1、第一章 礦井瓦斯災害防治復習題1什么是礦井瓦斯？瓦斯的主要物理及化學性質有哪些？從廣義上講，礦井瓦斯是指從煤層或巖層中放出或生產過程中產生并涌入到礦井內的各種氣體。狹義的講，礦井瓦斯專指甲烷（CH4）。瓦斯是無色、無味、無臭、無毒的氣體。瓦斯在大氣壓力為101.325KPa，溫度為0 的標準狀態下，容重為0.716 kg/m3。瓦斯比空氣輕，其比重為O.554 ，瓦斯的擴散能力是空氣的1.6 倍，且滲透能力很強。瓦斯微溶于水，在20 和101.325KPa時，其溶解度僅3.31 ,0時為5.56。瓦斯不助燃，但條件適宜時能發生燃燒和爆炸。2瓦斯是如何生成的？煤內實際含有的瓦斯量是否等于生成量？

2、煤層瓦斯是腐植型有機物（植物）在成煤過程中生成的,是與煤炭共生的氣體產物。成氣過程可分為兩個階段。第一階段為生物化學成氣時期。第二階段為煤化變質作用時期。但在漫長的地質年代中，在地質構造（地層的隆起、浸蝕和斷裂）的形成和變化過程中，瓦斯本身在其壓力差和濃度差的驅動下進行運移，一部分或大部分瓦斯擴散到大氣中，或轉移到圍巖內。所以煤內實際含有的瓦斯量是不等于生成量。3瓦斯在煤內存在的形態有哪些？相互之問有何關系？礦井瓦斯在煤、巖層中以自由狀態和吸附狀態存在。自由狀態又稱游離狀態，是指瓦斯以自由氣體狀態存在于煤、巖層的裂隙或空洞之中。吸附狀態分為兩種表現形式，即吸著狀態和吸收狀態。自由瓦斯和吸附瓦斯

3、的關系：二者是處于一種動平衡狀態，即在一定條件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相轉化。我們把由自由瓦斯轉化為吸附瓦斯的現象叫做瓦斯的吸附，把吸附瓦斯轉化為自由瓦斯的現象叫做瓦斯的解吸。當外界壓力增高或溫度降低時，一部分自由瓦斯被吸附而轉化為吸附瓦斯，當外界壓力降低或溫度升高時，一部分吸附瓦斯又可解吸為自由瓦斯。4煤層瓦斯壓力和煤層瓦斯含量有什么關系？影響煤層瓦斯含量的因素有哪些？煤層瓦斯壓力是決定煤層瓦斯含量的一個主要因素，當煤吸附瓦斯的能力相同時，煤層瓦斯壓力越高，煤中所含的瓦斯量也就越大。在煤與瓦斯突出的發生、發展過程中，瓦斯壓力起著重大作用。影響煤層瓦斯含量的因素有以下幾個方面：（1）煤田地質

4、史。（2）地質構造。（3）煤層的賦存條件。（4）煤層的圍巖性質。（5）煤的變質程度。（6）巖漿活動。（7）水文地質條件。5. 礦井瓦斯涌出形式有哪些？礦井的瓦斯涌出量如何表示？瓦斯從煤層或圍巖中涌出的形式有兩種：（1）普通涌出；（2）特殊涌出。礦井瓦斯涌出量可用絕對瓦斯涌出量（Q絕=QC6024）和相對瓦斯涌出量兩個參數來表示（q相= Q絕n/T ）。6某采區的月產量為9000t，月工作日為30大，測得該采區的回風量為 480m3min，瓦斯濃度為0.16。求該采區的瓦斯涌出量。（答案：2.88m3 / min；13.8m3 / t 。） 7影響瓦斯涌出量的因素有哪此？（1）煤層和圍巖的瓦斯含

5、量。（2）開采深度。（3）開采規模。（4）開采順序與開采方法。（5）地面氣壓的變化。8我國的礦井瓦斯等級是如何劃分的？煤礦安全規程規定：一個礦井中，只要有一個煤（巖）層中發現過瓦斯，該礦井即定為瓦斯礦井，并依照礦井瓦斯等級的工作制度進行管理，礦井瓦斯等級，按照平均日產一噸煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式劃分為：低瓦斯礦井：10 m3 及其以下；高瓦斯礦井：10 m3以上；煤與瓦斯突出礦井。礦井在采掘過程中，只要發生過一次煤與瓦斯突出，該礦井即為突出礦井，發生突出的煤層定為突出煤層。9瓦斯爆炸的條件是什么？爆炸界限是多少？ 瓦斯爆炸的發生必須具備3 個基本條件： 瓦斯濃度在爆炸界限內，一般為516。

