一通三防及瓦斯抽采防突基础知识汇总文档格式.docx
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容易
＜0.35
＞2
我矿峁上风井等积孔为3.4m2，马庄风井为3.66m2。
四、通风网络中风流流动的三大定律
风流在通风网络中流动时，可以认为是连续的、稳定的流动。
因此，任何通风网络都遵守阻力定律、风量平衡定律和风压平衡定律三个基本定律。
这些规律对于任何形式的网络，无论其中的风路是按需分配还是自然分配，都能适用，故称为普遍规律。
五、通风网络基本形式及其特性
1、串联风路及其特性
两条或两条以上的网络分支彼此首尾顺序相联，中间没有分叉的联接形式称为串联通风网络。
也称“一条龙”通风。
串联风路的总风量与各分支的风量相等。
串联风路的总风压等于各分支风压之和。
串联风路的总风阻等于各分支风阻之和。
串联风路的总等积孔平方的倒数，等于各分支的等积孔平方的倒数之和。
2、并联风路及其特性
两条或两条以上的分支从同一个支点分开，又在另一节点同时汇合的通风网络称为并联通风网络。
并联风路的总风量等于各分支的风量之和。
并联风路的总风压等于任一分支的风压。
并联风路的总风阻平方根的倒数等于并联各分支风阻平方根倒数之和。
并联风路的总等积孔等于各分支等积孔之和。
3、角联风路及其特性
角联网络是指在两条并联网络中间又有一条或一条以上分支与两并联分支相通，不与并联的公共节点相联的网络。
六、风筒百米漏风率计算
P=×
10000
P—风筒百米漏风率;
Q吸—局扇风机吸风量；
Q出—局扇风机风筒出风量；
L—掘进工作面的风筒长度
风筒百米漏风率符合以下规定（集团公司规定）
通风距离/m
<
200
200—500
500—1000
1000—2000
>
2000
L100/100%
15
10
3
2
1.5
七、瓦斯涌出量计算
1、绝对瓦斯涌出量：
单位时间涌出的瓦斯体积，单位m3/min。
Qg=Q×
C（CH4）
式中Qg-绝对瓦斯涌出量，m3/min;
Q-风量，m3/min;
C（CH4）-风流中的平均瓦斯浓度，%。
2、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m3/t。
qg=1440×
Qg/Td
式中qg-相对瓦斯涌出量，m3/t;
Qg-绝对瓦斯涌出量，m3/min;
Td-与瓦斯涌出量相应区域的平均日产煤量，t/d。
八、瓦斯修正值计算和二氧化碳测定方法
光学瓦斯测定器是在1个标准大气压（1.01×
105Pa）温度20℃的条件下标定刻度的。
当被测地点大气压力超过（1.01×
105±
100）Pa、温度超过（20±
2）℃范围时，应当进行修正。
修正的方法是将已测得的瓦斯或二氧化碳浓度值乘以校正系数K’。
K’=101.325/p·
T/293=345.82T/P
式中T—测定地点绝对温度，绝对温度T与摄氏温度t的关系为：
T=t+273
P—测定地点的大气压力，Pa
使用光学瓦斯测定器测定二氧化碳浓度
用光学瓦斯测定器测定二氧化碳浓度时，要首先测出瓦斯浓度，然后去掉二氧化碳吸收管，在测定出瓦斯和二氧化碳混合气体的浓度，后者减去前者，再乘以0.955的校正系数（由于二氧化碳的折射率与瓦斯折射率相差不大，一般测定时，也可不校正）即为所要测定的二氧化碳浓度。
九、矿井瓦斯等级划分和认定
1、矿井瓦斯等级划分为：
（1）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井（以下简称突出矿井）；
（2）高瓦斯矿井；
（3）瓦斯矿井。
2、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
一的矿井为出形式、。
3、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。
