矿井瓦斯防治

1、矿井瓦斯防治方裕璋华北科技学院中国煤矿安全技术培训中心8/6/20221华北科技学院方裕章主讲交流内容第一部分矿井瓦斯基本知识第二部分煤矿瓦斯爆炸及防治对策第三部分瓦斯爆炸事故的抢险救灾决策第四部分发生爆炸时的避灾自救8/6/20222华北科技学院方裕章主讲第一部分矿井瓦斯基础知识一、矿井瓦斯的生成，赋存状态及性质二、煤层瓦斯含量与矿井瓦斯的涌出8/6/20223华北科技学院方裕章主讲第二部分煤矿瓦斯爆炸及防治对策一、瓦斯爆炸条件及其影响因素二、瓦斯爆炸的危害三、防止瓦斯爆炸的措施四、防止爆炸事故扩大的措施8/6/20224华北科技学院方裕章主讲第三部分瓦斯爆炸事故的抢险救灾决策一、重大灾害事

2、故的特点及影响救灾成败的因素二、爆炸事故发生后的抢险救灾三、爆炸事故处理的思路8/6/20225华北科技学院方裕章主讲第四部分发生爆炸时的避灾自救一、矿工自救的重要性二、发生事故时在场人员的行动原则三、发生爆炸时的避灾自救措施8/6/20226华北科技学院方裕章主讲瓦斯事故的严重性2002年全国煤矿共发生瓦斯事故743起，死亡2407人，分别占事故总数的17.1%和死亡人数的34.4%瓦斯煤尘爆炸事故28起，死亡304人煤与瓦斯突出事故16起，死亡130人2003年，瓦斯事故584起，死亡2061人，同期分别下降8.9和10.38/6/20227华北科技学院方裕章主讲瓦斯对大气的危害瓦斯主要成

3、分是甲烷，是一种温室气体，它的温室效应是CO2的21倍，对大气环境造成极大的危害.煤矿的大气排放的瓦斯量大约每年为90100亿m38/6/20228华北科技学院方裕章主讲煤矿瓦斯爆炸事故每次死亡3人以上的瓦斯爆炸：80年代年均122.5起，年均死亡882.4人90年代年均290.3起，年均死亡2194人。90年代的死亡人数是80年代的2.49倍。每次10死亡人以上的瓦斯爆炸：80年代年均23起，年均死亡425.7人90年代年均53.2起，年均死亡894.7人。90年代的死亡人数是80年代的2.1倍8/6/20229华北科技学院方裕章主讲瓦斯爆炸事故分析从事故发生地点看1949-1995年，国有

4、重点矿务局3人/次361起，死亡6931人。其中：采煤面：131起，死2271人，分别占36.29%31.99%掘进面：156起，死2691人，分别占43.21%38.83%其它地： 74起，死2023人，分别占20.50%29.19%8/6/202210华北科技学院方裕章主讲从瓦斯积聚原因看（一）在上述361次事故中，其中通风系统问题53次占14.68%局扇停风56次占15.51%Q不足56次占15.51%巷道局部无风26次占7.2%盲巷积存瓦斯24次占6.65%采空区积存瓦斯39次占10.8%8/6/202211华北科技学院方裕章主讲从瓦斯积聚原因看（二）放炮后积聚瓦斯 27次占7.48%

5、违章排放瓦斯 13次占3.6%循环风 7次 占1.94%地质条件变化涌出瓦斯 6次 占1.66%其他原因引起瓦斯积聚 54次 占14.96%8/6/202212华北科技学院方裕章主讲从引爆火源看电气火花150次占41.55%放炮108次占29.92%磨擦冲击 31次占8.59%吸烟 7次 占1.94%其他火源 65次占18.01%8/6/202213华北科技学院方裕章主讲从企业性质看1949-1995年，全国煤矿3人/次发生3343次，死亡28140人。其中：乡镇矿发生2102次，占62.49%，死13555人，占47.64%可见：乡镇矿占相当比例！8/6/202214华北科技学院方裕章主讲瓦

6、斯爆炸事故原因分析（一）1.违背技术政策和法律法规开采：Q不足自然通风独眼井通风系统不合理、不完善（串联风、扩散风、循环风）采空区和盲巷不及时处理和封闭8/6/202215华北科技学院方裕章主讲瓦斯爆炸事故原因分析（二）2.通风管理不善：局扇随意停开不按需要配风巷道冒顶堵塞风流短路风筒脱节、漏风、被压、不及时处理风筒距掘面太远，造成迎头微风8/6/202216华北科技学院方裕章主讲瓦斯爆炸事故原因分析（三）3.瓦斯检查制度执行不严瓦检员数量不足空班漏捡瓦检员责任心不强，做假记录监测系统安装不合理或不及时维修，不能发挥作用8/6/202217华北科技学院方裕章主讲4.瓦斯预排抽放不到位有的矿井有

7、抽放系统，但抽放效果不佳。抽放时间不够部分矿井没有建立抽放系统8/6/202218华北科技学院方裕章主讲5.违章放炮不装或少装炮泥用煤粉等可燃物代替炮泥最小抵抗线不够用裸露爆破或放连珠炮上、下两段爆破时间间隔不够8/6/202219华北科技学院方裕章主讲6.电气系统管理不严及机械设备摩擦失爆带电作业机械摩擦8/6/202220华北科技学院方裕章主讲7.着火引爆采空区和旧巷不及时封闭、残煤自燃火区复燃（封闭管理不严）皮带着火8/6/202221华北科技学院方裕章主讲8.职工安全意识淡漠井下吸烟违章电焊8/6/202222华北科技学院方裕章主讲国家局治理瓦斯的方针先抽后采以风定产监测监控8/6/2

8、02223华北科技学院方裕章主讲国家提出到2007年煤矿安全生产控制目标事故死亡人数由现在的7000人，下降至5000人，降幅30%；百万吨死亡率由现在的4降到3以下，降幅25%；特大事故由目前60起左右降至40起左右，降幅30%；80%的大中型矿井，50%的小矿井要实现安全质量标准化。8/6/202224华北科技学院方裕章主讲一、郑州煤业集团大平煤矿“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故2004年10月20日，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接

