煤矿瓦斯危害形式分析与预防措施

1、.PAGE ：.；PAGE 17煤矿瓦斯危险性分析和平安防护措施【摘 要】矿井瓦斯事故是煤矿平安消费中最严重的危害之一，在煤矿消费过程中，假设对瓦斯认识缺乏、控制不当或管理不到位，很能够呵斥灾难性事故。文章以分析煤矿瓦斯危害方式与防治对策为切入点，引见预防和控制瓦斯灾祸事故的技术措施及开展趋势，阐明瓦斯爆炸事故的防治是煤矿平安任务的一项系统工程，必需放在平安任务的首位，才干使瓦斯爆炸事故及其他灾祸事故大幅度减少。【关键词】煤矿瓦斯；危害方式；分析；防治对策一、前言 近几年来，煤矿事故曾经明显下降，但是，瓦斯爆炸事故是当前煤矿平安消费中要挟最大、最突出的一个问题。从每年的事故统计中来看，煤矿发生

2、一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是由于瓦斯爆炸，约占特大事故总数的70%左右，尤其是高瓦斯矿井或由于煤层瓦斯压力较高、地质构造较复杂、地应力较大、煤层破坏严重时，在此区域作业的采掘任务面极易发生煤与瓦斯突出导致瓦斯事故的发生。二、实验：原理1、瓦斯性质：瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以熄灭或爆炸的气体，难溶于水，分散性较空气高。瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。 瓦斯在煤层中的赋存方式主要有两种形状：在浸透空间内的瓦斯主要呈自在气态，称为游离瓦斯或自在瓦斯，这种形状的瓦斯服从理想气体形状方程；另一种称为吸附瓦斯，它

3、主要吸附在煤的微孔外表上和在煤的微粒内部，占据着煤分子构造的空位或煤分子之间的空间。实测阐明，在目前开采深度下(10002000m以内)煤层吸附瓦斯量占7095，而游离瓦斯量占530。 煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的根底数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。影响煤层原始瓦斯含量的要素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。 瓦斯和空气混合后，在一定条件下,遇高温热源发生

4、的热-链式氧化反响，并伴有高温及压力(压强)上升的景象。瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为516。当瓦斯浓度低于5时，遇火不爆炸，但能在火焰外围构成熄灭层，当瓦斯浓度为95时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反响)；瓦斯浓度在16以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会熄灭。普通以为，瓦斯的引火温度为650750。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等要素影响而变化。当瓦斯含量在7一8时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度一样时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。 实际证明，空气中的氧气浓

5、度降低时，瓦斯爆炸界限随之减少，当氧气浓度减少到12以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。2矿井瓦斯涌出及瓦斯等级 开采煤层时，煤体遭到破坏或采动影响，储存在煤体内的部分瓦斯就会分开煤体而涌入采掘空间，这种景象称为瓦斯涌出。矿井瓦斯涌出方式可分普通涌出和特殊涌出两种。 矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，瓦斯涌出量的表示方法有两种：绝对瓦斯涌出量单位时间涌入采掘空间的瓦斯量，单位为m3min；相对瓦斯涌出量单位质量的煤所放出的瓦斯数量，单位为m3t。 影响矿井瓦斯涌出量的要素主要有煤层瓦斯含量、开采规模、开采程序、采煤方法与顶板管理方法、消费工序、地面大气压力的变化、通风方式和

6、采空区管理方法等。 规定，一个矿井中只需有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必需按照矿井瓦斯等级进展管理。 根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出方式划分为：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。 低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3min； 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3min； 煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井：矿井在采掘过程中，只需发生过一次煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出，该矿井即定为煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。 规定：每年必需

7、对矿井进展瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定。 3瓦斯喷出矿井瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的景象。在20 m巷道范围内，涌出瓦斯量大于或等于10m3min，且继续时间在8h以上时，该采掘区域即定为瓦斯喷出危险区域。 瓦斯喷出的预兆：矿压活动显现猛烈，煤壁片帮严重、底板忽然鼓起、支架承载力加大甚至破坏，煤层变软、潮湿等。另外，还存在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出，即在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)由煤体或岩体内忽然向采掘空间抛出的异常动力景象。煤(岩) 与瓦斯(二氧化碳)突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯(二氧化碳)和煤(岩)冲出等特

8、点，能摧毁井巷设备、破坏通风系统、呵斥人员窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故，是煤矿最严重的灾祸之一。突出发生前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻夹钻、煤壁温度降低、分发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆4瓦斯爆炸矿井瓦斯不助燃，但它与空气混合成一定浓度后，遇火能熄灭、爆炸。瓦斯爆炸时会产生3个致命的要素：爆炸火焰、爆炸冲击波和有毒有害气体。瓦斯爆炸不仅呵斥大量的人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设备、中断消费。矿井瓦斯爆炸往往引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷坍塌和顶板冒落等二次灾祸。瓦斯爆炸必需具备的三个条件瓦斯浓度。在新颖空气中，瓦斯爆炸的界限普通为5%16%。引火温度。瓦斯的引火

