瓦斯防治瓦斯防治主讲：王建华主讲：王建华给出几幅带血的照片，内容要与学员心给出几幅带血的照片，内容要与学员心灵深处有某种沟通感，引起共鸣，学员灵深处有某种沟通感，引起共鸣，学员最好能掉几滴眼泪效果最佳。最好能掉几滴眼泪效果最佳。课题的引入课题的引入你在思考什么？你在思考什么？ 一、一、 概述概述二、我国煤矿瓦斯灾害现状二、我国煤矿瓦斯灾害现状三、三、瓦斯的防治瓦斯的防治四、四、瓦斯抽放系统瓦斯抽放系统五、五、矿井瓦斯抽放的原则矿井瓦斯抽放的原则六、六、矿井瓦斯抽放的分类及原理矿井瓦斯抽放的分类及原理目目 录录 瓦斯是煤层中所含的一种可燃性气体，主要由腐植型有机物瓦斯是煤层中所含的一种可燃性气体，主要由腐植型有机物资在成资在成 煤过程中生成。其主要成分是甲烷（煤过程中生成。其主要成分是甲烷（CH4CH4）即沼气。无色、）即沼气。无色、无味、无臭，易于扩散。水中溶解度极小：无味、无臭，易于扩散。水中溶解度极小：0.0024g%0.0024g%（2020）。）。 甲烷的存在会降低空气中的氧气浓度，造成人员窒息。正常甲烷的存在会降低空气中的氧气浓度，造成人员窒息。正常时空气中的氧气浓度为时空气中的氧气浓度为21%21%，当甲烷浓度达到，当甲烷浓度达到19%19%时，氧气浓度将时，氧气浓度将下降至下降至17%17%，致使人出现喘息、心跳加速等现象。当甲烷浓度上升，致使人出现喘息、心跳加速等现象。当甲烷浓度上升至至43%43%时，氧气浓度将下降为时，氧气浓度将下降为12%12%，此时人的呼吸会很短促和困难；，此时人的呼吸会很短促和困难；当甲烷浓度继续上升至当甲烷浓度继续上升至57%57%时，氧气浓度将被冲淡到时，氧气浓度将被冲淡到9%9%，造成人窒，造成人窒息死亡。息死亡。 另外，甲烷气体（另外，甲烷气体（CH4CH4）的温室效应强度比二氧化碳（）的温室效应强度比二氧化碳（COCO2 2）强）强20602060倍，我国每年的风排瓦斯量占全世界排放总量的倍，我国每年的风排瓦斯量占全世界排放总量的1/31/3约约为为6060亿亿m m3 3/ /年，已经引起了联合国环保部门的关注，综合利用矿年，已经引起了联合国环保部门的关注，综合利用矿井瓦斯，对环境保护也有着重要意义。井瓦斯，对环境保护也有着重要意义。一、概一、概 述述瓦斯爆炸：瓦斯爆炸： 瓦斯还具有可燃烧和爆炸性，其爆炸极限为瓦斯还具有可燃烧和爆炸性，其爆炸极限为4.9%16%4.9%16%此浓度甲烷和空气组成的混合气体在火源诱发下会发生迅猛此浓度甲烷和空气组成的混合气体在火源诱发下会发生迅猛的氧化反应，给煤矿造成后果极其严重的危害，在造成人员的氧化反应，给煤矿造成后果极其严重的危害，在造成人员伤亡的同时，严重摧毁井下设施，中断生产，有时还会引起伤亡的同时，严重摧毁井下设施，中断生产，有时还会引起煤层爆炸和井下火灾，加重灾害，使生产难以在短期内恢复。煤层爆炸和井下火灾，加重灾害，使生产难以在短期内恢复。煤与瓦斯突出：煤与瓦斯突出： 一种在煤矿地下采掘过程中，在很短时间内（几分钟）内，一种在煤矿地下采掘过程中，在很短时间内（几分钟）内，从煤尘内部向采掘工作面、巷道突然喷出大量的煤和瓦斯，并伴从煤尘内部向采掘工作面、巷道突然喷出大量的煤和瓦斯，并伴有巨大的声响和猛烈力能效应的动力现象。它能摧毁井巷设有巨大的声响和猛烈力能效应的动力现象。它能摧毁井巷设施，破坏通风系统，使井巷充满瓦斯和煤粉，造成人员窒息或施，破坏通风系统，使井巷充满瓦斯和煤粉，造成人员窒息或者瓦斯爆炸。者瓦斯爆炸。一、概一、概 述述 二、二、我国煤矿瓦斯灾害现状我国煤矿瓦斯灾害现状 我国煤矿瓦斯灾害非常严重，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出我国煤矿瓦斯灾害非常严重，高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井多（近矿井多（近300300个），比例大（约个），比例大（约50%50%）；而且我国是世界上）；而且我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，近几年突出次数煤与瓦斯突出最严重的国家之一，近几年突出次数300300多次多次/ /年，随着矿井开采深度的加深和开采强度的加大，矿井瓦斯涌年，随着矿井开采深度的加深和开采强度的加大，矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出的危害性也相应增大。出量和煤与瓦斯突出的危害性也相应增大。 在原国有重点煤矿在原国有重点煤矿576576处矿井中，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突处矿井中，高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井有出矿井有277277处，占处，占48%48%，且，且95%95%以上的矿井具有煤尘爆炸危以上的矿井具有煤尘爆炸危险，更加剧了瓦斯的威胁。