9、经济损失3935.7万元。8/6/202225华北科技学院方裕章主讲8/6/202226华北科技学院方裕章主讲煤与瓦斯突出事故简况：突出地点 21轨道下山岩石掘进工作面（标高-282m、距地表垂深602m）。 突出时间 2004年10月20日22时9分。 突出类型 特大型煤与瓦斯突出。 突出强度 突出煤岩量为1894 t，瓦斯量约25万m3。8/6/202227华北科技学院方裕章主讲煤与瓦斯突出的原因： 突出地点垂深达到了612m； 地层垂直应力达到15MPa左右； 煤层的瓦斯压力在2MPa以上； 瓦斯放散初速度P达31； 煤质松软，f仅0.12； 煤的破坏类型为IV、V类煤。 21轨道下山岩

10、石掘进工作面地处矿井深部，放炮揭穿地质构造复杂的逆断层， 该矿为高瓦斯矿井，对矿井开采深度增加可能带来的瓦斯等级升高没有引起足够重视。 瓦斯地质预报工作不到位，没有及时预测到21岩石下山掘进工作面遇到的逆断层8/6/202228华北科技学院方裕章主讲大平煤矿“10.20”瓦斯爆炸传播过程演示8/6/202229华北科技学院方裕章主讲 瓦斯爆炸的原因： 局部通风设施管理混乱， 岩石下山回风联络巷堆积物料，并有带有通风口的风墙,加大了突出瓦斯逆流，逆流到西大巷新鲜风流中的瓦斯达到爆炸浓度，由架线电机车取电弓与架线产生的电火花，引发了瓦斯爆炸。 瓦斯突出与瓦斯爆炸有31分钟的间隔时间，应急处置措施不

11、当，没有按照事故应急预案要求，对瓦斯波及区域实施停电措施 。 技术管理、安全责任不落实，重生产轻安全。8/6/202230华北科技学院方裕章主讲二、陈家山矿瓦斯爆炸事故 2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，随之安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出。四采区发生爆炸事故，波及四采区下山至回风井所有区域，涉及415回采工作面系统、416掘进工作面系统、417掘进工作面、采区下山系统、安子沟回风系统等，死亡166人，受伤45人。 2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53又发生4次爆炸，没有再造成人员伤亡。 8/6

12、/202231华北科技学院方裕章主讲2 事故发生经过 2004年11月23日10:2010:30 415上隅角起爆松动顶煤，上隅角采空区发生瓦斯爆燃，83#89#架后溜槽处发现明火，并有大量青烟。 2004年11月24日79#80#支架间有少量烟；决定只割煤不放顶煤，加快推进速度 。2004年11月28日07时10分井下四泵房安检员韩朝云汇报听到爆炸声、巷道烟雾大，安子沟抽放泵站电话汇报，安子沟风井防爆门被摧毁，有黑烟冒出；事故死亡166人，受伤45人（见图，遇难人员分布图和爆炸传播图） 。2004年12月2日3:25、6:15、7:45、10:53相继发生4次爆炸，没有造成人员伤亡。 8/6

13、/202232华北科技学院方裕章主讲415 面 爆 源 点415运顺415回风巷415高位巷1号联络巷四总回四皮下四轨下415灌浆巷415工作面注水、注浆、注凝胶 24日16时起加快工作面的推进度,事故发生前推进27m。24日12时10 分,上隅角再 次爆燃。 23日10时40分,上隅角放炮引起爆燃23日10时50分,85架附近发现明火。 24日12时14分53 号尾梁着火,经洒 水火灭。 工 作 面 推 进8/6/202233华北科技学院方裕章主讲5.教训及建议 1.在工作面上、下隅角爆破落顶极易引燃、引爆采空区瓦斯，建议严禁在上、下隅角爆破落顶。2.实现一矿一面集约化生产的矿井，生产、人员

14、非常集中，发生事故造成重大伤亡。建议矿井实行安全合理集中生产。3.专用排瓦斯巷是在通风、瓦斯抽放等措施全力实施前提下所采取的避免回风巷瓦斯超限的辅助措施，且易自燃煤层不得采用专用排瓦斯巷。专用排瓦斯巷分段掺入新风，降低瓦斯浓度至2.5%以内，但专用排瓦斯巷与采空区相联，未掺新风段瓦斯仍可能处于爆炸限内，致使专用排瓦斯巷成为重要危险源，巷道内尽管要求瓦斯浓度控制在2.5%以内，但实际上出现瓦斯浓度超限现象时有发生，控制难度较大，且一旦发生事故，2.5%以内的瓦斯在强点火能量条件下也可能引起爆炸，尤其在有油气和高浓度煤尘混入的条件下。应予以禁止。 8/6/202234华北科技学院方裕章主讲4高瓦斯

15、矿井放顶煤集约化生产的高可靠性安全保障技术不配套，不能满足高效集约化生产的要求。建议政府和企业加大科研投入研究新技术，建议高瓦斯突出矿井应根据自身条件选择合理的开拓布局和产能，切忌无条件追求高产高效和集约化开采。5玻璃钢抽放管抗冲击能力不能抵抗爆炸波的冲击，致使爆炸时抽放管炸碎，管内大量高浓度瓦斯涌出，加剧了爆炸威力。建议尽可能不采用玻璃钢抽放管。6、采用预裂爆破措施有利于顶煤和顶板及时垮落，但作为煤、气、油共生的高瓦斯矿井应特别注意防治预裂爆破、特别是采空区附近预裂爆破诱发瓦斯与煤尘爆炸。建议进一步完善爆破设计并健全安全施工的监督体制。 8/6/202235华北科技学院方裕章主讲7、采煤工作

16、面中部布置联络巷不利于通风系统稳定和瓦斯管理，建议予以禁止。8、矿井应实现安全监控与生产调度的联合开发，实现联网。9、建议研究开发矿井应急救援系统的可视化、数字化平台。10、建议企业加强提高矿井抽放瓦斯浓度的技术研究。11、建议企业加强高瓦斯易自燃厚煤层开采及相关安全技术的研究。 8/6/202236华北科技学院方裕章主讲三、孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故2005年2月14日孙家湾煤矿海州立井发生特别重大瓦斯爆炸事故，死亡214人,受伤30人，其中重伤8人。该事故为40年来最大的煤矿事故8/6/202237华北科技学院方裕章主讲孙家湾煤矿瓦斯异常涌出与瓦斯爆炸时间序列示意图14时55分盲斜下山瓦斯浓度

