矿井瓦斯及其防治.ppt

矿井瓦斯及其防治,煤矿安全概述,安全生产方针安全第一，预防为主，综合治理瓦斯治理十二字方针先抽后采，以风定产，监测监控瓦斯治理十六字工作体系通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位,讲课内容,煤层瓦斯的赋存与含量矿井瓦斯涌出矿井瓦斯爆炸及其预防煤与瓦斯突出概述煤与瓦斯突出及其预防矿井瓦斯抽放,第一部分煤层瓦斯的赋存与含量,矿井瓦斯概念,矿井瓦斯性质,无色、无味、无嗅、可以燃烧和爆炸的气体；空气中浓度高时会使空气中氧气浓度降低，造成人员窒息。甲烷的密度为0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍，甲烷的扩散速度是空气的1.34倍，能很快地扩散到巷道空间。甲烷的化学性质不活泼，微溶于水(20，101.3kPa时，溶解度为3.31L/100L水)。在煤矿井下，甲烷容易积存在巷道顶板空洞或无风的盲巷内。,甲烷性质,煤层瓦斯含量,瓦斯在煤层内存在状态1-游离瓦斯；2-吸收瓦斯；3-吸着瓦斯,水文地质条件“水大瓦斯小，水小瓦斯大”。地下水活跃的地区，通常煤层的瓦斯含量减小，地下水在漫长的地质年代可以带走数量可观的溶解的瓦斯；而且在地下水活跃地区，透气的天然裂隙比较发育，这些裂隙也成为瓦斯直接渗滤的通路。在地下水活跃地区内，由于地下水溶蚀一部分矿物质，使地层得到天然卸压，地应力的降低，煤层与岩层透气性增大，煤层瓦斯易于流失。湖南不少煤矿都存在着“水大的矿井，煤层瓦斯含量小，反之，水小的矿井，煤层的瓦斯含量大”的现象。,影响煤层瓦斯含量的主要因素,第二部分矿井瓦斯涌出,矿井瓦斯涌出形式,矿井瓦斯涌出量表达方法,矿井瓦斯涌出量表达方法,相对瓦斯涌出量,绝对瓦斯涌出量,矿井单位时间内涌入采掘空间的瓦斯量（m3/min或m3/d),在矿井正常生产条件下，平均日产1t煤所涌出的瓦斯量（m3/t）,矿井瓦斯等级划分,在一个矿井中，只要有一个煤（岩）层发现过一次瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照瓦斯矿井进行管理。矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤（岩）与瓦斯突出，该矿井即定为煤（岩）与瓦斯突出矿井。各矿务局每年必须组织进行矿井瓦斯等级和二氧化碳的鉴定工作。新矿井设计前，地质勘探部门应提供各煤层的瓦斯含量资料，矿井瓦斯等级在设计任务书中确定。,矿井瓦斯等级划分,矿井瓦斯的危害,第三部分矿井瓦斯爆炸及其预防,瓦斯的最大危害就是发生爆炸。不仅能造成人员伤亡，而且会严重摧毁井下设施，中断生产。有时还会引起煤尘爆炸和井下火灾，从而加重了灾害，使生产难以在短期内恢复。瓦斯爆炸时会产生三个致命的因素：火焰锋面，冲击波，井巷大气成分的变化。,瓦斯危害,必要条件：甲烷的浓度超过爆炸下限(即形成瓦斯积存)，氧的浓度不低于12；具有超过最小点燃能量、长于感应期和高于甲烷最低点燃温度的点火源。1、瓦斯积聚：煤矿中有各种各样的瓦斯源，它们主要处于掘进和回采工作面附近。瓦斯源的所在地甲烷易于积存，危险性大。我国掘进工作面的瓦斯爆炸占总爆炸次数的46.9，回采工作面占42，其它仅占3.3。在这些爆炸中，产生积聚瓦斯的直接原主要还是通风不正常。2、引火源：井下瓦斯爆炸的引火源很多。各种明火、煤炭和可燃物的自燃、电线短路、过载电流，电弧，电火花，灯泡破坏时赤热灯丝、摩擦或冲击火花、静电火花，炸药爆破火焰、赤热产物(气体与粒子)、冲击波压缩热等。,瓦斯爆炸的条件,1、防止瓦斯积聚的措施 所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2，其体积超过0.5m3的现象。