矿井瓦斯防治复习资料

矿井瓦斯防治复习资料

一、名词解释：

1、煤矿瓦斯：从广义上讲是指井下有毒气体的总称，从狭义上讲指甲烷。

2、吸附容积是指由微孔所构成的容积，一般认为是不可压缩的。

3、瓦斯风化带：是“CO2-N2”“N2”“N2-CH4”带的统称。

4、煤的孔隙率：空隙的总体积与煤的总体积之比，用n来表示。

5、瓦斯吸附饱和度：是指吸附瓦斯量和极限吸附量的比值。

6、煤层瓦斯压力：指煤层孔隙内气体分子自由热运动所产生的作用力，由游离瓦斯形成，即瓦斯作用于孔隙壁的压力。原始煤层瓦斯压力：指煤层未受采动、瓦斯抽采及人为卸压等影响处的煤层瓦斯压力；煤层残余瓦斯压力：指煤层受采动、瓦斯抽采及人为卸压等影响后残余的瓦斯所呈现的压力。

7、原始瓦斯含量：煤层未收到采动影响而处于原始赋存状态时，单位质量煤中所含有的瓦斯体积。残余瓦斯含量：当煤体受到采动等因素的影响或瓦斯抽采后，煤层中剩余的瓦斯含量称为残余瓦斯含量。残存瓦斯含量：在标准状态下，煤样自然解吸平衡后，残存在煤样中的瓦斯含量。

8、煤层渗透性系数：其物理意义是在1m3媒体的两侧，当其压力的平方差为0.01MPa2时，通过1m3媒面，每日流过的瓦斯量。

9、煤层瓦斯抽采率：是指对采用各种抽采方法对煤层的某一区域进行抽采的瓦斯量占该区域煤层瓦斯储量的百分比。

10、（次要）绝对瓦斯涌出量：是指矿井建设或者生产过程中在单位时间内从煤层和岩层中平均涌出的瓦斯体积，单位为m3/min.

11、保护层：为降低邻近高瓦斯煤层的瓦斯含量或消除邻近煤层的突出危险而先开采的煤层或岩层。上保护层：位于高瓦斯煤层或突出危险煤层上方的保护层。下保护层：位于高瓦斯煤层或突出危险煤层下方的保护层。被保护层：可使邻近的高瓦斯或突出危险煤层的突出危险区域转变为低瓦斯煤层或是无突出危险区，该高瓦斯煤层或突出危险煤层称为被保护层。

12、煤与瓦斯突出：煤层中存储的瓦斯能和应力能的失稳释放，表现为在极短的

时间内向生产空间抛出大量煤岩和瓦斯。

13、（次要）煤与瓦斯的突出机理：煤与瓦斯突出的发动、发展和终止的原因条

件及过程。

14、钻屑瓦斯解吸指标△h2物理意义：煤样（10g）自煤体脱落暴露于大气之中第四分钟和第五分钟的瓦斯解吸所产生的压差，单位为Pa。钻屑瓦斯解吸指标K2物理意义：煤样自煤体脱落暴露于大气之中解吸第一分钟内，每克煤样的瓦斯解吸总量，单位为mL·(min0.5)-1 15、石门揭煤突出是指石门自煤层底（顶）板在爆破揭开和穿过煤层过程中，由于岩柱的突然破碎，煤体应力状态和瓦斯赋存状态突然改变，富含瓦斯的煤层在地应力和瓦斯压力作用下，快速向巷道空间抛出大量煤岩，并伴有大量瓦斯涌出。

16、（次要）瓦斯爆炸是甲烷和空气混合后，在一定的条件下遇高温热源发生的剧烈的连锁反应，并伴有高温高压现象，在瓦斯爆炸过程中，火焰从火源占据的空间不断的传播到爆炸性混合气体所在的整个空间。

二、简答：

1、矿井瓦斯防治的目的：（1）减少瓦斯涌出，预防瓦斯超限，降低瓦斯积聚，为矿井通风创造有利条件；（2）降低煤层中存储的瓦斯能量，降低煤体强度，防治突出；（3）开发利用高效清洁能源；（4）降低对环境的污染。

