瓦斯煤尘课件

1、防治矿井瓦斯与矿尘防治矿井瓦斯与矿尘通风科 余方超本章主要内容 第一节第一节 矿井瓦斯的存在状态矿井瓦斯的存在状态 第二节第二节 矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量 第三节第三节 瓦斯爆炸及其预防瓦斯爆炸及其预防 第四节第四节 瓦斯抽放瓦斯抽放 第五节第五节 矿尘矿尘第一节第一节 矿井瓦斯的存在状态矿井瓦斯的存在状态一、瓦斯的生成瓦斯是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外，在高温、高压的环境下中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，可继续生成瓦斯。二、瓦斯的性质瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类

2、似苹果的香味，这是出于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.544，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3。助燃也不能维持呼吸，瓦斯在空气中达到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸。在煤矿的采掘过程中，当条件合适时，会发生瓦斯突出（喷出），产生严重的破坏作用。 第一节第一节 矿井瓦斯的存在状态矿井瓦斯的存在状态三、瓦斯的存在状态 瓦斯在煤体中存在的状态可分为两类：即游离状态和吸着状态。 游离状态也叫自由状态，这种瓦斯是以自由气体状态存在于煤体或周围岩体的裂缝孔隙之中，游离瓦斯量的大小与存储空间的容积、瓦斯压力成正比，与温度成反比。 吸着状态又称为结合状态，起特点是瓦斯与

3、煤或某些岩石结合成一体，不再以自由气态形式存在。按其结合形式不同又可分为吸附吸收两种：吸附状态是由于固体粒子与瓦斯分子之间分子吸引力的作用，使瓦斯分子在固体颗粒表面上形成很薄的吸附层；吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部。 煤体是一种复杂的多孔性固体，在成煤过程中生成的瓦斯，经过漫长的地质年代，大部分已排放入大气，只有一小部分至今仍被保存在煤体或围岩中。 第二节第二节 矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量一、煤层瓦斯的含量 煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤体，在一定压力和温度下所含的瓦斯数量(即游离瓦斯和吸着瓦斯的总和)，用m3t或m3m3表示。 二、瓦斯的涌出形式 （1）普通涌出：瓦斯从煤层

4、或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。这种涌出的方式涌出的面积大、时间长，是瓦斯涌出的主要形式。 （2）特殊涌出：特殊涌出又可以分为瓦斯喷出和煤(岩)与瓦斯突出两种。第二节第二节 矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量三、瓦斯涌出量的计算 1）矿井绝对瓦斯涌出量：指矿井在一定时间或单位时间内所涌出的瓦斯数量，通常用m3d或m3min来表示。即：15-1 15-2 15-315-4第二节第二节 矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量四、矿井瓦斯等级 根据规程规定，一个矿井只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为： （1）低

5、瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 （2）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出矿井第三节第三节 瓦斯爆炸及其预防瓦斯爆炸及其预防一、瓦斯爆炸的条件及其影响因素 瓦斯爆炸的三个充分必要条件：瓦斯浓度、引火温度和氧的浓度。 1. 瓦斯浓度 瓦斯只在一定浓度范围内爆炸，该浓度范围称为瓦斯爆炸界限，其最低浓度界限叫爆炸下限，最高浓度界限叫爆炸上限，瓦斯在空气中的爆炸下限为5%6%，上限为14%16%。 当瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸，但能

6、在火焰外围形成稳定的燃烧层。当瓦斯浓度高于爆炸上限时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。在正常空气中瓦斯浓度为9.5%时，其爆炸威力最大。当瓦斯浓度为7%8%时最容易爆炸。第三节第三节 瓦斯爆炸及其预防瓦斯爆炸及其预防 2、引火温度 瓦斯的引火温度受瓦斯浓度、火源性质及混合气体的压力等因素而变化，一般认为，瓦斯的引火温度为650750，最低点燃能量为0.28Mj。当混合气体在压力增高时，引燃温度即降低。在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。 3、氧的浓度 在煤矿井下巷道及采场等一般氧浓度均满足瓦斯爆炸条件（氧浓度12%）。井下含瓦斯的混合气体中氧的浓度降低时，瓦斯爆炸

