m2的煤巷掘进工作面为例，若正常通风时期供风量为200m3/min，回风流瓦斯浓度0.5，则工作面绝对瓦斯涌出量为1m3/min。假设新揭露断面及距该断面10m范围内的煤壁涌出的瓦斯占掘进工作面总瓦斯涌出量的50，则如果工作面停止供风，该10m范围内平均瓦斯浓度达到爆炸下限5只需要,,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,瓦斯爆炸下限5，上限16是指瓦斯空气混合气体爆炸的大致范围，随着其它可燃气体的混入，瓦斯爆炸范围会发生变化，而环境温度、压力及点燃源的能量等都对瓦斯爆炸限有影响，因此，瓦斯爆炸的界限并不是一个固定不变的常数。对于空气基底不变，有其它可燃气体混入时混合气体的爆炸限，使用里查特法则计算,,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,当有过量惰气加入或空气中的氧气大量消耗时，混合气体爆炸限的计算必须使用爆炸三角形进行估算。要找出爆炸三角形的另一顶点E即失爆点鼻点限，需求出其相应的爆炸界限LTn横坐标和氧浓度LTO2纵坐标。LTn仍由上式根据各可燃气体的失爆点限求得。计算混合气体失爆点氧浓度LTO2,,,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,B、C、E分别表示瓦斯爆炸下限、上限和爆炸临界点时混合气体中瓦斯和氧气的浓度。爆炸下限点B为CH45、O219.88，爆炸上限点C为CH416、O217.58。混入的惰性气体不同，E点的位置也不同，图中所示是掺入CO2时的爆炸临界点CH45.96、O212.32。1区为瓦斯爆炸危险区；2区是不可能存在的混合气体区，因为不可能向空气中加入过量的氧；3区是瓦斯浓度不足区；4区是瓦斯浓度过高失爆区；5区是贫氧失爆区。,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,可燃混合气体的燃烧爆炸分为爆燃和爆轰两种状态，爆燃的传播速度为每秒几米至几百米。爆轰的传播速度超过音速（334m/s），最高可达2000m/s。发生在煤矿井下的瓦斯爆炸属于较强烈的爆燃，具体的爆炸强度与瓦斯积聚的量、点燃源的强度及爆炸发展过程中的巷道状况等都有关系。瓦斯爆炸发生的过程处于爆炸限内的瓦斯空气混合气体首先在点火源处被引燃，形成厚度仅有0.01～0.1mm的火焰层面。该火焰锋面向未燃的混合气体中传播，传播的速度称为燃烧速度。瓦斯燃烧产生的热使燃烧锋面前方的气体受到压缩，产生一个超前于燃烧锋面的压缩波，压缩波作用于未燃气体使其温度升高，从而使火焰的传播速度进一步增大，这样就产生压力更高的压缩波，从而获得更高的火焰传播速度。层层产生的压缩波产生叠加，形成具有强烈破坏作用的冲击波，这就是爆炸。,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,瓦斯爆炸事故的特征任何一次瓦斯爆炸事故的发生都是偶然性和必然性的统一，没有那一个矿长希望或不在意他管理的矿井发生瓦斯爆炸事故。纯粹由于自然原因引起的瓦斯爆炸事故在实际矿井中几乎是不存在的，,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,1）瓦斯爆炸事故的偶然性瓦斯爆炸事故的发生是井下某地点同时具备瓦斯爆炸的三要素而产生的，安全规定条文只是对其中某一方面的限制规定，因此可能出现十次违章作业，九次都没有发生事故，但是第十次却发生了爆炸。瓦斯爆炸的偶然性往往给煤矿井下的违章找到借口。认为煤矿安全规程规定的瓦斯界限太过严格，瓦斯超限一些也不会发生爆炸事故。但是，恰恰是这种松懈的管理作风，使得井下瓦斯分布难以控制。瓦斯爆炸事故的偶然性，它既不应该成为煤矿追求产量、效益而忽视安全、违章作业的借口，也不能成为事故发生后推卸责任、逃避惩罚的理由。,2.瓦斯爆炸机理和事故原因,2）瓦斯爆炸事故的必然性从微观上看是指局部地点只要具备了瓦斯爆炸的三要素，瓦斯爆炸事故就必然会发生；从宏观上看是指一个忽视安全，瓦斯超限频繁发生，安全管理混乱的矿井，必然会发生瓦斯爆炸等重大事故。一个不安全的煤矿企业是最没有经济效益的。一次事故的发生不仅对伤亡人员的身心和家庭造成巨大的伤害，而且使企业多年的所谓“效益”甚至整个矿井毁于一旦。,3.煤与瓦斯突出防治,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）和瓦斯（二氧化碳）的现象，人们称之为煤（岩）与瓦斯突出，简称瓦斯突出或突出。一种破坏性极强的动力现象。它常伴有猛烈的声响和强大的动能，使井巷设施摧毁，通风系统破坏，甚至引起火灾和瓦斯爆炸的二次事故，更严重时会导致整个矿井正常生产系统的瘫痪。,3.煤与瓦斯突出防治,根据突出的力学特征和显现特点不同，将突出现象分为4类防治煤与瓦斯突出细则1．煤与瓦斯（二氧化炭）突出2．煤的突然压出并大量涌出瓦斯（简称压出）3．煤的突然倾出并大量涌出瓦斯（简称倾出）４．岩石与二氧化炭（瓦斯）突出,3.煤与瓦斯突出防治,以突出的煤（岩）量作为划分依据。一般分为4种（1）小型突出突出强度100吨；（2）中型突出突出强度100～500吨（含100吨）；（3）大型突出突出强度500～1000吨（含500吨）；（4）特大型突出突出强度≥1000吨。,3.煤与瓦斯突出防治,突出机理－综合假说地应力、瓦斯和煤的结构是导致煤与瓦斯突出的三个主要因素。