《矿井通风与安全》课程授课教案（讲稿）第十章 矿井瓦斯

课程名称：《矿井通风与安全》摘要第十章矿井瓦斯第一节概述第二节煤层瓦斯赋存与含量第三节矿井瓦斯涌出授课题目（章、节）第四节瓦斯喷出第五节煤与瓦斯突出及其预防第六节爆炸及其预防第七节瓦斯抽放本讲目的要求及重点难点：【目的要求】掌握矿井瓦斯的基本概念及性质，瓦斯成因及其赋存规律，矿井瓦斯涌出量测定方法，煤与瓦斯突出机理及预防措施，瓦斯爆炸原因及防治措施和矿井瓦斯抽放方法。【重点】瓦斯的概念及性质，瓦斯的成因，瓦斯赋存规律。【难点】煤与瓦斯突出机理及预防措施，瓦斯爆炸原因及防治措施和矿井瓦斯抽放方法。内容【本讲课程的引入】瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出是严重影响煤矿安全生产的灾害事故，给国家和人民生命财产造成了重大损失，瓦斯抽放是有效降低生产过程中煤与瓦斯突出危险的方法之一，通过对瓦斯抽放方法和抽放参数优化，提高瓦斯抽放效率，同时可以把瓦斯收集起来，作为一种能源，变废为宝，不仅解决了环境污染问题，而且为企业创造巨大的经济效益【本讲课程内容】第十章矿井瓦斯第一节概述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，人员室息、环境污染

课程名称：《矿井通风与安全》 摘 要 授课题目（章、节） 第十章 矿井瓦斯 第一节 概述 第二节 煤层瓦斯赋存与含量 第三节 矿井瓦斯涌出 第四节 瓦斯喷出 第五节 煤与瓦斯突出及其预防 第六节 爆炸及其预防 第七节 瓦斯抽放 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】掌握矿井瓦斯的基本概念及性质，瓦斯成因及其赋存规律，矿井瓦斯涌出量 测定方法，煤与瓦斯突出机理及预防措施，瓦斯爆炸原因及防治措施和矿井瓦斯抽放方法。 【重 点】瓦斯的概念及性质，瓦斯的成因，瓦斯赋存规律。 【难 点】煤与瓦斯突出机理及预防措施，瓦斯爆炸原因及防治措施和矿井瓦斯抽放方 法。 内 容 【本讲课程的引入】 瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出是严重影响煤矿安全生产的灾害事故，给国家 和人民生命财产造成了重大损失，瓦斯抽放是有效降低生产过程中煤与瓦斯 突出危险的方法之一，通过对瓦斯抽放方法和抽放参数优化，提高瓦斯抽放 效率，同时可以把瓦斯收集起来，作为一种能源，变废为宝，不仅解决了环 境污染问题，而且为企业创造巨大的经济效益。 【本讲课程内容】 第十章 矿井瓦斯 第一节 概述 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0I--二、煤层中瓦斯垂真分带形成原因：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：COz-N.带、N2带、Nz-CHu带、CH带.CO-N.带、N.带、Nz-CH带、CH带。瓦斯成分%名称气带成因N2CO2CH4生物化学-空气8080瓦斯风化带下界深度确定依据：可以根据下列指标中的任何一项确定。（1）煤层的相对瓦斯涌出量等于2~3m/t处：（2）煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%（体积比）（3）煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa：（4）煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0~1.5.m/t（C.M）气煤1.52.0m/t（CM）肥煤与焦煤2.0~2.5m/t（CM）瘦煤2.5~3.0m/t（CM）贫煤3.0~4.0m/t（C.M2无烟煤5.0~7.0m/t（C.M）（此处的C.M是指煤中可燃质既固定碳和挥发分）。：

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、N2-CH4带、CH4带。 CO2-N2带、N2带、N2-CH4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 10 N2 带 空气 ＞80 10～20 20 N2-CH4 带 空气-变质 ～80 10～20 ～80 CH4 带 变质 20 10 ＞80 瓦斯风化带下界深度确定依据： 可以根据下列指标中的任何一项确定。 （1）煤层的相对瓦斯涌出量等于2～3m3 /t处； （2）煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%（体积比）； （3）煤层内的瓦斯压力为0.1～0.15MPa； （4）煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0～1.5 m3 /t（C.M.），气 煤1.5～2.0m3 /t（C.M.），肥煤与焦煤2.0～2.5m3 /t（C.M），瘦煤2.5～3.0m3 /t （C.M.），贫煤3.0～4.0m3 /t（C.M.），无烟煤5.0～7.0m3 /t（C.M.）（此处的 C.M.是指煤中可燃质既固定碳和挥发分）

