瓦斯防治基础知识.doc

矿井瓦斯基础知识第一节 矿井瓦斯的生成、存在状态及性质一、矿井瓦斯定义及存在状态1、矿井瓦斯：井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气体的总称。有时单指甲烷。2、瓦斯的两种状态：(1)游离状态(自由状态)，(2)吸附状态(结合状态)。游离状态和吸附状态的瓦斯并不是固定不变的，而是处于不断交换的动平衡状态。二、矿井瓦斯的性质及其危害1、瓦斯的性质：瓦斯(通常指甲烷CH4)是一种无色、无味、无臭的气体。在标准状态下，瓦斯的密度为0.7168kg/m3，相对密度为0.554。2、矿井瓦斯的危害：(1) 降低空气中氧气浓度，使人窒息；(2) 与空气混合达到一定浓度时，遇火就能燃烧或爆炸；(3) 会给国家财产和职工生命造成巨大损失。第二节 煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出量一、煤层瓦斯含量定义及其影响因素1、煤层瓦斯含量：指煤层或岩层在天然条件下含有的瓦斯数量的多少。一般用m3/t 表示大小，煤层瓦斯包括游离瓦斯(10%20%)和吸附瓦斯(90%80%)。2、影响煤层瓦斯含量的因素： 煤的变质程度。 围岩的性质。 煤层赋存条件。 地质构造。 水文地质条件。二、矿井瓦斯涌出量定义及其影响因素1、瓦斯涌出：当煤层被开采时，煤体受到破坏，贮存在煤体内的瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间。(A、普通涌出， B、特殊涌出：喷出、突出、倾出、压出)2、矿井瓦斯涌出量：指开采过程中涌入采掘空间的瓦斯数量(不包括特殊涌出)。通常用单位时间内或单位质量的煤放出的瓦斯数量表示大小。 绝对瓦斯涌出量：单位时间内涌进采掘空间的瓦斯数量。 相对瓦斯涌出量：月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量。用m3/t表示。3、影响矿井瓦斯涌出量的主要因素： 煤层瓦斯含量(决定因素)；开采规模(开采深度、开拓与开采范围及矿井产量)；开采程序(采用分层开采时，首先开采的分层，瓦斯大)；采煤方法与顶板管理方法；生产工序(落煤时瓦斯涌出量大于其他工序)；地面大气压力的变化(大地压力降低时，瓦斯涌出的压力就高于风流压力，瓦斯涌出量会增大)；通风压力(采用负压通风抽出式的矿井，风压越高，瓦斯涌出量越大)；采空区管理方法。4、矿井瓦斯涌出来源有：掘进区、回采区、已采区。第三节 瓦斯爆炸及预防一、瓦斯爆炸的定义和基本条件1、定义：一定数量的瓦斯与空气中的氧气进行剧烈化学反应的结果。2、瓦斯爆炸的三个条件：瓦斯浓度达到5%16%(在新鲜空气中，瓦斯爆炸最强烈的浓度是9.5%)；温度为650750的引爆火源；氧含量不低于12%；上述三个必须同时具备，缺一不可。二、瓦斯爆炸的危害及引起瓦斯爆炸的主要原因1、瓦斯爆炸的危害：(1)爆炸产生高温。烧伤人员、烧坏设备，引起火灾和煤尘爆炸事故。(2)爆炸产生高压。推倒支架、损坏设备、使巷道或工作面的顶板坍塌及造成现场人员伤亡。(3)爆炸产生大量有害气体。造成人员中毒死亡。2、引起瓦斯爆炸的主要原因：(1)瓦斯积聚，(2)引爆火源，(3)管理工作不善某些人员的失职。三、引起瓦斯积聚的主要原因： 1、 局部通风机停止运转； 2、 风筒断开或严重漏风； 3、 采掘面风量不足； 4、局部通风机出现循环风； 5、风流短路； 6、 通风系统不合理，不完善； 7、采空区或盲巷； 8、瓦斯出现异常。