17、达4%。2%的积聚瓦斯于14时49分排出。配电点处14时53分瓦斯浓度达8%。15时01分发生瓦斯爆炸。爆炸前,瓦斯浓度0.2%。爆炸前，瓦斯浓度0.2%。瓦斯浓度达2.7%。14时49分38秒冲击地压发生；14时50分至14时52分瓦斯浓度由1.29%升至4%以上。(十)、结论事故类别：瓦斯爆炸事故时 间：2005年2月14日15时01分爆 源 点：-500 m水平 3316架子道内，距专用回风 道8m的配电点处；瓦斯来源：3316外风道因冲击地压造成的异常涌出 的大量高浓度瓦斯与3316风道停工掘 进工作面积聚的瓦斯排出混合；引爆火源：3316架子道内，距专用回风道8m的配电 点处，带电检

18、修ZBZ-4.0M127V型照明 信号综合装置，接线腔内产生电火花。 8/6/202239华北科技学院方裕章主讲一、 矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质（一）矿井瓦斯的定义、生成及主要成分 矿井瓦斯是指井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气体的总你。有时单指甲烷。 矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。古代植物遗体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物的纤维质破分解、发酵，逐渐生成腐植酸和沥青质，同时生成瓦斯；此后，在煤的炭化变质过程中，随着化学成分和结构的变化，泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤，同时继续有大量瓦斯伴随生成。在长期的地质年代里，由于地层变动造成的断裂和裂隙,部分瓦斯逸散到大气中去,另一部分

19、则被保存在煤体和围岩之中。 矿井瓦斯是各种气体的混合物,其成分是很复杂的,它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷。因此，习惯上所说的矿井瓦斯就是指甲烷而言。8/6/202240华北科技学院方裕章主讲问题：为什么煤体中能够储存一定数量的 瓦斯？ 煤体之所以能够保存一定数量的瓦斯，主要与煤的结构状态有密切关系。煤是一种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的、大小不同的孔隙和裂隙，具有巨大的自由空间和孔隙内表面积(煤体孔隙的内表面积，每克煤可达150200m2)。因此，成煤过程中生成的瓦斯就能以不同状态存在于这些裂隙和孔隙内。 8/6/202241华北科技学院方裕章

20、主讲（二）瓦斯在煤体中的存在状态及相互间的关系 瓦斯通常是以如下2种状态存在于煤体之中。1 游离状态(也称自由状态) 这种瓦斯以完全自由的气态存在于煤或围岩的较大裂缝、孔隙或空洞之中(如图1-1中l所示)。游离瓦斯可以自由运动或从煤(岩)层的裂隙中散放出来,因此表现出一定压力。煤体内游离瓦斯的多少取决于储存空间的容积、瓦斯压力及围岩温度等因素。 1游离瓦斯； 2吸着瓦斯； 3吸收瓦斯图1-1 瓦斯在煤体中的 存在状态8/6/202242华北科技学院方裕章主讲2 吸附状态(也称结合状态) 按其结合形式的不同，又分为吸着和吸收2种状态，吸着状态是瓦斯气体分子在其与煤粒固体分子间的引力作用下而被吸着

21、在煤体孔隙的内表面上所呈现的状态。其形成一层很薄的吸附层(如图1-1中2所示)；吸收状态是瓦斯分子进入煤体胶粒结构内部与煤分子结合而呈现的一种状态，其类似气体溶解于液体的现象(如图1-1中3所示)。 吸附状态存在的瓦斯量的多少，取决于煤的结构特点、炭化程度等。 8/6/202243华北科技学院方裕章主讲 游离状态与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。当条件发生变化，这一平衡就会遭到破坏。在压力降低、温度升高或煤体结构受到破坏时，部分吸附状态的瓦斯就转化为游离状态，这种现象叫解吸；反之，当压力增大或温度降低时，部分游离的瓦斯也会转化为吸附状态。这种现象叫吸附。 注 意8

22、/6/202244华北科技学院方裕章主讲（三）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(温度为0、大气压力为101325Pa)下，瓦斯密度为0.7168Kkg/m3，相对密度为0.554。由于瓦斯较轻，故常积聚在巷道的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。 瓦斯微溶干水，在20、101.3kPa条件下,溶解度为3.5L/100L水。瓦斯的扩散性很强，扩散速度是空气的1.34倍，会很快的在空气中扩散。 瓦斯本身无毒，但不能供人呼吸。瓦斯不助燃，但与空气混合达到一定浓度后，遇到高温火焰时能够燃烧或爆炸。8/6/202245华北科技学院方裕章主讲（四）矿井瓦斯的危害

23、矿井瓦斯是一种有害气体。当井下空气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气中的氧气浓度，使人窒息；另外，当瓦斯与空气混合达到一定浓度时，遇火就能燃烧或爆炸，严重影响和威胁矿井生产安全，一旦形成灾害事故，会给国家财产和职工生命造成巨大损失。瓦斯是矿井六大自然灾害之首。问题：瓦斯无毒,为什么人误入高浓度瓦斯的盲 巷中会发生死亡事故? 这主要是缺氧的缘故。瓦斯本身虽然无毒，但空气中瓦斯浓度较高时，象氮气一样，就会相对降低空气中氧气浓度。在压力不变的情况下，当瓦斯浓度达到43%时，氧的浓度就会被冲淡到12%,人就会感到呼吸困难,当瓦斯浓度达到57%时，氧气浓度就会降到9%,这时人若误入其中,短时间就会因缺氧