据统计险，更加剧了瓦斯的威胁。据统计, , 在在1991-20001991-2000年间，瓦斯事年间，瓦斯事故死亡人数总体呈上升趋势。故死亡人数总体呈上升趋势。 19911991年，一次死亡年，一次死亡3 3人以上瓦斯事故死亡人以上瓦斯事故死亡13641364人人; ; 2000 2000年死亡年死亡26622662人，人，1010年中增加近年中增加近1 1倍倍; ; 2001 2001年全国煤矿事故死亡年全国煤矿事故死亡56705670人，瓦斯事故死亡人，瓦斯事故死亡24362436人，人，占总死亡人数的占总死亡人数的43%43%。 2002 2002年，在一次死亡年，在一次死亡3 3人以上和人以上和1010人以上的重、人以上的重、特特大事故中，瓦斯事故所占比重最大。每年在大事故中，瓦斯事故所占比重最大。每年在1010人以上重、人以上重、特大死亡事故中，瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的比特大死亡事故中，瓦斯事故死亡人数占总死亡人数的比重基本在重基本在80%80%以上。以上。 特别是近几年里，多次发生死亡特别是近几年里，多次发生死亡5050人以上的群死人以上的群死群伤事故，给人民群众的生命财产造成巨大损失，造群伤事故，给人民群众的生命财产造成巨大损失，造成了恶劣的社会影响。成了恶劣的社会影响。 当前，我国的瓦斯灾害形势是非常严峻的，瓦斯当前，我国的瓦斯灾害形势是非常严峻的，瓦斯灾害已成为严重威胁煤矿安全生产状况的稳定好转，灾害已成为严重威胁煤矿安全生产状况的稳定好转，也无法保障煤炭工业的持续健康发展。也无法保障煤炭工业的持续健康发展。 二、二、我国煤矿瓦斯灾害现状我国煤矿瓦斯灾害现状 面对当前我国瓦斯灾害的严峻形势，煤矿必须加强瓦斯面对当前我国瓦斯灾害的严峻形势，煤矿必须加强瓦斯治理工作，全面贯彻落实治理工作，全面贯彻落实“先抽后采、监测监控、以风定产先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理的瓦斯治理1212字方针。预防瓦斯爆炸的技术措施主要包括字方针。预防瓦斯爆炸的技术措施主要包括3 3个个方面：方面： 1 1、防止瓦斯积聚，防止引火点燃以及设计和采取防止瓦、防止瓦斯积聚，防止引火点燃以及设计和采取防止瓦斯爆炸事故扩大的措施。瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过斯爆炸事故扩大的措施。瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%2%，体积超过体积超过0.5M30.5M3的现象。的现象。 2 2、通风式防止瓦斯积聚的最基本最有效的措施。但随着、通风式防止瓦斯积聚的最基本最有效的措施。但随着矿井开采深度与开采强度的增加，矿井瓦斯涌出量将日益增加矿井开采深度与开采强度的增加，矿井瓦斯涌出量将日益增加大，仅用增大风量的办法稀释瓦斯，有时不仅在经济上不合算，大，仅用增大风量的办法稀释瓦斯，有时不仅在经济上不合算，而且在技术上也不合理，这时就需要采用瓦斯抽放的方法。而且在技术上也不合理，这时就需要采用瓦斯抽放的方法。 3 3、瓦斯抽放的方法、瓦斯抽放的方法 三、三、瓦斯的防治瓦斯的防治瓦斯抽放：瓦斯抽放： 是指在进行采区、工作面布置前，以及工作面回采前、是指在进行采区、工作面布置前，以及工作面回采前、开采中和开采之后，通过矿井瓦斯抽放管道系统，将开采煤层、开采中和开采之后，通过矿井瓦斯抽放管道系统，将开采煤层、临近煤层和采空区中的瓦斯抽出加以利用，或者直接排放到矿临近煤层和采空区中的瓦斯抽出加以利用，或者直接排放到矿井外大气、矿井回风系统中，确保矿井生产过程中不受或少受井外大气、矿井回风系统中，确保矿井生产过程中不受或少受瓦斯因素影响、实现安全生产的技术手段。瓦斯因素影响、实现安全生产的技术手段。 采取瓦斯抽放、尤其是采取采取瓦斯抽放、尤其是采取“先抽后采先抽后采”的技术措施后，的技术措施后，极大降低了煤层和采空区中的瓦斯含量，有效降低了煤层中的极大降低了煤层和采空区中的瓦斯含量，有效降低了煤层中的瓦斯压力，有效防止了采掘空间瓦斯积聚现象的发生，防止了瓦斯压力，有效防止了采掘空间瓦斯积聚现象的发生，防止了瓦斯突出事故的发生。所以说，瓦斯抽放是解决我国煤矿瓦斯瓦斯突出事故的发生。所以说，瓦斯抽放是解决我国煤矿瓦斯问题的根本途径。是将富含于煤层中的瓦斯抽放出来，解决瓦问题的根本途径。是将富含于煤层中的瓦斯抽放出来，解决瓦斯事故的威胁、保障煤矿安全最为有效的措施。如果说利用通斯事故的威胁、保障煤矿安全最为有效的措施。如果说利用通风的方法防治瓦斯是治标，那么抽放瓦斯则是瓦斯防治的治本风的方法防治瓦斯是治标，那么抽放瓦斯则是瓦斯防治的治本措施。措施。 