6、混合氣體中的氧濃度不低于12。 有足夠能量的點火源，通常為650，最低點燃能量為0.28mJ 。爆炸界限一般為516。10.局部地點的瓦斯積聚是造成瓦斯爆炸事故的根源，積聚原因主要是什么？瓦斯積聚原因主要是（1）通風系統不合理；（2）正常生產時期，煤礦井下的通風設施被隨意改變其狀態；（3）采掘工作面的串聯通風；（4）局部通風機隨意停止運轉；（5）對封閉的區域或停工一段時間的工作面恢復通風，未制定專門的排放瓦斯措施；（6）采空區和盲巷中往往積存大量高濃度的瓦斯；（7）當采掘工作面推進到地質構造異常區域時，有可能發生瓦斯異常涌出，造成瓦斯積聚；（8）巷道冒落空洞由于通風不良容易形成瓦斯積聚。11小

7、煤礦的瓦斯積聚的主要特點是什么？小煤礦的瓦斯積聚除第10題幾個方面外，還有以下幾點： 獨眼井開采，沒有形成通風系統。 未安裝主要通風機，依靠自然風壓進行通風。 使用局部通風機代替主要通風機，通風機能力不匹配，井下風量過小。 回風井筒兼作提升，礦井漏風嚴重，通風機不能發揮作用。 礦井停工停風或掘進工作面停工停風。 井下通風系統混亂，串聯通風嚴重。 掘進工作面無局部通風機，或只有一臺局部通風機給多個掘進頭通風。 沒有瓦斯檢查、監測制度或制度很不完善，缺乏相應的瓦斯檢查儀器或瓦斯檢查儀器儀表超期使用誤差太大。 無專門的安全技術人員從事安全管理工作，或安全技術及管理人員的素質太低等。12煤(巖)與瓦斯

8、突出分類按照突出物質的不同，突出可分為煤與甲烷突出、巖石與甲烷突出、砂巖和二氧化碳突出，以及煤、巖、二氧化碳和甲烷突出。按照突出動力源的不同，突出又可分為傾出、壓出和突出。13煤與瓦斯突出的一般規律和預兆有哪些？我國煤與瓦斯突出的一般規律有以下幾點：（1）危險性隨開采深度及煤層厚度增大而增大。（2）絕大多數發生在掘進工作面。（3）引起應力狀態突然變化的區域。（4）主要誘導因素是采掘作業，其次為爆破、風鎬、手鎬作業。突出預兆主要有以下幾種： 聲響預兆； 煤結構變化預兆； 地壓方面的預兆； 瓦斯方面的預兆； 其他預兆。14怎樣防止采煤工作面上隅角的瓦斯積聚？回采工作面上隅角的瓦斯積聚處理技術：1、

9、增風吹散法：（1）風障引流法。（2）液壓局部通風機吹散法。（3）脈動通風技術吹散法。2、無火花設備抽排法：（1）風筒引射導風法。（2）移動泵站抽放法。3、尾巷排放法。15如何處理機械化采煤工作面瓦斯積聚？（1）加大工作面的進風量。（3）降低瓦斯涌出的不均勻性。（4）抽放瓦斯和煤壁注水。（5）采煤機附近局部瓦斯積聚，可在采煤機的切割部或牽引部安裝小型局扇或水力引射器，吹散積存的瓦斯。16如何處理頂板冒落空洞內積存瓦斯處理？頂板冒落空洞內積聚瓦斯處理的方法通常有以下幾種：（1）隔離法；（2）引風吹散法：導風板引風吹散法；風筒分支吹散法；壓風管分支吹散法。17如何處理掘進工作面局部積聚的瓦斯？（1）

10、對于瓦斯涌出量大的掘進工作面盡量使用雙巷掘進，每隔一定距離開掘聯絡巷，構成全負壓通風，以保證工作面的供風量。（2）盲巷部分要安設局部通風機供風，使掘進排除的瓦斯直接流入回風道中。（3）掘進工作面及其巷道中很容易出現冒落空洞或裂隙發育帶，對于這些地點積聚的瓦斯應使用上述有關方法予以及時處理。18規程關于井下各處允許的瓦斯濃度值分別是多少？超限時的處理措施有哪些？規程對井下各處允許瓦斯濃度的限值及超限時應采取的措施，都作了明確的規定，詳見下表 井下各處允許的瓦斯濃度值及超限時的措施地 點允許瓦斯濃度（%）超過允許濃度時必須采取的措施礦井總回風或一翼回風巷0.75礦總工程師立即調查原因、進行處理并報