24、窒息而死。8/6/202246华北科技学院方裕章主讲二、 煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出量（一）煤层瓦斯含量及其表示方法 瓦斯含量是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表示其大小。即1t煤中所含瓦斯的立方米数。 煤层瓦斯包括游离瓦斯和吸附瓦斯2部分，其中游离瓦斯约占10%20%，吸附瓦斯约占90%80%。 8/6/202247华北科技学院方裕章主讲（二）影响煤层瓦斯含量的主要因素 影响煤层瓦斯含量的因素很多、很复杂，而主要因素有：1.煤的变质程度 一般说来，煤的变质程度越高，成煤过程中生成并保存下来的瓦斯量越大，因而煤层瓦斯含量也越大。2.围岩的性质 如果煤层的围岩，特别是

25、顶板岩层致密而完整，煤层中的瓦斯就容易破保存下来，瓦斯含量就较高；反之，瓦斯容易逸散，煤层瓦斯含量就较低。 8/6/202248华北科技学院方裕章主讲3.煤层赋存条件 一般情况下，煤层埋藏越深，煤层瓦斯越难通过深厚的覆盖地层散入大气，其瓦斯含量就越高，反之则低。煤层内的瓦斯含量一般随着深度的增加而逐渐增大。另外，倾角小的煤层在相同深度及相同地质条件下，往往比倾角大的煤层瓦斯含量高。 4.水文地质条件 煤层中有较大的含水缝隙或有地下水通过时，尽管瓦斯在水中的溶解度很小，但在长期的作用下，水仍能从煤层中带走大量瓦斯，从而降低煤层的瓦斯含量。8/6/202249华北科技学院方裕章主讲5.地质构造 地

26、质构造，特别是断层，往往是造成同一煤田的瓦斯含量分布不均衡的主要原因。开放性断层是煤层与地表相联的通道，有利于瓦斯的释放，因而开放性断层发育的煤层，其瓦斯含量就较小；封闭性断层可以割断煤层与地表的联系，是瓦斯向地表流动的屏障，因而封闭性断层发育的煤层，其瓦斯含量就较大。煤田内褶曲构造(包括背斜和向斜)轴部的瓦斯含量较其它地区会增大或减小。此外，火成岩侵入体附近，煤的变质程度增高，瓦斯含量可能会增大。8/6/202250华北科技学院方裕章主讲（三）矿井瓦斯涌出及其涌出形式 煤层开采时，煤体受到破坏，贮存在煤体内的部分瓦斯会离开煤体而涌入釆掘空间，这种现象叫做瓦斯涌出。矿井瓦斯涌出的形式一般分为普

27、通涌出和特殊涌出两种。1.普通涌出 即瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙缓慢而长时间的放出。首先是游离瓦斯，而后是部分解吸的吸附瓦斯。 普通涌出是矿井瓦斯涌出的主要形式，不仅范围广，而且数量大。2.特殊涌出 采掘时，煤层或岩层中的瓦斯在极短的时间内，突然的、大量的涌出,并伴有煤粉、煤块或岩石，这种涌出就称为特殊涌出。 瓦斯特殊涌出的范围是局部的、短暂的、突发性的，但其危害极大。8/6/202251华北科技学院方裕章主讲（四）矿井瓦斯涌出量及其表示方法 矿井瓦斯涌出量是指开采过程中涌入采掘空间的瓦斯数量(只对普通涌出而言，不包括特殊涌出)。 矿井瓦斯涌出量的表示有以下2种。1

28、.绝对瓦斯涌出量 单位时间内涌进采掘空间的瓦斯数量，叫绝对瓦斯涌出量。2.相对瓦斯涌出量 在矿井正常生产条件下,月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量,叫相对瓦斯涌出量。用m3/t表示。 由此可见：矿井瓦斯涌出量通常用单位时间内或单位质量的煤放出的瓦斯数量表示其大小。8/6/202252华北科技学院方裕章主讲（五）矿井瓦斯涌出量的计算1.绝对瓦斯涌出量2.相对瓦斯涌出量8/6/202253华北科技学院方裕章主讲（六）矿井瓦斯涌出量的主要影响因素 影响瓦斯涌出量的主要因素有以下几点：1.煤层瓦斯含量 它是影响瓦斯涌出量的决定因素。开采煤层的原始瓦斯含量越高，瓦斯涌出量就越大。2.开采规模 开采规模是指

29、矿井的开采深度、开拓与开采的范围及矿井产量而言。开采深度越深，煤层瓦斯含量越高，瓦斯涌出量越大；开拓与开采范围越大，瓦斯涌出的暴露面积越大，其涌出量也就越大；在其他条件相同时，产量高的矿井，其瓦斯涌出量一般较大。3.开采程序 原煤层采用分层开采时，首先开采的分层，瓦斯涌出量较大。这是由于采动影响，其他分层的瓦斯也会沿裂隙渗入开采分层的缘故。 8/6/202254华北科技学院方裕章主讲4.采煤方法与顶板管理方法 机械化采煤,煤破碎严重,瓦斯涌出量较大;采用全部陷落法管理顶板时,由于会造成顶底板更大范围的松动及采空区存留有大量散煤等原因,其瓦斯涌出量比采用充填法管理顶板时要大。回采率低的采煤法，采

30、空区瓦斯涌出量也较大。5.生产工序 从煤体暴露面和采落的煤炭中涌出的瓦斯量，一般都是随着时间的延长而下降的，因此，落煤时瓦斯涌出量大于其他工序。6.地面大气压力的变化 当大气压力突然降低时，瓦斯涌出的压力就高于风流压力,就破坏了原来的相对平衡状态,瓦斯涌出量就会增大；反之,瓦斯涌出量变小。因此,当地面大气压力突然下降时,必须百倍警惕，加强瓦斯检查与管理;否则,可能造成重大事故。8/6/202255华北科技学院方裕章主讲7.通风压力 采用负压通风(抽出式)的矿井，风压越高，瓦斯涌出量就越大；而采用正压通风(压入式)的矿井，风压越高，瓦斯涌出量就越小；这主要是风压与瓦斯涌出压力相互作用的结果。8.