2、影响瓦斯解吸的因素：（1）瓦斯压力（2）煤的破坏类型（3）煤的粒度（4）煤的内在

水分（5）温度

3、煤的吸附性的影响因素：（1）煤的变质程度（2）煤的有机显微组分（3）温度（4）煤中水分

4、间接法测定瓦斯含量的原理：间接法是建立在煤吸附瓦斯理论的基础上的，测定的瓦斯含量为原始煤体中所含有的瓦斯量，即吸附和游离两种状态下瓦斯含量的总和。首先需要在井下实测或者根据已知规律推算煤层原始瓦斯压力，并在实验室测定吸附常数a、b，煤的孔隙率、煤工业分析等参数，然后再根据公式计算出煤层瓦斯含量。

5、.煤矿瓦斯等级鉴定的暂行办法.中瓦斯、高瓦斯、突出矿井的分类依据矿井瓦斯等级划分为：（1）突出矿井；（2）高瓦斯矿井；（3）瓦斯矿井。

具备下列情形之一的矿井为突出矿井：（1）发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的；（2）经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的；（3）依照有关规定有按照突出管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定的。

具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井：（1）矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t；（2）矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min；（3）矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min；（4）矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min。同时满足下列条件的矿井为瓦斯矿井：（1）矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t；（2）矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min；（3）矿井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min；（4）矿井各采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min。

瓦斯矿井每2年进行一次瓦斯等级鉴定。高瓦斯矿井和突出矿井不再进行周期性瓦斯等级鉴定工作，但应每年测定和计算矿井、采区、工作面瓦斯涌出量。经鉴定或者认定为突出矿井的，不得改定为瓦斯矿井或高瓦斯矿井（以下统称非突出矿井）。

6、煤矿瓦斯涌出构成关系（P82）

7、煤矿综合瓦斯抽采的必要性：单一的瓦斯抽采方式抽采量有限，且在空间、时间上不能贯穿工作面瓦斯抽采的整个过程，单一的瓦斯抽采方法无法保证工作面的安全开采，因此，大至矿井，小至采掘工作面，在瓦斯治理手段的运用上必须坚持多措并举的思想，进行综合瓦斯抽采。

8、地应力与瓦斯压力在突出过程中的作用？

地应力在突出过程中的主要作用有三：（1）是激发突出；（2）是在发展阶段中与瓦斯压力梯度联合作用对煤体进行剥离、破碎；（3）是影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新的裂隙、控制着瓦斯的流动、卸压瓦斯流和瓦斯解吸过程，当煤体突然破坏时，伴随着卸压过程、新旧裂隙系统连通起来并处于开放状态，顿时显现卸压流动效应，形成可以携带破碎煤的有压头的膨胀瓦斯风暴。

瓦斯在突出过程中的主要作用有三：（1）是在某些场合，当能形成高瓦斯压力梯度（例如2MPa/cm）时，瓦斯可独立激发突出，在自然条件下，由于地应力的配合，可以不需要这样高的瓦斯压力梯度就可以激发突出；（2）是发展与实现突出的主要因素，在突出发展阶段中，瓦斯压力与地应力配合连续地剥离粉碎煤体使突出向煤体深部传播；（3）是膨胀着的具有压头的瓦斯风暴不断地把破碎的煤运走、粉碎，并使新暴露的突出孔壁附近保持着较高的地应力梯度与瓦斯压力梯度，为连续剥离煤体准备条件。

9、区域综合防突措施：（1）区域突出危险性预测；（2）区域防突措施；（3）区域措施效果检验；（4）区域验证。

局部综合防突措施：（1）工作面突出危险性预测；（2）工作面防突措施；（3）工作面措施效果检验；（4）安全防护措施。

10、（了解）突出预兆可分为三个方面：（1）地压显现方面：煤炮声、支架声响、掉碴、岩煤开裂、底鼓、岩与煤自行剥落、煤壁外鼓、来压、煤壁颤动、钻孔变形、垮孔顶钻、夹

钻杆、钻粉量增大、钻机过负荷；（2）瓦斯涌出方面：瓦斯浓度增大、瓦斯涌出忽大忽小、打钻时顶钻、卡钻和抱钻、钻孔喷瓦斯、煤壁或工作面温度降低、少数煤壁温度升高；（3）煤力学性能与结构：层理紊乱、煤强度松软或软硬不均、煤暗淡无光泽、煤厚变化大、倾角变陡、波状隆起、褶曲、顶底板阶状凸起、断层、煤干燥。