11、告局總工程師采區回風巷、采掘工作面回風流1停止作業，由礦總工程師負責采取有效措施進行處理采掘工作面風流中1停止電鉆打眼，采取措施1.5停止工作、切斷電源，進行處理采掘工作面個別地點2立即進行處理，附近20m 內停止進行其他工作使用機械采煤或掘進的工作面局部積聚2附近20m 內必須停止機器運轉，并切斷電源進行處理，只有瓦斯濃度降到1 以下時，才允許開動機器放炮地點附近20m 以內風流中1禁止放炮電動機附近20m 以內的風流中1.5必須停止設備運轉、切斷電源進行處理，只有在瓦斯濃度降到1 以下，才允許開動機器19規程關于礦井瓦斯檢查的制度要求有哪些？規程規定每個礦井都必須建立井下瓦斯檢查制度，設立

12、相應的瓦斯檢查和通風管理機構。礦井瓦斯檢查的主要地點有：所有采掘工作面、硐室、使用中的機械電氣設備的設置地點、有人員作業的地點、瓦斯可能超限或積聚的地點等。其檢查要求如下：(l）采掘工作面的瓦斯濃度檢查次數： 低瓦斯礦井每班至少檢查兩次，高瓦斯礦井每班至少檢查3 次。 有煤（巖）與瓦斯突出危險的采掘工作面，有瓦斯噴出危險的采掘工作面和瓦斯涌出量較大、變化異常的采掘工作面，都必須有專人經常檢查瓦斯，并安設甲烷斷電儀。(2）采掘工作面CO2濃度應每班至少檢查兩次；有煤（巖）與CO2突出危險的采掘工作面，CO2 涌出量較大、變化異常的采掘工作面，必須有專人經常檢查CO2濃度。本班未進行工作的采掘工作

13、面，瓦斯和CO2應每班至少檢查一次；可能涌出或積聚瓦斯或CO2的硐室和巷道的瓦斯或CO2應每班至少檢查一次。(3）在有自燃發火危險的礦井，必須定期檢查CO 濃度、氣體溫度等的變化情況。(4）井下停風地點柵欄外風流中的瓦斯濃度每天至少檢查一次，擋風墻外的瓦斯濃度每周至少檢查一次。(5）在爆破過程中，嚴格執行“一炮三檢制”，爆破工、班（組）長、瓦斯檢查員每次檢測瓦斯的結果都要互相核對，并且每次都以3 人中檢測所得最大瓦斯濃度值作為檢測結果和處理依據。(6）其他作業地點或應該檢查瓦斯和CO2地點，瓦斯和CO2檢查次數由礦總工程師決定，但每班至少檢查一次。(7）瓦斯檢查人員必須執行瓦斯巡回檢查制度和請

14、示報告制度，并認真填寫瓦斯檢查班報。每次檢查結果必須記入瓦斯檢查班報手冊和檢查地點的記錄牌上，并通知現場工作人員。瓦斯濃度超過 煤礦安全規程的規定時，瓦斯檢查員有權責令現場工作人員停止工作，并撤到安全地點，并向有關人員匯報。瓦斯檢查員應由責任心強，經過專業培訓并考試合格的人員擔任。嚴禁瓦斯檢查空班、漏檢、假報等，一經發現，嚴肅處理。(8）通風安全管理部門的值班人員，必須審閱瓦斯檢查班報表，掌握瓦斯變化情況，發現問題及時處理，并向礦調度室匯報。通風、瓦斯日報表必須報礦長、總工程師審閱；一礦多井的礦必須同時送井長、井技術負責人審閱。對重大的通風、瓦斯問題，通風部門應制定措施，報礦總工程師批準，進行

15、處理。20通風或瓦斯涌出異常時期應特別注意哪些事項？（1）煤與瓦斯突出造成短時間內涌出的大量瓦斯，易形成高瓦斯區。此時，必須杜絕一切可能產生的火源；切斷該區域的供電、撤出人員，并對災區實行警戒，然后制定專門措施處理積聚的瓦斯。（2）抽放瓦斯系統停止工作時，必須及時采取增加供風、加強監測直至停產撤人的措施，防止瓦斯事故的發生。（3）排除積存瓦斯時可能會造成局部區域的瓦斯超限，必須制定排放方案和保安措施，以保證排放工作的順利進行。（4）地面大氣壓力的急劇下降也會造成井下瓦斯涌出異常，必須加強監測，并有相應的防護措施。（5）在工作面接近采空區邊界或老頂來壓時，會使涌入工作面的瓦斯突然增加，應加強對這

