我国煤矿瓦斯防治新技术介绍

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1、我国煤矿瓦斯防治新技术介绍（王兆丰研究员）河南理工大学2006年7月河南理工大学2006年7月郑州大平“10.20”事故简介2004年10月20日22时9分发生特大型煤与瓦斯突出，突出地点在距地表深612米的21岩石下山掘进工作面。煤与瓦斯突出之后，引发瓦斯爆炸。引发爆炸时间为2004年10月20日22时40分；瓦斯爆源点在西大巷与11轨道石门交汇点附近的西大巷内；瓦斯爆炸波及矿井西翼11、13、15采区和井下爆破材料库。148人死亡，32人受伤。21岩石下山掘进工作面进入矿井深部，处于地质构造复杂地带；该矿

2、为高瓦斯矿，对矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高没有引起足够重视。煤与瓦斯突出是一种复杂的矿井瓦斯动力现象，到目前为止，各种地质、开采条件下，煤与瓦斯突出发生的规律还没有完全掌握。该矿局部通风设施管理混乱，加大了煤与瓦斯突出后的瓦斯逆流，高浓度瓦斯进入西大巷新鲜气流，达到爆炸界限，遇到架线式电机车产生的火花，发生瓦斯爆炸。根据瓦斯监控系统测定的数据，煤与瓦斯突出距瓦斯爆炸有30分钟时间，这期间大平煤矿应急处置措施不力，安全管理存在漏洞也是导致事故扩大的重要原因。报告内容快速消突新技术瓦斯抽放新技术瓦

3、斯爆炸防治知识水力挤出钻孔布置一、快速消突新技术水力挤出设备一、快速消突新技术一、快速消突新技术水力挤出前水力挤出后⑴施工工程量小只施工3－5个直径42mm、深8－10m的钻孔⑵时间周期短整个过程只需要不到1小时的时间⑶消突成本降低⑷消突效果显著效检超标率低实现正规作业循环掘进速度提高幅度大一、快速消突新技术σyσxσyσzσx掘进工作面前方煤体三向不对称受力状态一、快速消突新技术σyσxσyσzσx水力挤出前受力状态水力挤出时受力状态一、快速消突新技术水力挤出措施后煤体的应力状态分析手段：数值模拟技术平台：

4、ANSYS有限元分析软件步骤：几何建模、定义单元类型和材料属性、网格划分、约束和载荷施加、求解、通用后处理等步骤。一、快速消突新技术网格单元划分采用空间六面体单元对模型分网，整个模型共划分为40839个单元，51836个节点。一、快速消突新技术求解和通用后处理:垂直应力水平应力煤体位移弹性能量孔周围应力(垂直、水平)一、快速消突新技术一、快速消突新技术机理之一：卸压带加长，集中应力带前移，应力集中程度下降一、快速消突新技术一、快速消突新技术一、快速消突新技术模拟结果显示，水力挤出前煤体前方弹性潜能为（7.06

5、～8.17）×108N·M，水力挤出后煤体前方弹性潜能降为（0.98～4.23）×108N·M，幅度降低接近50%。减少的这部分弹性潜能主要消耗在一定范围内的前方煤体破裂、错动和向掘进工作面自由空间发生的位移上。机理之二：前方煤体弹性潜能大幅降低一、快速消突新技术机理之三：煤体前方透气性增加、瓦斯充分释放一、快速消突新技术一、快速消突新技术除了下述情况外，水力挤出消突措施均是适用的：⒈地质构造影响地段；⒉煤层倾角大于25度的上山巷道。一、快速消突新技术二、矿井瓦斯抽放新技术《规程》第一百四十五条规定：有下列情

6、况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或下临时抽放瓦斯系统：（一）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。（二）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：1．大于或等于40m3/min；2．年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30m3/min；3．年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25m3/min；4．年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20m3/min；5．年产量小于或等于0.4Mt的矿井，大于15m3/min。（三）开采有煤与

7、瓦斯突出危险的煤层。瓦斯抽放方法本煤层抽放邻近层抽放采空区抽放上邻近层下邻近层预抽边采边抽边掘边抽半封闭抽放全封闭抽放二、矿井瓦斯抽放新技术本煤层瓦斯边掘边抽二、矿井瓦斯抽放新技术50-70m50-70mAA“钻墙”布孔边掘边抽瓦斯（新）A—A剖面钻场钻孔二、矿井瓦斯抽放新技术密闭巷道抽放均压密闭抽放（新）全封闭采空区瓦斯抽放二、矿井瓦斯抽放新技术AA运输顺槽回风顺槽A—A剖面放大图顶板岩石钻场分段走向顶板岩孔抽放二、矿井瓦斯抽放新技术二、矿井瓦斯抽放新技术二、矿井瓦斯抽放新技术三、瓦斯爆炸防治知识瓦斯爆炸是

8、一个猛烈而复杂的链式化学反应。CH4+2O2→CO2+2H20+833.28J/molCH4+2(O2+4N2)→CO2+2H20+8N2+833.28J/mol瓦斯爆炸产生的能量是巨大的。含有253m3纯甲烷的甲烷--空气混合气体，爆炸产生的能量可达9958MJ，相当于1m3硝化甘油爆炸的能量，相当于2.4m3梯恩梯爆炸的能量。瓦斯爆炸的危害：●火焰锋面火焰锋面，传播速度一般为500--700m/