1、 煤礦礦井瓦斯與防治 陳 集 鋒 采礦1206礦井瓦斯與防治礦井瓦斯與防治一、一、影響煤礦安全生產的主要地質因素影響煤礦安全生產的主要地質因素礦井地質構造巖漿侵入煤層煤層厚度變化喀斯特陷落住礦井瓦斯煤層頂底板低溫與礦山壓力一、瓦斯的概念一、瓦斯的概念礦井瓦斯是在煤礦生產過程中，由煤層以及圍巖釋放出來的一種多成分的混合氣體，包含j甲烷、氮氣、二氧化碳、乙烷、二氧化硫、硫化氫以及一氧化碳等。瓦斯中甲烷占多大數，其次為氮氣和二氧化碳其他成分含量較少。二、瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸后，會產生高溫、高壓、沖擊波和大量有害有毒氣體。1、高溫研究表明，瓦斯爆炸后的瞬間溫度可達到18502650度，這樣高的溫度不

2、僅會燒傷人員，燒毀設備，還可能點燃木材，支架，和煤塵，引起井下煤塵爆炸和火災事故，使災情擴大。2、高壓爆炸瞬間的氣體溫度驟然上升，會引起其氣體壓力的陡然增大，經實驗和理論計算，瓦斯爆炸后的氣體壓力是爆炸前氣體壓力的710倍，如果發生連續爆炸會出現更高的壓力。3、沖擊波瓦斯爆炸后的沖擊波可分為正向沖擊和反向沖擊。正向沖擊瓦斯爆炸后的高溫高壓促使爆炸元附近的氣體以極快的速度向外沖擊，形成威力巨大的沖擊波，稱為正向沖擊。由于沖擊氣流是高溫、高壓氣流，因此，能夠構成人員傷亡、航道以及設施的破壞，還能引起大量的煤塵并使之參與爆炸。此外，正向沖擊還能引起可燃物引起礦井火災。反向沖擊。瓦斯爆炸時，爆炸氣體從

3、爆炸源點高速向外沖擊，加之爆炸后生成的一部分水蒸氣很快凝聚，在爆炸源附近形成氣體稀薄的低壓區。4、有毒有害氣體瓦斯爆炸后形成大量有毒有害氣體，造成一氧化碳中毒造成人員傷亡。二、影響瓦斯生成的因素二、影響瓦斯生成的因素 由于煤層中的瓦斯主要是煤化變質作用的產物，所以煤中瓦斯生成量的多少和煤巖組分、煤的變質程度及其變質分帶有一定的關系。 煤巖組分 煤是一種固體可燃有機巖，其巖石組成比較復雜。煤巖組分是組成煤的基本單元，可分成鏡質組、絲質組和殼質組。從煤巖學角度看，煤層瓦斯的生成取決于成煤作用和煤巖組分。在同一變質階段，相對絲質組而言，鏡質組碳含量少、氫含量多，揮發分產率高，瓦斯生成量大，植物結構保

4、存程度低。殼質組在整個成煤過程中都產生瓦斯，其揮發分產率和瓦斯生成量最高；但是，它在煤中所占比例很少，作用不大。 煤的變質程度及其變質分帶 在煤化變質作用過程中，瓦斯不斷地產生，而煤層瓦斯的伴生量直接依賴于煤化變質程度，故煤的變質程度越高，產生的瓦斯量就越多。 我國的聚煤期多，煤炭儲量豐富，煤種繁多，變質分帶明顯，在一定程度上影響著煤層瓦斯的生成。 目前，從地質時代上看，煤變質總的規律表現為：晚古生代以中、高變質煤占較大比例，尚未發現低變質煤；中生代以中、低變質煤為主，并伴隨有高變質煙煤以至無煙煤；第三紀不僅有褐煤，而且也有低變質煙煤。從地區上看，大致在北緯380以北，包括東北地區和西北大部分