4、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。
十、矿井风量富裕系数相关知识（以我矿为例）
1、风量富裕系数
我矿目前总进风量为16786m3/min，总回风量为17068m3/min，我矿一采区需风量为6342m3/min，三采区需风量为7690m3/min，按照山西焦煤集团矿井通风能力富裕系数不小于1.5要求，一采区需配风量为9513m3/min，三采区需配风量为11535m3/min，现我矿一采区实际配风量为8074m3/min，三采区实际配风量为8712m3/min，一采区实际风量富裕系数为1.27，三采区实际风量富裕系数为1.13。
目前矿井风量情况统计表
采区
需风量
（m3/min）
实际配风量
应配风量
备注
一采区
6342
8074
9513
-1439
三采区
7690
8712
11535
-2823
全矿井
14032
16786
21048
-4262
备注：
需风量：
根据矿井采掘工作面、硐室及其他巷道所有用风地点，按照现场条件及相关规定，计算所得需配的风量；
实际配风量：
矿井所有用风地点实际配备风量（此数据能反应实际风量富裕系数,即实际配风量与需配风量的比值）；
应配风量：
根据山西焦煤集团矿井应配风量按需风量1.5富裕系数计算所得（应配风量＝需风量×
1.5）。
通风富裕系数：
平衡矿井内部漏风和配风不均匀等因素而采用的系数，高瓦斯矿井k值取1.20。
（根据国家AQ1028-2006标准规定）
2、矿井有效风量率
我矿现有效风量为15257m3/min，总进风量为16801m3/min，有效风量率为90.8%。
（根据省厅安全质量标准化标准规定矿井有效风量率应87%）。
（1）、矿井有效风量：
送到采掘工作面、硐室、和其他用风地点的风量总称。
（2）、矿井有效风量率：
矿井有效风量占矿井总进风量的百分数。
十一、相关通风参数规定值
矿井有害气体最高允许浓度
名称
最高允许浓度（%）
一氧化碳CO
0.0024
氧化氮（换算成二氧化氮NO2）
0.00025
二氧化硫SO2
0.0005
硫化氢H2S
0.00066
氨NH3
0.004
井巷中的允许风流速度
井巷名称
允许风速/（m/s）
最低
最高
无提升设备的风井和风硐
专为升降物料的井筒
12
风桥
升降人员和物料的井筒
8
主要进、回风巷
架线电机车巷道
1.0
运输机巷，采区进、回风巷
0.25
6
采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷
4
掘进中的岩巷
0.15
其他通风人行巷道
注1：
设有梯子间的井筒或修理中的井筒，风速不得超过8m/s；
梯子间四周经过封闭后，井筒中的最高允许风速可按表中有关规定执行。
注2：
无瓦斯涌出的架线电机车巷道中的最低风速可低于1.0m/s，但不得低于0.5m/s。
注3：
综合机械化采煤工作面，在采取煤层注水和采煤机喷雾降尘等措施后，其最大风速可高于4m/s的规定值，但不得超过5m/s。
注4：
专用排瓦斯巷道的风速不得低于0.5m/s，抽放瓦斯巷道的风速不应低于0.5m/s。
矿井通风阻力要求
矿井通风系统风量
M3/min
系统的通风阻力
Pa
＜3000
＜1500
3000～5000
＜2000
5000～10000
＜2500
10000～20000
＜2940
＞20000
＜3920
第二章抽采、防突方面
一、名词解释
矿井瓦斯涌出量
从煤层和岩层以及采落的煤（岩）体涌入矿井中的气体总量，矿井进行瓦斯抽放时应包括抽放瓦斯量。
绝对瓦斯涌出量
单位时间内从煤层和岩层以及采落的煤（岩）体所涌出的瓦斯量，单位采用m3/min。
相对瓦斯涌出量
平均每产1t煤所涌出的瓦斯量，单位为m3/t。
残存瓦斯量
常压状态下，煤样解吸后残留在煤样中的瓦斯量。
损失瓦斯量
煤样从暴露到开始测定解吸量期间所遗失的瓦斯量。
粉碎前自然解吸瓦斯量
在常压状态下，煤样井下解吸后运送到实验室粉碎前所解吸的瓦斯量。