四、引起瓦斯爆炸的火源主要有：1、电火花，2、放炮火花，3、撞击、磨擦火花，4、明火五、防止瓦斯爆炸的措施（一）防止瓦斯积聚的技术措施1、加强通风管理2、加强掘进工作面的通风管理3、加强采煤工作面的通风管理4、加强瓦斯检查与监测5、及时处理局部积聚的瓦斯（二）防止引爆瓦斯措施1、防止明火2、防止出现爆破火焰3、防止出现电火花4、其他引火源的治理 矿井瓦斯检查与管理第一节 矿井瓦斯检查制度与方法一、检查矿井瓦斯的目的及检查地点1、目的有2个：(1)了解和掌握井下不同地点、不同霎时间的瓦斯涌出情况，以便进行风量计算和分配、调节所需风量，达到安全、经济、合理通风的目的。(2)为了防止和及时发现瓦斯或积聚等隐患，采取针对性的有效措施，妥善处理，防止瓦斯事故的发生。2、瓦斯检查主要地点有：(1)采、掘工作面及其进回风巷中的风流。(2)各采区、水平、一翼回风和矿井总回风流。(3)放炮地点、电动机及其开关附近的风流。(4)进入串联工作面或机电硐室的风流。(5)各种钻场、密闭和盲巷以及顶板冒落等可能发生瓦斯积聚的地点和部位。(6)局部通风机恢复通风前的停风区、局部通风机及其开关附近的风流。二、空、漏、假检现象及交接班内容规定1、空、漏、假检现象是指以下3各现象(1)瓦检员没有上岗、空班、迟到或早退。(2)没按分工区域和规定次数进行巡回检查，未能及时发现瓦斯隐患。(3)根本没有进行实地检查而填写假记录、汇报假情况，弄虚作假。2、交接班内容规定(1)交清分区域内的通风、瓦斯和生产情况，有无异常，若有异常是如何处理的，是否需要进一步处理和应采取何种措施。(2)交清分工区域内各种设施、有关设备和装置的状态，是否需要维修、增设或拆除。(3)交清分工区域内原来和新发生的各种隐患，当班处理情况和需要如何继续处理。(4)交清有关领导某项工作指示的落实情况和还需要请示的问题。(5)其他应该交接的内容。(6)接班人对交接内容了解清楚后，交接班人必须在交接手册上互相签字，做到有据可查。三、瓦斯检查规定和制度1、规定(1)矿井所有采掘工作面、硐室、使用中的机电设备的设置地点、有人作业的地点等都必须设点检查瓦斯。(2)凡有人工作的采掘工作面（包括回风流中的硐室、回风流中的机电设备的设置地点、有人作业的地点等）每班至少检查3次瓦斯和二氧化碳浓度，凡无人工作的采掘工作面（包括回风流中的硐室、使用中的机电设备的设置地点）经请示总工同意后每班至少检查2次瓦斯和二氧化碳浓度。(3)凡进风风流中的硐室、使用中的机电设备的设置地点、总回风巷等每班至少检查1次瓦斯和二氧化碳浓度。瓦斯或二氧化碳涌出量大、变化异常的采掘工作面或密闭、裂隙、溶洞、高冒顶等，必须有专人经常检查。2、制度(1)瓦检员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查手册。每次检查结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的记录牌上，并通知现场工作人员。瓦斯浓度超过煤矿安全规程或作业规程、安全措施等的有关规定进，瓦检员有权责令现场人员停止工作，撤到安全地点，并向矿调和通调汇报，严禁瓦斯超限作业。(2)通风队值班队管理人员必须审阅瓦斯班报，掌握瓦斯变化情况，发现问题，及时处理，并向矿调度汇报。通风瓦斯日报必须送矿长、总工、通风科长审阅。对重大通风、瓦斯问题，应制定措施，进行处理。第二节 瓦斯检查工的基本素质和职责一、瓦斯检查工应具备的条件是：(1)从事井下采掘工作1年以上，具有一定煤矿生产实践经验。(2)经过专门培训和实习，考试合格，取得特种作业操作资格证书，掌握一定通风瓦斯基本知识和技能。