16、一特殊時期瓦斯的監測，總結規律，并做到心中有數。（6）采煤工作面大面積落煤也會造成大量的瓦斯涌出，應適當限制一次放炮的落煤量和采煤機連續工作的時間。21煤與瓦斯突出四位一體防治體系的主要內容是什么？（1）突出危險性預測。（2）防治突出措施。（3）防治突出措施的效果檢驗。（4）安全防護措施。22什么是開采保護層？開采保護層的作用是什么？怎樣劃定保護范圍？在突出礦井中，預先開采的、并能使其他相鄰的有突出危險的煤層受到采動影響而減少或喪失突出危險的煤層稱為保護層，后開采的煤層稱為被保護層。開采保護層的作用是：(l)地壓減少，彈性潛能得以緩慢釋放。(2)煤層膨脹變形，形成裂隙與孔道，透氣系數增加。(3

17、)煤層瓦斯涌出后，煤的強度增加。劃定保護范圍:(1)垂直保護距離保護層與被保護層之間的有效垂距應符合表1-4-1所列數值。表1-4-1 保護層與被保護層間的有效垂距名 稱上保護層/m下保護層/m急 傾 斜 煤 層緩傾斜與傾斜煤層605080100(2)沿傾向的保護范圍確定沿傾向的保護范圍就是沿傾向劃定被保護層的上、下邊界。一般礦井的開采順序都是由淺到深，上水平（上階段）回采后，對被保護層的下水平（下階段）能起到卸壓作用，所以沿傾向的上部邊界可不劃定。如果煤層傾角平緩，沿傾斜的保護范圍可能錯開12小階段，這時應將上下邊界都劃出。水平或階段間留有煤柱時，必須劃定該煤柱沿傾向的影響范圍。(3)沿走向

18、的保護范圍A保護層回采工作面與被保護層采、掘工作面之間的超前距。規程規定，保護層的回采工作面，必須超前于被保護層的掘進工作面，其超前距一般不得小于兩個煤層之間垂直距離的兩倍，至少不小于30m。以便被保護層能充分卸壓和排出瓦斯。隨著層間距的增大，由于巖層移動減小，透氣系數增加不多，或由于采深的增加，地壓和瓦斯壓力都增大，保護層采動后，排瓦斯時間也將增長，這個超前距就應該大些。天府礦務局上保護層與危險層的層間距為80m時超前距定為層間距的3倍；當上保護層與危險層的間距為24m時，在采深400m時，超前距為2倍，采深500m時，增至2.53倍。 B保護層回采工作面始采線兩側的保護范圍，必須按實際考察

19、結果確定。我國現場多用冒落角3來確定，如圖1-4-4 所示。南桐礦務局取為6265，北票礦務局取為80。(4)煤柱的影響保護層開采后，在采空區上、下形成了卸壓區，在其附近的煤柱（未采區）則產生了集中應力區。在集中應力區內，增加了突出危險性，對此要有充分的認識。統計資料表明，開采保護層后，被保護層內的突出，大多數發生于保護層煤柱的應力集中影響區內。如天府礦務局開采上保護層7 號煤層時，曾因煤層變薄不可采而留下煤柱，結果在煤柱下方的9號層內多次發生突出。因此，決心采石頭也不留煤柱，才杜絕了這種情況下的突出事故。23大面積預抽煤層瓦斯的作用是什么？有哪些方式？采用大面積預抽煤層瓦斯作用是主要是通過加

20、密鉆孔預抽，使其周圍煤體的瓦斯得到排放，瓦斯壓力降低，瓦斯含量減少，釋放了瓦斯潛能。隨著瓦斯的不斷排出，煤體發生收縮變形，透氣性大幅度增高，又導致鉆孔抽放影響范圍的擴大和抽放瓦斯效果的進一步提高，同時煤的機械強度也相應增高，提高了煤體的抗破壞能力。目前，預抽煤層瓦斯常采用穿層鉆孔和順層鉆孔兩種方式，分別適用于不同的煤層條件。24局部防突措施有哪些？1松動爆破；2鉆孔排放瓦斯；3水力沖孔；4超前支架：（1）煤巷掘進超前支架；（2）石門揭煤超前支架；5超前鉆孔25局部防突安全防護措施有哪些？（1）震動放炮；2. 金屬柵欄。3. 反向風門；4. 井下避難所26震動放炮作為安全防護措施的作用是什么？進