31、采空区管理方法 一般说来，采空区都积存有大量高浓度瓦斯，如果该封闭而未封闭或密闭质量很差，就会造成采空区瓦斯向外涌出，从而导致瓦斯涌出量增大，对采空区进行合理抽放会降低其向外涌出的瓦斯量。 总之，影响矿井瓦斯涌出量的因素很多，但有主有次，应根据不同矿井的具体条件找出其主要因素及影响规律。以采取针对性防治措施。 8/6/202256华北科技学院方裕章主讲（七）矿井瓦斯的来源及其测定方法 从瓦斯涌出的地点和分布状况看，瓦斯涌出的来源或构成可分为： 1.掘进区。即煤或半煤岩掘进时，从巷壁和落煤中涌出的瓦斯； 2.回采区。即工作面煤壁、巷壁和落煤中涌出的瓦斯； 3.已采区。即已采区的顶底板和浮煤中涌出

32、的瓦斯。 上述三部分瓦斯构成了矿井瓦斯涌出总量(不包括抽放量)，其比例大多随生产条件的改变而改变。测定方法： 在全矿井同时测定各班掘进区、回采区和已采区的绝对瓦斯涌出量，然后分别计算出各自占总量的百分比。 8/6/202257华北科技学院方裕章主讲（八）瓦斯涌出不均衡系数1.定义 在开采过程中,由于煤层赋存条件、地质构造、大气压力及生产工艺的不同和影响，每时每刻涌出的瓦斯量都不一样，有时大、有时小。并不均匀。为了便于通风瓦斯管理就引入了瓦斯涌出不均衡系数，其值就是最大绝对瓦斯涌出量与平均绝对瓦斯涌出量的比值。2.确定方法 规程执行说明规定,对于一个采区或采面，在正常生产情况下,至少要连续进行5

33、昼夜测算。所得的5个比值中的最大值即为该区(面)的瓦斯涌出不均衡系数。 显然，瓦斯涌出不均衡系数总是大于1。3.用途 在进行风量计算时要乘上瓦斯涌出不均衡系数，这样算出的风量才能满足安全生产的要求。 8/6/202258华北科技学院方裕章主讲（九）瓦斯压力 瓦斯压力是指瓦斯在煤层中所呈现的压力。它是由煤层孔隙和裂隙中的游离瓦斯的自由热运动对孔隙和裂隙的空间壁面所产生的作用力而体现出来的。 瓦斯压力是衡量煤层瓦斯含量大小的一个重要指标，也是抽放瓦斯和防止煤与瓦斯突出的重要依据之一。 规程规定：开采有煤与瓦斯突出危险的煤层时，必须测定煤层中的瓦斯压力。 8/6/202259华北科技学院方裕章主讲（

34、十）瓦斯梯度及其用途1.概念 对于某一矿井或煤层来说，在一定范围内，其相对瓦斯涌出量是随开采深度的增加而增加的，而且，相对瓦斯涌出量的增加量与所增加的开采深度之间的比值是一个常数。这个常数习惯上就称为瓦斯梯度。其含义是，在瓦斯风化带以下，深度每增加一单位时，相对瓦斯涌出量增加的数量。2.用途 可以用它来推算和预测深部尚待开采水平或采区的相对瓦斯涌出量，其对于预抽瓦斯和新采区通风设计也是一个非常重要的参数。 8/6/202260华北科技学院方裕章主讲瓦斯爆炸的条件及其影响因素有一定浓度的瓦斯有一定温度的引燃火源有足够的氧气8/6/202261华北科技学院方裕章主讲瓦斯爆炸的反应过程瓦斯爆炸是一个

35、复杂的化学反应过程，是一个连锁反应。爆炸性混合气体吸收一定能量后，反应分子链断裂，离解成两个或两个以上游离基（自由基）。在适合条件下，每一个游离基又进一步分解，再产生两个或两个以上的游离基。如此分离下去，游离基愈来愈多，与氧发生的化学反应也愈激烈，最后发展为燃烧或爆炸。8/6/202262华北科技学院方裕章主讲CH4 CH3和HCH3+O2 HCHO+OHH+O2 OH+OOH+CH4 CH2+H2OO+ CH4 OH+CH3HCHO+O2 CO+ O+H2OCO+O2 CO2+ O8/6/202263华北科技学院方裕章主讲一般只用最终结果来表达瓦斯爆炸的化学反应，即：CH4+O2 CO2+H

36、2O+833.28mol8/6/202264华北科技学院方裕章主讲（1）瓦斯浓度爆炸下限能使火焰峰面传播到爆炸性混合气体占据的全部容积的最低瓦斯浓度，5%爆炸上限能使火焰峰面传播到爆炸性混合气体占据的全部容积的最高瓦斯浓度，15%最佳爆炸浓度最容易激发着火（爆炸），并且爆炸中能释放出最大能量的瓦斯浓度，8.5108/6/202265华北科技学院方裕章主讲诱导期（感应期火源作用开始到产生运动的火焰前沿）所需的时间。冲击波的作用持续时间最短10-710-3s。炸药爆炸后产物，电火花作用时间10-610-2s。电弧及瓦斯煤尘爆炸的火焰前沿的作用时间10-41s。明火和灼热体作用时间最长。8/6/20

37、2266华北科技学院方裕章主讲不同浓度瓦斯的诱导期CH4（%）火源温度（）77582587592597510751175诱导期（S）61.080.380.350.20.120.03971.150.60.360.210.130.0410.0181.250.620.370.220.140.0420.01291.30.650.390.230.140.0440.016101.40.680.410.240.150.0490.018121.640.740.440.250.160.0550.020对于煤尘云，诱导期取决于煤尘的挥发分含量。挥发分10%、30%的煤尘，诱导期相应为0.24s，0.05s。8/6

38、/202267华北科技学院方裕章主讲井下着火源温度冲击波的速度大于12501350m/s，其前沿后面的温度大于500。瓦斯和煤尘爆炸火焰前沿的温度20002500 。炸药爆炸产物的温度4500 。电弧、电火花的平均温度4000 ，（放电主通道的温度10000 ）火柴的明火温度1200 。点燃香烟温度600800。8/6/202268华北科技学院方裕章主讲（3）氧浓度2小于124混合气体失去爆炸性。瓦斯爆炸范围随混合气体氧浓度的降低时缩小，爆炸下限缓缓增高，爆炸上限则迅速下降。8/6/202269华北科技学院方裕章主讲 瓦斯爆炸的危害火焰前沿冲击波矿井空气的变化8/6/202270华北科技学院方