a搞好通风b及时安全地处理积聚瓦斯c分源治理瓦斯 d严格井下瓦斯浓度的检查与检测2、防止瓦斯引燃措施 防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切火源，严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，防止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。,预防瓦斯爆炸的措施,谢谢大家,第四部分煤与瓦斯突出概述,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,南桐东林矿+310m水平石门突出，突出煤量130t,突出过程,煤与瓦斯突出是指煤与瓦斯在一个很短的时间内突然地连续地自煤壁暴露面抛向巷道空间所引起的动力现象。根据目前的研究结果，引起煤与瓦斯突出的力有地应力和瓦斯的压力，作用介质为软煤和瓦斯。煤与瓦斯突出的基本特征如下：抛出的固体物具有明显的气体搬运特征。煤、岩块的堆积角度小于自然安息角；堆积物呈分选性堆积。突出物中含有大量的极细的粉尘。有时还对抛出的软煤进行了重新固结和捣实。突出的孔洞具有一些特殊的形状。有的呈梨形、倒瓶形，口小腔大。突出过程中伴随有大量的瓦斯涌出。出现瓦斯逆流，严重地破坏矿井的通风系统和设施。自然安息角松散矿岩自然堆积时，其四周将形成倾斜的堆积面，我们把自然堆积坡面与水平面相交的最大角度称为矿岩的自然安息角。,煤与瓦斯突出概念及特征,突出分类,解释突出原因和突出过程的理论称为突出机理。突出是个很复杂的动力现象，至今已提出许多假说，概括起来有三大类：第一类是瓦斯作用说；第二类是地应力说；第三类是综合说。认为突出是地应力、瓦斯压力和煤的结构性能综合作用的结果，国内外大多数学者拥护综合说。,突出机理研究,突出预兆,第四部分煤与瓦斯突出防治技术,“四位一体”综合防突措施 预测预报、防突措施、效检、安全防护措施“四位一体五步配套”综合防突措施 设计、预测、防突措施、效检、安全防护措施“六位一体”综合防突措施 设计、加强支护、预测、防突措施、效检、安全防护措施,综合防突措施,“四位一体”综合防突体系,4.1.1 突出预测的意义 突出危险煤层内突出危险区呈带状分布，这个带的面积一般还不到突出煤层面积的10，其长度一般在l00m以内，在各突出危险带之间分布着较宽的不突出的突出威胁带。对突出危险程度不同区域应采取不同的措施，有利于防突，也会带来显著的效益，突出预测的意义在于：为采取合理的防突措施提供科学依据，可减少防突措施的工程量与时间，提高采掘速度，改善矿井技术经济指标。为在突出危险带内采取有效的防突措施提供保证与条件，主动及早采取措施，以保证安全生产和计划的完成。,4.1 煤与瓦斯突出预测,4.1.2 突出预测技术分类突出预测从预测的范围与时间来分，大致可分为两类：区域预测和局部预测。前者的任务是确定矿井、煤层和煤层区域的突出危险性，这种预测也可称为长期预测，后者的任务是在前者的基础上及时预测局部地点即采掘工作面的突出危险性。这种预测又叫做日常预测或点预报。两类预测的层次及其关系是：区域预测分三个层次进行，首先确定矿井有无突出危险，有突出危险的矿井按突出矿井进行管理；其次，确定哪些煤层具有突出危险，其危险程度如何?按危险程度分级管理；最后确定各突出煤层中哪些水平、翼、采区以及区段具有突出危险及危险程度，也应分级管理。局部预测是把井筒或石门揭煤、煤巷掘进以及回采工作面划分成突出危险工作面和突出威胁工作面，以便分类采取相应的管理措施与防突措施。,4.1 煤与瓦斯突出预测,4.1.3 突出区域预测（1）瓦斯地质统计法 瓦斯地质资料统计绘制瓦斯地质图综合分析、判断和 确定突出危险区、突出威胁区和非突出区,4.1 煤与瓦斯突出预测,（2）D、K综合指标法 防治煤与瓦斯突出细则（1995）第30条规定：煤层区域突出危险性，可利用综合指标D、K判断。综合指标D、K法充分考虑了煤层开采深度、瓦斯压力和煤的物理力学特性对煤与瓦斯突出的影响，其计算公式如下：式中 D煤层的突出危险性综合指标；K煤层突出危险性综合指标；H开采深度，m；P煤层瓦斯压力，MPa；p软分层煤的瓦斯放散初速度指标；f软分层煤的平均坚固性系数。