粉碎前脱气量
在负压状态下，煤样在粉碎前所解吸的瓦斯量。
粉碎后自然解吸瓦斯量
在常压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到95%以上煤样粒度小于0.25mm时所解吸的瓦斯量。
粉碎后脱气量
在负压状态下，煤样在粉碎机中粉碎到80%以上煤样粒度小于0.25mm时所解吸的瓦斯量。
常压不可解吸瓦斯量
在常压状态下，粉碎解吸后仍残存在煤样中不可解吸的瓦斯量。
抽采煤量
通过抽采后达标的煤量。
卸压瓦斯抽采
抽采受采动影响和经人为松动卸压煤（岩）层的瓦斯。
强化抽采
针对一些透气性低、采用常规的预抽方式难以奏效的煤层而采取的特殊抽采方式。
矿井瓦斯储量
煤田开采过程中，能够向开采空间排放瓦斯的煤层和岩层中赋存瓦斯的总量。
高位钻孔
指在风巷向开采煤层顶板施工的抽采钻孔（进入裂隙带）。
高抽巷
在开采层顶部处于采动影响形成的裂隙带内掘进的专用抽采瓦斯巷道。
水力压裂
在钻孔内以高压水作为动力，在无自由面的情况下使煤体裂隙畅通的一种措施。
深孔预裂爆破
在工作面采掘前施工一定深度的钻孔，并在钻孔内装填炸药，利用炸药爆破作为动力，使煤体裂隙增大，提高煤层透气性的一种措施。
矿井瓦斯储量
指矿井可采煤层的瓦斯储量、受采动影响后能够向开采空间间排放的不可采煤层及围岩瓦斯储量之和。
瓦斯抽采量
指矿井抽出瓦斯气体中的纯瓦斯量。
可抽瓦斯量
指瓦斯储量中在当前技术水平下能被抽出来的最大瓦斯量。
煤层透气性系数
表征煤层对瓦斯流动的阻力、反映瓦斯沿煤层流动难易程度的系数。
钻孔瓦斯流量衰减系数
表示钻孔瓦斯流量随时间延长呈衰减变化的系数。
二、有下列情况之一的矿井必须进行瓦斯抽采，并实现抽采达标：
1、开采有煤与瓦斯突出危险煤层的；
2、一个采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min或者一个掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min的；
3、矿井绝对瓦斯涌出量大于或等于40m3/min的；
4、矿井年产量为1.0～1.5Mt，其绝对瓦斯涌出量大于30m3/min的；
5、矿井年产量为0.6～1.0Mt，其绝对瓦斯涌出量大于25m3/min的；
6、矿井年产量为0.4～0.6Mt，其绝对瓦斯涌出量大于20m3/min的；
7、矿井年产量等于或小于0.4Mt，其绝对瓦斯涌出量大于15m3/min的。
三、瓦斯抽采矿井必须满足以下八项基础条件，不符合下列情况之一的，应当判定为抽采基本条件不达标：
1、经矿井瓦斯涌出量预测或者矿井瓦斯等级鉴定、评估符合应当建立瓦斯抽采系统的矿井，矿井瓦斯抽采设计及抽采系统工程报省煤炭工业厅备案或审批、验收合格，且系统运行稳定；
建立移动抽采系统的矿井，抽采设计及抽采系统工程报集团公司通风处审批、验收合格，且系统运行稳定。
2、抽采泵站的装机能力和管网能力应当满足瓦斯抽采达标的要求。
备用泵能力不得小于运行泵中最大一台单泵的能力；
运行泵的装机能力不得小于瓦斯抽采达标时应抽采瓦斯量对应工况流量的2倍。
3、矿井在编制生产发展规划和年度生产计划时，必须同时组织编制相应的瓦斯抽采达标规划和年度实施计划，确保“抽、掘、采平衡”。
4、矿井瓦斯抽采设计应当符合相关规定。
采掘工作面抽采工程必须由矿编制专项设计，经矿总工程师审核，报集团公司总工程师批准。
5、采掘工作面抽采工程竣工后，必须由矿总工程师组织相关部门进行验收，相关负责人签字；
并绘制抽采工程竣工图和记录保存施工过程中的异常现象（如喷孔、顶钻、卡钻）等内容。
6、瓦斯抽采矿井必须建立瓦斯抽采达标自评价工作体系和瓦斯抽采管理制度。
7、建立、完善瓦斯抽采监控系统，实时监控管网瓦斯浓度、压力或压差、流量、温度等参数及设备的开停状态进行监测。
计量测点应布置在泵站、主管、分（支）管、采区支管及需要单独评价的区域分支、钻场等测点，抽采瓦斯计量装置应当符合相关计量标准要求，定期检测。