5、地區，基本上以褐煤和低、中變質煙煤為主； 而北緯380以南的華北地區則具有各種變質程度的煙煤和無煙煤；西南地區主要是中、高變質煙煤賦存的地區；而東南地區則以高變質煙煤和無煙煤占優勢。 這種分布規律與煤礦瓦斯分布有一定的吻合性，其具體表現在西北地區為低、中瓦斯區，華北地區為中瓦斯區，而華南地區則為高瓦斯區；但是，對東北地區而言，情況則比較復雜，一般情況下，在褐煤分布范圍內低瓦斯礦井居多，在低、中變質煤分布范圍內則多數礦井瓦斯量較大，這種情況的出現還和其他地質條件有一定的關系。三、影響煤層瓦斯含量及因素三、影響煤層瓦斯含量及因素 煤的瓦斯含量煤的瓦斯含量是指單位體積或重量的煤在自然狀態下所含有的瓦

6、斯量（標準狀態下的瓦斯體積），單位：單位：m m3 3/m/m3 3(cm(cm3 3/cm/cm3 3) )或或m m3 3/t(cm/t(cm3 3/g)/g)。 煤的瓦斯含量：煤的瓦斯含量：包括游離瓦斯和吸附瓦斯含量之和。影響煤層瓦斯含量主要因素：影響煤層瓦斯含量主要因素：1 1、煤層的埋藏深度煤層的埋藏深度埋藏深度的增加不僅地應力增高而使煤層和圍巖的透氣性降低，而且瓦斯向地表運移的距離增大，這兩者的變化均朝著有利于封存瓦斯，而不利于放散瓦斯的方向發展。2 2、煤層和圍巖透氣性煤層和圍巖透氣性煤系地層巖性組合及其透氣性對煤層瓦斯含量有很大的影響。透氣性大，瓦斯流失；透氣性小，如泥巖、完整

7、石灰巖，瓦斯散發不出去，瓦斯含量高。屏障層、透氣層、半屏障層。3 3、煤層傾角煤層傾角同一埋藏深度及條件相同的情況下，煤層傾角越小，瓦斯沿層運移的路徑長，阻力大，瓦斯不易流失，導致瓦斯含量大；反之，瓦斯含量小4 4、煤層露頭煤層露頭煤層露頭是瓦斯向地面排放的出口，因此，露頭存在時間越長，瓦斯排放越多，地表無露頭的煤層，瓦斯含量較高，一般為背斜構造。5 5、煤的變質程度煤的變質程度煤是天然的吸附體煤的吸附程度越高，其存儲瓦斯的能力越強。6 6、煤系地層的地質史煤系地層的地質史成煤有機物沉積以后直到現今煤化階段，經歷了漫長的地質年代，其間地層多次下降或上升，覆蓋層加厚或剝蝕、陸相-海相會交替變化，

8、可能會遭受地質構造運動破壞等，所以有這些地質過程及其延續時間的長短，都對煤層瓦斯含量的大小有巨大的影響。7 7、地史演化過程中的風化、剝蝕程度、地史演化過程中的風化、剝蝕程度封閉性的含煤地層沉積后，后期抬升的幅度和剝蝕程度對煤層瓦斯的賦存也有較大的影響。8 8、地質構造、地質構造封閉性的背斜或穹隆，儲存瓦斯，瓦斯含量大，開放性的斷層，瓦斯小。9 9、水文地質條件、水文地質條件有水流，帶 走部分溶解的瓦斯；水流通道， 形成瓦斯通道；使圍巖及煤層卸 壓，透氣性增大，瓦斯流失。二、二、 瓦斯爆炸及其預防措施瓦斯爆炸及其預防措施瓦斯爆炸過程及其危害瓦斯爆炸過程及其危害. .瓦斯爆炸的化學反應過程瓦斯爆