,4.1 煤与瓦斯突出预测,综合指标D、K的区域突出危险临界值，应根据本矿区的实测数据确定。如无实测数据，可参照下表所列的临界值确定工作面突出危险性。用综合指标D和K预测煤层区域突出危险性的临界值注：若D值计算公示中两个括号内的计算值都为负时，则不论D值大小，都为突出威胁区域；地质勘探和新井建设时期进行煤层突出危险倾向性预测时，突出威胁视为无突出危险煤层。,4.1 煤与瓦斯突出预测,（3）单项指标法 根据表中的单项指标进行综合判定。,4.1 煤与瓦斯突出预测,4.1.4 工作面突出危险性预测1）石门揭煤工作面突出危险性预测 根据D、K综合指标预测石门揭煤工作面的突出危险性，按下列要求进行预测：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p；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f；将两个测压孔所测的坚固性系数的最小值加以平均作为煤层软分层的平均坚固性系数f；将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散初速度指标。,4.1 煤与瓦斯突出预测,2）煤巷掘进工作面突出危险性预测方法一：钻孔瓦斯涌出初速度法 该法是苏联运用最广泛的日常预测法，已被列入苏联的有煤、岩石和瓦斯突出倾向煤层安全采掘规程中。其预测步骤是：在掘进工作面的软分层中，靠近巷道两帮，各打一个平行于巷道掘进方向，直径42mm、深为3.5m的钻孔；用专门的封孔器封孔，封孔后测量室的长度为0.5m；钻孔瓦斯涌出初速度的测定必须在打完钻后2min内完成。,4.1 煤与瓦斯突出预测,预测指标临界值(经验),4.1 煤与瓦斯突出预测,方法二：R值法,4.1 煤与瓦斯突出预测,方法三：钻屑指标法 打23个直径42mm孔深810m的钻孔,钻孔每打1m测定钻屑量一次，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。,4.1 煤与瓦斯突出预测,判别指标临界值,方法四：三参数法目的：提高预测准确性，有效避免低指标突出。测试指标：瓦斯涌出初速度q（气室长度1.0m）；钻屑量S；钻屑瓦斯解吸指标h2。测试深度：810m。,4.1 煤与瓦斯突出预测,方法五：声发射预测法 日本以前叫做IE法，是利用煤岩体受到瓦斯压力和地应力综合产生的集中应力作用而发生变形和破裂时发出的声波来反映煤突出危险性。其预测方法是：通过声波信号接收装置，接收采掘活动范围产生的声波信号，过滤掉由于生产活动产生的声波信号，从而获得发动煤与瓦斯突出的声波信号，据此判断发生煤与瓦斯突出的危险性。,4.1 煤与瓦斯突出预测,方法六：电磁辐射法技术思路 煤体电磁辐射的产生，源于煤体的非均质性，是煤体受载变形破裂过程中向外辐射电磁能量的一种现象。电磁辐射和煤的应力状态及瓦斯状态有关，应力越高、瓦斯压力越大时电磁辐射信号就越强，电磁辐射脉冲数就越大。采用非接触电磁辐射法测定的是总体电磁辐射强度和脉冲数，是不同深度煤体的应力的集中程度、瓦斯压力的大小和含瓦斯煤体突出危险的程度在测试地点的叠加场的反映。电磁辐射法可以较准确的评价煤与瓦斯突出的危险性。技术指标 电磁辐射强度E和电磁辐射脉冲数N。技术特点 与常规指标相关性强。预测准确率高、操作简单。对工作面可以进行非接触式的连续预测，避免了测试人工误差对预测结果的影响。通过对4个采掘工作面的试验考察，取得了显著的安全效果。,4.1 煤与瓦斯突出预测,4.1 煤与瓦斯突出预测,电磁辐射强度与常规测试数据曲线,煤体内电磁辐射（E）和应力（）分布示图,注水措施前后电磁辐射指标变化形式,方法七：其他经试验有效的方法（1）煤体温度预测法（2）V30特征值,4.1 煤与瓦斯突出预测,4.1.5 采煤工作面突出危险性预测 采煤工作面突出危险性预测可使用煤巷掘进工作面突出预测方法，沿采煤工作面每隔1015m布置一个预测钻孔，孔深根据工作面条件选定，但不得小于3.5m。