8、建立瓦斯抽采效果评判测试技术分析实验室、且仪器、仪表配备齐全。
四、瓦斯抽采量计算
1、工况状态下混合量及纯量计算公式
（1）工况状态下混合量计算公式
Q工混—工况状态下所抽出的混合气体的总量，m3/min
H—孔板前后压差（节流），mmH2O
K—孔板流量系数
（2）工况状态下纯量计算公式
Q工混—工况状态下所抽出的各种混合气体的总量，m3/min
Q工纯—工况状态下所抽出的纯瓦斯气体量，m3/min
X—抽采管道中的瓦斯浓度，%
2、标况状态下混合量及纯量计算公式
（1）标准状态下混合量计算公式为：
Q标混=K×
×
（2）标准状态下纯量计算公式为：
Q标纯=Q标混×
X
五、煤层可解析瓦斯含量的确定
Wj=W-Wc
W—煤层原始瓦斯含量，m3/tWc—煤在标准大气压力下的残存瓦斯含量
Wj—煤的可解析瓦斯含量
六、瓦斯抽采方面相关规定值
中兴矿各煤层主要参数汇总表
参数
煤层
ΔP
f
压力
（MPa）
含量
（m3/t）
百米钻孔初始瓦斯流量
（m3/min·
hm）
衰减
系数
（d-1）
透气性系数
（m2/（MPa2·
d））
0.48
0.41
6.47
0.0262-0.0429
0.3820-0.4104
0.0155-0.0437
9
0.34
0.44
7.05
0.0123-0.0741
0.46-1.1267
0.0056-0.0085
5
0.65
7.28
0.0090-0.038
0.6931-1.1875
0.015-0.0802
7.3
0.58
0.45
5.696
0.0045
0.048
6.9747
6.9
0.82
7.929
0.0039
0.049
1.2
9.0
0.78
0.50
8.007
0.0025
0.034
1.337
煤层可抽放性分类表
分类指标
煤层百米钻孔瓦斯流量衰减系数（d-1）
煤层透气性系数（m2/（MPa2.d）
容易抽放
0.003
勉强抽放
0.003-0.05
10-0.1
难以抽放
0.05
0.1
综上分析：
我矿2#、4#、5#煤层均属于难抽放煤层，6、8、9煤层均为勉强抽放煤层。
采煤工作面回采前煤的可解吸量应达到的指标
工作面日产量t
可解吸瓦斯量Wt
≤1000
≤8
1000～2500
≤7
2501～4000
≤6
4001～6000
≤5.5
6001～8000
≤5
8001～10000
≤4.5
＞10000
≤4
矿井瓦斯抽采率应达到的指标
矿井绝对瓦斯涌出量Q（m3/min）
矿井瓦斯抽采率（%）
Q＜20
≥25
20≤Q＜40
≥35
40≤Q＜80
≥40
80≤Q＜160
≥45
160≤Q＜300
≥50
300≤Q＜500
≥55
500≤Q
≥60
七、掘进工作面瓦斯抽采效果评判应根据下列规定进行：
1、瓦斯预抽时间不小于6个月；
2、评价单元瓦斯可解析量降至原始含量的50%以下；
3、评价单元瓦斯压力降至原始瓦斯压力的50%以下；
4、工作面同时满足风速不超过4m/s、回风流中瓦斯浓度低于0.5%。
八、采煤工作面瓦斯抽采效果评判应根据下列规定进行：
1、煤层瓦斯预抽时间必须大于6个月以上（以最后抽采钻孔计算）；
3、评价单元瓦斯压力降至原始瓦斯压力的50%以下。
4、对瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面，工作面抽采效果达标评判可根据同一煤层相邻工作面开采时瓦斯量计算工作面抽采率，当采煤工作面瓦斯抽采率满足（下表）规定时，工作面同时满足风速不超过4m/s、回风流中瓦斯浓度低于0.5%时，瓦斯抽采效果判断为达标。
采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标
工作面绝对瓦斯涌出量Q（m3/min）
工作面瓦斯抽采率（%）
5≤Q＜10
≥20
10≤Q＜20
≥30
40≤Q＜70
70≤Q＜100
100≤Q
≥70
