矿井瓦斯防治课程复习题

复习思考题

1. 煤层瓦斯的成气时期有哪些？ 生物化学成气时期 煤化变质作用成气时期

2. 煤层瓦斯的垂直分带及其特征？ CO2-N2带，N2带，N2-CH4带，CH4带 瓦斯风化带的特征

我国确定瓦斯风化带下部边界时主要采用如下指标： ⑴ 瓦斯压力P=0.1～0.15MPa；

⑵ 甲烷（CH4）组分浓度≥80%（体积百分数）； ⑶ 相对瓦斯涌出量q=2～3m3/t； ⑷ 瓦斯含量（煤芯中的甲烷含量）X： ① 气煤X=1.5～2.0m3/t；

② 肥煤与焦煤X=2.0～2.5m3/t可燃物； ③ 瘦煤X=2.5～3.0m3/t可燃物； ④ 贫煤X=3.0～4.0m3/t可燃物； ⑤ 无烟煤X=5.0～7.0m3/t。 4. 甲烷带的特征

（1）煤层瓦斯含量随埋深增加而增大； （2）煤层瓦斯压力随埋深增加而增大； （3）矿井相对瓦斯涌出量随埋深增大而增大；

（4）随着埋深增加，有可能出现瓦斯异常涌出、瓦斯喷出、甚至 瓦斯突出的情况。

3. 甲烷带内瓦斯含量、瓦斯压力分布特征？

参照上一题

4. 煤的孔隙分类及其与瓦斯运移特征的关系？ 书p7

5. 煤的孔隙率与变质程度的关系？

（1）煤的变质程度

煤的孔隙率随变质程度的变化呈 一马鞍型变化关系，即中变质程度的 焦煤和瘦煤孔隙率最低，低变质程度 的褐煤和高变质程度的无烟煤孔隙率均较大。 6. 煤的吸附、解吸及其Langmuir吸附方程。 7. 煤层瓦斯含量的影响因素？

煤层倾角：倾角越大，瓦斯沿煤层运移逸散条件好，瓦斯含量低。

瓦斯的生成量：煤中的瓦斯生成量与煤的变质程度有关，变质程度越高煤中瓦斯生成量就越大。

上覆岩层性质：煤中生成的大量瓦斯有多少逸散到大气中，主要取决于上覆岩层的性质，上覆岩层岩性质密，透气性差，则瓦斯难以逸散。 埋藏深度：埋藏越深，瓦斯含量越大。 煤层露头：煤层露头是瓦斯逸散最好的通道。

地质构造：断层、褶曲等地质构造对瓦斯含量的影响较大。 水文地质：瓦斯微溶于水，长期的地下水冲刷，可带走大量的瓦斯。 8. 煤层瓦斯流场的分类及其井下实例？

按空间瓦斯流动方向变化，单向流动，径向流动，球向流动 按流场在时间上的变化，稳定流动，非稳定流动 1. 煤层瓦斯流场分类 （1）单向流动

在x、y、z 三维空间内，只有一个力向有流速，其它两个方向流速为零。例如薄及中厚煤层中的煤巷与回来工作面煤壁内的瓦斯流动就属于单向流动。*厚煤层当巷道不能揭露整个煤厚时，在垂直方向上流速不为零，不是单向流动。 （2）径向流动在x、y、z 三维空间内，在两个方向有分速度，第三个方向的分速度为零。例如石门、竖井、钻孔垂直穿透煤层时，在煤壁内的瓦斯流动就属于这一类，其等瓦斯压力线平行煤壁呈近似同心圆形。

（3）球向流动在x、y、z 三维空间内，在三个方向都有分速度。例如在厚煤层中煤巷的掘进工作面煤壁内、钻孔或石门进入煤层时以及采落的煤块从其中涌出瓦斯的流动。

（4）非稳定流动稳定流场中任何一点的流速、流向和瓦斯压力不随时间而变化。例如经过长期排放(>150天)的煤壁趋于稳定流场。 （5）稳定流动

非稳定流场中任何一点的流速、流向和瓦斯压力都随时间而变化。如煤层暴露初期的瓦斯流场都是非稳定流场。 9. Fick定律的含义及定义式？

瓦斯在孔隙-裂隙系统内的运移可分为两类，一类是扩散运动，遵守菲克定律（Fick law），另一类是渗透运动，遵守达西定律（Dacy law）。瓦斯在小孔(＜1μm)与微孔(＜0.1μm)内的运移主要为扩散运动，即瓦斯分子在其浓度(或密度)梯度的作用下由高浓度向低浓度方向运移。可用菲克(Fick)定律来描述。定义式自己写上去