预测方法同前，预测无突出危险工作面，每循环应留2m预测超前距。,4.1 煤与瓦斯突出预测,石门揭煤的突出危险来自工作面前方含瓦斯的软煤，软煤中的地应力越高，瓦斯压力越大，软煤的强度越低(初始释放瓦斯膨胀能也越大)，突出危险性越大。石门和区域防突要降低初始瓦斯膨胀能。煤巷掘进的突出危险不但与工作面前方含高压瓦斯的软煤有关，而且与含高压瓦斯软煤到工作面的距离有关。煤巷掘进有自解放作用，工作面附近的煤体中瓦斯会向外泄漏，形成卸压带。卸压带长，掘进在卸压带的保护下进行，不会突出；卸压带短，掘进爆破可能一举突破卸压带，使得含高压瓦斯的软煤突然暴露，导致突出。煤巷防突的关键就是如何将卸压带延长，使工作面远离含高压瓦斯的软煤。,4.2 防突技术措施,4.2.1 深孔松动爆破,4.2 掘进防突技术措施,4.2.1 深孔松动爆破a-排空区：药包爆炸直接作用于与之接触的煤体,形成空穴；b-压碎区：此处煤体受高压作用而被强烈压碎,结构完全破坏；c-松动区：在该区由于爆炸压力下降,煤体不再被压碎；d-震动区：煤体不再受破坏,而只发生质点震动。,4.2 掘进防突技术措施,钻孔布置：孔数：3-5个孔深：8-10m孔径：42mm角度：顶板破碎时一般不超过巷道轮廓线装药：约20卷雷管：2-3个/孔,4.2 掘进防突技术措施,松动爆破措施的优缺点：优点：所需设备简单、搬迁方便、操作简单、施工速度快、成本低、易推广缺点：可诱导突出适用地点 煤质较硬、突出不太严重的工作面（规程205条规定：掘进上山时不应采取松动爆破、水力冲孔、水力疏松措施）。,4.2 掘进防突技术措施,4.2 掘进防突技术措施,4.2.3 排放钻孔作用机理 它是将突出煤层中的瓦斯含量与煤层中的应力降低到不能发动突出的安全范围量内(即煤层始突深度时的煤层瓦斯含量)，靠突出煤层中的瓦斯压力，使瓦斯从钻孔周围深部煤层中不间断地流向钻孔，并通过钻孔向大气中扩散当钻孔周围煤层中瓦斯含量降低后，煤层发生的收缩变形，会改善石门工作面应力集中状态，并增加煤层的稳定性，这一切，都破坏或减弱了发生突出所必需的条件，有效地控制煤与瓦斯突出的发生。排放钻孔布置，钻孔要根据煤层条件，采取集中或均匀布置方式，并尽量布置在软分层内。排放钻孔孔径，一般为89120mm，当孔径大于120mm时，可采用BZ150型自动变径钻头施工150mm钻孔，或制定打孔专项防护措施，施工其它大直径钻孔。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.3 排放钻孔排放孔数量根据实测排放半径确定，若无实测资料时，可参照下列公式计算：式中 N排放孔数，个；S掘掘进毛断面积,m2；S孔排放单孔面积,m2。,4.2 掘进防突技术措施,排放孔方向范围，排放孔同巷道中心线平行，控制范围为巷道轮廓线以内。超前距，每循环保持5m掘进超距，即排放孔深度减去5m，为允许掘进距离。按孔径分类：大直径：250-300 mm 中直径：120-250 mm 小直径：42-120 mm适用地点：煤层透气性较好、打钻时动力现象不严重的突出煤层。主要优点：打钻设备和工艺简单、应用面广、易于推广。主要缺点：当遇煤质松软时易发生喷孔、卡钻甚至突出。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.4 边掘边抽钻孔 在掘进巷道的两帮或岩巷，随掘进巷道的推进，每隔10m15m开一钻孔窝，在巷道周围卸压区内打钻孔12个，孔径4560mm，封孔深1.52.0m，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5.36.7kPa（4050mmHg）。巷道周围的卸压区一般为515m，个别煤层可达1530m。用钻机打孔，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。