三、影响煤层瓦斯含量的因素煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量（标准状态下的瓦斯体积），单位为m2/m2（cm2/cm2）或m2/t（cm/g）。煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。主要影响因素：1、煤的吸附特性煤的吸附性能决定于煤化程度，一般情况下煤的煤化程度越高，存储瓦斯的能力越强。2、煤层露头煤层如果有或曾经有过露头长时间与大气相通，瓦斯含量就不会很大。反之，如果煤层没有通达地表的露头，瓦斯难以逸散，它的含量就较大。3、煤层的埋藏深度煤层的埋藏深度越深，煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就越困难。4、围岩透气性煤系岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。如果围岩为致密完整的低透气性岩层，围岩的透气性差，所以煤层瓦斯含量高，瓦斯压力大。反之，围岩由厚层中粗砂岩、砾岩或裂隙溶洞发育的石灰岩组成，则煤层瓦斯含量小。5、煤层倾角6、地质构造7、水文地质条件四、煤层内的瓦斯压瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。瓦斯压力测定：打钻、封孔、测压。瓦斯带内瓦斯压力变化规律：末受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深度的增加而有规律地增加，可以大于、等于或小于静水压。瓦斯压力梯度：(9-2-1)gp=(P2-P,)/(H2-H)则P=gp（H-Hi）+Pl(9-2-2a)或(9-2-2b)P=gp （H-Ho）)+Po式中P一预测的甲烷带内深H（m）处的瓦斯压力，MPagp一瓦斯压力梯度，MPa/mPi，P2一甲烷带内深度为Hi、H2（m）处的瓦斯压力，MPa。Po--甲烷带上部边界处瓦斯压力，取0.2MPa。Ho---甲烷带上部边界深度，m。第三节矿井瓦斯涌出普通涌出、特殊涌出、瓦斯涌出量1、含义：瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量，对应于整个矿井的叫矿井瓦斯涌出量，对应于翼、采区或工作面，叫翼、采区或工作面的瓦斯涌出量2、.瓦斯涌出量表示方法绝对瓦斯涌出量：

三、影响煤层瓦斯含量的因素 煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量 （标准状态下的瓦斯体积），单位为m3 /m3（cm3 /cm3）或m3 /t（cm3 /g）。 煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。 主要影响因素： 1、煤的吸附特性 煤的吸附性能决定于煤化程度， 一般情况下煤的煤 化程度越高，存储瓦斯的能力越强。 2、煤层露头 煤层如果有或曾经有过露头长时间与大气相通，瓦斯含量 就不会很大。反之，如果煤层没有通达地表的露头，瓦斯难以逸散，它的含 量就较大。 3、煤层的埋藏深度 煤层的埋藏深度越深，煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就 越困难。 4、围岩透气性 煤系岩性组合和煤层围岩性质对煤层瓦斯含量影响很大。如果围岩为致 密完整的低透气性岩层，围岩的透气性差，所以煤层瓦斯含量高，瓦斯压力 大。反之，围岩由厚层中粗砂岩、砾岩或裂隙溶洞发育的石灰岩组成，则煤 层瓦斯含量小。 5、煤层倾角 6、地质构造 7、水文地质条件 四、煤层内的瓦斯压力 瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。 瓦斯压力测定：打钻、封孔、测压。 瓦斯带内瓦斯压力变化规律： 末受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深度的增加而有规律地增加，可 以大于、等于或小于静水压。 瓦斯压力梯度： gp=（P2-P1）/（H2-H1） （9-2-1） 则 P=gp（H-H1）+P1 （9-2-2a） 或 P= gp （H-H0）+P0 （9-2-2b） 式中 P—预测的甲烷带内深H（m）处的瓦斯压力，MPa gp—瓦斯压力梯度，MPa/m P1，P2—甲烷带内深度为H1、H2（m）处的瓦斯压力，MPa。 P0-甲烷带上部边界处瓦斯压力，取0.2MPa 。 H0-甲烷带上部边界深度，m。 第三节 矿井瓦斯涌出 普通涌出、特殊涌出 一、瓦斯涌出量 1、含义：瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的 瓦斯量，对应于整个矿井的叫矿井瓦斯涌出量，对应于翼、采区或工作面， 叫翼、采区或工作面的瓦斯涌出量 2、瓦斯涌出量表示方法 绝对瓦斯涌出量：

单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3/d或m"/min：Qg=QxC/100式中Qg—绝对瓦斯涌出量，m/min;Q一风量，m/min；C一风流中的平均瓦斯浓度，%。相对瓦斯涌出量：平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是m3/t。qg=Qg/A式中：98一相对瓦斯涌出量，m/t;Qg绝对瓦斯涌出量，m*/d;Ag—日产量，t/d二、影响瓦斯涌出的因素决定于自然因素和开采技术因素的综合影响。（一）自然因素1、和围岩的瓦斯含量，它是决定瓦斯涌出量多少的最重要因素。单一的薄煤层和中厚煤层开采时，瓦斯主要来自煤层暴露面和采落的煤炭，因此煤层的瓦斯含量越高，开采时的瓦斯涌出量也越大。2、地面大气压变化。地面大气压变化引起井下大气压的相应变化，它对采空区（包括回采工作面后部采空区和封闭不严的老空区）或冒处瓦斯涌出的影响比较显著（二）开采技术因素1、开采规模（1）矿井达产之前，绝对瓦斯涌出量随着开拓范围的扩大而增加。绝对瓦斯涌出量大致正比于产量，相对瓦斯涌出量数值偏大而没有意义。（2）矿井达产阶段后，绝对瓦斯涌出量基本随产量变化并在一个稳定数值上下波动。对于相对瓦斯涌出量来说，如果矿井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤炭，产量变化时，对绝对瓦斯涌出量的影响虽然比较明显，但对相对瓦斯涌出量影响却不大，#服保装图9-3-1瓦紫从翠路面涌出的变化规律（3）开采工作逐渐收缩时，绝对瓦斯涌出量又随产量的减少而减少，并最终稳定在某一数值，这是由于巷道和采空区瓦斯涌出量不受产量减少的影响，这时相对瓦斯涌出量数值又会因产量低而偏大，再次失去意义。2、.开采顺序与回采方法首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大。采空区丢失煤炭多，回采率