7、界限随之提高。当氧的浓度低于12%时，混合气体即失去爆炸性。 第三节第三节 瓦斯爆炸及其预防瓦斯爆炸及其预防 二、预防瓦斯爆炸的措施二、预防瓦斯爆炸的措施 1、防止瓦斯积聚的措施、防止瓦斯积聚的措施 1）加强通风）加强通风 2）及时处理局部聚集的瓦斯）及时处理局部聚集的瓦斯 3）加强瓦斯监测检测）加强瓦斯监测检测 2、防止瓦斯引燃措施、防止瓦斯引燃措施 1）在井口和井口房内，禁止使用明火。）在井口和井口房内，禁止使用明火。 2）在瓦斯矿井，要使用防爆型或安全火花型电器设备，对其）在瓦斯矿井，要使用防爆型或安全火花型电器设备，对其防爆性能要经常检查，不符合要求的要及时更换。防爆性能要经常检查，不

8、符合要求的要及时更换。 3）严格执行放炮制度。）严格执行放炮制度。 4）严格管理火区，防止密闭墙漏风，并定期测定火区温度）严格管理火区，防止密闭墙漏风，并定期测定火区温度。 3、通风系统可靠、通风系统可靠瓦斯积聚原因瓦斯瓦斯积聚原因积聚原因 1）通风系统的重要性：）通风系统的重要性： “通风可靠通风可靠”是实现本质安全的重要基础。是实现本质安全的重要基础。 从剖析国内近几年来煤矿各次重大灾害事故发生及从剖析国内近几年来煤矿各次重大灾害事故发生及扩大的原因和影响因素来看，都无不与矿井通风系扩大的原因和影响因素来看，都无不与矿井通风系统有着密切的关系。统有着密切的关系。 因此，建立一个能满足日常生

9、产需风，保证系统简因此，建立一个能满足日常生产需风，保证系统简单、风向稳定、风质合格，并且灾害时期又能保持单、风向稳定、风质合格，并且灾害时期又能保持通风动力设备运行可靠、稳定、减少系统破坏、并通风动力设备运行可靠、稳定、减少系统破坏、并能快速实现风流控制的通风系统是至关重要的。能快速实现风流控制的通风系统是至关重要的。 2 2）矿井通风系统的可靠性）矿井通风系统的可靠性 通风系统的可靠性定义为：通风系统在运行过程中保持其正常通风系统的可靠性定义为：通风系统在运行过程中保持其正常工作参数值的能力，以维持井巷中必须的满足要求的风量的供工作参数值的能力，以维持井巷中必须的满足要求的风量的供应。应。

10、 解释：解释：在正常生产条件下，矿井通风系统能保证矿井、采区、在正常生产条件下，矿井通风系统能保证矿井、采区、采掘工作面和各用风地点有足够风量供给的能力；采掘工作面和各用风地点有足够风量供给的能力； 在正常生产条件打破的情况下，安全地恢复通风的能力；在正常生产条件打破的情况下，安全地恢复通风的能力； 在发生灾变情况下，控制风流流向、流量和抗灾减灾能力。在发生灾变情况下，控制风流流向、流量和抗灾减灾能力。 系统可靠性指标体系：由通风网络（结构）、通风动力（供电系统可靠性指标体系：由通风网络（结构）、通风动力（供电）、通风构筑物（牢固、位置）组成。）、通风构筑物（牢固、位置）组成。 通风系统可靠性

11、包含的内容：通风系统可靠性包含的内容： （1 1）在生产时期利用通风动力，以最经济的方式，向井下各）在生产时期利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流；用风地点供给保质保量的新鲜风流； （2 2）保证作业空间有良好的气候条件；）保证作业空间有良好的气候条件； （3 3）冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘；）冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘； （4 4）突发事件对系统影响小；）突发事件对系统影响小； （4 4）在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与）在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其它措施结合，防止灾害的扩大，进而消灭事故。其它措施结合，防止灾害的扩大