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.5 边掘边抽与排放钻孔 边抽边掘钻孔，起到了巷帮截流及预抽前方煤体瓦斯的作用，再配合超前排放孔，可使工作面前方和两帮煤体得到比较充分的卸压。(1)适用条件 巷道瓦斯涌出量大，单巷掘进距离远，突出危险性严重的地区。(2)抽放钻场施工要求 在巷道两帮错口开掘钻场，钻场支架规格为2.4m2.4m,深度为45m。若采用锚网支护，则可以在预打抽放孔位置一侧加宽巷道，作为钻场。当钻场内每个钻孔都连入抽放系统后，用不小于240mm厚的砖墙将钻场密闭(3)抽放钻孔参数 钻场内抽放钻孔深度根据煤层条件和钻具能力确定，孔深为钻场间距减5m，一般为4060m。每个钻场内抽放钻孔数应不少于3个，孔径不小于75mm，抽放孔距巷帮不小于2m。钻场内抽放孔的方向平行于巷道掘进方向，钻孔布置见图1。必须保留5m的抽放超前距离。,4.2 掘进防突技术措施,(4)排放瓦斯钻孔(5)效果 在单一厚煤层突出危险性严重地区煤巷掘进中，采取边掘边抽与排放瓦斯钻孔相结合是一项实用有效的防突措施，比其它单项措施更具有安全可靠性。该措施不但消除了突出危险性，也减少了巷道的绝对瓦斯涌出量，相应地降低了巷道回风流中的瓦斯浓度，使掘进巷道的供风量更加经济合理，不但有利于通风瓦斯管理，而且也改善了掘进巷道的作业环境。(6)存在问题 该措施要进行掘钻场、打抽放孔、铺连瓦斯管路、打排放钻孔、措施效果检验等工作，工序多，施工组织管理复杂，容易出现各工序间脱接现象，影响有效掘进时间。由于钻具及打抽放孔工艺等问题，钻场间距小，相对钻场较多，增加了巷道掘进工程量。边掘边抽孔是平行巷道布置的，工作面送成后，再打工作面抽放瓦斯钻孔时，容易串通，给回采工作面布置抽放瓦斯钻孔带来一定的难度。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.6 边掘边抽与中高压注水措施参数注水压力 1016MPa注水时间 1030min注水量 煤体水份达到4%,专利号：ZL03245810X,水力自动封孔煤层注水器,4.2 掘进防突技术措施,措施布置方式：正前采取中高压注水措施，两帮分别布置钻场，其内向工作面前方施工抽放钻孔，达到控帮卸压截流的作用。,措施布置方式示意图,4.2 掘进防突技术措施,特点措施简单措施钻孔施工方便、孔数少，专用注水封孔器封孔；防突效果显著 安全掘进数千米，未发生一次煤与瓦斯突出；改善作业环境降低了措施施工及巷道掘进期间的粉尘量，具有显著的防尘降尘作用，改善了工作面作业条件。提高掘进速度掘进速度由40m/月左右，提高到了80m/月以上。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.7 水力掏槽 水力掏槽措施就是利用高压水射流的外力作用在较短时间内破坏煤体的原有平衡稳定状态，部分煤体破碎抛出，促使所受应力状态发生变化，并释放大量瓦斯及卸压过程。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.7 水力掏槽特点适应性：对煤层瓦斯和应力的双重作用，使发动突出的有效应力和瓦斯得到快速有效释放，消除了突出的危险性，适应性强。有效性：措施重复率低；措施执行时间短；掘进速度大幅度提高。安全性：措施过程安全；掘进过程安全；防护措施可靠。应用效果煤巷掘进速度由40m/月提高到80m/月以上，最高达到了160m/月。实现了防突措施无人操作，彻底杜绝了措施期间的突出伤人事故。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.8 穿层预抽作用机理：利用岩石巷道或煤巷等向邻近煤层打倾向钻孔进行预抽掘进巷道煤层瓦斯，释放煤层瓦斯和压力，来消除煤与瓦斯突出的危险性。抽放瓦斯钻孔参数。(1)钻孔直径：一般选用75l00mm，有条件时可用大直径钻孔抽放瓦斯。(2)钻孔长度：沿层钻孔的长度一般为工作面长度的70一90%。(3)钻孔间距、数量、有效抽放时间：根据钻孔瓦斯流量衰减系数()、需要抽放瓦斯量(Qx)、钻孔极限抽出瓦斯量Qj，计算确定钻孔有效抽放时间(tx)、钻孔数量和钻孔间距。