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瓦斯抽放培训讲义瓦斯治理办公室 梁国宏教学目的：通过瓦斯抽放知识的培训，使职工大致了解寺河矿井瓦斯储存、瓦斯涌出的 基本理论、规律及矿井抽放概况详细了解我矿瓦斯储存强矿、抽放现状、抽放丄艺、抽放 方法及乩斯参数测定方法和测定情况使职工能树立在寺河矿工作“成也瓦斯，败也乩斯” 的观念积极搞好瓦斯预防工作，保证矿井安全生产课时：8课吋先介绍一下什么是瓦斯及物理化学性质：先介绍-下瓦斯危害：乩斯灾害是煤矿中最为严重的灾害之一，乩斯突出不仅摧毁井巷设施，破坏矿井通风系 统，而且使井巷充满瓦斯和煤（岩）抛出物，造成人员窒息，煤流埋人，甚至可能引起瓦斯 爆炸少火灾事故瓦斯爆炸不仅造成大量人员伤亡，而且还会严重摧毁井巷设施，中断生产, 有时还会引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷跨塌二次灾害近儿年我国瓦斯事故统计分析：在世界上，我国煤矿的瓦斯事故远比西方发达国家高，（目前国内外主要采煤国统计井 下死亡数字都按百万吨死亡率），专门统计瓦斯事故，我国井下煤矿一次死亡人数多的重大 事故主要是瓦斯爆炸事故和瓦斯突出事故例1990-1999年10月间，我国煤矿共发生了 3人以上死亡事故4002次,死亡人数27495人，其中瓦斯事故2767次,共死亡20625,占 3人以上死亡事故总数的69.14%,死亡人数占到75.01%。

最近特大瓦斯事故有2002年鸡西 煤业集团发生乩斯事故，死亡130多人，2003年阳煤集团发生乩斯事故，死亡30余人这 是国冇煤矿发生的，它的安全设施和管理水平还是比较完备和先进的，对于乡镇小矿来说瓦 斯事故更是惊人因此控制瓦斯一直是各国煤矿安全的主攻方向2—，各国投入量的资金、 人力、物力进行瓦斯防治技术和研究，为煤炭安全生产提供保证一、 井田概况1、 寺河矿井位于晋城煤业集团西区，横跨晋城市沁水、阳成两县矿井工业场地位于 沁水加丰镇附近，距晋城市约70公里，沁水县城53公里，属晋城煤业集团公司管 辖矿井交通相当便利，新建侯月铁路线从矿井西边穿过，煤炭外运相当便利干 线公路从井田北部端氏镇通过可达太原、长治、侯马高平等地，地方三级公路润端 路从矿区东部穿过，连接干线公路和晋阳高速公路，由此可达郑州、洛阳等地2、 二、井山而积和煤炭储量寺河矿井出面积最新资料表明为76・469Km2这是老寺河井出面积，（不报括现在一 矿三井设计中的潘一、潘二和成庄备用区）地质储量81922.4万吨能利用的储最 为77446万吨，3号煤能利用的储量为45719.4万吨，其中东区为27596.3万吨，西 区为18991.2万吨,3号煤低——中灰、特低硫、中磷、高发热量、高溶灰份、高强 度，是良好的工业原料。

寺河矿井开始设计是按4MVt/a设计，服务年限为81年， 其中3号煤服务年限46年，现在寺河矿井进行优化设计，实行三矿一井，将潘一、 潘二3成庄备用区和寺河集中到一个矿井来开采建成了 800万吨/年的洗煤厂， 寺河矿井煤层埋藏较深，覆盖层较好，因而瓦斯含量高，寺河矿井的瓦斯资源相当 丰富，根据科研单位对寺河矿进行的瓦斯参数和储量计算，寺河矿井的瓦斯储量为 250亿m3,可以利用的瓦斯量有90亿m3矿井瓦斯储量是指是煤田开发过程中能 够向井巷中排放瓦斯煤层及围岩这将成为晋煤集团今后充分利用瓦斯资源，提供新 的经济增长点，寺河矿在建井初期就进行了瓦斯利用的尝试，口前已经在寺河矿的 西风井附近建成了 6*2000KWh的瓦斯发电站和3000KW的余热锅炉发电和供暖， 现在12万KW的瓦斯电厂己经开始动工，屈时，年利川瓦斯气将达到2」亿m3/年,经济效益非常可观，在这里再说以下，寺河矿的瓦斯开发和利用，得到了社会各界 和国外银行的关注，井下、地面瓦斯的开发以及12 Ji KW K斯电厂的建设资金， 亚行已经决定贷款，资金已经逐步到位二、瓦斯生成几赋存的基本理论1、乩斯生成情况，煤矿乩斯主要来自煤层和煤系地层，它的成因学说有很多，目前普遍认 为是瓦斯的生成和煤的生成是同时进行且贯穿于整个成煤的全过程。