三、三、瓦斯的防治瓦斯的防治矿井瓦斯抽放的作用：矿井瓦斯抽放的作用： 抽放瓦斯可大幅度降低采区瓦斯涌出量，有效解决瓦斯抽放瓦斯可大幅度降低采区瓦斯涌出量，有效解决瓦斯浓度超限，提高矿井安全性，降低通风费用。抽放原始煤体浓度超限，提高矿井安全性，降低通风费用。抽放原始煤体瓦斯还可以降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量，防止煤与瓦瓦斯还可以降低煤层中的瓦斯压力和瓦斯含量，防止煤与瓦斯突出。斯突出。 以甲烷（以甲烷（CH4CH4）主要成分的煤矿瓦斯作为赋存在煤层中的）主要成分的煤矿瓦斯作为赋存在煤层中的一种共生或伴生气体，其纯瓦斯的热值大于一种共生或伴生气体，其纯瓦斯的热值大于33000KJ/m33000KJ/m3 3与常与常规天然气相当，是一种洁净的能源。许多矿井对抽出的瓦斯规天然气相当，是一种洁净的能源。许多矿井对抽出的瓦斯进行综合利用，把瓦斯用作民用燃料、工业燃料、发电和化进行综合利用，把瓦斯用作民用燃料、工业燃料、发电和化工原料。工原料。 瓦斯的抽放利用，不仅极大的促进了企业开展瓦斯抽放瓦斯的抽放利用，不仅极大的促进了企业开展瓦斯抽放工作的积极性，有效缓解了矿井瓦斯灾害，改善了煤矿的安工作的积极性，有效缓解了矿井瓦斯灾害，改善了煤矿的安全生产条件，同时还解决了部分就业问题、取得了良好的经全生产条件，同时还解决了部分就业问题、取得了良好的经济效益、社会和环境效益。济效益、社会和环境效益。 提高煤矿瓦斯利用率，通过利用规模的扩大促进抽放规提高煤矿瓦斯利用率，通过利用规模的扩大促进抽放规模的扩大，以利用促抽放、以抽放保安全，已成为当前瓦斯模的扩大，以利用促抽放、以抽放保安全，已成为当前瓦斯防治工作的一个特点。防治工作的一个特点。 四、四、瓦斯抽放系统瓦斯抽放系统原则：原则： 针对主要瓦斯源，尽可能的将井下的瓦斯抽出，并科学针对主要瓦斯源，尽可能的将井下的瓦斯抽出，并科学管理瓦斯抽放系统。管理瓦斯抽放系统。抽放标准：抽放标准： 有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。统或井下临时抽放瓦斯系统。 （一）（一）1 1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m5m3 3/min/min或或1 1个掘个掘进工作面瓦斯涌出量大于进工作面瓦斯涌出量大于3m3m3 3/min/min，不宜用通风方法解决瓦，不宜用通风方法解决瓦斯问题。斯问题。 （二）矿井的绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：（二）矿井的绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： 1 1、大于或等于、大于或等于40M3/min40M3/min； 2 2、年产量、年产量1.0-1.5Mt1.0-1.5Mt的矿井，大于的矿井，大于30303 3/min/min； 3 3、年产量、年产量0.6-1.0Mt0.6-1.0Mt的矿井，大于的矿井，大于25253 3/min/min； 4 4、年产量、年产量0.4-0.6Mt0.4-0.6Mt的矿井，大于的矿井，大于20203 3/min/min； 5 5、年产量小于或等于、年产量小于或等于0.4Mt0.4Mt的矿井，大于的矿井，大于15m15m3 3/min./min. 五、矿井瓦斯抽放的原则和标准五、矿井瓦斯抽放的原则和标准（三）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。年限在（三）开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。年限在1010年以年以上时，应该建立永久抽放瓦斯系统。上时，应该建立永久抽放瓦斯系统。 抽放瓦斯的矿井必须加强瓦斯抽放利用工作，抽放瓦斯的矿井必须加强瓦斯抽放利用工作，变害为利，保护环境，开发资源，以用促抽，以抽保用。变害为利，保护环境，开发资源，以用促抽，以抽保用。年抽放量在年抽放量在100100万立方米的矿井，应开展瓦斯利用工作。万立方米的矿井，应开展瓦斯利用工作。 目前我国已经有目前我国已经有150150多个矿井建立了瓦斯抽放多个矿井建立了瓦斯抽放系统，且有许多矿井的瓦斯抽放系统正在兴建中。系统，且有许多矿井的瓦斯抽放系统正在兴建中。 五、矿井瓦斯抽放的原则和标准五、矿井瓦斯抽放的原则和标准 瓦斯抽放系统由两部分组成：抽放泵站和抽放管瓦斯抽放系统由两部分组成：抽放泵站和抽放管路。永久性抽放泵站一般由泵房、控制室、配电室、路。永久性抽放泵站一般由泵房、控制室、配电室、水泵房和冷却水池组成。泵房内主要安装了瓦斯抽水泵房和冷却水池组成。