? 式中：dm——微单元上的瓦斯扩散量，m3/m2；

dc/dl——瓦斯浓度梯度或密度梯度， （m3/m3）/m; D ——扩散系数，m2/s。 10. Darcy定律的含义及定义式？ 整不上去，自己找吧

11. 煤层透气性系数的物理意义？ 整不上去，自己找吧

12. 煤层瓦斯含量与矿井瓦斯相对涌出量的含义辨析

（1）瓦斯涌出量的定义

瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量。 ? 绝对瓦斯涌出量——在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3/min或m3/d； ? 相对瓦斯涌出量——平均日产一吨煤所涌出的瓦斯量，单位是(m3/t)。 13. 矿井主要瓦斯涌出源及其构成有哪些？

2. 掘进巷道的瓦斯涌出 （1）构成及其变化

构成包括三部分：煤壁、迎头煤壁和采落煤的瓦斯涌出。

? 煤壁——掘成已支护煤层巷道煤壁瓦斯涌出，均匀涌出并逐渐衰减。 ? 迎头煤壁——掘进新暴露出来的煤壁，初始瓦斯涌出量大。

? 采落煤——落煤时煤体破碎，煤中瓦斯迅速大量释放，随后在装运过程中逐渐释放。

4. 回采工作面的瓦斯涌出 （1）构成

回采工作面瓦斯涌出构成：本煤层、邻近层的瓦斯涌出 14.影响矿井瓦斯涌出的因素有哪些？ （1）自然因素

① 煤层和围岩的瓦斯含量 ② 开采深度 ③ 地面大气压变化 （2）开采技术因素

① 开采顺序与回采方法② 回采速度与产量③ 落煤工艺及老顶来压步距④ 通风压力和采空区封闭质量⑤ 回采工作面通风系统

15.现行的矿井瓦斯等级如何划分？ 第七条矿井瓦斯等级划分为：

（一）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井（以下简称突出矿井）； （二）高瓦斯矿井； （三）瓦斯矿井。

第八条具备下列情形之一的矿井为突出矿井 （一）发生过煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的；

（二）经鉴定具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出煤（岩）层的；

（三）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管理的煤层，但在规定期限内未完成突出危险性鉴定的。

第九条具备下列情形之一的矿井为高瓦斯矿井 （一）矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t； （二）矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min；

（三）矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min； （四）矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min 第十条同时满足下列条件的矿井为瓦斯矿井： （一）矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t； （二）矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min；

（三）矿井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于3m3/min；

（四）矿井各采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于5m3/min 16.矿井瓦斯治理的原则是什么？瓦斯治理“十二字”方针是什么？

分源治理：针对瓦斯来源的数量及其变化规律等特征，采取相适应的控制技术进行治理，并通过方案对比，选用效果好、经济佳、适用、最优的治理方法。 分级管理；按瓦斯危险程度对矿井进行分级，并按瓦斯危险等级进行管理，采区专门的治理措施。

综合防治；以消除瓦斯危险为方向，以确保生产中人身安全为主要目标，采取专题研究、现场考察、多项技术配合、设备与工程保障等综合的防治措施治理瓦斯。 先抽后采、监测监控、以风定产。 17.矿井瓦斯喷出的分类及危害？

第一类：（承压）瓦斯沿原地质构造洞缝喷出 第二类：（卸压）瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出 第三类：瓦斯沿钻孔中喷出

（1） 瓦斯超限，引发瓦斯爆炸、瓦斯燃烧； （2） 吹扬煤尘，引发煤尘爆炸； （3） 顶底板变形、支柱支架破坏； （4） 岩石断裂、破坏冲击，产生火花； （5） 损坏采掘设备；

（6） 瓦斯气体、煤尘、煤块冲击伤人； （7） 瓦斯窒息；

1. 瓦斯突出发生在一定深度上，突出危险性随采深增加而增大 2. 绝大多数突出发生在煤巷掘进工作面 3. 煤层突出危险性随煤厚增加而加大 4.突出大多数发生在地质构造带 5. 大多数突出前有作业方式诱导 6. 突出前大多有预兆

7. 煤体破坏程度越高，突出危险性越大 8. 石门突出危险性最大

9. 煤层突出危险区常呈条带状分布 21. 瓦斯突出有哪些常见的预兆？ 瓦斯突出的常见预兆 声响预兆--响煤炮 瓦斯预兆--瓦斯异常、喷孔

煤结构预兆--煤结构紊乱、煤体发暗、煤厚急剧变化 矿压显现预兆--片帮、煤墙外臌、底臌、顶（夹）钻 温度预兆--温度降低、煤墙发凉

22. 区域综合防突措施包括哪几个方面的内容?