(3)新瓦检员或间断瓦斯检查工作连续达3个月及其以上的瓦检员，从事瓦斯检查工作必须经过业务培训，且经考试合格后方可上岗。瓦检员上岗必须携带年审有效期内的瓦斯检查证，否则严禁上岗。二、瓦斯检查工的职责：(1)按规定进行负责分工区域内的瓦斯、二氧化碳及其他有害气体的检查测定与汇报工作。(2)负责对分工区域内的通风、防尘、防火、防煅、防水、瓦斯抽放及安全监测等有关设施与设备的使用情况和工作状态进行检查、维护与管理。(3)及时发现和汇报分工区域内的通风、瓦斯、煤尘、煤与瓦斯突现、自然发火、矿井涌水等隐患，并采取有效措施妥善处理。(4)分工区域内一旦发生灾害事故，负责组织遇险人员自救、互救、安全脱离险区和参加抢险救灾工作。(5)负责领导交办的其他有关一通三防的临时性和紧急性工作。三、瓦斯检查工的权力：(1)在分区区域内，当发现瓦斯超限、积聚，有害气体超过煤矿安全规程规定等严重隐患；或发现自然发火、煤与瓦斯突出、瓦斯涌出异常等灾害预兆时，有权责令相应地点停止工作和撤出所有人员。(2)在分工区域内，对有可能导致不安全、甚至酿成火灾、爆炸、突出、水害等重大事故的一切工作和行为，有权拒绝和制止。(3)享有矿山安全法、矿山安全条例赋予企业员工的权利。第三节 局部瓦斯积聚的处理一、局部瓦斯积聚的定义和容易发生地点1、定义：瓦斯浓度达到2%，体积在0.5m3以上的积存瓦斯。2、容易发生地点(1)采面的上隅角，(2)采掘面输送机底槽内，(3)顶板冒落空洞内，(4)临时停风的掘进巷道，(5)风速较低的巷道顶板附近，(6)采面的采空区边界处，(7)老空区和封闭的盲巷内。二、处理巷道冒落空洞内局部积聚瓦斯的方法 (1)导风板引风法，(2)充填置换法，(3)风筒分支排放法，(4)压风排除法。三、排放瓦斯规定：停风区内风流中瓦斯浓度小于1%时由瓦检员根据通风队值班人员要求进行排放；停风区内风流中瓦斯浓度大于1%且小于3%时，必须编制排放措施，由通风队管理人员和救护队现场进行排放；停风区内风流中瓦斯浓度大于或等于3%时，必须编制排放措施，由通风科副科长及以上和救护队现场进行排放。四、排放瓦斯安全要求 1、按审批后的瓦斯排放措施，责任落实到人。2、启动局部通风机前必须检查局部通风机及其开关附近10米内风流中的瓦斯浓度。3、排放瓦斯时，必须检查全风压混合处的瓦斯浓度。4、排放瓦斯时，严禁局部通风机发生循环风，回风系统内必须撤人、断电。5、排放瓦斯后，经检查证实巷道内风流中的空气成份符合规定后，且稳定在30分钟后，才可恢复正常通风。6、恢复正常通风后，必须由电工检查巷道内设备完好后，才可恢复供电。第四节 矿井瓦斯管理一、煤矿安全规程规定井下各地点瓦斯浓度和二氧化碳浓度的规定及超限时的处理措施见下表所示地点规定浓度(%)超限时处理措施CH4CO2矿井总回风或一翼回风巷0.750.75立即查明原因，进行处理采区回风巷、采掘工作面回风巷1.01.5必须停止工作，撤出人员，采取措施、进行处理采掘工作面及其他作业地点1.0必须停止电钻打眼放炮地点附近20米以内风流中1.0严禁装药、放炮采掘工作面及其他作业地点、电动机或其开关安设地点附近20米以内风流中1.5必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理采掘工作面风流中1.5必须停止工作，撤出人员，查明原因，制定措施、进行处理采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5米3的空间内2.0必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理专用排放瓦斯巷2.5必须停止工作，切断电源，进行处理二、煤矿安全规程规定采区、采掘工作面回风流中瓦斯浓度小于1%的原因1、测定仪表有一定的允许误差。