九、防突方面相关知识
（一）区域突出危险性预测方法
1、单项指标法
采用煤的破坏类型，瓦斯放散初速度（△p），煤的坚固性系数（f）和煤层瓦斯压力（P）作为预测指标，各种指标的突出危险临界值应根据实测资料确定，无实测资料时可参考下表所列数据。
只有全部指标达到或超过其临界值时方可划为突出煤层。
预测煤层突出危险性单项临界指标值
煤层突出危险性
煤的破坏类型
瓦斯放散初速度指标△P
煤的坚固性系数f
煤层瓦斯压力p/Mpa
突出危险性
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ
≥10
≤0.5
≥0.74
无突出危险性
Ⅰ、Ⅱ
＜10
＞0.5
＜0.74
煤的破坏类型分类表
破坏类型
光泽
构造与构造特征
节理性质
节理面
性质
断口性质
手试
强度
I类
（非破
坏煤）
亮与半亮
层状构造，块状构造，条带清晰明显
一组或二三组节理，节理系统发达，有次序
有充填物（方解石），次生面少，节理、劈理面平整
参差阶状，贝状，波浪状
坚硬，用手难以掰开
II类
（破坏煤）
1、尚未失去层状，较有次序
2、条带明显，有时扭曲，有错动
3、不规则块状，多棱角
4、有挤压特征
次生节理面多，且不规则，与原生节理呈网状节理
节理面有擦纹、滑皮。
节理平整，易掰开
残差多角
用手极易剥成小块，中等硬度
III类煤
（强烈破坏煤）
半亮与半暗
1、弯曲呈透镜体构造
2、小片状构造
3、细小碎块，层理紊乱无次序
节理不清，系统不达到，次生节理密度大
有大量擦痕
残差及
粒状
用手捻之可成粉末、碎粒
IV类煤
（粉碎煤）
暗淡
粒状或小颗粒胶结而成，形似天然煤团
无节理，成粘块状
用手捻之可成粉末
V类煤
（全粉煤）
1、土状构造，似土质煤
2、如断层泥状
土状
易捻成粉末，疏松
2、瓦斯地质统计法。
根据已开采区域的煤层赋存和地质构造情况以及突出分布规律，划分出突出危险区、突出威胁区。
突出危险区应符合下列条件：
①上水平发生过一次突出的区域；
下水平的垂直对应区域应预测为突出危险区；
②根据上水平突出点分布；
地质构造情况；
突出点距断层最远距离线情况；
上水平地质构造分布，推测下水平或下采区的突出危险性情况（如下图）；
③未划定的其他区域为突出威胁区。
3、综合指标法预测突出危险性计算公式
D=（0.0075H/f-3）·
（p-0.74）
K=△P/f
式中D—煤层突出危险性综合指标
K—煤的突出危险性综合指标
H—开采深度，m
P—煤层瓦斯压力，取两钻孔瓦斯压力最大值，MPa
△P—软分层煤的瓦斯放散初速度指标
f—软分层煤的坚固性系数
综合指标预测煤层区域突出危险性的临界指标
煤层突出危险性综合指标
D
K
无烟煤
其他煤种
≥0.25
≥15
＜0.25
＜20
＜15
注：
（1）、如果D=（0.0075H/f-3）·
（p-0.74）式中，两括号内计算都为负值时，无论D值大小，都为突出威胁区。
（2）、地质勘探和新建井进行突出预测时，突出威胁区视为无突出危险煤层。
（3）、采用综合指标法对煤层进行区域预测时，应符合下列要求：
①在岩石工作面向突出煤层至少打两个测压孔，测定瓦斯压力（P），取其最大值；
②在打测压孔过程中，每米煤钻孔采取一个煤样，测定煤的坚固性系数（f），将两个测压孔所测得的坚固性系数量最小值加以平均，作为该煤层平均坚固性系数；
③将坚固性系数最小的两个煤样混合后，测定煤的瓦斯放散速度指标（△p）；
④测定后，填写综合指标法预测区域突出危险性报告表，见下表。
综合指标预测区域突出危险性报告表
局矿井
水平
石门
距地表垂深/m
煤层瓦斯压力测定
钻孔编号
钻孔直径/mm
孔长/m
钻孔倾角
瓦斯压力随时间变化曲线
岩孔
煤孔
合计
封孔长度/m
封孔日期
（年、月、日）
安设瓦斯压力表日期
最大瓦斯压力/MPa
煤的坚固性系数
煤的瓦斯散放初速度指
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