三、填空：

1、煤矿瓦斯事故分为：瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和瓦斯窒息。

2、瓦斯的三重效应：安全效应、经济效应、环境效应。

3、安全生产工作方针：安全第一，预防为主，综合治理

4、我国瓦斯治理工作12字方针：先抽后采，监测监控，以风定产。

5、我国瓦斯治理工作16字体系：通风可靠、抽采达标、监控有效、监管到位。

6、煤炭经历的两个成气时期：生物化学成气时期，煤化变质作用成气时期。

7、煤中瓦斯赋存状态一般有：吸附状态和游离状态。吸附状态分为吸收和吸着。

8、煤层瓦斯沿垂向一般分为两个带：瓦斯风化带和甲烷带。它们的区分临界是甲烷浓度80%。瓦斯风化带分为“CO2-N2”“N2”“N2-CH4”三个带。

9、煤的总空隙随着煤变质程度的增加先增加后减少，而微孔则是一直增加。/10煤层瓦斯压力测定，按照测压时是否向测压孔内注入补偿气体，测定方法可分为主动测压法和被动测压法。

10、煤层瓦斯压力测定，按照测压时是否向测压孔内注入补偿气体，测定方法可分为主动测压法和被动测压法。

11、直接发测定煤层瓦斯含量中煤层原始瓦斯含量为损失瓦斯量、解吸瓦斯量和残存瓦斯量三部分之和。

12、煤层瓦斯流场分类：按流场的空间流向分为单向流体、径向流体和球向流体。

13、瓦斯扩散理论分为：菲克型扩散、诺森扩散和过渡型扩散。

14、煤矿瓦斯涌出量预测方法：分源预测法和矿山统计法。

15、煤矿瓦斯抽采指标

（1）煤与瓦斯突出煤层的抽采指标：主要是残存瓦斯含量、残存瓦斯压力突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下。若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降0.74Mpa以下。（2）高瓦斯煤层的抽采指标：可解吸瓦斯含量

（3）工作面采中抽采的指标：采煤工作面瓦斯抽采率

（4）矿井瓦斯抽采的指标：最低瓦斯抽采率

16、瓦斯抽采按与煤层开采的时间关系分类：采前抽采、采中抽采、采后抽采；以开采煤层瓦斯源的空间条件划分：本煤层抽采、邻近层抽采、采煤工作面抽采、掘进工作面抽采和采空区抽采。

17、地面采前抽采瓦斯的工作程序：（1）瓦斯资源评价；（2）地面钻井设计；（3）地面钻井施工；（4）煤层强化增流；（5）钻井瓦斯抽采；（6）钻井修井作业

18、穿层钻孔采前抽采瓦斯方法：（1）底板岩巷大面积穿层钻孔预抽法（2）底板岩巷穿层钻孔煤巷条带预抽法；顺层钻孔抽采瓦斯方法：（1）顺层钻孔采前抽采法（2）顺层钻孔递进掩护彩铅抽采法（后两种即将淘汰）

19、采场顶底板煤岩体裂隙发育及分带分布：从上到下：弯曲带（弯曲下沉带）、断裂带（裂隙带）、垮落带（冒落带）、底鼓裂隙带、底鼓变形带

20、根据动力现象的力学（能源）特征的不同，将煤与瓦斯动力现象分为煤与瓦斯突然喷出（简称突出）、煤的压出伴随瓦斯涌出（简称压出）和煤的倾出伴随瓦斯涌出（简称倾出）3

种类型。

21、依据抛出的煤（岩）质量将动力现象的强度分类为：小型突出、中型突出、次大型突出、大型突出、特大型突出

22、综合作用说认为突出是地应力、瓦斯、煤的力学性质等因素综合作用的结果。

23、突出过程可划分为四个阶段：准备阶段、激发阶段、发展阶段、终止阶段。

24、采中瓦斯抽采方法：1、地面钻井瓦斯抽采方法2、穿层钻孔瓦斯抽采方法

25、顺层钻孔瓦斯抽采方法4、巷道瓦斯抽采方法5、采空区埋管瓦斯抽采方法

26、区域防突措施主要有：保护层开采和预抽煤层瓦斯2种。

27、防突工作坚持“区域防突措施先行，局部防突措施补充”的原则。区域防突工作应当做到“多措并举，可保必保，应抽尽抽，效果达标”。

28、根据《防突规定》要求，矿井有下列情况之一的，应当立即进行突出煤层鉴定；鉴定未完成前，应当按照突出煤层管理：(1)煤层有瓦斯动力现象的；(2)相邻矿井开采同一煤层发生突出的；(3)煤层瓦斯压力达到或者超过0.74Mpa的。