1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；2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；3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。,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。,区域突出危险性预测,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（Δp）、煤的坚固性系数（ƒ）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。,区域突出危险性预测,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。1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”。,区域突出危险性预测,2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。综合指标法克服了单项指标的片面性，能更好地反映发生突出的多因素特点，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，测定煤的坚固性系数（ƒ）；（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（Δp）。煤层区域性突出危险性，按下列两个综合指标判断D0.075H／ƒ-3p-0.74，K＝Δp／ƒ,区域突出危险性预测,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。,工作面突出危险性预测,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，应视为突出危险工作面。综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法是两种主要的方法。,区域性防治突出措施,（一）开采保护层开采煤层群时必须首先开采保护层。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。（二）预抽煤层瓦斯一个采煤工作面的瓦斯涌出量每分钟大于5m3时，或一个掘进工作面每分钟大于3m3，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应采取抽放瓦斯措施。采用预抽煤层瓦斯防治突出措施时，钻孔封堵必须严密。穿层钻孔的封孔深度应不小于3m，沿层钻孔的封孔深度应不小5m。钻孔孔口抽放负压不应小13kPa，并应使波动范围尽可能的降低。,局部防治突出措施,石门揭穿突出煤层在揭穿突出煤层时，为防治突出应按顺序进行①探明石门（或揭煤巷道）工作面和煤层的相对位置；②在揭煤地点测定煤层瓦斯压力或预测石门工作面突出危险性；③预测有突出危险时，采取防治突出措施；④实施防突措施效果检验；⑤用远距离放炮或震动放炮揭开或穿过煤层；⑥在巷道与煤层连接处加强支护；⑦穿透煤层进入顶（底）板岩石。防突措施包括（1）预抽瓦斯措施；（2）水力冲孔措施；（3）排放钻孔措施；（4）金属骨架措施。,4.瓦斯抽放的主要方法,一、煤层卸压后抽放瓦斯在煤层群中，一个煤层首先采动后，破坏了原岩应力平衡，上下岩体向采空区移动，相邻煤层卸压，显现卸压增流效应，因此，可抽出邻近层卸压瓦斯。抽放邻近层瓦斯的钻孔布置①抽放卸压瓦斯的钻孔必须进入卸压范围内。②为了避免钻孔抽进井巷空气，钻孔的开口端应布置在未受采动影响的完整煤（岩）体内，并且钻孔不能穿过冒落带。③穿层钻孔应穿透各个抽放煤层，并进入抽放层顶（底）板岩石0.5m以上，这是因为卸压后的瓦斯可以运移到顶板岩石的离层缝隙中。顺层抽放应验煤层尽量打深孔。,4.瓦斯抽放的主要方法,随采随抽与随掘随抽在回采工作面前方一定距离有一个应力集中带与工作面同时往前推进，应力集中带与回采工作面之间有一个约10m左右的卸压带，在此区域内可以抽放卸压瓦斯。随掘随抽是利用巷壁附近的卸压区域抽放瓦斯。为了不影响掘进工作，每隔一定距离在巷道两侧作钻场向工作面前方打超前钻孔。,4.瓦斯抽放的主要方法,二、预抽煤体瓦斯钻孔打入未卸压的原始煤体进行抽放瓦斯。其抽放效果与原始煤体透气性和瓦斯压力有关。煤层透气性越小，瓦斯压力越低越难抽出瓦斯。1）巷道抽放巷道抽放瓦斯是在煤体中提前布置采区巷道，封闭后进行抽放。2）井下钻孔抽放井下钻孔抽放瓦斯可分为穿层钻孔抽放和顺层钻孔抽放两种。3）地面钻孔抽放瓦斯从地面向煤层打钻预抽煤层瓦斯。,4.瓦斯抽放的主要方法,三、采空区瓦斯抽放对采空区瓦斯涌出量大，上隅角瓦斯经常超限的工作面采用。主要方法埋管抽放、回风巷顶板钻孔抽放需注意的问题抽放带来的采空区漏风增加，使得自燃的危险性增大。,增加预抽瓦斯量的途径,1）加大钻孔直径阳泉的试验表明，预抽瓦斯钻孔直径由73mm增大到300mm，抽出瓦斯量约增大3倍。2提高抽放负压多数矿井提高抽放负压后抽放量明显增加。3增大煤层透气性水力压裂、水力割缝、深孔爆破预裂等。,重点内容,1瓦斯概念及性质2矿井瓦斯等级划分3瓦斯爆炸条件4瓦斯爆炸防治5“四位一体”防突措施,