9、炸的化學反應過程 最終的化學反應式為：CH4+2O2 CO2+2H2O+882.6kj/mol 如果O2不足，反應的最終式為：CH4+O2 CO+H2+H2O 礦井瓦斯爆炸是一種熱鏈反應過程(也稱連鎖反應)。. .瓦斯爆炸的產生與傳播過程瓦斯爆炸的產生與傳播過程 爆炸性的混合氣體與高溫火源同時存在， 初燃(初爆) 焰面 沖擊波 新的爆炸混合物、瓦斯爆炸的危害、瓦斯爆炸的危害 高溫-18502650；高壓-約9個大氣壓；有害氣體CO-24%；沖擊波-每秒數百米甚至可達千米三三 、煤礦井下瓦斯爆炸事故原因分析、煤礦井下瓦斯爆炸事故原因分析 1、火源：井下的一切高溫熱源電氣、放炮、摩擦、靜電等。 2

10、、發生地點及原因： 掘進工作面占80%90%，采煤工作面占10%20% 采煤工作面發生地點：上隅角、采煤機附近、老塘、切頂線、放頂煤支架后等。 掘進面發生的原因：無計劃停電停風、高冒區、瓦斯噴出、突出等。防止瓦斯爆炸的措施的具體內容防止瓦斯爆炸的措施的具體內容 防止瓦斯爆炸，要從瓦斯爆炸的3個條件著手。瓦斯爆炸的3個條件中，氧濃度在井下的通風區域總是能滿足瓦斯爆炸需求的；而其余的兩個條件是防止瓦斯爆炸的切入點，只要不讓瓦斯積聚和不出現引爆火源，就能防止瓦斯爆炸。 1防止瓦斯積聚 預防瓦斯積聚的措施很多，主要有以下方面： （1）加強對“一通三防”工作的領導，做到責任落實，管理到位，特別是落實好各

11、級領導干部責任制（2）加強通風、礦井瓦斯管理。 建立完善、合理的礦井通風系統。各采掘工作面應實行獨立通風；做到穩定、連續地向井下所有用風地點供風，保持足夠的風量；防止漏風，避免循環風，嚴防風流短路或風量不足引起瓦斯積聚。尤其是局部通風的管理，是防止瓦斯爆炸事故的重點工作之一。 嚴格執行規程有關瓦斯檢查與管理的規定，嚴禁空班漏檢，嚴格執行瓦斯巡回檢查制度和請示報告制度。認真及時填寫有關日報和記錄。防止和及時發現、處理局部瓦斯積聚；嚴禁超限作業。（3）及時處理局部瓦斯積聚。 凡井下瓦斯涌出量較大，通風不良或風流達不到的地點，都極易發生局部瓦斯積聚，主要地點有：采煤工作面上隅角、刮板輸送機底槽內、頂

12、板冒落的空洞、風速低的巷道頂板附近、臨時停風的掘進工作面和盲巷、采煤工作面采空區邊界外、水采工作面、采煤機附近，都易積聚瓦斯。實際工作中，應根據具體情況，采取切實可行的措施來處理瓦斯積聚。常用處理瓦斯積聚的方法有：風障法，風筒排除法，尾巷排除法等。 (3)防止出現電火花。瓦斯礦井必須采用安全型、防爆型和安全火花型的設備；井口和井下電氣設備必須設有防雷電和防短路保護裝置；所有電纜接頭不準有“雞爪子”、“羊尾巴”和明接頭；不準帶電作業；嚴禁在井下拆開、敲打、撞擊發爆器、礦燈的燈頭和燈蓋等。 (4)防止出現其他火源。在搬運機械設備過程中要輕搬輕運，防止因摩擦、撞擊而出現火花；采取有針對性措施，防止金