2、测定人员也存在一定的读数误差。3、存在瓦斯浓度在时间和空间的变化与人员检查测定在时间和空间的漏检性和缺陷。4、不同的瓦斯浓度引火温度不同。5、爆炸性煤尘的加入可以降低瓦斯爆炸下限。6、其他可燃气体的混合可以降低瓦斯爆炸下限。四、临时停工停风的掘进工作面必须采取的安全措施1、停风前，撤出巷道内的全部人员。2、切断停风巷道内的一切电器设备的电源。3、在巷道口设置栅栏，并悬挂明显警示牌，严禁人员入内。4、停风的独头巷道，每小班在栅栏处至少检查一次瓦斯浓度，如果发现栅栏内侧1米处瓦斯浓度超过3%或其他有害气体浓度超过规定时，要立即向矿调度汇报，不能立即处理时，必须在24小时内封闭完毕。五、矿井瓦斯等级划分的依据和规定一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯等级规定低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量不大于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量不大于40m3/min高瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min煤与瓦斯突出矿井凡发生过煤与瓦斯突出的矿井该矿井即为煤与瓦斯突出矿井六、巷道贯通规定1、掘进巷道贯通前，综掘巷道在相距50米前、其他 巷道在相距20米前必须停止一个工作面作业，做好调整通风系统的准备工作。(突出煤层：掘进工作面与煤层巷道交叉贯通前，被贯通的煤层巷道必须超过贯通位置，其超前距不得小于5m，并且贯通点周围10m内的巷道应加强支护。在掘进工作面与被贯通巷道距离小于60m的作业期间，被贯通巷道内不得安排作业，并保持正常通风，且在放炮时不得有人)2、贯通时，必须 由专人在现场统一指挥，停掘的工作面必须保持正常通风，设置栅栏及警标，经常检查风筒的完好善和工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须立即处理。掘进的工作面每次放炮前，必须派专人和瓦检员共同到停掘的工作面检查工作面及其回风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度超限时，必须先停止在掘工作工作，然后处理瓦斯，只有在2个工作面及其回风流中的瓦斯浓度都在1.0%以下时，掘进的工作面方可放炮，每次放炮前，2个工作面入口必须有专人警戒。3、贯通后必须停止采区内的一切工作，立即调整通风系统，风流稳定后，方可恢复工作。4、间距小于20m的平行巷道的联络巷贯通，必须遵守上款各项规定。 矿井瓦斯抽放第一节 矿井瓦斯抽放方法一、矿井瓦斯抽放定义及分类1、瓦斯抽放：为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法。2、矿井瓦斯抽放分类： 按瓦斯来源：本煤层；邻近层；采空区。按抽放与采掘时间： 采前(预抽)；采中(边采边掘抽)；采后(残抽)。施工工艺：巷道抽放法；钻孔抽放法；巷道和钻孔混合抽放法。二、各类抽放方法的定义1、本煤层瓦斯抽放：指采用送道或打钻的方式直接抽放开采煤层内含有的瓦斯的方法。(预抽和边抽)2、邻近层：在开采煤层群时，受采动影响，开采煤层上下一定距离的其他煤层中的瓦斯就会沿着由于卸压作用造成的裂隙流入开采煤层的工作面空间，称这些煤层为这一煤层的邻近层。3、采空区的瓦斯来源：未能采出而被留在采空区的煤炭中存有的一定数量的残存瓦斯；顶板和周围煤岩的瓦斯。