单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3 /d或m3 /min： Qg=Q×C/100 式中 Qg—绝对瓦斯涌出量， m3 /min； Q—风量， m3 /min； C—风流中的平均瓦斯浓度，%。 相对瓦斯涌出量： 平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是 m3 /t 。 qg=Qg/A 式中：qg—相对瓦斯涌出量，m 3 /t； Qg—绝对瓦斯涌出量，m 3 /d； Ad —日产量，t/d 二、影响瓦斯涌出的因素 决定于自然因素和开采技术因素的综合影响。 （一）自然因素 1、和围岩的瓦斯含量， 它是决定瓦斯涌出量多少的最重要因素。单一的薄煤层和中厚煤层开采 时，瓦斯主要来自煤层暴露面和采落的煤炭，因此煤层的瓦斯含量越高，开 采时的瓦斯涌出量也越大。 2、地面大气压变化。地面大气压变化引起井下大气压的相应变化，它对 采空区（包括回采工作面后部采空区和封闭不严的老空区）或坍冒处瓦斯涌 出的影响比较显著 （二）开采技术因素 1、开采规模 （1）矿井达产之前，绝对瓦斯涌出量随着开拓范围的扩大而增加。绝对 瓦斯涌出量大致正比于产量，相对瓦斯涌出量数值偏大而没有意义。 （2）矿井达产阶段后，绝对瓦斯涌出量基本随产量变化并在一个稳定数 值上下波动。对于相对瓦斯涌出量来说，如果矿井涌出的瓦斯主要来源于采 落的煤炭，产量变化时，对绝对瓦斯涌出量的影响虽然比较明显，但对相对 瓦斯涌出量影响却不大， （3）开采工作逐渐收缩时，绝对瓦斯涌出量又随产量的减少而减少，并 最终稳定在某一数值，这是由于巷道和采空区瓦斯涌出量不受产量减少的影 响，这时相对瓦斯涌出量数值又会因产量低而偏大，再次失去意义。 2、开采顺序与回采方法 首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大。采空区丢失煤炭多，回采率

低的采煤方法，采区瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌出量就比较大。3、生产工艺瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然后大致按指数函数的关系逐渐衰减。4、风量变化矿井风量变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度会发生扰动，但很快就会转变为另一稳定状态。5、采区通风系统采区通风系统对采空区内和回风流中瓦斯浓度分布有重要影响。6、采空区的密闭质量采空区内往往积存着大量高浓度的瓦斯（可达60～70%），如果封闭的密闭墙质量不好，或进、回风侧的通风压差较大，就会造成采空区大量漏风，使矿井的瓦斯涌出增大。三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理按划分目的的不同，对矿井瓦斯来源有三种划分方式：按水平、翼、采区来进行划分，作为风量分配的依据之一；按掘进区、回采区和已采区来划分，它是日常治理瓦斯工作的基础；按开采区、临近区划分，它是采煤工作面治理瓦斯工作的基础一般是将全矿的（或翼的、水平的）瓦斯来源分为回采区（包括回采工作面的采空区）、掘进区和已采区三部分。其测定方法是同时测定全矿井、各回采区和各掘进区的绝对瓦斯涌出量。然后分别计算出各回采区、掘进区和已采区三者各占的比例。测定回采区或掘进区的瓦斯涌出量时，要分别在各区进、回风流中测瓦斯浓度和通过的风量，回风和进风绝对瓦斯涌出量的差值，即为该区的绝对瓦斯涌出量。四、瓦斯涌出不均系数正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响其数值是经常变化的，但在一段时间内只在一个平均值上下波动，峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均系数。矿井瓦斯涌出不均系数表示为：kg=Qmax/Qa式中：kg一给定时间内瓦斯涌出不均系数：Qmax一该时间内的最大瓦斯涌出量，m3/min；Qa一该时间内的平均瓦斯涌出量，m"/min；方法：确定区域，进回风量、瓦斯浓度确定瓦斯涌出不均系数的方法是：根据需要，在待确定地区（工作面、采区、翼或全矿）的进、回风流中连续测定一段时间（一个生产循环、一个工作班、一天、一月或一年）的风量和瓦斯浓度，一般以测定结果中的最大一次瓦斯涌出量和各次测定的算术平均值代入上式，即为该地区在该时间间隔内的瓦斯涌出不均系数五、矿井瓦斯等级1、矿井瓦斯等级划分依据：按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量（相对瓦斯涌出量）和瓦斯涌出形式，划分为：