12、，进而消灭事故。 3）通风系统的稳定性 矿井通风系统某一局部出现变化致使各风道风向变矿井通风系统某一局部出现变化致使各风道风向变化可能性及风量变化的幅度；化可能性及风量变化的幅度； 系统稳定性包括风网的稳定性、通风动力的稳定性系统稳定性包括风网的稳定性、通风动力的稳定性和通风设施的稳定性。和通风设施的稳定性。 4）可靠性和稳定性两者的关系 两者是不同的概念，但可以认为，矿井通风系统可两者是不同的概念，但可以认为，矿井通风系统可靠，必具备较高的稳定性（必要）；但矿井通风系靠，必具备较高的稳定性（必要）；但矿井通风系统稳定不一定包含系统可靠的所有内容（不充分）统稳定不一定包含系统可靠的所有内容（不

13、充分）； 系统结构合理性指标体系：由通风网络、通风动力系统结构合理性指标体系：由通风网络、通风动力、通风构筑物组成。、通风构筑物组成。 5 5）通风系统的合理性）通风系统的合理性 合理的矿井通风系统阻力分布是矿井正常生产接续合理的矿井通风系统阻力分布是矿井正常生产接续，提高生产效率的重要保证。包括矿井进、回风段，提高生产效率的重要保证。包括矿井进、回风段与用风段阻力合理配备，用风段各采区阻力分布的与用风段阻力合理配备，用风段各采区阻力分布的平衡情况，通风阻力分布对矿井生产的适应性。平衡情况，通风阻力分布对矿井生产的适应性。 如何做到通风可靠如何做到通风可靠建立系统合理、设施完好、风量建立系统合

14、理、设施完好、风量充足、风流稳定、应急及时的通风系统。充足、风流稳定、应急及时的通风系统。 三、确保系统合理三、确保系统合理独立完整的通风系统，系统简单、稳定、可靠；明确通风系统合理的通风线路、通风阻力和阻力分布比例，通风系统不合理时，应当进行系统改造。关键内容解释 合理的矿井通风系统阻力分布是矿井正常生产接续，提高生产效率的重要保证。 对于多台主要通风机联合运转的矿井，为了提高通风系统稳定性，要求公共风路段风阻远小于较小主要通风机风压，一般要求约占到30%。但对于单主扇运转矿井（分支）的进、回风段（公共风路段）与用风段阻力的配备应控制在多大比例，却没有定量分析。 所以，系统阻力分布决定了矿井

15、通风系统的稳定性 。 矿井生产水平和采区必须实行分区通风，采区进回风必须贯穿整个采区； 严禁一条巷道一段为进风一段为回风 高突矿井、易自燃煤层、低瓦斯煤层群和分层开采联合布置的采区采区专用回风巷 采区、工作面局部反风的可能性； 严禁无风、微风、循环风和不符合规定的串联风 四、确保设施完好 矿井主要通风机和局部通风机要按规定定期检测、检修和维护，实行挂牌管理，专人负责并持证上岗，按规定进行反风演习，保证通风设施完好、正常运行；要加强对风门、风筒、密闭等通风设施及构筑物设置的管理，明确构筑标准和验收程序，已有设施要建立检查和维护制度，定期检查其完好情况，保持通风设施完好可靠，防止风流短路、系统紊乱

16、和有害气体涌出；总回风巷、主要回风巷不得设置风流控制设施。采区应尽量减少通风构筑物，减少漏风，提高有效风量率；要加强通风巷道维护，保证风流畅通 关键内容解释： 保持风机、风门、风筒、密闭等井下通风设施及构筑物完好运行正常。 保持通风设施完好、数量较少、装设位置恰当，风桥数量少，有足够巷道断面并不失修，注意设施的检修。 五、确保风量充足 矿井总风量、采掘工作面和各供风场所的配风量，必须满足安全生产的要求，风速、有害气体浓度等必须符合煤矿安全规程规定。不能满足用风需要时，应当进行系统改造，否则必须按实际供风量核定矿井和采区产量，严禁超通风能力组织生产； 矿井主要通风机应当双机同能力配备，实现双回路

17、供电； 矿井开拓、准备采区以及采掘作业前，要准确预测瓦斯涌出量，制定通风风量计算和配风标准，编制通风设计，保证采掘面配风充足；硐室配风量要满足设备降温、空气质量符合规定、有害气体不超限的要求；矿井有效风量率应达到87以上。 矿井风量应当在满足井下各工作地点、通风巷道和硐室等用风的前提下，加强通风能力配备，具备充足、合理的富余系数，提高矿井抗灾能力。 开采自燃、容易自燃煤层的矿井和采区，风量配备要在满足防治瓦斯的前提下进行有效控制，满足防范自然发火的要求。 关键内容解释： 矿井、采掘工作面及用风地点配风足够； 风速、有害气体浓度符合规定； 严禁超能力组织生产； 风量富裕系数（1.8）； 风量充足