39、裕章主讲（1）火焰前沿它是沿巷道运动的化学反应带和燃烧的气体。火焰前沿的传播速度为12.5m/s（正常燃烧）至2500m/s（爆轰速度），一般为500700m/s。火焰前沿象“活塞”那样沿巷道运动，带进越来越多的空气和可燃成分“活塞”长度为0几十米。火焰前沿通过时，人员被烧伤，不但皮肤就连呼吸器官和消化器官的粘膜也会被烧伤。电气设备遭到毁坏，尤其是电缆，这时能形成危险的第二次火源。还会引起火灾。8/6/202271华北科技学院方裕章主讲（2）冲击波冲击波是传播压力的突变是使介质状态参数突跃，并以超声速传播的压力波。正向冲击波传播时，其波速的压力10Pa2a，正向冲击波叠加或反射时，可形成高达1

40、0a的压力。冲击波的传播速度高于音速（340m/s），随着爆炸波的衰减，冲击波转变为声波。8/6/202272华北科技学院方裕章主讲正向、反向和斜向冲击波通过时引起的危害人体受创伤，多数情况下，这些创伤具有综合（创伤、烧伤等）多样的特点。冲击波前沿剩余压力对人的作用特点0.0030.01MPa 无创伤0.0110.02MPa头昏、轻伤0.04MPa 中度创伤：震伤、失去知觉、骨折0.06MPa 重伤：内脏受伤，严重脑震荡、骨折0.3 MPa 有较大死亡可能性（75%） 0.4 MPa 死亡率为100%8/6/202273华北科技学院方裕章主讲移动和破坏设备，可能发生二次着火破坏支架、顶板冒落、

41、垮塌的岩石堆积物导致通风系统破坏，堵塞巷道使救灾复杂化。8/6/202274华北科技学院方裕章主讲冲击波前沿剩余压力对物体或巷道的作用特点0.0110.02MPa:支架部分破坏，密闭被破坏（密闭不稳定时）。.0210.06 木支架相当程度被破坏，金属支架移动，混凝土整体支护发生片状脱落。0.0610.3木支架完全破坏，金属支架部分破坏，发碹巷道出现裂隙，片况脱落，铁轨变形，枕木脱开，小于1吨的设备整体破坏、变形、位移，大于1吨设备翻倒、位移、部分变形。8/6/202275华北科技学院方裕章主讲0.310.65金属支架巷道全长全面破坏，形成密实堆积物，整体钢筋混凝土支架部分破坏，混凝土整体遭破坏

42、，设备和设施完全破坏。0.661.17混凝土支架完全破坏，形成密实堆积物，整体钢筋混凝土支架相当大破坏，可能形成冒落拱。8/6/202276华北科技学院方裕章主讲（3）矿井空气成分改变氧化反应氧被消耗，氧浓度降低分解出对人体有毒和有害气体形成爆炸性气体8/6/202277华北科技学院方裕章主讲（4）瓦斯爆炸最终气体产物矿井空气成分变化爆炸下限时最佳爆炸浓度时爆炸上限时O216-1862CO微量12CO2微量9微量水蒸气小于10小于10小于4H2微量128/6/202278华北科技学院方裕章主讲防止瓦斯爆炸的措施8/6/202279华北科技学院方裕章主讲防止瓦斯超限和积聚国外统计：掘进巷道的瓦斯

43、超限有35发生在停电时，与停电无关的停止局部通风机运转占13，风筒破坏占9，瓦斯局部积聚占22，其它占21原苏联的统计：掘进巷道的瓦斯超限次数超过回采工作面518倍，瓦斯燃烧和瓦斯爆炸8090发生在掘进巷道因此，保持掘进巷道有效通风对防止瓦斯超限极其重要8/6/202280华北科技学院方裕章主讲巷道防护重点防止巷道顶板附近瓦斯层状积聚和靠支架附近空洞中瓦斯积聚防止回风巷矸石带附近和报废的独头巷道瓦斯积聚防止打钻时的瓦斯积聚。防止掘进机附近瓦斯积聚。8/6/202281华北科技学院方裕章主讲回采工作面的防护重点回采工作面的瓦斯1060来自煤壁和落煤时涌出；采空区中来自邻近层、丢煤和岩层的瓦斯约占

44、3090；进风巷或运输巷中来自运输机中的煤和煤壁的瓦斯约占540加强通风是防止回采工作面瓦斯超限、积聚最基本最有效的措施瓦斯矿井要建立安全可靠的独立通风系统，实行分区通风，回采和掘工作面都应采用独立通风方式防止上隅角瓦斯及工作面与回风巷交界处瓦斯积聚防止采煤机附近瓦斯积聚防止采空区岩石冒落引起瓦斯燃烧或爆炸8/6/202282华北科技学院方裕章主讲预防瓦斯爆炸,加强矿井通风管理 加强通风管理,使井下各地点瓦斯浓度都不超过规定，是防止瓦斯积聚、爆炸的一项极为重要的和有效的措施:1.建立合理、完善的通风系统 要做到稳定、连续的向井下所有用风地点供风，并保持足够风量。2.实行分区通风 各水平、各采区

45、(面)都要有单独的回风道，使污浊风流直接进入采区回风道或矿井总回风道，而不得串入其他釆掘工作面。3.及时建筑和管理好通风构筑物 对风门、风桥、挡风墙、凋节风窗等，要保证规格质量，并应经常检查维修，以保持完好，还应根据需要，及时调整风量。4.加强局部通风管理5.及时调整通风系统 巷道贯通后要及时调整通风系统，严防风流短路或风量不足引起瓦斯积聚。8/6/202283华北科技学院方裕章主讲预防瓦斯爆炸,加强矿井瓦斯管理 加强和搞好矿井瓦斯管理是防止瓦斯爆炸的关键环节。必须做到以下几点：1.建全机构，完善制度 各矿、井都要有适应通风瓦斯管理要求的组织机构和一支专业队伍，配足瓦斯检查人员；还必须建立一套