低的采煤方法，采区瓦斯涌出量大。顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶 板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌出量就比较大。 3、生产工艺 瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤炭内涌出的特点是，初期 瓦斯涌出的强度大，然后大致按指数函数的关系逐渐衰减。 4、风量变化 矿井风量变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度会发生扰动，但很快 就会转变为另一稳定状态。 5、采区通风系统 采区通风系统对采空区内和回风流中瓦斯浓度分布有重要影响。 6、采空区的密闭质量 采空区内往往积存着大量高浓度的瓦斯（可达 60～70%），如果封闭的密 闭墙质量不好，或进、回风侧的通风压差较大，就会造成采空区大量漏风， 使矿井的瓦斯涌出增大。 三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理 按划分目的的不同，对矿井瓦斯来源有三种划分方式： 按水平、翼、采区来进行划分，作为风量分配的依据之一； 按掘进区、回采区和已采区来划分，它是日常治理瓦斯工作的基础； 按开采区、临近区划分，它是采煤工作面治理瓦斯工作的基础 一般是将全矿的（或翼的、水平的）瓦斯来源分为回采区（包括回采工 作面的采空区）、掘进区和已采区三部分。其测定方法是同时测定全矿井、各 回采区和各掘进区的绝对瓦斯涌出量。然后分别计算出各回采区、掘进区和 已采区三者各占的比例。测定回采区或掘进区的瓦斯涌出量时，要分别在各 区进、回风流中测瓦斯浓度和通过的风量，回风和进风绝对瓦斯涌出量的差 值，即为该区的绝对瓦斯涌出量。 四、瓦斯涌出不均系数 正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响其数值是经常 变化的，但在一段时间内只在一个平均值上下波动，峰值与平均值的比值称 为瓦斯涌出不均系数。 矿井瓦斯涌出不均系数表示为： kg=Qmax/Qa 式中：kg—给定时间内瓦斯涌出不均系数； Qmax—该时间内的最大瓦斯涌出量，m3 /min； Qa—该时间内的平均瓦斯涌出量，m3 /min； 方法：确定区域，进回风量、瓦斯浓度 确定瓦斯涌出不均系数的方法是：根据需要，在待确定地区（工作面、 采区、翼或全矿）的进、回风流中连续测定一段时间（一个生产循环、一个 工作班、一天、一月或一年）的风量和瓦斯浓度，一般以测定结果中的最大 一次瓦斯涌出量和各次测定的算术平均值代入上式，即为该地区在该时间间 隔内的瓦斯涌出不均系数 五、矿井瓦斯等级 1、矿井瓦斯等级划分 依据：按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量（相对瓦斯涌出量）和瓦斯涌出 形式，划分为：

低瓦斯矿井：10m及其以下：高瓦斯矿井：10m以上：煤与瓦斯突出矿井。2、矿井瓦斯等级鉴定（1）鉴定时间和基本条件矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产的条件下进行。一般在七月或八月。在鉴定月的上、中、下旬中各取一天（间隔10天），分三个班（或四个班）进行测定工作。所谓正常生产，即被鉴定的矿井、煤层、一翼、水平或采区的回采产量应达到该地区设计产量的60%。（2）测点选择和测定内容及要求确定矿井瓦斯等级时，是按每一自然矿井、煤层、一翼、水平和各采区分别计算相对瓦斯涌出量，并取其中最大值（而不是全矿井的平均值）。所以测点应布置在每一通风系统的主要通风机的风、各水平、各煤层和各采区的回风道测风站内。如无测风站，可选取断面规整并无杂物堆积的一段平直巷道作测点（3）矿并瓦斯等级的确定六、矿井瓦斯涌出量预测瓦斯涌出量的预测：指根据某些已知相关数据，按照一定的方法和规律，预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作。瓦斯涌出量的预测的方法：（1).统计法A、瓦斯涌出量梯度：深度与相对涌出量的比值B、物理含义：它的物理含义为相对瓦斯涌出量每增加1m2/t时，开采深度增加的米数，其单位为m/（m"/t）。瓦斯涌出量梯度愈小，矿井瓦斯涌出量随深度增加的速度愈快。C计算gg=[（H2-Hi) / （q2-q1) "式中：gg一瓦斯涌出量梯度，m/（m2/t）或t/m2；H、Hz一甲烷带内的两个已采深度，m；9i、92—对应于H、H,深度的相对瓦斯涌出量，m/t；n一指数系数，大多数煤田在垂深1000m内时n=1。已知瓦斯涌出量梯度和瓦斯风化带下界深度时，就可用下式预测相对瓦斯涌出量。qm=qo+（H-Ho）/gm(8-3-6)或m=ml+（H-H)/gm(8-3-7)式中9m—预测的深H（m）处的相对瓦斯涌出量，m/tHo-瓦斯风化带下界深度，m；gm一瓦斯涌出量增深率，（m.t）/m3q0、q1—瓦斯风化带下界或H处的相对瓦斯涌出量，qo=2m2/t；例如，利用公式（9-3-7）来预测抚顺龙凤风矿深500m处的瓦斯涌出量：