18、指正常生产条件下的风量保证，异常条件（如突发事件、原发性灾害、正常生产秩序被打破）条件下，难以保证。就必须加强对异常条件相关信息的发现、分析和处理） 六、确保风流稳定 严格按煤矿安全规程建立和执行测风制度，对井下用风地点和通风巷道定期测定风量，并根据生产变化及时对通风系统和供风量进行调整，保证采掘工作面及其他供风地点风流稳定可靠。废弃巷道、盲巷和与采空区联通的巷道要及时进行封闭； 要尽量减少角联通风，对无法避免的角联通风巷道要进行有效控制，确保风向、风速稳定，严禁在角联通风网络内布置采掘工作面；要根据采掘进度及时施工永久通风设施，杜绝通风工程亏欠，并确保风流稳定，控制可靠。 掘进面必须采用局部

19、通风机通风或全风压通风；高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井掘进工作面必须实行“三专两闭锁”，采用“双风机、双电源”，并实现运行风机和备用风机自动切换，保持局部通风机连续运转、均衡供风、风流稳定。低瓦斯矿井的煤与半煤岩掘进工作面要积极推广使用“双风机、双电源”，确保供风稳定、可靠。 关键内容解释：关键内容解释： 按规定及时测风、调风，保证风量、风速稳定均衡，异常条件下对风量特别是风向影响尽可能小； 高突矿井掘进面三专两闭锁、双风机双电源实现自动切换； 严禁3台及以上局扇送一掘进面；不得1台局扇送2掘进面。第四节第四节 瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放是将矿井瓦斯通过钻孔（或专门抽放瓦斯的巷道）、管道、瓦斯泵直

20、接抽至地面。抽放办法有：本煤层抽放、邻近导抽放、采空区抽放及地面定向钻孔抽放等。一、本煤层抽放瓦斯本煤层抽放瓦斯是在开采煤层之前或开采煤层过程中利用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。 二、掘进巷道瓦斯抽放在掘进巷道的两帮随掘进巷道的推进，每隔1015m开一钻窝，在巷道周围卸压区内打12个4560m的钻孔，封孔深1.52.0m，封孔后连接于抽放系统进行抽放。图15-2 本煤层瓦斯抽放穿层钻孔布置图 1水平钻孔;2上向钻孔;3煤层顶板;4钻场; 5抽放瓦斯管路;6围岩平巷第四节第四节 瓦斯抽放瓦斯抽放三、邻近煤层抽放瓦斯当开采含瓦斯的煤层群时，在有瓦斯赋存的邻近煤层内预先开凿抽放瓦斯的巷道或预先从开

21、采煤层的某些巷道中向邻近煤层的顶板或底板打抽放钻孔，装上瓦斯抽放管道，进行瓦斯抽放 四、采空区抽放瓦斯如果在采空区内积存大量瓦斯时，往往会通过漏风而进入生产巷道或采煤工作面，造成瓦斯超限而影响正常生产。为此可采用：（1）在采空区上方开掘一条专用瓦斯抽放巷道，在巷道中布设钻场向下部采空区打钻抽放；（2）从工作面超前巷道中掘专用钻窝向工作面采空区的上隅角打钻抽放；（3）在放顶煤工作面煤层中沿顶板在靠风巷一侧开设专用的瓦斯排放巷道，密闭后安设管道抽放。图15-3 利用钻孔抽放上邻近层瓦斯图第四节第四节 瓦斯抽放瓦斯抽放五、地面定向钻孔抽放瓦斯 近年来，应用石油部门的拐弯钻机从地面打抽放瓦斯钻孔获得成