泵房内主要安装了瓦斯抽放泵；控制室内主要安装了操作台、监控设备等；放泵；控制室内主要安装了操作台、监控设备等；配电室内安装了整个泵站的配电设施；水泵房安装配电室内安装了整个泵站的配电设施；水泵房安装了冷却水泵等；冷却水池内有冷却循环水，有些泵了冷却水泵等；冷却水池内有冷却循环水，有些泵站还需要安装了塔。下图为一个带永久性泵站的瓦站还需要安装了塔。下图为一个带永久性泵站的瓦斯抽放系统示意图。斯抽放系统示意图。 煤矿的瓦斯抽放系统所有设备主要有瓦斯煤矿的瓦斯抽放系统所有设备主要有瓦斯抽放泵、管道以及安全设备等抽放泵、管道以及安全设备等。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统电机泵站水泵三防装置三防装置煤层钻孔煤层钻孔煤层钻孔煤层钻孔煤层煤层煤层煤层井下地面冷却水池抽放泵 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统瓦斯抽放系统示例瓦斯抽放系统示例 瓦斯泵： 矿用瓦斯抽放泵大致包括三类：水环式真空泵、高矿用瓦斯抽放泵大致包括三类：水环式真空泵、高压离心式鼓风机和回转式鼓风机。水环式真空泵真空高度，压离心式鼓风机和回转式鼓风机。水环式真空泵真空高度，可达到可达到98%98%，工作轮内充满水可起到防爆阻焰作用，安全性，工作轮内充满水可起到防爆阻焰作用，安全性能比较好，但是其流量比鼓风机小，适用于抽出量不大，要能比较好，但是其流量比鼓风机小，适用于抽出量不大，要求抽放负压高的矿井。高压离心式鼓风机的流量大，运转可求抽放负压高的矿井。高压离心式鼓风机的流量大，运转可靠，但效率比较低，比回转式鼓风机的成本高，一般适用于靠，但效率比较低，比回转式鼓风机的成本高，一般适用于瓦斯量大，但抽放负压要求不高的瓦斯抽放矿井。水环式真瓦斯量大，但抽放负压要求不高的瓦斯抽放矿井。水环式真空泵安全性好，而且一般矿井都要求较高的抽放负压，所以空泵安全性好，而且一般矿井都要求较高的抽放负压，所以使用比较广泛。使用比较广泛。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统抽放管路及阻力：抽放管路及阻力： 抽放管连接各个抽放钻孔，汇集瓦斯输送至抽放泵，组抽放管连接各个抽放钻孔，汇集瓦斯输送至抽放泵，组成抽放系统。一般分为主管、干管、支管、瓦斯管得布置由成抽放系统。一般分为主管、干管、支管、瓦斯管得布置由矿井巷道布置而定，并尽量将抽放管设于回风巷，以避免损矿井巷道布置而定，并尽量将抽放管设于回风巷，以避免损坏时影响矿井安全。水平段要求平直以防积水堵塞。经验证坏时影响矿井安全。水平段要求平直以防积水堵塞。经验证明，管道内瓦斯流速在明，管道内瓦斯流速在5-15m/s5-15m/s范围内比较经济合理。范围内比较经济合理。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统水封式三防装置结构原理图水封式三防装置结构原理图三防装置的作用三防装置的作用: : 1.1.防爆炸防爆炸 2.2.防回火防回火 3.3.防回气防回气 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统水封式三防装置水封式三防装置水封式三防装置工作原理：水封式三防装置工作原理： 在正常抽放时，瓦斯通过水封而抽出或排出，一旦管在正常抽放时，瓦斯通过水封而抽出或排出，一旦管内发生瓦斯爆炸或燃烧，由于火焰被水封隔绝，同时，爆炸波内发生瓦斯爆炸或燃烧，由于火焰被水封隔绝，同时，爆炸波将防爆盖冲开或把胶皮板冲破，爆炸能量得到释放，故可保护将防爆盖冲开或把胶皮板冲破，爆炸能量得到释放，故可保护井下、地面用户和泵房的安全。井下、地面用户和泵房的安全。 三防装置一般安装在瓦斯泵的出口和入口附近的地面三防装置一般安装在瓦斯泵的出口和入口附近的地面管道上。对于干式抽放泵，负压侧管路必须装设这种设备，而管道上。对于干式抽放泵，负压侧管路必须装设这种设备，而湿式抽放泵负压侧管路系统中可以不装设，但在瓦斯利用系统湿式抽放泵负压侧管路系统中可以不装设，但在瓦斯利用系统中必须装设。使用过程中，应经常补充水，保证水封罐内的水中必须装设。使用过程中，应经常补充水，保证水封罐内的水位，确保装置正常安全工作。寒冷地区应考虑冬季防冻保温措位，确保装置正常安全工作。寒冷地区应考虑冬季防冻保温措施。施。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统放水器：由于地层向钻孔渗水以及管道内冷凝水聚集，一般由于地层向钻孔渗水以及管道内冷凝水聚集，一般抽放管路中都有积水，这些水会堵塞管路，影响抽抽放管路中都有积水，这些水会堵塞管路，影响抽放效果，因此在各个钻场内和管路上开始上坡处都放效果，因此在各个钻场内和管路上开始上坡处都应安设放水器。放水器有人工和自动放水器两种，应安设放水器。放水器有人工和自动放水器两种，这两种放水器又分别有高压和低压两种。下图为人这两种放水器又分别有高压和低压两种。下图为人工高压放水器。