46、较完善的瓦斯检查与管理制度及相应的奖惩规定，并认真执行。2.强化现场瓦斯检查 防止和及时发现、处理局部瓦斯积聚，严禁超限作业； 8/6/202284华北科技学院方裕章主讲3.严格执行规程有关瓦斯检查与管理规定 如：区域巡回检查瓦斯和检查次数的规定；控制各处风流瓦斯浓度及超限时必须采取相应措施的规定；停电检修或临时停工停风必须采取排放瓦斯措施的规定；“一炮三检”、“三人连锁放炮”和巷道贯通以及盲巷管理的规定等都必须严格遵守。4.抽放煤层瓦斯 采取有效方式，抽放煤层瓦斯，减少开采过程中的瓦斯涌出量。5.建立安全监测机构 按规定安设瓦斯检测报警断电装置，并及时检查维护，保证灵敏可靠和正常运行。8/6

47、/202285华北科技学院方裕章主讲预防止瓦斯爆炸,防止出现引爆火源 防止出现引爆火源的原则是,禁止一切非生产火源;对生产中可能产生的火源要严格管理和控制：1.防止出现明火 按照规程规定,禁止在井口房、主要通风机房和瓦斯泵站周围20m内使用明火、吸烟；严禁携带烟草及点火器具入井;井下禁止使用电炉;需要在井下施焊时,要遵守规程规定,严格审批手续;防止煤炭自燃;加强火区管理防止复燃等。2.防止出现电火花 瓦斯矿井必须采用安全型、防爆型和安全火花型的电器设备;井口和井下电器设备必须设有防雷电和防短路保护装置;所有电缆接头不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头;不准带电作业;严禁在井下拆开、敲打、撞击矿

48、灯的灯头和灯盖等。 8/6/202286华北科技学院方裕章主讲防止瓦斯爆炸,防止出现引爆火源3.防止出现炮火 不准使用变质或不合格的炸药,有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井必须使用与该矿井瓦斯等级相适应的安全炸药；禁止放明炮、糊炮；禁止使用明接头或裸露的放炮母线，雷管脚线、母线与放炮器的联结要牢固；要使用水炮泥，炮眼封泥要装满填实，防止打筒；打跟、装药、放炮部必须符合规程要求。4.防止出现其他火源 在移设机械设备过程中要轻搬轻运，防止摩擦、撞击出现火花；割煤机必须设外喷雾装置，割煤过程中要喷雾晒水，防止截齿与夹石产生摩擦火花；采取针对性安全措施，防止金属、岩石等坚硬物体从高处落下，以防产生撞击火花等。

49、 8/6/202287华北科技学院方裕章主讲为防止瓦斯爆炸，对瓦检员的要求 大量事实表明，几乎所有瓦斯爆炸事故都与瓦检员的违章、违纪和未能采取有效措施有直接关系。为此，要求瓦检员必须做到：1.遵章守纪，不准空、漏、假检；在井下指定地点交接班；严格执行规程关于巡回检查和检查次数的规定。定期检查瓦斯浓度,并记在牌板上仅这次忘记测了!? 瓦检员要逐日登记瓦斯检测情况8/6/202288华北科技学院方裕章主讲为防止瓦斯爆炸,对瓦检员的要求2.十分清楚的了解和掌握分工区域内各处瓦斯涌出状况和变化规律。3.对分工区域瓦斯涌出较大、变化异常的重点部位和地点，必须随时和加强检查，密切注视。对可能出现的隐患和险

50、情，要有超前预防意识。4.要能及时发现瓦斯积聚、超限等不安全隐患，除立即主动采取针对性有效措施进行妥善处理外，要通知周围作业人员和向区(队)长、地面调度汇报。5.对任何违犯规程关于通风、防尘、放炮等有关规定的违章指挥、违章作业的任何人，都要敢于坚决抵制和制止。 8/6/202289华北科技学院方裕章主讲防止爆炸事故扩大的措施1.技术措施： 实行分区通风,禁止一切不合规定的串联通风；通风系统力求简单,总进、回风巷之间不宜太近。 编制“矿井灾害预防和处理计划”。每一入井人员都应熟悉灾变时的撤退路线,并能迅速抢救遇险人员,以减小灾害程度。 清扫积尘，以防止煤尘参与爆炸。2.安全装备和装置措施： 主要

51、通风机出风井口装没防爆门或防爆井盖，且爆炸时能被冲开,以释放能量。 按规程要求安设隔爆设施,以阻隔火焰传播,防止发生连续爆炸。 入井人员佩带自救器,以便在发生爆炸时安全逃生。 8/6/202290华北科技学院方裕章主讲被动式隔爆技术被动式隔爆棚的作用原理被动式隔爆棚的种类：被动式岩粉棚、水槽棚、水袋棚。被动式隔爆棚的布置方式：集中式、分散式、集中分散混合式。 8/6/202291华北科技学院方裕章主讲被动式隔爆技术的工作原理 由超前于爆炸火焰传播的压力波，将隔爆棚击碎或被爆风掀翻，使棚架上的抑制剂（水或岩粉）分散，弥散于巷道空间形成一个高浓度的岩粉云或水雾带。当滞后于压力波和爆风的爆炸火焰到达

52、棚区时恰好被抑制剂扑灭。8/6/202292华北科技学院方裕章主讲8/6/202293华北科技学院方裕章主讲被动式隔爆棚布置方式 集中式布置：将抑制瓦斯煤尘爆炸所需的抑制剂总量，平均分装在数架棚子组成的一组棚架上。 分散式布置：将抑制剂分装在多架棚子上，一架或二架为一组，分散设置在可能发生爆炸区域的一段巷道内，形成不小于200m的抑制带。8/6/202294华北科技学院方裕章主讲水槽棚的主要技术关键 水槽棚架之间距离为1.23.0m，集中布置重型棚棚区长度30m，轻型棚棚区长度20m。 分散布置式，棚区长度200m，棚架组之间距离为1030m，棚组内两排水槽棚之间距离为1.23.0m。总用水量