22、功，先从地面打垂直钻孔到煤层，经拐弯后沿煤层钻进，在煤层内可延伸达1000m以上，然后在地面利用钻孔直接抽放瓦斯。 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%”。 抽出的瓦斯可以按浓度不同，合理的加以利用：浓度为35%40%时，可作为工业或民用燃料；浓度50%以上的瓦斯可作为化工原料。第五节第五节 矿尘矿尘一、矿尘及其危害性 煤矿矿尘，就其危害和数量而言，主要是煤尘和岩尘。其生成量，以采掘工作面最高，其次为运输过程中的各转载点。 矿尘危害的主要表现为： （1）污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。 作业地点矿尘过多

23、会影响视线，甚至造成视力减退，不利于及时发现事故隐患，从而增加了发生事故的机会；皮肤沾染矿尘，阻塞毛孔能引起皮肤病或发炎；人体吸入过量的矿尘，轻者可引起上呼吸道炎症，严重时可导致尘肺病，尘肺病是目前危害较大的一种矿工职业病。 （2）燃烧或爆炸 井下煤尘在一定的条件下可以燃烧或爆炸，对于瓦斯矿井，煤尘可能参与瓦斯同时爆炸，煤尘或瓦斯煤尘爆炸可酿成严重的矿山灾害。 （3）加速机械设备的磨损，缩短仪器设备的使用寿命。 煤尘爆炸及预防一一、矿尘、矿尘爆炸的机理及特征爆炸的机理及特征1、矿尘、矿尘爆炸的机理爆炸的机理 矿尘矿尘爆炸爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化是在高温或一

24、定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般煤尘爆炸机理及过程主要表煤尘爆炸机理及过程主要表现在以下方面现在以下方面： (1)(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开； (2)(2)当温度达到当温度达到300300400400时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量可燃性气体。时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量可燃性气

25、体。 (3)(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的加，发生了尘粒的闪燃闪燃； (4)(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。急剧地循环进行。第五节第五节 矿尘矿尘2 2、煤尘爆炸的特征、煤尘爆炸的特征连续性连续性产生大量的产生大量的CO感应期感应

26、期 挥发分减少挥发分减少或形成或形成“粘粘焦焦”形成高温、高形成高温、高压、冲击波压、冲击波 煤尘爆炸的特征煤尘爆炸的特征第五节第五节 矿尘矿尘 煤尘爆炸及预防二、煤尘爆炸的条件二、煤尘爆炸的条件 煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中并达到一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。于空气中并达到一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。 我国煤尘爆炸的引燃温度在我国煤尘爆炸的引燃温度在61061010501050之间，一般为之间，一般为700700800800。煤尘爆炸。煤尘爆炸的最小点火能为的最小点火

27、能为4.54.540mj40mj。三、影响煤尘爆炸的因素三、影响煤尘爆炸的因素 1 1、煤的挥发分：、煤的挥发分： 煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。 2 2、煤的灰分和水分：煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，、煤的灰分和水分：煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。第五节第五节 矿尘矿尘 煤尘爆炸及预防3 3、煤尘粒度、煤尘粒度：粒度对爆炸性的影响极大。：粒度对爆炸性的影响极大。1mm1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒

28、度的减小而迅速增加。而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。4 4、空气中的瓦斯浓度：、空气中的瓦斯浓度：瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%4%时，煤时，煤尘的爆炸下限可用下式计算：尘的爆炸下限可用下式计算： m m 式中：式中：mm 空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3g/m3； 煤尘的爆炸下限，煤尘的爆炸下限，g/m3g/m3； 系数系数空气中的瓦斯浓度(%)00.500.751.01.502.03.04.0 10.750.600.500.350.250.10.05第五节第五节 矿尘矿尘 煤尘爆炸及预防5 5

29、、空气中氧的含量，、空气中氧的含量， 空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%17%时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力氧低，爆炸压力6 6、引爆热源、引爆热源四、预防煤尘爆炸的技术措施四、预防煤尘爆炸的技术措施 预防煤尘爆炸的技术措施主要预防煤尘爆炸的技术措施主要包括包括三个方面。三个方面。( (一）、减、降尘措施一）、减、降尘措施 指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘

30、含量以达到从指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。 方法很多，下面主要介绍方法很多，下面主要介绍煤层注水煤层注水。( (二二) )、防止煤尘引燃的措施、防止煤尘引燃的措施 ( (三三) )、限制煤尘爆炸范围扩大的措施、限制煤尘爆炸范围扩大的措施 第五节第五节 矿尘矿尘 煤尘爆炸及预防2311、煤层注水实质、煤层注水实质 在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。

