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第九章 矿井瓦斯 第一节 概述 本章主要内容 1、瓦斯概念 2、煤层瓦斯赋存与含量 3、矿井瓦斯涌出 4、瓦斯喷出与突出 5、瓦斯爆炸与预防 6、瓦斯抽放 矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。 物理化学性质。 危害爆炸，突出，人员窒息、环境污染。 作用能源、化工原料。 第二节 煤层瓦斯赋存与含量 一、瓦斯的成因与赋存 （一）矿井瓦斯的生成 煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。 成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质作用时期。 （二）瓦斯在煤体内存在的状态 煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生孔隙和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。 煤层中 瓦斯赋存两种状态 游离状态 吸附状态 吸着状态 吸收状态 二、煤层中瓦斯垂直分带 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，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。 垂直分为四带 CO2- N2带、N2带、N2CH4带、CH4带。 名 称 气 带 成 因 瓦斯成分 N2 CO2 CH4 CO2 N2带 生物化学空气 20～80 20～80 3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应该抽放瓦斯。 抽放瓦斯的方法 按瓦斯的来源分三类；开采煤层、邻近层、采空区抽放 按抽放的机理分为两类；未卸压和卸压抽放 按汇集瓦斯的方法分为三类。钻孔、巷道抽放、钻孔与巷道综合抽放 二、开采煤层的瓦斯抽放 开采煤层的瓦斯抽放，是在煤层开采之前或采掘的同时，用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。 1、未卸压的钻孔抽放 本法适用于透气数较大的开采煤层预抽的瓦斯。 按钻孔与煤层的关系分为穿层钻孔和沿层钻孔；按钻孔角度分为上向孔、下向孔和水平孔。我国多采用穿层上向钻孔。 钻孔参数 钻孔方向 我国多为上向孔； 孔间距 3050m 抽放负压 孔口负压不超过14kPa 钻孔直径 70100mm 2、卸压的钻孔抽放 1）、随掘随抽 在掘进巷道的两帮，随掘进巷道的推进，每隔10m～15m开一钻孔窝，在巷道周围卸压区内打钻孔1～2个，孔径45～60mm，封孔深1.5～2.0m，封孔后连接于抽放系统进行抽放。孔口负压不宜过高，一般为5.3～6.7kPa（40～50mmHg）。巷道周围的卸压区一般为5～15m，个别煤层可达15～30m。开滦赵各庄矿在掘进工作面后面15～20m处，用煤电钻打孔，孔深4～9m。孔距4～6m。封孔后抽放，降低了煤帮的瓦斯涌出量，保证了煤巷的安全掘进。 2）、随采随抽 是在回采工作面前方由机巷或风巷每隔一段距离（20～60m），沿煤层倾斜方向、平行于工作面打钻、封孔、抽放瓦斯。孔深应小于工作面斜长的20～40m 顶板走向钻孔和顶板巷道抽放。 3、人工增加煤层透气系数的措施 1）、水力压裂； 水力压裂是将大量含砂的高压液体（水或其它溶液）注入煤层，迫使煤层破裂，产生裂隙后砂子作为支撑剂停留在缝隙内，阻止它们的重新闭合，从而提高煤层的透气系数。 2）、水力割缝； 水力割缝是用高压水射流切割孔两侧煤体（即割缝），形成大致沿煤层扩张的空洞与裂缝。 3）、深孔爆破 在钻孔内用炸药爆炸造成的震动力使煤体松动破裂 4）、酸性处理； 酸液处理是向含有碳酸盐类或硅酸盐类的煤层中，注入可溶解这些矿物质的酸性溶液。 5）、交叉钻孔。 交叉钻孔是除沿煤层打垂直于走向的平行孔外，还打与平行钻孔呈15～20夹角的斜向钻孔，形成互相连通的钻孔网 三、邻近层的瓦斯抽放 邻近层含义 开采煤层群时，回采煤层的顶、底板围岩将发生冒落、移动、龟裂和卸压，透气系数增加。回采煤层附近的煤层或夹层中的瓦斯，就能向回采煤层的采空区转移。这类能向开采煤层采空区涌出瓦斯的煤层或夹层，就叫做邻近层。位于开采煤层顶板内的邻近层叫上邻近层，底板内的叫下邻近层. 为什么邻近层抽放总能抽出瓦斯呢 煤层开采后，在其顶板形成三个受采动影响的地带冒落带、裂隙带和变形带，在其底板则形成卸压带。λ增大。注意问题 参数 钻场位置 钻场位置应根据邻近层的层位、倾角、开拓方式以及施工方便等因素确定，要求能用最短的钻孔，抽出最多的瓦斯，主要有下列几种 1 钻场位于开采煤层的运输平巷内（图9-7-8a）。 2钻场位于开采煤层的回风巷内（图9-7-8b）。 3钻场位于层间岩巷内（图9-7-8c）。
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