(4)一般应用13.3326.66kPa的负压。,4.2 掘进防突技术措施,4.2.9 深孔卸压爆破防突原理：深孔卸压爆破措施主要是在采掘工作面前方应力集中带和常压带的钻孔段装较多的炸药进行爆破，通过爆破作用来松动煤体，增加了煤层透气性，有利于瓦斯迅速解吸，并通过裂隙流向巷道空间。也通过增加煤层透气性，从而提高瓦斯抽放流量。主要存在问题：爆炸作用破坏煤层顶板；装药工艺复杂；一旦有雷管拒爆时，处理瞎炮困难很大。,4.2 掘进防突技术措施,震动放炮（石门揭煤）这是一种安全防护措施起源：这种方法最早在1890年应用于法国的别西尔矿，1920年以后在欧洲获得广泛应用。但随着开采水平向深部发展，地应力和瓦斯压力增大，在煤质松软的突出煤层，震动放炮诱发了大强度突出，不但清理和护顶工作困难，而且瓦斯逆流对通风系统及矿井设施造成极大破坏。所以目前仅有少数矿井将该措施应用在煤质较硬、顶板较好且以地应力为主的突出危险煤层。否则，不采用此措施（石门揭煤除外）。,4.3 石门揭煤防突技术措施,震动放炮的优越性：震动放炮若诱导突出，则在工作面前方煤体中形成了较大的卸压带，这对于采掘工作是有利的。如果放炮未能诱导突出，则强大的震动力可以使煤体破裂，有助于消除围岩应力不均衡状态，使应力和瓦斯得以排放，这对于防突是有利的。措施简单，易于推广。目前在石门揭煤时，不论选择什么措施，一般都采取震动放炮作为最后揭开煤层的手段。但为了降低突出强度或控制不发生突出，在石门揭煤前一般都采取卸压措施。尽管如此，若措施不力，往往仍能造成大强度的煤与瓦斯突出。,4.3 石门揭煤防突技术措施,4.4 回采工作面防突措施,4.4.1 地面钻孔抽放瓦斯 焦作从1979年开始试验。历时7年期间，对两个试验区的10个钻孔进行了注水、水力切割、水配砂压裂、水配气压裂、泡沫压裂等多项试验，至1986年5月底，共抽排瓦斯148.7万m3。1982年7月份工作面开始送巷，使该工作面提前14个月送完（由双巷改为单巷，少掘煤巷696m），在掘进期间，钻孔控制范围内基本上消除了动力现象，效果是应该肯定的。该方法的最大不足是成本较高。,4.4 回采工作面防突措施,4.4.2 井下预抽平行钻孔预抽 利用工作面进风巷、回风巷或开切眼向煤层打平行于工作面倾向的钻孔预抽煤层瓦斯。抽放瓦斯钻孔参数：(1)钻孔直径：一般选用75l00mm，有条件时可用大直径钻孔抽放瓦斯。(2)钻孔长度：沿层钻孔的长度一般为工作面长度的7090%。(3)钻孔间距、数量、有效抽放时间：根据钻孔瓦斯流量衰减系数()、需要抽放瓦斯量(Qx)、钻孔极限抽出瓦斯量Qj，计算确定钻孔有效抽放时间(tx)、钻孔数量和钻孔间距。(4)一般应用13.3326.66kPa的负压。,4.4 回采工作面防突措施,交叉钻孔预抽 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1520夹角斜向钻孔，形成互相连通的钻孔网，进行预抽煤层瓦斯。试验证明，在不增加钻孔工程量的条件下，交叉钻孔较单一平行钻孔的抽放量提高2.53倍：再利用回采面卸压带可提高抽放量0.461.02倍。,4.4 回采工作面防突措施,网格钻孔预抽,4.4 回采工作面防突措施,4.4.3 分源抽 高位钻场抽放 上隅角埋管抽放（采空区抽放）,4.4 回采工作面防突措施,采用震动放炮揭穿石门时，必须遵守下列规定：1、工作面必须有独立可靠的回风系统，必须保证回风系统中风流畅通，并严禁人员通行和作业。2、放震动炮由矿总工程师统一指挥，并由救护队在指定地点值班，炮后至少经30min，由矿山救护队人员进入工作面检查。根据检查结果，确定采取的恢复送电、通风及排除瓦斯等具体措施；3、为降低震动放炮时诱发突出的强度，应采取挡栏设施；4、揭开煤层后，在石门附近30m范围内掘进煤巷时，必须加强支护，严格采取防突措施。5、震动放炮要求一次全断面揭穿或揭开煤层。对缓倾斜煤层，应一次全断面揭开岩柱。