工高压放水器。避雷器避雷器 地面瓦斯泵站必须安装防雷装置。阀门地面瓦斯泵站必须安装防雷装置。阀门。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统高压放水器：高压放水器：C AB高压放水器高压放水器 安装时，将安装时，将A A端和抽放管道连接。抽放系统连接时，关端和抽放管道连接。抽放系统连接时，关闭闭B B、C C个阀门，打开个阀门，打开A A阀门。需要放水时，关闭阀门。需要放水时，关闭A A阀门，阀门，打开打开B B、C C两个阀门。两个阀门。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统工况和标况：工况和标况：物理学基本原理可以知道，较之于固体和液体，气物理学基本原理可以知道，较之于固体和液体，气体的体积（流量）受到温度和压强的影响是最大的。体的体积（流量）受到温度和压强的影响是最大的。所以，我们在讨论瓦斯气体抽放量的时候，需要把所以，我们在讨论瓦斯气体抽放量的时候，需要把不同温度和压强条件下测量到的流量换算到同一种不同温度和压强条件下测量到的流量换算到同一种温度和压强条件下才能分析比较。温度和压强条件下才能分析比较。 我们将现实的状况环境称为我们将现实的状况环境称为” ”工况工况” ”，同时，同时，我们将气体体积（流量）换算到我们将气体体积（流量）换算到2020（绝对温度（绝对温度293293度），一个标准大气压的状况下，这种环境状况被度），一个标准大气压的状况下，这种环境状况被称为称为“ “标况标况” ”。我们对瓦斯抽放进行科学管理时，。我们对瓦斯抽放进行科学管理时，不仅要关注工况，更多时间还要关注标况。不仅要关注工况，更多时间还要关注标况。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统工况流量换算为标况流量的公式工况流量换算为标况流量的公式Q Q标标=QI=QI(P0+P)(P0+P)293/293/P P标标(273+t)(273+t)公式中，公式中，Q Q标表示标况流量（标表示标况流量（m3/minm3/min），），QIQI表示工况表示工况流量（流量（m3/minm3/min），），P0P0表示当地的大气压（表示当地的大气压（PaPa），），P P标标表示标准大气压（表示标准大气压（PaPa），），P P表示管道中的压强（表示管道中的压强（PaPa），），如果是负压，需要在数据前加上负号，如果是负压，需要在数据前加上负号，t t表示管道中表示管道中气体温度（气体温度（）。）。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统混合流量和纯流量混合流量和纯流量抽放泵从煤层里抽出的气体是多种气体的混合，混抽放泵从煤层里抽出的气体是多种气体的混合，混合流量就是指管道中被抽出的所有气体的流量，气合流量就是指管道中被抽出的所有气体的流量，气体中包含了许多种成分，其中甲烷的浓度就是瓦斯体中包含了许多种成分，其中甲烷的浓度就是瓦斯的浓度，甲烷的流量被称为纯流量，二者之间的关的浓度，甲烷的流量被称为纯流量，二者之间的关系是：纯流量系是：纯流量= =混合流量混合流量瓦斯浓度。瓦斯浓度。当我们谈论纯流量时，都是标况纯流量。没有工况当我们谈论纯流量时，都是标况纯流量。没有工况纯流量的概念。纯流量的概念。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统瓦斯抽放方法的分类瓦斯抽放方法的分类 ：瓦斯抽放技术在经过数十年的发展之后，根据不瓦斯抽放技术在经过数十年的发展之后，根据不同煤层地质条件和巷道布置方式，已经形成了各同煤层地质条件和巷道布置方式，已经形成了各种各样的瓦斯抽放方法。种各样的瓦斯抽放方法。瓦斯抽放方法按照瓦斯源可分为：开采层瓦斯抽瓦斯抽放方法按照瓦斯源可分为：开采层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦放、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放和围岩瓦斯抽放。按抽放瓦斯与采掘时间关系可分为：采斯抽放。按抽放瓦斯与采掘时间关系可分为：采掘前预抽、边采边抽与边掘边抽、采后抽放。按掘前预抽、边采边抽与边掘边抽、采后抽放。按抽放瓦斯煤层是否卸压可以分为：未卸压煤层瓦抽放瓦斯煤层是否卸压可以分为：未卸压煤层瓦斯抽放和卸压煤层瓦斯抽放。按抽放工艺则可分斯抽放和卸压煤层瓦斯抽放。按抽放工艺则可分为：钻孔抽放、巷道抽放和钻孔巷道混合抽放。为：钻孔抽放、巷道抽放和钻孔巷道混合抽放。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统几种瓦斯抽放的原理几种瓦斯抽放的原理 开采层瓦斯抽放又称为本煤层瓦斯抽放，指抽放开采煤开采层瓦斯抽放又称为本煤层瓦斯抽放，指抽放开采煤层的瓦斯。