主要有两个过程既住 物化学和煤化作用，下面分別介绍：（1） 、生物化学成气是生成即（泥炭层）从煤的原始有机物堆积在沼泽和三角相的坏境中，开始的温度不超过65条件卜，成煤的原 始物质经厌氧微生物分解而生成乩斯，化学方程式如下：4C6H,o05 微生物 7CH4 t +8C02 t +3H2O+C9H6O微牛物 CH° f +2C02 t +5H20+ GUO煤的原始冇机物这个时期生成的泥炭层埋层浅，H上面覆盖的胶固化物不好，故生成的瓦斯 通过扩散、渗透到大气中，因此，这个时期生成的瓦斯一般不会保存到煤层中2） 、煤化作用成气吋期的生成（从褐煤开始）随着泥炭曾的下沉，上面堆积物越积越厚，R温度不断升高，生物化学作用逐渐减弱，从而 进入煤化作用阶段，随着煤层进一步下沉，地层的温度及压力加剧，这时候便进入煤化变质 成气时期，据研究，-般在100及英和应的压力下，煤体就会产生强烈的热力变质成气作用, 现在估算煤层瓦斯含量多少，一般就是从褐煤作为起点倨资料介绍，生成1米厚的煤，越需1亿年的时间，国外计算研究生产1吨煤时可以产生瓦 斯约400m3,在煤层中也冇部分瓦斯是因为油气出中的瓦斯（既天然气）侵入而储存在煤层 中的。

3、 瓦斯储存状态瓦斯在煤层中的储存一般有两种既吸附瓦斯和游离瓦斯成煤的过程中，瓦斯的生成似的十 分可观的，但是，实际上煤层中乩斯含量要比生成的乩斯少得多，原因是在人量乩斯生成的 同时得到了不断的排放，即现金煤层中的瓦斯含量多少，不仅取决于煤层小瓦斯生成的多少, 而且还少煤层及围岩的赋存条件有关，据冃前的实验结果，吨煤瓦斯含量中，吸附瓦斯占到 80-90%,吸附瓦斯量的大小主要取决于煤的吸附能力，瓦斯压力和温度等条件，吸附瓦斯在 煤层中是以单分子层的形式吸附在煤层孔隙表面乩斯含量与温度、压力的关系曲线图:0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0这个曲线可以看到：1、 当瓦斯压力大于5MPa时煤层中的瓦斯含量基本达到饱和2、 温度越高，瓦斯含量越低3、 在同一地质条件下，实验表明，吨煤瓦斯含量小，吸附瓦斯占到80-90%，吸附瓦斯 是以单分子层形式吸附在煤层孔隙表面的三、影响煤层瓦斯含量的主要因素：,谀从褐煤、烟煤、无烟煤的变质过程中，每一吨煤至少生成100m3的瓦斯，而实际煤层中的瓦斯含量最高不超过50m3o主要原因冇下列儿点：1、 煤层木身含乩斯的能力有限2、 収决于保存瓦斯的地质条件。