低瓦斯矿井：10m3及其以下； 高瓦斯矿井：10m3以上； 煤与瓦斯突出矿井。 2、矿井瓦斯等级鉴定 （1）鉴定时间和基本条件 矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产的条 件下进行。一般在七月或八月。在鉴定月的上、中、下旬中各取一天（间隔 10天），分三个班（或四个班）进行测定工作。所谓正常生产，即被鉴定的 矿井、煤层、一翼、水平或采区的回采产量应达到该地区设计产量的60%。 （2）测点选择和测定内容及要求 确定矿井瓦斯等级时，是按每一自然矿井、煤层、一翼、水平和各采区 分别计算相对瓦斯涌出量，并取其中最大值（而不是全矿井的平均值）。所以 测点应布置在每一通风系统的主要通风机的风峒、各水平、各煤层和各采区 的回风道测风站内。如无测风站，可选取断面规整并无杂物堆积的一段平直 巷道作测点 （3）矿井瓦斯等级的确定 六、矿井瓦斯涌出量预测 瓦斯涌出量的预测：指根据某些已知相关数据，按照一定的方法和规律， 预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量的工作。 瓦斯涌出量的预测的方法： （1）统计法 A、瓦斯涌出量梯度：深度与相对涌出量的比值 B、物理含义：它的物理含义为相对瓦斯涌出量每增加1m3 /t时，开采深 度增加的米数，其单位为m/（m3 /t）。瓦斯涌出量梯度愈小，矿井瓦斯涌出量 随深度增加的速度愈快。 C、计算 gg=[（H2-H1）/（q2-q1）] n 式中： g g —瓦斯涌出量梯度，m/（m3 /t）或 t/m2； H1、H2 —甲烷带内的两个已采深度，m； q1、q2 —对应于 H1、H2 深度的相对瓦斯涌出量，m3 /t； n—指数系数，大多数煤田在垂深 1000m 内时 n=1。 已知瓦斯涌出量梯度和瓦斯风化带下界深度时，就可用下式预测相对瓦 斯涌出量。 qm=q0+（H-H0）/gm （8-3-6） 或 qm=qm1+（H-H1）/gm （8-3-7） 式中 qm —预测的深 H（m）处的相对瓦斯涌出量，m3 /t； H0—瓦斯风化带下界深度，m； gm—瓦斯涌出量增深率，（m.t）/m3 q0、q1—瓦斯风化带下界或 H1 处的相对瓦斯涌出量，q0=2m3 /t； 例如，利用公式（9-3-7）来预测抚顺龙凤矿深 500m 处的瓦斯涌出量：

qm=qm/+（H-H）/gm=330.0+（500.0-410.0）/10.9=41.2m3/t统计法预测瓦斯通出量时，必须注意以下两点：1）此法只适用于瓦斯带以下已回采了1～2个水平的矿井，而且外推深度不得超过100-200m，煤层倾角和瓦斯涌出量梯度值越小，外推深度也应越小，否则误差可能很大。2）积累的瓦斯涌出量资料，至少要有一年以上，而且积累的资料愈多、精度愈高，已采水平（或区域）的瓦斯地质情况和开采技术条件与新设计水平（或区域）愈相似，预测的可靠性也愈高。否则，应根据有关资料进行相应的修正，或按相似程度进行分区预测。(2).计算法以煤层瓦斯含量为基础进行计算。第四节瓦斯喷出瓦斯喷出：大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝中快速喷出的现象。二、瓦斯喷出的分类根据喷瓦斯裂缝呈现原因的不同，可把瓦斯喷出分成：地质来源形成的和采掘卸压形成的两大类。册9-4-1空井前报估孔图942石门能探能孔1一立界：2一年现16:28量二、瓦斯喷出的预防预防瓦斯喷出，首先要加强地质工作，查清楚施工地区的地质构造、断层、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、以及瓦斯储量和压力等情况，采取相应的预防或处理措施。分为：1、瓦斯喷出量和压力都不大时，黄泥或水泥沙浆等充填材料堵塞喷出口；2、当瓦斯压力和喷出量较大时，可能的喷出地点附近打前探钻孔，探测，排放。前探钻孔的要求：前探钻孔的要求是：1、立井和石门掘进揭开有喷出危险的煤层时，在该煤层10m以外开始向煤层打钻。钻孔直径不小于75mm，钻孔数不少于3个，并全部穿透煤层，如图9-4-1所示。2、在瓦斯喷出危险煤层中掘进巷道时，可沿煤层边掘进边打超前孔，钻孔超前工作面不得少于5m。孔数不得少于3个，钻孔控制范围要超出井巷侧壁2~3m。3、巷道掘进时，如果瓦斯将由岩石裂隙、溶洞以及破坏带喷出时，前探钻孔直径不小于75mm，孔数不少于2个，超前距不小于5m。第五节煤与瓦斯突出及其预防二、概述