31、内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。 煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面：煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面： 煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源；使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源； 水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生；数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了

32、浮尘的产生； 水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。 第五节第五节 矿尘矿尘 煤尘爆炸及预防2、 影响煤层注水效果的因素影响煤层注水效果的因素 煤的裂隙和孔隙的发育程度煤的裂隙和孔隙的发育程度 裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越易注水。易注水。 煤体的孔隙发育程度一般用煤体的孔隙发育

33、程度一般用孔隙率孔隙率表示，表示，系指孔隙的总体积与煤的总体积的系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于4%4%时，煤层的透水性较差。时，煤层的透水性较差。 上履岩层压力及支承压力上履岩层压力及支承压力 液体性质的影响：液体性质的影响：0.5%0.5%洗衣粉洗衣粉 煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往往要提高注水压力，以保证湿润效果。往要提高注水压力，以保证湿润效果。 注水参数的影响注水参数的

34、影响 煤层注水参数是指煤层注水参数是指注水压力注水压力、注水速度注水速度、注水量注水量和和注水时间注水时间。 煤尘爆炸及预防3、煤层注水方式、煤层注水方式 注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况，有以下注水方式是指钻孔的位置、长度和方向。按国内外注水状况，有以下4 4种方式：种方式：短孔注水，短孔注水，是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一是在回采工作面垂直煤壁或与煤壁斜交打钻孔注水，注水孔长度一般为般为2 23.5m3.5m；深孔注水深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为，在回采工作面垂直煤壁打钻孔注水，孔长一般为5 525m25m长孔注水长孔

35、注水，从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打，从回采工作面的运输巷或回风巷，沿煤层倾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔长上向孔或下向孔注水，孔长3030100m100m。巷道钻孔注水巷道钻孔注水。短孔、深孔注水示意图短孔、深孔注水示意图上向孔、下向孔、双向孔上向孔、下向孔、双向孔巷道巷道 煤尘爆炸及预防4 4、注水系统、注水系统 注水系统分为注水系统分为静压注水系统静压注水系统和和动压注水系统动压注水系统。 静压注水：静压注水：利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫利用管网将地面或上水平的水通过自然静压差导入钻孔的注水叫静压注水。静压注水。 动压注

36、水：动压注水：利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以利用水泵或风包加压将水压入钻孔的注水叫动压注水，水泵可以设在地面集中加压，也可直接设在注水地点进行加压。设在地面集中加压，也可直接设在注水地点进行加压。5 5、注水设备、注水设备 煤层注水所使用的设备主要包括煤层注水所使用的设备主要包括钻机钻机、水泵水泵、封孔器封孔器、分流器及水表分流器及水表等。等。 煤尘爆炸及预防6 6、注水参数、注水参数 注水压力：注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。注水压力：注水压力的高低取决于煤层透水性的强弱和钻孔的注水速度。 适宜的注水压力是适宜的注水压力是：通过调节注水流量使其

37、不超过地层压力而高于煤层的瓦：通过调节注水流量使其不超过地层压力而高于煤层的瓦斯压力。斯压力。 注水速度注水速度( (注水流量注水流量) )：注水速度注水速度是指是指单位时间内的注水量单位时间内的注水量。钻孔的注水。钻孔的注水速度随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增减。速度随钻孔长度、孔径和注水压力的不同而增减。 一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好。一般来说，小流量注水对煤层湿润效果最好。 注水量注水量：注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。：注水量是影响煤体湿润程度和降尘效果的主要因素。 注水时间：每个钻孔的注水时间与钻孔注水量成正比，与注水速度成反注水时间：每个钻孔的注水时间与

38、钻孔注水量成正比，与注水速度成反比。比。 煤尘爆炸及预防（二）限制煤尘爆炸范围扩大的措施（二）限制煤尘爆炸范围扩大的措施1 1、清除落尘、清除落尘2 2、撒布岩粉、撒布岩粉3 3、设置岩粉棚：由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间、设置岩粉棚：由安装在巷道中靠近顶板处的若干块岩粉台板组成，台板的间距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。距稍大于板宽，每块台板上放置一定数量的惰性岩粉。4 4、设置水棚、设置水棚 水棚水棚包括包括水槽棚水槽棚和和水袋棚水袋棚两种。两种。 岩粉的缺点：是受潮易粘结成块，并增加巷道中的矿尘浓度，在落尘量大的巷道中岩粉的更换周期短。 优点： （1