如果震动放炮未能按要求揭穿煤层，在掘进剩余部分时（包括掘进煤层和进入底（顶）板2m范围内），必须按照震动放炮的安全要求，进行放炮作业。煤层特厚或倾角过小不能一次揭开全厚时，在掘进剩余部分时，必须采用抽放瓦斯、排放钻孔、水力冲孔等防突措施。,4.5 安全防护体系,突出危险区必须设置反向风门反向风门平时开，放炮时必须关闭。反向风门必须安设在进风侧，一组反向风门必须两道，间距4m，风门距工作面距离及组数应根据突出强度确定。墙垛用混凝土或砖砌筑，并嵌入周边岩石中0.2m以上，墙垛厚0.8m,门框厚度100mm，门厚50mm。门垛上设铁风筒，并有防逆流隔断装置。突出严重区应采用液压反向风门（钢结构）。,4.5 安全防护体系,爆破撤人距离突出工作面爆破作业必须采用远距离放炮，放炮地点应设在进风侧反向风门之外或避难所内。放炮地点距工作面的距离根据实际情况由局总工程师确定。放炮地点应配备压风自救系统或自救器。放炮时回风系统都必须停电撤人，放炮30min后，方可进入工作面检查。,4.5 安全防护体系,避难硐室的距离 根据我国石门揭煤突出统计，煤抛出的最大距离为1170m（天府局三汇一矿揭K1煤层时），而大多数特大型突出，抛煤距离均在200m以内。据前苏联研究资料，从开始出现明显的预兆到发生突出之间的最短时间间隔为2-3min。在此期间，如果人员以8Km/h的速度快跑的话，能跑出270-400m的距离。考虑到人员对出现预兆反应的迟缓，以煤层揭开地点到避难所的距离取200m为宜。在采掘工作面附近和放炮启动地点，也需设避难硐室，考虑到采掘工作面的突出强度比石门揭煤时为小，巷道断面也比石门端面小，因此，此距离应小于200m，根据情况确定。,4.5 安全防护体系,压风自救及井下避难所 突出矿井应在井下设避难所或压风自救系统，根据情况，可设置其中之一或混合设置，并符合下列要求：压风自救系统的要求是：压风自救系统安设在井下压缩空气管路上；设置在距采掘工作面2540m的巷道内、放炮点、撤离与警戒人员所在位置及回风道有人作业处。长距离掘进巷道中，每隔50m设置一组压风自救系统；每组可供58个人用，但每人不得少于0.1m/min,4.5 安全防护体系,井下避难所的要求是：设在采掘工作面附近和放炮地点，数量和距采掘工作面的距离根据具体情况确定；门必须向外开启，室内净高不低于2m，长宽依工作地点最多人数确定，面积不得少于0.5m/人,有直通调度室电话;避难所内必须设有供给空气设施，每人供风量不少于0.3m/min。应有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴；避难所应根据最多人数配备足够的自救器。,4.5 安全防护体系,其它电气设备须有专人检查、维护，每旬查一次防爆性能；突出煤必须及时清理，以防自燃引起瓦斯爆炸；对突出空洞，应充填或支护，不应放出松散煤体；突出矿井每一入井人员，必须随身携带隔离式（压缩氧和化学氧）自救器。,4.5 安全防护体系,第五部分矿井瓦斯抽放,煤矿抽放瓦斯必要性的衡量 规程145条规定：“1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min，或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，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”。对于全矿井，一般认为全井绝对瓦斯涌出量大于15m3/min应抽放瓦斯。如果属于煤和瓦斯突出矿井，规程规定“开采解放层时，应同时抽放被解放层的瓦斯”。无解放层可采的突出煤层也可以考虑用预抽瓦斯的方法防止突出。,5.1 抽放瓦斯的必要性,5.2 抽放技术的发展,矿井瓦斯抽放管理规范根据煤层透气性系数和钻孔流量衰减系数，将未卸压原始煤层的抽放难易程度划分为三类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。,5.3 抽放难易程度评价,5.4 瓦斯抽放方法,