qm=qm1+（H-H1）/gm=330.0+（500.0-410.0）/10.9=41.2 m3 /t 统计法预测瓦斯涌出量时，必须注意以下两点： 1）此法只适用于瓦斯带以下已回采了 1～2 个水平的矿井，而且外推深 度不得超过 100-200m，煤层倾角和瓦斯涌出量梯度值越小，外推深度也应越 小，否则误差可能很大。 2）积累的瓦斯涌出量资料，至少要有一年以上，而且积累的资料愈多、 精度愈高，已采水平（或区域）的瓦斯地质情况和开采技术条件与新设计水 平（或区域）愈相似，预测的可靠性也愈高。否则，应根据有关资料进行相 应的修正，或按相似程度进行分区预测。 （2）计算法 以煤层瓦斯含量为基础进行计算。 第四节 瓦斯喷出 瓦斯喷出：大量承压状态的瓦斯从煤、岩裂缝中快速喷出的现象。 一、瓦斯喷出的分类 根据喷瓦斯裂缝呈现原因的不同，可把瓦斯喷出分成：地质来源形成的 和采掘卸压形成的两大类。 二、瓦斯喷出的预防 预防瓦斯喷出，首先要加强地质工作，查清楚施工地区的地质构造、断 层、溶洞的位置、裂隙的位置和走向、以及瓦斯储量和压力等情况，采取相 应的预防或处理措施。分为： 1、瓦斯喷出量和压力都不大时，黄泥或水泥沙浆等充填材料堵塞喷出口； 2、当瓦斯压力和喷出量较大时，可能的喷出地点附近打前探钻孔，探测、 排放。 前探钻孔的要求： 前探钻孔的要求是： 1、立井和石门掘进揭开有喷出危险的煤层时，在该煤层 10m 以外开始 向煤层打钻。钻孔直径不小于 75mm，钻孔数不少于 3 个，并全部穿透煤层， 如图 9-4-1 所示。 2、在瓦斯喷出危险煤层中掘进巷道时，可沿煤层边掘进边打超前孔，钻 孔超前工作面不得少于 5m。孔数不得少于 3 个，钻孔控制范围要超出井巷侧 壁 2~3m。 3、巷道掘进时，如果瓦斯将由岩石裂隙、溶洞以及破坏带喷出时，前探 钻孔直径不小于 75mm，孔数不少于 2 个，超前距不小于 5m。 第五节 煤与瓦斯突出及其预防 一、概述

含义：煤矿地下采掘过程中，在极短的时间内（几秒到几分钟），从煤岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤（岩）和瓦斯（CH4、CO2）的现象称为煤与瓦斯突出危害：它所产生的高速瓦斯流（含煤粉或岩粉）能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，甚至造成风流逆转；喷出的瓦斯由几百到几万m，能使井巷充满瓦斯，造成人员室息，引起瓦斯燃烧或爆炸：喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上，能够造成煤流埋人；猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。二、突出的机理突出的机理是关于解释突出的原因和过程的理论。突出是十分复杂的自然现象，它的机理还没有统一的见解，假说很多。多数人认为，突出是地压、瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。三、突出的一般规律1、突出发生在一定的采掘深度以后。每个煤层开始发生突出的深度差别很大，最浅的矿井是湖南白沙矿务局里王庙煤矿仅50m，始突深度最大的是抚顺矿务局老虎台煤矿，达640m。自此以下，突出的次数增多，强度增大。2、突出多发生在地质构造附近，如断层、褶曲、扭转和火成岩侵入区附近。据南桐矿务局统计，95%以上的突出（石门突出除外）发生在向斜轴部、扭转地带、断层和褶曲附近。北票矿务局统计，90%以上的突出发生在地质构造区和火成岩侵入区。3、突出多发生在集中应力区，如巷道的上隅角，相向掘进工作面接近时，煤层留有煤柱的相对应上、下方煤层处，回采工作面的集中应力区内掘进时，等等。4、突出次数和强度，随煤层厚度、特别是软分层厚度的增加而增加。煤层倾角愈大，突出的危险性也愈大。5、突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定的关系。瓦斯压力低、含量小的煤层可能发生突出；压力高，含量大的煤层也可能不突出。因为突出是多种因素综合作用的结果。但值得注意的是，我国30处特大型突出矿井的煤层瓦斯含量都大于20m/t。6、突出煤层的特点是强度低，而且软硬相间，透气系数小，瓦斯的放散速度高，煤的原生结构遭到破坏，层理紊乱，无明显节理，光泽暗淡，易粉碎。如果煤层的顶板坚硬致密，突出危险性增大。7、大多数突出发生在放炮和落煤工序。例如，重庆地区132次突出中，落煤时124次，占95%。放炮后没有立即发生的突出，称延期突出。延迟的时间由几分钟到十几小时，它的危害性更大。8、突出前常有预兆发生，如煤体和支架压力增大：煤壁移动加剧，煤壁向外鼓出，掉碴，煤块进出；破裂声，煤炮声，闷雷声；煤质干燥，光泽暗淡，层理紊乱：瓦斯增大或忽大忽小：煤尘增多：气温降低：顶钻或夹钻，等等。熟悉或掌握本矿的突出预兆，对于及时撤出人员，减少伤亡，有重要意义。四、预防煤与瓦斯突出的主要技术措施防突措施分类：区域性防突措施：实施以后可使较大范围煤层消除突出危险性的措施，称为区域性防突措施；