53、按棚区所占空间，以1.2L/m3计算。 混合布置式，集中棚与分散棚的距离为3060m。8/6/202295华北科技学院方裕章主讲水槽棚的主要技术关键主要水槽（重型）按400L/m2、辅助水槽（轻型）按200L/m2计算水量水槽棚垂直于巷道轴线方向，靠顶板横向安设，并符合：断面S10m2时 nb/L10035%断面S12m2时 nb/L10050%断面S12m2时 nb/L10065% 其中：n排架上水槽个数8/6/202296华北科技学院方裕章主讲8/6/202297华北科技学院方裕章主讲KYG型快速移动式隔爆棚8/6/202298华北科技学院方裕章主讲型防爆水袋采用维纶布基改性聚氯乙稀双面复

54、合革制成，具有阻燃、抗静电等安全性能，可有效隔绝煤矿瓦斯煤尘爆炸传播。主要技术性能： 动作静压12kpa； 最佳水雾形成时间150ms； 最佳水雾持续时间160ms； 最佳水雾长度5m； 最佳水雾宽度3.5m； 最佳水雾高度3.2m。8/6/202299华北科技学院方裕章主讲隔 爆 水 袋8/6/2022100华北科技学院方裕章主讲XGS型隔爆容器8/6/2022101华北科技学院方裕章主讲自动式隔爆技术自动式隔爆技术的产生： 为克服被动式隔爆距爆源60m范围内无效的缺点，保护综采、综掘设备而开发的技术。自动式隔爆技术的装置： 包括传感器、控制器、喷洒装置等8/6/2022102华北科技学院方

55、裕章主讲传 感 器接受爆炸动力效应压力传感器接 受 爆 炸 热 效 应热电传感器接受爆炸光效应光电传感器 ZGBY型、ZYBS型自动隔爆装置所采用的HW4型传感器是一种抗干扰能力强的红外线传感器。它对矿灯等电光源不敏感，只对瓦斯煤尘爆炸特征光谱反应。8/6/2022103华北科技学院方裕章主讲控 制 器测量火焰传播速度诊断火焰到达喷洒装置位置的时间发出喷洒指令8/6/2022104华北科技学院方裕章主讲8/6/2022105华北科技学院方裕章主讲自动防隔爆装置8/6/2022106华北科技学院方裕章主讲自动隔爆装置在巷道中的安装方式之一8/6/2022107华北科技学院方裕章主讲安装在模拟掘进

56、机上的抑爆器8/6/2022108华北科技学院方裕章主讲自 动 抑 爆 装 置8/6/2022109华北科技学院方裕章主讲消焰剂喷出0.25秒时的状态8/6/2022110华北科技学院方裕章主讲安装在地面除尘器上的自动隔爆装置8/6/2022111华北科技学院方裕章主讲美国矿业局匹茨堡安全研究中心研制的自动抑爆装置8/6/2022112华北科技学院方裕章主讲YBW-Y型无电源抑爆装置的传感器、传爆器及四通连接器8/6/2022113华北科技学院方裕章主讲BW-Y型无电源抑爆装置在10m2试验管道的安装情况8/6/2022114华北科技学院方裕章主讲重大灾害事故的特点（四性）1突发性2灾难性3破

57、坏性4继发性8/6/2022115华北科技学院方裕章主讲影响救灾成败的因素 1救灾方案是否正确、指挥是否恰当；2救护队行动是否正确；3救灾材料是否充足。8/6/2022116华北科技学院方裕章主讲影响救灾方案与指挥正确与否的因素1指挥员的素质（处理灾变的经验）；2灾区信息的多少及其准确性和对灾情分析、判断的准确性； 3对井下的熟悉程度。8/6/2022117华北科技学院方裕章主讲指挥员应具备的素质：1）纵观全局（了解灾情分析灾情发展趋势决策。制定多套救灾方案）2）抓住战机（事故初期。从造成事故的多因素中抓住主要因素控制事故）3）巧妙组织力量（不打人海战、不搞疲劳战）4）运用一切可能手段8/6/

58、2022118华北科技学院方裕章主讲井下爆炸发生后，应采取的措施获悉井下发生爆炸后，应：了解（询问）分析判断决定（命令）想尽一切办法避免瓦斯（煤尘）连续爆炸！ 主要技术措施是：及时恢复通风系统！控制火源！8/6/2022119华北科技学院方裕章主讲井下爆炸发生后，应了解的内容1.爆炸地点、波及范围2.人员分布及其伤亡情况3.灾区通风情况4.瓦斯（气体）情况（CH4，C0，O2，t，烟雾）5.是否发生了火灾6.主要通风机工作情况（运转？hs变化、防爆门）8/6/2022120华北科技学院方裕章主讲井下爆炸发生后，分析判断内容 1.通风系统破坏程度 2.是否会产生连续爆炸 3.是否诱发火灾 4.可

59、能的影响范围8/6/2022121华北科技学院方裕章主讲井下爆炸发生后，应作出的决定 1.切断灾区电源 2.撤出灾区和可能影响区域的人员 3.向矿务局汇报 4.召请救护队 5.成立抢救指挥部，制定救灾方案 6.保证主要通风机和压风机正常运转 7.保证副井正常提升,控制入井人员 8.清点井下人员,特别是灾区人员 9.救护队入井救人、救灾 10.命令有关单位准备物资,医院准备抢救伤员8/6/2022122华北科技学院方裕章主讲淮南谢一矿瓦斯爆炸事故图8/6/2022123华北科技学院方裕章主讲判断灾区通风系统破坏情况的途径人在地面，通过下述途径判断灾区通风系统破坏情况：1）井下灾情汇报人员及灾区周

60、围人员电话询问；2）救护队侦察；3）主要通风机房水柱计读数变化（hs上升意味着灾区冒顶；hs下降意味着灾区内主要风门打开或回风井口防爆门（盖）打开，风流短路）。8/6/2022124华北科技学院方裕章主讲 风机房水柱计布置示意图8/6/2022125华北科技学院方裕章主讲水柱计读值变化案例（平五矿、张庄矿）1981.12.24平五矿瓦斯煤尘爆炸，36道风门被摧毁，密闭损坏，hs由130135mmH2O降为90mmH2O，死亡133人。1983.5.31阳泉张庄矿瓦斯爆炸，防爆门被摧毁，风流短路，进风微风，连炸9次，死伤多人。8/6/2022126华北科技学院方裕章主讲水柱计读值变化案例（东海矿