根据抽放时间和采掘的关系，开采层瓦斯抽放又可层的瓦斯。根据抽放时间和采掘的关系，开采层瓦斯抽放又可以分为预抽煤层瓦斯和边掘（采）边抽。以分为预抽煤层瓦斯和边掘（采）边抽。 邻近层瓦斯抽放是指抽放受开采层采动影响的上、下近邻近层瓦斯抽放是指抽放受开采层采动影响的上、下近邻层煤：（可采煤层、不可采煤层、煤线、岩层）的瓦斯。在邻层煤：（可采煤层、不可采煤层、煤线、岩层）的瓦斯。在煤层群开采条件下，由于开采层的采动，在上部空间形成三带：煤层群开采条件下，由于开采层的采动，在上部空间形成三带：冒落带、裂隙带和缓慢下沉带冒落带、裂隙带和缓慢下沉带上部卸压区；在开采层的下上部卸压区；在开采层的下部煤岩层，承受的自重应力大大降低，由压缩状态转为膨胀状部煤岩层，承受的自重应力大大降低，由压缩状态转为膨胀状态态下部卸压区。在卸压区内的煤层，吸附瓦斯解吸形成的下部卸压区。在卸压区内的煤层，吸附瓦斯解吸形成的游离瓦斯充满层间空隙，并通过层间裂隙涌入回采空间和采空游离瓦斯充满层间空隙，并通过层间裂隙涌入回采空间和采空区，这种层间空隙和裂隙不仅是卸压瓦斯的储存地点，也是良区，这种层间空隙和裂隙不仅是卸压瓦斯的储存地点，也是良好的流动通道。因此，钻孔穿入或透过这些层间空隙好的流动通道。因此，钻孔穿入或透过这些层间空隙裂隙裂隙就能取得较好的抽放瓦斯效果。因为卸压瓦斯通过钻孔抽出要就能取得较好的抽放瓦斯效果。因为卸压瓦斯通过钻孔抽出要比通过层间的纵向裂隙涌向开采空间和采空区容易得多。这就比通过层间的纵向裂隙涌向开采空间和采空区容易得多。这就是利用钻孔抽放近邻层瓦斯的基本原理。是利用钻孔抽放近邻层瓦斯的基本原理。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统 采空区瓦斯抽放包括封闭式采空区瓦斯抽放和开放式采采空区瓦斯抽放包括封闭式采空区瓦斯抽放和开放式采空区瓦斯抽放。封闭式采空区瓦斯抽放是煤层或者采区（工空区瓦斯抽放。封闭式采空区瓦斯抽放是煤层或者采区（工作面）全部开采结束，为减少采空区瓦斯涌向采掘空间或者作面）全部开采结束，为减少采空区瓦斯涌向采掘空间或者涌向矿井而影响生产，或为了有效的利用瓦斯资源提高瓦斯涌向矿井而影响生产，或为了有效的利用瓦斯资源提高瓦斯抽放率，将采空区或旧巷予以封闭而进行的瓦斯抽放。封闭抽放率，将采空区或旧巷予以封闭而进行的瓦斯抽放。封闭式采空区由于封闭的空间有限，采空区内残留的瓦斯量也是式采空区由于封闭的空间有限，采空区内残留的瓦斯量也是有限的。一般来说，其抽出的瓦斯量也是有限的。一般来说，有限的。一般来说，其抽出的瓦斯量也是有限的。一般来说，由于受特定环境的限制，随着抽放时间的延长，封闭式采空由于受特定环境的限制，随着抽放时间的延长，封闭式采空区瓦斯抽放量会逐渐降低。封闭式采空区不受采掘等因素的区瓦斯抽放量会逐渐降低。封闭式采空区不受采掘等因素的影响，只受抽放参数及封闭质量的影响，是静态的。开放式影响，只受抽放参数及封闭质量的影响，是静态的。开放式采空区是指工作面回采未结束和封闭的采空区。它是随着工采空区是指工作面回采未结束和封闭的采空区。它是随着工作面向前推进而不断变化扩大的，是动态的。作面向前推进而不断变化扩大的，是动态的。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统 采前预抽放是在未卸压的原始煤体打钻孔进行瓦斯抽放。采前预抽放是在未卸压的原始煤体打钻孔进行瓦斯抽放。其抽放效果与原始煤体透气性和瓦斯压力有关。煤层透气性其抽放效果与原始煤体透气性和瓦斯压力有关。煤层透气性越小，瓦斯压力越低越难抽出瓦斯。井下钻孔可以分为穿层越小，瓦斯压力越低越难抽出瓦斯。井下钻孔可以分为穿层钻孔和顺层钻孔。穿层钻孔的优点是钻孔横穿煤层层理面，钻孔和顺层钻孔。穿层钻孔的优点是钻孔横穿煤层层理面，瓦斯易于沿层理流入钻孔，孔口位于岩石内，封口容易。顺瓦斯易于沿层理流入钻孔，孔口位于岩石内，封口容易。顺层钻孔抽放瓦斯的主要优点是钻孔施工速度快，钻孔全长均层钻孔抽放瓦斯的主要优点是钻孔施工速度快，钻孔全长均在煤层，抽放暴露面积大，若封口质量好，不漏气，并封口在煤层，抽放暴露面积大，若封口质量好，不漏气，并封口长度超过巷道周围的破碎圈，则能取得较好的抽放效果。对长度超过巷道周围的破碎圈，则能取得较好的抽放效果。对于原始煤体预抽放，如果要增加抽放量，可以通过加大钻孔于原始煤体预抽放，如果要增加抽放量，可以通过加大钻孔直径，提高抽放负压或者增大煤层透气性的方法实现。直径，提高抽放负压或者增大煤层透气性的方法实现。 边掘边抽是指掘进巷道的同时，抽放巷道周围卸压煤体边掘边抽是指掘进巷道的同时，抽放巷道周围卸压煤体内的瓦斯。边采边抽是指抽放回采工作面前方卸压煤体的瓦内的瓦斯。边采边抽是指抽放回采工作面前方卸压煤体的瓦斯或厚煤层分层开采时抽放未采分层卸压煤体的瓦斯。斯或厚煤层分层开采时抽放未采分层卸压煤体的瓦斯。