含义：煤矿地下采掘过程中，在极短的时间内（几秒到几分钟），从煤、 岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤（岩）和瓦斯（CH4、CO2）的现象， 称为煤与瓦斯突出 危害：它所产生的高速瓦斯流（含煤粉或岩粉）能够摧毁巷道设施，破 坏通风系统，甚至造成风流逆转；喷出的瓦斯由几百到几万 m3，能使井巷充 满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸；喷出的煤、岩由几千吨到万 吨以上，能够造成煤流埋人；猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发 生。 二、突出的机理 突出的机理是关于解释突出的原因和过程的理论。突出是十分复杂的自 然现象，它的机理还没有统一的见解，假说很多。多数人认为，突出是地压、 瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。 三、突出的一般规律 1、突出发生在一定的采掘深度以后。每个煤层开始发生突出的深度差别 很大，最浅的矿井是湖南白沙矿务局里王庙煤矿仅 50m，始突深度最大的是 抚顺矿务局老虎台煤矿，达 640m。自此以下，突出的次数增多，强度增大。 2、突出多发生在地质构造附近，如断层、褶曲、扭转和火成岩侵入区附 近。据南桐矿务局统计，95%以上的突出（石门突出除外）发生在向斜轴部、 扭转地带、断层和褶曲附近。北票矿务局统计，90%以上的突出发生在地质 构造区和火成岩侵入区。 3、突出多发生在集中应力区，如巷道的上隅角，相向掘进工作面接近时， 煤层留有煤柱的相对应上、下方煤层处，回采工作面的集中应力区内掘进时， 等等。 4、突出次数和强度，随煤层厚度、特别是软分层厚度的增加而增加。煤 层倾角愈大，突出的危险性也愈大。 5、突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定的关系。瓦斯压力低、 含量小的煤层可能发生突出；压力高，含量大的煤层也可能不突出。因为突 出是多种因素综合作用的结果。但值得注意的是，我国 30 处特大型突出矿井 的煤层瓦斯含量都大于 20m3 /t。 6、突出煤层的特点是强度低，而且软硬相间，透气系数小，瓦斯的放散 速度高，煤的原生结构遭到破坏，层理紊乱，无明显节理，光泽暗淡，易粉 碎。如果煤层的顶板坚硬致密，突出危险性增大。 7、大多数突出发生在放炮和落煤工序。例如，重庆地区 132 次突出中， 落煤时 124 次，占 95%。放炮后没有立即发生的突出，称延期突出。延迟的 时间由几分钟到十几小时，它的危害性更大。 8、突出前常有预兆发生，如煤体和支架压力增大；煤壁移动加剧，煤壁 向外鼓出，掉碴，煤块迸出；破裂声，煤炮声，闷雷声；煤质干燥，光泽暗 淡，层理紊乱；瓦斯增大或忽大忽小；煤尘增多；气温降低；顶钻或夹钻， 等等。熟悉或掌握本矿的突出预兆，对于及时撤出人员，减少伤亡，有重要 意义。 四、预防煤与瓦斯突出的主要技术措施 防突措施分类： 区域性防突措施：实施以后可使较大范围煤层消除突出危险性的措施， 称为区域性防突措施；

局部防突措施：实施以后可使局部区域（如掘进工作面）消除突出危险性的措施称为局部防突措施。（一）、区域性防突措施区域性防突措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种。1、开采保护层保护层：在突出矿井中，预先开采的、并能使其它相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。教保护屋209保护尾教保护屋图9-5-5给走向的保护质围图9-54份理层领斜的保护范用epn被保护层：后开采的煤层称为被保护层。保护层位于被保护层上方的叫上保护层，位于下方的叫下保护层。1）开采保护层的作用（1）地压减少，弹性潜能得以缓慢释放。（2）煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气系数增加。所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内，瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。（3）煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。据测定，开采保护层后，被保护层的煤硬度系数由0.3~0.5增加到1.0~1.5。2）保护范围保护范围：指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突出危险的有效范围。划定保护范围，也就是在空间和时间上确定卸压区的有效范围（1）垂直保护距离保护层与被保护层间的有效垂距表8-5-2保护层与被保护层间的有效垂距名称上保护层，m下保护层，m急倾斜煤层=90°+α/2；A一一冒落角与移动角之间的夹角，参见表8-5-3：α—煤层倾角。（3）沿走向的保护范围。超前距一般不得小于两个煤层之间垂直距离的两倍，至少不小于30m。（4）煤柱的影响