《防突规定》第五条要求，区域综合防突措施包括下列内容：

（一）区域突出危险性预测；（二）区域防突措施；（三）区域措施效果检验； （四）区域验证。

23. 区域性防突措施有几类？每类有哪几种常见方法？

《防突规定》第四十条：区域防突措施应当优先采用开采保护层。

《防突规定》第四十一条 突出危险区的煤层不具备开采保护层条件的，必须采用预抽煤层瓦斯区域防突措施

（1）开采保护层（2）区域性预抽煤层瓦斯

24. 局部综合防突措施包括哪几个方面的内容？

《防治煤与瓦斯突出规定》第五条：局部综合防突措施包括下列内容： （一）工作面突出危险性预测； （二）工作面防突措施； （三）工作面措施效果检验； （四）安全防护措施。

25. 我国常见的工作面局部防突措施有哪几种？ 小直径超前排放钻孔 预抽瓦斯 松动爆破 水力冲孔

金属骨架、煤体固化等 26. 煤矿瓦斯抽采的意义?

瓦斯灾害事故：居煤矿矿灾害事故之首。

2010年，我国瓦斯事故占煤矿事故的10.33%，瓦斯事故死亡人数占煤矿死

亡人数的25.6%；重特大瓦斯事故占煤矿重特大事故的45.83%，死亡人数占重特大事故人数的41.35。

煤矿瓦斯(CH4)：是一种强温室效应气体 温室效应强度

CH4＞CO2 20~60倍 我国煤矿风排瓦斯量

2004年， 132亿m3；

2008年， 150亿m3 ，占世界排放总量的1/2～1/3； 2011年， 160亿m3 煤矿瓦斯：是一种优质清洁能源 按燃烧热值计算

1m3瓦斯 相当于 1.25㎏ 标准煤

1㎏ 燃油 接近 1m3 天然气 按热效率计算

1m3煤层气 相当于 4㎏ 标准煤

瓦斯是比天然气、燃油、特别是比煤洁净得多的一种优质能源 瓦斯抽采：一箭三雕 保障煤矿安全生产 保护大气环境

开发利用优质清洁能源

27. 简述开采层瓦斯抽采的原理？ 课件上没有

28. 简述邻近层瓦斯抽采的原理？

原理

? 煤层群开采条件

? 由于采动作用的采动，在开采层的上部空间形成三带：冒落带、裂隙带和缓慢下沉带。

? 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态，形成底鼓破碎带 ? 邻近层抽采原理

受采动卸压的煤（岩）层，吸附瓦斯解吸形成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，也是良好的流动通道。

通过施工钻孔（巷道）进入或穿透受到采动影响的邻近层，在负压的作用下，诱导邻近层层间空隙-裂隙中的游离瓦斯流入钻孔（巷道）。

29. 矿井瓦斯抽采率怎么计算？ 30. 开采层瓦斯抽采有哪些主要方法？ ? 钻孔预抽

我国预抽煤层瓦斯一般不采用巷道法，基本上都采用钻孔法，布孔方式有两种：穿层钻孔和顺层钻孔

? 穿层网格预抽 ? 松藻矿务局打通二矿

– 穿层条带预抽 ? 采面网格预抽

顺层长钻孔预抽

钻孔布置方式

平行斜交钻孔(六枝化处矿) 平行斜交钻孔(淮北芦岭矿) 扇形钻孔(淮北芦岭矿) 交叉钻孔(焦作九里山矿)

? 大面积预抽瓦斯的基本模式 ? 穿层网格顶抽 ? 顺层长钻孔顶抽

? 穿层条带＋平行钻孔预抽 ? 模块抽采(晋城寺河矿) ? 定向水平长钻孔(亚美大宁矿) 边采边抽

实质 抽采采面前方卸压条带的瓦斯

? 边掘边抽

实质 抽采巷道两帮的卸压条带瓦斯 31. 瓦斯抽采系统的“三防”装置指的是什么?

防爆、防回火、防回气 抽采系统可能出现的意外:

? 瓦斯管路漏气

? 突然停泵或因机械故障使抽采失常，有可能形成回流或带进火源 ? 放空管排出的瓦斯受雷击起火

? 抽采管路上积存静电或井下杂散电流引燃瓦斯 ? 机械碰撞管路或电缆漏电产生火花

1. 我国煤矿瓦斯利用的主要技术途径

– 民用，作为燃气供居民使用（压缩瓦斯和管道瓦斯）； – 发电：内燃机组和燃气轮机机组； – 工业燃料：钢铁厂、汽车用燃料； – 工业原料：炭黑、甲醛。

32. 已知绝对瓦斯涌出量和日产量，如何计算矿井相对瓦斯涌出量？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/rea5.html