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统如何选择瓦斯抽放方法如何选择瓦斯抽放方法矿井瓦斯抽放方法要根据矿井瓦斯来源、煤层地质和开采矿井瓦斯抽放方法要根据矿井瓦斯来源、煤层地质和开采技术条件以及瓦斯基础参数来确定。技术条件以及瓦斯基础参数来确定。如果瓦斯主要来自于开采层本身，则既可以采用钻孔抽放，如果瓦斯主要来自于开采层本身，则既可以采用钻孔抽放，也可以采用巷道预抽形式，直接把瓦斯从开采层中抽出，也可以采用巷道预抽形式，直接把瓦斯从开采层中抽出，且多数形式采用钻孔预抽法。且多数形式采用钻孔预抽法。如果瓦斯主要来源于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，则如果瓦斯主要来源于开采煤层的顶、底板邻近煤层内，则可采用开在顶底板煤、岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层可采用开在顶底板煤、岩中的巷道，打一些穿至邻近煤层的钻孔，抽放邻近煤层中的瓦斯。的钻孔，抽放邻近煤层中的瓦斯。如果在采空区或废弃巷道内有大量瓦斯积聚，则可以采用如果在采空区或废弃巷道内有大量瓦斯积聚，则可以采用采空区瓦斯抽放。采空区瓦斯抽放。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统 如果在媒巷掘进时就有严重的瓦斯涌出，而且难以用如果在媒巷掘进时就有严重的瓦斯涌出，而且难以用通风的方法予以排除，则需要用钻孔预抽或者边掘边抽。通风的方法予以排除，则需要用钻孔预抽或者边掘边抽。 如果是低透气性煤层，则在采区正常的瓦斯抽放方法如果是低透气性煤层，则在采区正常的瓦斯抽放方法的同时，还应该采取人工增加煤层透气性的措施（如水力的同时，还应该采取人工增加煤层透气性的措施（如水力压裂、水力割缝等），以提高煤层瓦斯抽放效果。压裂、水力割缝等），以提高煤层瓦斯抽放效果。 总之，在选择瓦斯抽放方法时，应该综合考虑，既要总之，在选择瓦斯抽放方法时，应该综合考虑，既要考虑煤层条件，瓦斯储存状况、开采及巷道布置条件，还考虑煤层条件，瓦斯储存状况、开采及巷道布置条件，还要考虑抽放设备的能力及经济条件，以求达到最佳效果。要考虑抽放设备的能力及经济条件，以求达到最佳效果。 目前我国采用最多的是邻近层瓦斯抽放，其次是开采目前我国采用最多的是邻近层瓦斯抽放，其次是开采层瓦斯抽放和采空区瓦斯抽放。层瓦斯抽放和采空区瓦斯抽放。 六、瓦斯抽放系统六、瓦斯抽放系统永久性泵站永久性泵站井下移动泵站井下移动泵站 瓦斯利用单位瓦斯利用单位 瓦斯抽放系统的分类瓦斯抽放系统的分类注：注： * *标况混合流量、工况混合流量、标况纯流标况混合流量、工况混合流量、标况纯流量，量， V V锥流量计为锥流量计为RS485RS485或者或者200-1000Hz200-1000Hz信号输出信号输出, ,避免同一趟管路安装两个流量计避免同一趟管路安装两个流量计( (避免阻力增大、避免阻力增大、自相矛盾自相矛盾) ) * *绝对压力、相对压力绝对压力、相对压力 * *自燃发火倾向、采空区抽放自燃发火倾向、采空区抽放 * *水封式、铜网式、宜设水封式、铜网式、宜设 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象1、管道参数 ：流量流量* *、压力、压力*、温度、瓦斯浓度、温度、瓦斯浓度、 管道管道COCO浓度浓度*、三防装置压差、三防装置压差注：注： * *大的泵站考虑泵房和管道间大的泵站考虑泵房和管道间 * *用于井下移动抽放系统用于井下移动抽放系统（见下（见下图）图） 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象2、环境参数 ：环境瓦斯环境瓦斯* *、环境温度、环境温度、 排气巷道环境瓦斯排气巷道环境瓦斯移动泵站排气巷道传感器布置 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象注：注：*前轴、后轴前轴、后轴 *定子温度、转子温度定子温度、转子温度3、工矿参数 ：瓦斯泵开停、轴温瓦斯泵开停、轴温* *、电机温度、电机温度 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象 注：注：* *和管径有关，每台泵进水处需要和管径有关，每台泵进水处需要 设置，另外针对自动控制系统中，设置，另外针对自动控制系统中， 高位水池的补水管可以设置高位水池的补水管可以设置 * *对瓦斯泵效率有影响对瓦斯泵效率有影响 * *供水方式（高位水池供水方式（高位水池- -冷水池冷水池/ / 低位循环水池低位循环水池- -热水池，直接供水）热水池，直接供水） 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象4、供水参数 ：供水状态供水状态* *、水池温度、水池温度*、水位、水位*、水泵开停、冷却塔开停、水泵开停、冷却塔开停 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象4、供气参数 ：瓦斯罐高度、进罐压力、瓦斯罐高度、进罐压力、出罐压力、瓦斯浓度、密封水位出罐压力、瓦斯浓度、密封水位 监测参数-电动阀 监测对象：监测对象：电动阀参数：开到电动阀参数：开到位、关到位、开度位、关到位、开度 瓦斯抽放系统的监测对象瓦斯抽放系统的监测对象控制内容：自动控制：自动控制： 瓦斯泵的启动、停止瓦斯泵的启动、停止 水泵的启动、停止水泵的启动、停止 冷却塔、风扇的启动、停止冷却塔、风扇的启动、停止 电动阀的开、闭电动阀的开、闭 断交流电源断交流电源非自动控制：非自动控制：瓦斯泵断电、瓦斯泵断电、 水泵断电水泵断电 瓦斯抽放系统的控制对象瓦斯抽放系统的控制对象正在推广使用的新技术煤矿瓦斯抽采计量监控系统正在推广使用的新技术煤矿瓦斯抽采计量监控系统正在推广使用的新技术煤矿瓦斯抽采计量监控系统正在推广使用的新技术煤矿瓦斯抽采计量监控系统 瓦斯抽放系统地面自动控制部分瓦斯抽放系统地面自动控制部分井下自动控制系统 瓦斯抽放系统井下自动控制部分瓦斯抽放系统井下自动控制部分 瓦斯抽放系统地面泵站监测部分瓦斯抽放系统地面泵站监测部分 瓦斯抽放系统井下泵站监控部分瓦斯抽放系统井下泵站监控部分设备的先进性-V锥 瓦斯抽放系统的关键设备瓦斯抽放系统的关键设备设备的先进性-V锥1）、精度高，可达）、精度高，可达1.5级（涡街流量计测量以点代面，精度不高）；级（涡街流量计测量以点代面，精度不高）；2）、差压类仪表，抗干扰能力强（涡街流量计抗干扰能力低，需要减振）；）、差压类仪表，抗干扰能力强（涡街流量计抗干扰能力低，需要减振）；3）、可以测量到）、可以测量到1m/s以下流速（涡街流量计无法测量以下流速（涡街流量计无法测量5m/s以下低流速，加变径则导致阻力增大）；以下低流速，加变径则导致阻力增大）；4）、自整流作用，安装条件不苛刻，可以无直管段（涡街流量计前直管段为）、自整流作用，安装条件不苛刻，可以无直管段（涡街流量计前直管段为10-15D，后直管段为，后直管段为5-10D，管道，管道条件复杂时无法安装）；条件复杂时无法安装）；5）、（管道温度传感器测量元件插入管道的深度不够，受管壁温度影响太大，不能正常反映管道内气体的实际）、（管道温度传感器测量元件插入管道的深度不够，受管壁温度影响太大，不能正常反映管道内气体的实际温度）；温度）；6）、使用绝对压力概念更科学（传统的管道压力测量是使用的负压）、使用绝对压力概念更科学（传统的管道压力测量是使用的负压/正压传感器，这种传感器属于压差传感器，正压传感器，这种传感器属于压差传感器，其测量值为管道内压力与管道外压力即当地大气压之间的差值，在由工况混合流量换算标况混合流量过程中，可能其测量值为管道内压力与管道外压力即当地大气压之间的差值，在由工况混合流量换算标况混合流量过程中，可能会因为当地大气压变化而带来误差）；会因为当地大气压变化而带来误差）；7）、采用流量计本地累计再上传，更准确（传统的累计为分站）、采用流量计本地累计再上传，更准确（传统的累计为分站/控制柜累计和中心站累计，一方面相互不吻合，控制柜累计和中心站累计，一方面相互不吻合，另一方面会因为传输质量带来误差）；另一方面会因为传输质量带来误差）；8）、压损小，介于插入式涡街和满管式涡街之间，可以控制在）、压损小，介于插入式涡街和满管式涡街之间，可以控制在1%左右。左右。 瓦斯抽放系统的关键设备瓦斯抽放系统的关键设备设备的先进性-管道红外1）、测量精确、汽水分离效果好、抗干扰能力高）、测量精确、汽水分离效果好、抗干扰能力高（传统热导元件的受环境温度和湿度变化影响大）；（传统热导元件的受环境温度和湿度变化影响大）；2）、使用寿命长（传统热导元件在遇水汽液化即损坏）；）、使用寿命长（传统热导元件在遇水汽液化即损坏）；3）、调校周期长，可达一年（传统热导元件为一个星期）。）、调校周期长，可达一年（传统热导元件为一个星期）。 瓦斯抽放系统的关键设备瓦斯抽放系统的关键设备控制设备的先进性丰富的控制模式，无人值守，稳定：丰富的控制模式，无人值守，稳定：1、 就地控制就地控制2、近程集中、近程集中3、远程集中、远程集中4、保护措施丰富、保护措施丰富 瓦斯抽放系统的关键设备瓦斯抽放系统的关键设备设备的先进性-供水传感器通过流量检测供水状态（如果通过压力检通过流量检测供水状态（如果通过压力检测，在遭遇堵塞时，会导致测量结果错误）测，在遭遇堵塞时，会导致测量结果错误） “多钻孔、严封闭、综合抽”是加强瓦斯抽放工作的方向，抽放瓦斯矿井要增加抽放瓦斯钻孔量；提高瓦斯管路敷设质量，严封孔及采用综合抽放方法，以提高抽放效率。 提高瓦斯抽放效果的途径提高瓦斯抽放效果的途径致致 力力 安安 全全 科科 技技提提 升升 生生 命命 保保 障障