局部防突措施：实施以后可使局部区域（如掘进工作面）消除突出危险 性的措施称为局部防突措施。 （一）、区域性防突措施 区域性防突措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种。 1、开采保护层 保护层：在突出矿井中，预先开采的、并能使其它相邻的有突出危险的 煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。 被保护层：后开采的煤层称为被保护层。保护层位于被保护层上方的叫 上保护层，位于下方的叫下保护层。 1）开采保护层的作用 （1）地压减少，弹性潜能得以缓慢释放。 （2）煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气系数增加。所以被保护层内 的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内，瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。 （3） 煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。据测定，开采保护层后，被保 护层的煤硬度系数由0.3～0.5增加到1.0～1.5。 2）保护范围 保护范围：指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突出危险的有效范 围。划定保护范围，也就是在空间和时间上确定卸压区的有效范围 （1）垂直保护距离 保护层与被保护层间的有效垂距 表 8-5-2 保护层与被保护层间的有效垂距 名 称 上保护层，m 下保护层，m 急 倾 斜 煤 层 缓倾斜与倾斜煤层 60 50 80 100 （2）沿倾斜的保护范围 确定沿倾向的保护范围就是沿倾向划定被保护 层的上、下边界。 ψ1=180°-β-Δ-α （8-5-1） ψ2=180°- -Δ+α （8-5-2） 式中 ψ1、ψ2──岩石冒落角； β──倾斜方向采空区下边界岩石移动角，参见表 8-5-3； γ──倾斜方向采空区上边界岩石移动角，γ=90°+α/2； Δ──冒落角与移动角之间的夹角，参见表 8-5-3； α──煤层倾角。 （3）沿走向的保护范围。超前距一般不得小于两个煤层之间垂直距离的 两倍，至少不小于30m。 （4）煤柱的影响

2、预抽煤层瓦斯对于无保护层或单一突出危险煤层的矿井，可以采用预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。这种措施的实质是，通过一定时间的预先抽放瓦斯，降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性。（二）局部防突措施59WE1、松动爆破作用机理：松动爆破是向掘进工作面前方应力集中区，打几个钻孔装药爆破，使煤炭松动，集中应力区向煤体深部移动，同时加快瓦斯的排出，从而在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出的发生。松动爆破分为深孔和浅孔两种。深孔松动爆破一般用于煤巷或半煤岩巷掘进工作面，钻孔直经一般为40～60mm，深度8m~15m（煤层厚时取大值）。浅孔松动爆破主要用于采煤工作面，鸡西矿务局大通沟煤矿的施工参数为：孔径42mm、孔深2.4m、孔间距3.0m。钻孔垂直煤壁，松动炮眼超前工作面1.2m2、钻孔排放瓦斯作用机理：石门揭煤前，由岩巷或煤巷向突出危险煤层打钻，将煤层中的瓦斯经过钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采掘工作。3、水力冲孔作用机理：水力冲孔是在安全岩（煤）柱的防护下，向煤层打钻后，用高压水射流在工作面前方煤体内冲出一定的孔道，加速瓦斯排放。同时，由于孔道周围煤体的移动变形，应力重新分布，扩大卸压范围。此外，在高压水射流的冲击作用下，冲孔过程中能诱发小型突出，使煤岩中蕴藏的潜在能量逐渐释放，避免大型突出的发生。4、超前钻孔作用机理：它是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中应力区移向煤体深部。A图9-5-6羽定持放半径的结孔布置图9-5-8金属骨架1~3一刷压礼一排死附孔5、金属骨架作用机理：当石门掘进工作面接近煤层时，通过岩柱在巷道顶部和两帮

2、预抽煤层瓦斯 对于无保护层或单一突出危险煤层的矿井，可以采用预抽煤层瓦斯作为 区域性防突措施。这种措施的实质是，通过一定时间的预先抽放瓦斯，降低 突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量，并由此引起煤层收缩变形、地应力下 降、煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应，使被抽放瓦斯的煤体丧失或 减弱突出危险性。 （二）局部防突措施 1、松动爆破 作用机理：松动爆破是向掘进工作面前方应力集中区，打几个钻孔装药 爆破，使煤炭松动，集中应力区向煤体深部移动，同时加快瓦斯的排出，从 而在工作面前方造成较长的卸压带，以预防突出的发生。松动爆破分为深孔 和浅孔两种。深孔松动爆破一般用于煤巷或半煤岩巷掘进工作面，钻孔直经 一般为40～60mm，深度8m～15m（煤层厚时取大值）。浅孔松动爆破主要用 于采煤工作面，鸡西矿务局大通沟煤矿的施工参数为：孔径42mm、孔深2.4m、 孔间距3.0m。钻孔垂直煤壁，松动炮眼超前工作面1.2m 2、钻孔排放瓦斯 作用机理：石门揭煤前，由岩巷或煤巷向突出危险煤层打钻，将煤层中 的瓦斯经过钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采 掘工作。 3、水力冲孔 作用机理：水力冲孔是在安全岩（煤）柱的防护下，向煤层打钻后，用 高压水射流在工作面前方煤体内冲出一定的孔道，加速瓦斯排放。同时，由 于孔道周围煤体的移动变形，应力重新分布，扩大卸压范围。此外，在高压 水射流的冲击作用下，冲孔过程中能诱发小型突出，使煤岩中蕴藏的潜在能 量逐渐释放，避免大型突出的发生。 4、超前钻孔 作用机理：它是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻 孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中 应力区移向煤体深部。 5、金属骨架 作用机理：当石门掘进工作面接近煤层时，通过岩柱在巷道顶部和两帮