第二节 瓦斯抽放设备及管理一、瓦斯抽放设备：能够造成一定负压将瓦斯从煤层中抽出并安全输送到地面上来的专用机械设备。主要由瓦斯抽放泵、管路系统、安全装置三部分组成。二、“三防装置”：指安设在地面瓦斯抽放泵进气管路中具有防回火、防回气、防爆炸作用的安全装置。三、规程规定：抽放瓦斯的矿井中，利用瓦斯时其浓度不得低于30%；不利用瓦斯时，采用干式抽放瓦斯设备，瓦斯浓度不得低于25%。 瓦斯喷出、煤与瓦斯突出及防治第一节 瓦斯喷出及防治一、瓦斯喷出的定义及危害1、定义：从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出现象。在20米巷道范围内，涌出瓦斯量不小于1.0m3/min，且持续时间在8小时以上，该采掘区即定为瓦斯喷出危险区域。2、危害：导致人员窒息和发生爆炸燃烧的危险。二、预防和处理瓦斯喷出的安全技术措施采取“探、排、引、堵、抽”的安全技术措施第二节 煤与瓦斯突出基本知识一、 煤与瓦斯突出定义及危害 1、煤与瓦斯突出的概念： 所谓煤（岩）与瓦斯突出（以下简称突出），就是在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。 2、突出的危害 瓦斯突出和喷出都是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象，它能摧毁井巷设施，能破坏通风系统，或使井巷充满瓦斯和煤（岩）抛出物，可能引起瓦斯爆炸火灾，造成人员伤亡，导致生产中断，因此它是煤矿最严重的灾害之一。 即煤和瓦斯突出是由地应力、瓦斯和煤的物理力学性质等因素综合作用的结果。 发生煤和瓦斯突出的第一个必要和充分条件是：煤层和围岩具有较高的地应力和瓦斯压力，并且在近工作面地带煤层的应力状态发生突然变化，使潜能有可能突然释放。 煤和瓦斯突出发展的第二个必要和充分条件是：有足够的瓦斯流把碎煤抛出，并且突出孔道要畅通，以便在空洞壁形成较大的地应力梯度和瓦斯压力梯度，从而使煤破碎向深部扩展。 煤和瓦斯突出的全过程，一般可以分成三个阶段，即发动、发展和停止阶段。在出现下列任一种情况时，突出即停止：激发的突出的能量已耗尽；继续放出的能量不足以粉碎煤；突出孔道堵塞，不能继续在突出空洞壁处建立高的应力梯度和瓦斯压力梯度。 二、煤与瓦斯突出预兆绝大多数煤与瓦斯突出都有预兆，总的来说分为有声预兆和无声预兆两大类。突出的主要预兆有：煤层变软，变薄，变厚，地质构造；瓦斯超限，瓦斯忽大忽小，工作面或煤壁、煤粉发冷，打孔时喷孔、顶钻；响煤炮，支架变形，压力声响，片帮，掉渣，煤壁外鼓，吸钻，卡钻等。 第三节 煤与瓦斯突出防治措施一、煤与瓦斯突出防治措施四位一体综合防突措施：煤层突出危险性预测，防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施二 、防治突出措施分类及方法1、防治突出措施分类：区域防突措施、局部防突措施(1)区域防治突出措施方法：开采保护层、预抽煤层瓦斯(2)局部防治突出措施方法、超前钻孔、松动爆破、预测兼排放、深孔预处理、金属骨架、渐进式揭煤技术2、开采保护层的作用(1) 缓和与降低了地应力。(2)由于卸压和岩石移动, 煤层透气性增加, 吸附瓦斯大量解吸并排出, 降低了煤层煤层压力。(3) 增加了被保护层煤的物理机械强度。 井下放炮与电气安全第一节 井下放炮一、 “一炮三检制度”定义和 “三人连锁放炮”制度在井下现场执行程序1、“一炮三检制度”定义 “一炮三检制度”就是在采掘工作面装药前、放炮前、放炮后，爆破工、班组长、瓦检员都必须在现场，三人都要检查放炮地点附近20米以内风流中的瓦斯，瓦斯浓度达到1.0%时，不准装药、放炮。