21、行震動放炮要注意哪此事項？震動放炮是一種誘導突出的方法，在人員遠離工作面的條件下進行，是防止發生突出等人身傷亡事故的安全防護措施。實施震動放炮措施時，應注意下列事項：（1）石門震動放炮要求一次全斷面揭穿（薄煤層）或揭開（中厚煤層和厚煤層）突出煤層。對急斜和傾斜的中厚煤層和厚煤層，要求一次全斷面揭入煤層的深度應不小于1.3 m；對緩斜煤層，應一次全斷面揭開煤層。（2）震動放炮前，揭穿煤層的石門工作面必須有獨立的回風系統，且回風系統必須保證風流暢通。（3）在石門進風側的巷道中，為了防止突出的瓦斯逆流進入進風系統，應設置兩道堅固的反向風門。放震動炮時，將反向風門關閉；不放炮時將風門敞開。（4）震動放

22、炮應一次起爆全部炮眼，崩開石門全斷面的巖柱。如果第一次震動放炮未能全斷面揭開煤層，第二次爆破作業仍須按震動放炮的各項要求進行，直至揭穿煤層為止。（5）震動放炮必須有專門設計，設計中對爆破參數，爆破器材及起爆要求，爆破地點，反向風門位置，避災路線及停電、撤人和警戒范圍等必須做出明確的規定。（6）巖石眼不得打入煤層，眼底距煤層應保持0.2 m。如已打入煤層，應在眼底充填不小于0.2 m長的炮泥。打穿煤層的炮眼在煤、巖層段應分段裝藥，并用長0.25 m的炮泥隔開。（7）所有炮眼裝藥后都應先充填12個水炮泥，然后再封炮泥直至眼口。（8）震動放炮應采用毫秒雷管，延期總時間不準超過130 ms ，嚴禁跳段

23、使用。（9）震動放炮時，回風系統內電器設備都必須切斷電源，嚴禁人員作業和通過。（10）放炮地點和石門工作面的距離應根據突出后瓦斯可能波及的最大范圍確定。（11）震動放炮由礦總工程師統一指揮，并有礦山救護隊在指定地點值班。必須采用遠距離放炮，放炮地點應設立在進風側反向風門之外，距工作面的距離應根據放炮后突出可能波及的范圍而定，但不得小于300 m。遠距離放炮時，回風系統必須撤人、停電。放炮后至少經過30 min，由救護隊員入工作面檢查，根據其檢查結果，確定恢復送電、通風、排除瓦斯等具體措施。27瓦斯抽放的條件是什么？本煤層瓦斯抽放的方法有哪些？瓦斯抽放的條件:（1）對于生產礦井，由于礦井的通風能

24、力已經確定，所以礦井瓦斯涌出量超過通風所能稀釋瓦斯量時，即應考慮抽放瓦斯；（2）對于新建礦井，當采煤工作面瓦斯涌出量5 m3/min ，掘進工作面瓦斯涌出量3 m3/min，采用通風方法解決瓦斯問題不合理時，應該抽放瓦斯；（3）對于全礦井，一般認為，絕對瓦斯涌出量30 m3/min，或相對瓦斯涌出量1525 m3/t時應抽放瓦斯； （4）開采保護層時可考慮抽放保護層瓦斯；對于突出煤層，可以考慮用預抽瓦斯的方法防止突出。瓦斯抽放方法分類依據分類適 用 條 件按抽出瓦斯來源分本煤層抽放井下開采工作所遇到的瓦斯主要來自本煤層，且涌出量大鄰近煤層抽放由于采動的影響，開采層上、下鄰近煤層內的瓦斯涌入開采

25、層的回采工作面而威脅生產時采空區抽放在工作面后方的采空區或者采空區經常泄出瓦斯，導致工作面、采區總回風或全礦井總回風中的瓦斯嚴重超限按抽放區是否卸壓分未卸壓抽放適用于透氣系數較大的開采煤層卸壓抽放適用于透氣系數較差的開采煤層按抽放與采掘的時間配合分預先抽放用于夠消除回采和掘進時的瓦斯危害邊采邊抽適用于預先抽放效果不理想或接續緊張條件下的瓦斯抽放按抽放工藝分井下鉆孔抽放本煤層、鄰近層、采空區抽放瓦斯皆可使用，是最常見的瓦斯抽放通道巷道抽放煤層較厚透氣性好，采掘時有大量瓦斯涌出時鉆孔、巷道混合抽放鄰近層或工作面開區抽放采空區封閉抽放采空區丟煤太多，放頂后涌出瓦斯量大的情況地面鉆孔抽放采區距地表較淺，地面有施工條件的地方28人工增加煤層透氣系數的措施有哪些？煤層注水、水力壓裂、水力割縫、深孔爆破、交叉鉆孔和煤層的酸液處理等。29