29、突出煤层鉴定的单项指标临界值煤层破坏类型瓦斯放散初速度△P 坚固性系数. 瓦斯压力（相对压力）P/MPa 临界值Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ≥10 ≤0.5 ≥0.74

30、突出呈现出区域性分布，在突出煤层中，有突出危险区和无突出危险区。

31、根据煤层瓦斯参数结合瓦斯地质分析的区域预测方法应当按照下列要求进行：

(1)煤层瓦斯风化带为无突出危险区域；

(2)根据已开采区域确切掌握的煤层赋存特征、地质构造条件、突出分布的规律和对预测区域煤层地质结构的探测、预测结果，采用瓦斯地质分析的方法分出突出危险区域；

(3)在上述两项划分出的无突出危险区和突出危险区以外的区域，应当根据煤层瓦斯压力p 进行预测。

32、对预抽煤层瓦斯区域防突措施检验的主要指标为残余瓦斯压力和残余瓦斯含量。

33、工作面预测的方法主要有综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法、复合指标法、R值指标等。

34、钻屑瓦斯解吸指标法预测石门揭煤工作面突出危险性的参考临界值煤样△h2指标临界值/Pa

35、K1指标临界值/[mL·(min0.5)-1] 干煤样200 0.5 湿煤样160 0.4

35、钻屑指标法测定工作面突出危险性时，测试的指标主要包括钻屑瓦斯解吸指

标和钻屑量S。复合指标法预测工作面突出危险性时，测试的指标主要包括钻孔瓦斯涌出初速度q和钻屑量S指标。

36、防治煤与瓦斯突出措施可分为区域防突措施和局部防突措施。

37、区域防突措施包括开采保护层和预抽煤层瓦斯两种措施。

38、保护层开采的保护范围：保护层开采并同时抽采被保护层卸压瓦斯后，在空

间上使突出危险煤层的突出危险区域转变为无突出危险区域的有效范围，包括沿

倾斜方向、走向方向和层间垂向3个方向的保护范围。

39、局部措施是在煤与瓦斯突出煤层采掘工作面前方局部区域内采取防突措施，

经效果检验确认，消除该局部区域的突出危险性、形成阻止突出的安全带后，在

留有足够超前距的条件下进行采掘作业。

局部措施可分为基本措施、增强措施和保障措施3类。

40、安全防护的措施：远距离爆破、防突反向风门、避难所与压风自救系统

41、避难所与压风自救系统：监测监控系统、井下人员定位系统、井下紧急避险

系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统。

42、瓦斯爆炸三要素：瓦斯爆炸浓度5％~15％；引爆火源（引火源的能量大于

最小点燃能量0.28mJ、温度高于最低点燃温度595C、且火源存在的时间大于瓦

斯爆炸感应器）、氧气浓度（氧气浓度超过失爆氧浓度）。

四、计算论述部分：

瓦斯抽采效率、残存量、安全线法、瓦斯涌出量预测（工作面预测）

安全线法：用于进行瓦斯压力随埋深关系的预测。

使用原则：选择标志点进行线性连接，作出安全线，使除了异常点以外的其余部分测点均在该直线以下。标志点需要结合瓦斯带下限临界值（压力为0.15~0.2MPa）确定，当选择两个标志点做出的曲线通过该临界点（或在附近）时，标志点选择正确，否则需要重新确定标志点。在无法找到两个标志点时，应该充分考虑风化带下限临界值，选择一个标志点，取静水压力梯度（0.01MPa /m）作为瓦斯压力梯度做出安全线，并应满足除异常点外的其余部分测点均在该直线以下。深部水平部分测定的压力值比较低，不能作为标志点使用。一般安全线的斜率变化处于0.01±0.005范围内。