39、）水的比热比岩大5倍，故吸热量多； （2）水汽化吸热并降低氧浓度； （3）水在爆炸时飞散时间比岩粉快； （4）水的更换周期长。 第五节第五节 矿尘矿尘二、煤尘的爆炸及其预防 煤尘爆炸一旦形成，爆炸波便可将巷道中的落尘扬起而成为浮尘，为爆炸的延续和扩大补充尘源，因此，煤尘爆炸不仅表现出有连续性的特点，而且在连续爆炸的条件下，还可能有离开爆源越远其破坏力越大的特征。 煤尘引燃的温度变化范围较大，一般为700800以上，有时也可达1100。煤矿中能点燃煤尘的高温热源有爆破时出现的火焰、电气设备的电火花、电缆和架线上的电弧、采掘机械工作时出现的冲击火花、安全灯火焰、井下火灾以及瓦斯爆炸等。 煤尘爆炸性

40、可以分为有爆炸危险性及无爆炸危险性两种，需经过煤尘爆炸试验来确定。一般来讲，无烟煤的煤尘没有爆炸危险性。但煤尘无论有无爆炸危险，对人体健康都是有害的，因此，在矿井生产过程中应当采取必要的防尘措施。 防止煤尘爆炸的措施分为降尘措施、防止引燃措施、隔爆措施三类。 煤尘爆炸及预防一、煤尘爆炸的机理及特征一、煤尘爆炸的机理及特征1、煤尘爆炸的机理、煤尘爆炸的机理 煤尘爆炸煤尘爆炸是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化是在高温或一定点火能的热源作用下，空气中氧气与煤尘急剧氧化的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般的反应过程，是一种非常复杂的链式反应。一般煤尘爆炸机理及过程主要表煤

41、尘爆炸机理及过程主要表现在以下方面现在以下方面： (1)(1)煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和煤本身是可燃物质，当它以粉末状态存在时，总表面积显著增加，吸氧和被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开；被氧化的能力大大增强，一旦遇见火源，氧化过程迅速展开； (2)(2)当温度达到当温度达到300300400400时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量可燃性气体。时，煤的干馏现象急剧增强，放出大量可燃性气体。 (3)(3)形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化形成的可燃气体与空气混合在高温作用下吸收能量，在尘粒周围形成活化中心，当活

42、化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增中心，当活化中心的能量达到一定程度后，链反应过程开始，游离基迅速增加，发生了尘粒的加，发生了尘粒的闪燃闪燃； (4)(4)闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程闪燃所形成的热量传递给周围的尘粒，并使之参与链反应，导致燃烧过程急剧地循环进行。急剧地循环进行。 煤尘爆炸及预防2 2、煤尘爆炸的特征、煤尘爆炸的特征连续性连续性产生大量的产生大量的CO感应期感应期 挥发分减少挥发分减少或形成或形成“粘粘焦焦”形成高温、高形成高温、高压、冲击波压、冲击波 煤尘爆炸的特征煤尘爆炸的特征 煤尘爆炸及预防二、煤尘爆炸的条件二、煤

43、尘爆炸的条件 煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘爆炸必须同时具备三个条件：煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮煤尘本身具有爆炸性；煤尘必须悬浮于空气中并达到一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。于空气中并达到一定浓度；存在能引燃煤尘爆炸的高温热源。 我国煤尘爆炸的引燃温度在我国煤尘爆炸的引燃温度在61061010501050之间，一般为之间，一般为700700800800。煤尘爆炸。煤尘爆炸的最小点火能为的最小点火能为4.54.540mj40mj。三、影响煤尘爆炸的因素三、影响煤尘爆炸的因素 1 1、煤的挥发分：、煤的挥发分： 煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸性越强。煤尘的可燃挥发分含量越高，爆炸