13、屬、巖石等堅硬物體從高處落下，以防產生撞擊火花；嚴禁穿化纖衣服下井等。四、局部瓦斯積聚的處理方法四、局部瓦斯積聚的處理方法 瓦斯積聚：是指瓦斯濃度超過2，體積超過0.5m3的空間內積聚的瓦斯。（1）采煤工作面上隅角瓦斯積聚的處理；（2）掘進巷道積聚瓦斯的處理；（3）全風壓巷道局部積聚瓦斯的處理；（4）綜合機械化機組附近積聚瓦斯的處理；（5）刮板運輸機下部積聚瓦斯的處理；（6）防止鉆空孔瓦斯積聚瓦斯和引燃的措施；（7）恢復有大量瓦斯積存盲巷或打開封閉的瓦斯處理。五、五、 防止瓦斯爆炸災害事故擴大的措施防止瓦斯爆炸災害事故擴大的措施 1實行分區式通風，各水平、采區或工作面都應有其獨立的進、回風系統

14、。 煤礦井下一旦發生瓦斯爆炸事故，其破壞性是很大的，為了防止事故的擴大，應采取以下措施： 2每一入井人員必須了解和熟悉井下一旦發生瓦斯爆炸時的撤退和躲避地點，加強礦山救護工作。 3井下必須設置隔爆設施，如水袋、巖粉棚等，以阻止瓦斯爆炸火焰的傳播。 4每一入井人員必須隨身佩戴自救器，并能熟練使用。 5礦井必須設置堅固可靠的防爆門和反風裝置。 6通風系統力求簡單，不用的巷道及時封閉。六、 瓦斯與煤塵爆炸事故時的自救與互救 1防止瓦斯爆炸時遭受傷害的措施防止瓦斯爆炸時遭受傷害的措施 據親身經歷過瓦斯爆炸的人員回憶，瓦斯爆炸前感覺到附近空氣有顫動的現象發生，有時還發出嘶嘶的空氣流動聲，一般被認為是瓦斯

15、爆炸前的預兆。 井下人員一旦發現這種情況時，要沉著、冷靜、采取措施進行自救。具體方法是：背向空氣顫動的方向，俯臥倒地，面部貼在地面，以降低身體高度，避開沖擊波的強力沖擊，并閉住氣暫停呼吸，用毛巾捂住口鼻，防止把火焰吸入肺部。最好用衣物蓋住身體，盡量減少肉體暴露面積，以減少燒傷。爆炸后，要迅速按規定佩戴好自救器，弄清方向，沿著避災路線，趕快撤退到新鮮風流中。若巷道破壞嚴重，不知撤退是否安全時，可以到棚子較完整的地點躲避等待救護。 2掘進工作面瓦斯爆炸后礦工的自救與互救措施 如發生小型爆炸，掘進巷道和支架基本未遭破壞，遇險礦工未受直接傷害或受傷不重時，應立即打開隨身攜帶的自救器，佩戴好后迅速撤出受

16、災巷道到達新鮮風流中。對于附近的傷員，要協助其佩戴好自救器，幫助撤出危險區；不能行走的傷員，在靠近新鮮風流3050 m范圍內，要設法抬運到新鮮風流中，如距離遠，則只能為其佩戴自救器，不可抬運。撤出災區后，要立即向礦調度室報告。 如發生大型爆炸，掘進巷道遭到破壞，退路被阻，但遇險礦工受傷不重時，應佩戴好自救器，千方百計疏通巷道，盡快撤到新鮮風流中。如巷道難以疏通，應坐在支護良好的棚子下面，或利用一切可能的條件建立臨時避難硐室，相互安慰、穩定情緒、等待救助，并有規律地發出呼救信號。對于受傷嚴重的礦工要為其佩戴好自救器，使其靜臥待救。并且利用壓風管道、風筒等改善避難地點的生存條件。 3采煤工作面瓦斯爆炸后礦工的自救與互救措施 如果進回風巷道沒有垮落堵死，通風系統破壞不大，所產生的有害氣體，較易被排除。這種情況下，采煤工作面進風側的人員一般不會受到嚴重傷害，應迎風撤出災區。回風側的人員要迅速佩帶自救器，經最近的路線進入進