放炮后瓦斯浓度达到1.0%时，必须立即处理，并不准用电煤钻打眼。2、“三人连锁放炮”制度在井下现场执行以及换牌程序的具体操作：“三人连锁放炮制”是：爆破前，放炮员将警戒牌交给班组长，由班组长派人警戒，并检查顶板与支架情况，将自己携带的放炮命令牌交给瓦斯检查员，瓦斯检查员经检查瓦斯煤尘合格后，将自己携带的放炮牌交给放炮员，放炮员发出爆破口哨进行爆破，爆破后三牌各归原主。（1）三人连锁放炮换牌执行办法：入井前：放炮员持红色警戒牌，班组长持黄色的放炮命令牌，瓦检员持绿色的放炮牌和炮器钥匙。放炮前：放炮员做好放炮准备后，将自己所持的红色警戒牌交给班组长。班组长拿到警戒牌后，派人在规定地点警戒，并检查顶板与支架情况，确认支护完好后，将自己所持的放炮命令牌交给瓦检员，下达放炮命令。瓦检员接到放炮命令牌后，检查放炮地点附近20m的瓦斯和煤尘情况，确认合格后，将自己的所持的放炮牌和炮器匙交给放炮员，放炮员发出放炮信号进行放炮。放炮后：三牌各归原主，即班组长持命令牌、放炮员持警戒牌、瓦检员持放炮牌，二次放炮按上述步骤重新进行。二、正、反向起爆定义及规定1、正向起爆起爆药包位于柱状装药的外端，靠近炮眼口，雷管底部朝向眼底的起爆方法叫正向起爆。2、反向起爆起爆药包位于柱状装药的里端，靠近或在炮眼底，雷管底部朝向眼口的起爆方法叫反向起爆。3、规定在高瓦斯矿井的采掘工作面采用毫秒爆破时若采用反向起爆，必须制定安全措施。三、装药前和爆破前有下列情况之一的严禁装药、爆破1、采掘工作面的控顶距不符合作业规程的规定，或者支架有损坏，或者伞檐超过规定。2、爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1%。3、爆破地点20米以内，矿车、未清除的煤、矸或其他物体堵塞巷道断面三分之一以上。4、炮眼内发现异状、湿度骤高骤低、有显著瓦斯涌出、煤岩松散、透老空等情况。5、采掘工作面风量不足。 矿井火灾及预防第一节 矿井火灾的发生及危害矿井火灾定义及危害矿井火灾是指发生在煤矿井下及地面井口附近、威胁到矿井安全生产和井下人员安全的火灾。根据引火热源不同通常分为内因火灾、外因火灾，内因火灾是煤炭在一定条件和环境下自身的物理化学作用引起的发生矿井火灾的基本条件：具有一定温度和足够能量的热源，存在一定的可燃物，具有新鲜空气，且上述条件必须同时具备。发生外因火灾的原因有：存在明火、出现电火、有炮火、瓦斯煤尘爆炸、机械摩擦碰撞等。矿井火灾的危害：生成大量有毒气体，引起瓦斯煤尘爆炸、损失煤炭资源，烧毁机电设备，耗费大量的人力、物力、财力等。第二节 煤炭自燃及发火征兆1、煤炭自然发火的类型煤炭自燃倾向性分为三类：类：容易自燃。 类：自燃。 类：不自燃。煤氧化自燃三阶段： 潜伏阶段、自热阶段、燃烧阶段2、发火征兆：（1）附近的氧气浓度降低（2）煤层温度、附近空气和水温都比正常情况下高（3）附近巷道中湿度增大，壁面和支架表面出现水珠，俗称“煤壁出汗”（4）出现有毒有害气体（5）巷道空气中出现煤油、汽油、松节油和焦油等芳香族气体的气味 矿尘及其防治第一节 矿尘的产生、存在状态及其危害一、矿尘定义及危害1、定义：矿尘是指矿井在生产过程中，随着煤体和岩体的破碎所产生的煤和岩石的微细颗粒。2、矿尘的危害：(1)矿尘污染劳动环境，降低了劳动场所的可见度，影响劳动效率和操作安全。(2)工人长期在太尘环境中工作，吸入大量矿尘后轻松者能引起呼吸道炎症，重者可导致尘肺病，平重影响人体健康和寿命。(3) 引起煤尘爆炸。第二节 煤尘爆炸及预防一、煤尘爆炸