44、性越强。 2 2、煤的灰分和水分：煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，、煤的灰分和水分：煤内的灰分是不燃性物质，能吸收能量，阻挡热辐射，破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。破坏链反应，降低煤尘的爆炸性。 煤尘爆炸及预防3 3、煤尘粒度、煤尘粒度：粒度对爆炸性的影响极大。：粒度对爆炸性的影响极大。1mm1mm以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，以下的煤尘粒子都可能参与爆炸，而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。而且爆炸的危险性随粒度的减小而迅速增加。4 4、空气中的瓦斯浓度：、空气中的瓦斯浓度：瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于瓦斯参与使煤尘爆炸下限降低。瓦斯浓度低于4%4%时，煤时，煤

45、尘的爆炸下限可用下式计算：尘的爆炸下限可用下式计算： m m 式中：式中：mm 空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，空气中有瓦斯时的煤尘爆炸下限，g/m3g/m3； 煤尘的爆炸下限，煤尘的爆炸下限，g/m3g/m3； 系数系数空气中的瓦斯浓度(%)00.500.751.01.502.03.04.0 10.750.600.500.350.250.10.05 煤尘爆炸及预防5 5、空气中氧的含量，、空气中氧的含量， 空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含空气中氧的含量高时，点燃煤尘的温度可以降低；氧的含量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于量低时，点燃煤尘云困难，当氧含量低于17%17%时，煤

46、尘就不再爆炸。含氧高，时，煤尘就不再爆炸。含氧高，爆炸压力高；含氧低，爆炸压力爆炸压力高；含氧低，爆炸压力6 6、引爆热源、引爆热源四、预防煤尘爆炸的技术措施四、预防煤尘爆炸的技术措施 预防煤尘爆炸的技术措施主要预防煤尘爆炸的技术措施主要包括包括三个方面。三个方面。( (一）、减、降尘措施一）、减、降尘措施 指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量指在煤矿井下生产过程中，通过减少煤尘产生量或降低空气中悬浮煤尘含量以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。以达到从根本上杜绝煤尘爆炸的可能性。 方法很多，下面主要介绍方法很多，下面主要介绍煤层注水煤层注水。( (二二) )、防止

47、煤尘引燃的措施、防止煤尘引燃的措施 ( (三三) )、限制煤尘爆炸范围扩大的措施、限制煤尘爆炸范围扩大的措施 煤尘爆炸及预防2311、煤层注水实质、煤层注水实质 在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体在回采之前预先在煤层中打若干钻孔，通过钻孔注入压力水，使其渗入煤体内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。内部，增加煤的水分，从而减少煤层开采过程煤尘的产尘量。 煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面：煤层注水的减尘作用主要有以下三个方面： 煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿润并粘结，煤体内的裂隙中存在着原生煤尘，水进入后，可将原生煤尘湿

48、润并粘结，使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源；使其在破碎时失去飞扬能力，从而有效地消除尘源； 水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多水进入煤体内部，并使之均匀湿润。当煤体在开采中受到破碎时，绝大多数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生；数破碎面均有水存在，从而消除了细粒煤尘的飞扬，预防了浮尘的产生； 水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤水进入煤体后使其塑性增强，脆性减弱，改变了煤的物理力学性质，当煤体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减少了煤尘的产生量。体因开采而破碎时，脆性破碎变为塑性变形，因而减

49、少了煤尘的产生量。 煤尘爆炸及预防2、 影响煤层注水效果的因素影响煤层注水效果的因素 煤的裂隙和孔隙的发育程度煤的裂隙和孔隙的发育程度 裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越裂隙和孔隙的发育程度不同，注水效果差异也较大。煤体的裂隙越发育则越易注水。易注水。 煤体的孔隙发育程度一般用煤体的孔隙发育程度一般用孔隙率孔隙率表示，表示，系指孔隙的总体积与煤的总体积的系指孔隙的总体积与煤的总体积的百分比百分比。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于。根据实测资料，当煤层的孔隙率小于4%4%时，煤层的透水性较差。时，煤层的透水性较差。 上履岩层压力及支承压力上履岩层压力及支承压力 液体性质的影响：液体性质的影响：0.5%0.5%洗衣粉洗衣粉 煤层内的瓦斯压力煤层内的瓦斯压力 煤层内的瓦斯压力是注水的附加阻力。所以在瓦斯压力大的煤层中注水时，往煤层