1） 、煤层的深浅，埋深每增加100米煤层的瓦斯含量增加0.5-1.Im3/to（2） 、煤层围岩的透气性3） 、煤层的倾角4） 、煤层的露头5） 、地质构造：断层构造、背斜、向斜、开放性断层与煤层接触的対盘岩层的透气性等等6） 、水文地质条件从以上可以看出，影响煤层中的瓦斯储存是有诸多的因素，而且瓦斯在一定的条件下会产生 运移，造成了煤层中的瓦斯含量不均从国内外研究看，瓦斯在煤层中的运动是一个复杂的 过程，主要原因是煤体结构的复杂性，另一个方面是在煤层赋存瓦斯的复杂多变性瓦斯在煤层中的基本规律是，在裂隙发育煤体中，瓦斯的运动是属于层流运动，而在孔隙结 构的微孔中，是扩散运动，因此可以认为瓦斯在煤层小的运动是扩散运动和层流运动煤体中的微孔很小，是以微米为计算单位，各个煤田的煤体中微孔的孔隙结构是不同的，这 也决定了各处煤层的透气性系数及抽放的难以程度都不相同四、寺河、成庄矿井兀斯参数一览：矿井寺河矿成庄矿名称/单位东区西区瓦斯压力MPa0.292.120.28-0.5瓦斯含量m3/t9.03 (11.28)16.6 (19.52)6.97-9.34放散初速度/p40-4533-4338-41透气性系数m2/MPa2. d56.74-195.38650.0314-7280.1032-26.58矿井绝对瓦 斯涌岀量m3/min293..9122.65矿井风排瓦 斯量m3/min171.9997.05矿井相对瓦 斯涌出量m3/t12.812.01矿井抽放率%41.4820.87寺河矿在96年开工建设时，矿井设计是按照低瓦斯矿來设计的，没有考虑抽放，，但在西风布置，就这样，在掘进东胶、东轨时,井揭煤后，瓦斯涌出量很大，当时计划在西区布置首采工作面，由于瓦斯大使煤巷无法正常 掘进，这样又更改了原设计，既先回采乩斯含量相对较低的东区，将原设计的煤巷改为岩巷瓦斯涌出量非常大,绝对瓦斯涌出量达到90m3/min,•度影响了巷道的施工进度,当吋主要由重庆煤科院釆用了直接法、间接法和项冃法对寺河矿井下3#煤层的各项瓦斯参数进行了测定。

测定的具体数值见参数表） 四、 瓦斯涌出情况先介绍以卜•矿井瓦斯储量概念：它是指煤田开发过程中能够向矿井排放瓦斯的煤层及围岩 所储存的瓦斯总量寺河矿在建井施工阶段，瓦斯涌出虽:狠大，根据周围地方小矿的资料，发生过煤与瓦斯突 出，因此，为保证西风井安全揭煤，当时由重庆煤科院进行了预防煤与瓦斯突出和突出指标预测（根据测定参数，三项突出指标中，除了煤的换度没有超过临界值外，具余两项指标（煤 层突出危险性综合指标D临界值0.25；煤层的突出危险性综合指标K,临界值无烟煤为20, 其它煤种为15）均超过临界值几倍综合指标D、K的突出指标值应根据本矿区实际测定 参数确定，如无实测资料，可以参考上述临界指标值來确定区域突出危险性另一•种预测突 出危险性的指标是以钻屑指标法来预测，它的解吸指标临界值为Zh（Pa,临界值为干煤200； 湿煤160）和k】（mL/g.min1/2临界为干煤0.5；湿煤0.4）,在西风井揭煤进入3#煤层后,沿 煤层掘进井底车场时发生瓦斯人量涌出和喷出现象，两个巷道的掘进而瓦斯涌出量达 15m3/min是瓦斯严重超限；主副斜井揭煤后，三个掘进面的瓦斯涌出量达到25m3/mino东 胶、东轨掘进时瓦斯最大涌出量达到ll.9-15.85m3/min,其中东胶掘进到8・9#横川时瓦斯涌 出量达到11.5m3/min,至lj 12-15横川时达到21.5m3/min,东轨掘进到6・8#横川时达至！J 6.25m3/min, 11-12#为10m3/min,所以可以看出，西区的瓦斯比东区要大的多，按照规程规 定，必须建立瓦斯抽放系统，保证矿井安全生产。

五、 建立抽放系统的条件瓦斯抽放系统是一个投资大、难度高、直接经济效益不明显，但有明显的社会效益和间接效 益（例如，保护环境及保证矿井安全主产等）为了保证矿井安全牛产和职工的人身安全, 《煤矿安全生产规程》第145条规定：1、 一个采煤工作面绝对瓦斯yifiillfi人于5m3/min或一个掘进工作面绝对瓦斯涌出虽大 于3m3/min,用通风方法解决瓦斯问题系统不合理的矿井必须建立抽放系统2、 瓦斯抽放量要稳定在2m3/min以上，对于干式抽放，瓦斯浓度不得小于25%3、 资源可靠，储量丰富，雨季抽放服务年限在10年以上4、 矿井绝对乩斯涌出量达到以下条件的：矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m3/min；年产量1.0-1.5Mt的矿井，人于30m3/min；年产量0.6-1.OMt的矿井，大于25 m3/min； 年产量0.4・0.6Mt的矿井，大于20 m3/min, 年产量小。