9、温度普通以为是650750。充足的氧气含量。氧气浓度不低于12%。瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害性表如今以下几个方面：瓦斯爆炸后产生剧毒气体一氧化碳。井下发生瓦斯爆炸以后，将会产生大量的一氧化碳。空气中的一氧化碳浓度，按体积量到达0.4时，人在短时间内就会中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸呵斥人员伤亡的主要缘由。瓦斯爆炸后产生高温。瓦斯浓度为9.5时，瓦斯爆炸的瞬间温度可达18502650摄氏度。这样高的温度对井下人员和设备有很大的危害，还能够伴生火灾。瓦斯爆炸以后产生高压气体。瓦斯爆炸以后，巷道中的空气压力约为爆炸前的7倍左右。高压空气以每秒几百米的冲击波浪向周围扩张，不仅摧毁巷道支架和设备，同

10、时也是呵斥人员伤亡的重要缘由之一；还可扬起煤尘，引发煤尘爆炸。瓦斯爆炸后，在爆炸地点，由于空气稀薄，温度急剧下降，水蒸气凝结成水，在爆源附近会迅速构成低压区，因此爆炸波又会反向冲击，这对巷道的破坏性更大。当低压区迅速积聚瓦斯，或反向冲击的空气中带来的瓦斯足够多，又有充足的氧气和引爆火源时，就可构成二次爆炸。方法及数据处置1、光学瓦斯鉴定器，用来测定瓦斯浓度，按照丈量范围分为：010%和0100两种。2、矿井平安监控系统及甲烷报警断电安装。2、矿井瓦斯浓度及火源监测技术2.1 矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立刻采取措施可防止爆炸事故的发生。

11、我国目前开发了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型号的矿井平安监控系统，以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。很多矿井安装了矿井平安综合监控系统，监控系统的安装极大地提高了煤矿的平安管理自动化程度，防止了许多事故的发生。 2.2井下火源防治 对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药平安性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理，严厉动火制度，消除引爆瓦斯的火源。 2.3优化通风网络及通风系统 合理

12、可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾祸扩展的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，必需同时设计，超前施工，同时投入运用。 2.4隔爆措施 矿井隔爆安装是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依托预先设置的安装可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆安装。 2.4.1被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因本钱低、安装方便，因此得到了广泛的运用，其中隔爆水袋棚的运用最为广泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有顺应性强，安装、装配和挪动方便的特点。 2.4.2自动式抑爆安装。运用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉

13、、N2 . CO2等喷洒到巷道中，从而到达抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB-Y型自动隔爆安装采用高压氮气引射消焰剂，能将爆炸限制在距爆源40-60m之内;YBW-1型无电源触发式抑爆安装，适宜安装在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自动产气式抑爆安装采用实时产气原理，当传感器接纳到熄灭或爆炸火焰时，触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰的传播。三、分析过程1、煤矿瓦斯的详细危害性分析 其主要危害方式有瓦斯窒息、瓦斯熄灭、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸引起的煤尘爆炸或火灾等。 11瓦斯窒息 矿井瓦斯涌出量较大，假设通风系统管理不善；通风巷道风流反向、采空区或煤层中高浓度瓦斯涌出；任务人员

14、误入未及时封锁停风的巷道；或由于停风导致瓦斯积聚而未采取相应措施等，都能够导致人员误入，缺氧窒息而亡。 12瓦斯熄灭 煤层瓦斯含量较高，消费过程中瓦斯涌出量较大，通风不能将瓦斯及时稀释并排出，将在部分地点构成瓦斯积聚，一旦接近火源就能够发生瓦斯熄灭，酿成火灾，火灾引起瓦斯爆炸等一系列灾难性事故。 13瓦斯爆炸 瓦斯爆炸发生的条件是瓦斯积聚到达爆炸极限浓度、引爆火源和足够的氧气。井下的照明、爆破火焰、电气火花、摩擦火花等都能够成为引爆火源。在煤矿的消费过程中要完全杜绝这些火花的产生是很困难的。在井下瓦斯超限和部分瓦斯积聚到达爆炸极限浓度时，接近火源都有能够发生瓦斯爆炸，甚至引起煤尘、瓦斯联锁爆炸

15、，呵斥人员伤亡、财富宏大损失。2建议及防护措施 21煤矿瓦斯事故的根本措施抽放技术 2.1.1瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、维护大气环境的重要手段。 2.1.2为提高瓦斯抽放率，目前主要需处理长钻孔定向钻进技术，包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率;研制钻进才干更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。 2.1.3瓦斯抽放方法有本煤层抽放、临近层抽放和采空区抽放等;抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。目前已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，

16、大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使平安环境得到进一步改善。 2.1.4利用多分支羽状适用技术，处理低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。 2.1.5煤矿瓦斯治理应该与煤层气产业化严密结合起来。2.2瓦斯事故预防和应急措施2.2.1组织措施进一步完善各工种岗位责任制及管理制度，并严厉执行。其中包括各工种岗位责任制，工种操作规程，矿指点对瓦斯日报审批签字制度、瓦斯检查制度、瓦斯员现场交接班制度、通风设备管理制度、部分通风管理制度、防灭火管理制度、机电设备维修管理制度、瓦斯检定器定期检查维修制度、爆破资料管理制度、瓦斯管理制度等。2.2.2防止瓦斯积聚1、采区设计。布置采掘任务面从通风角度(通风系统、巷

17、道风速等)来思索并保证通风合理高效。从设计上防止串联通风。2、安排消费方案时，思索风量情况，以风定产以防风量缺乏。3、通风科每旬全面进展一次风量测定任务，同时还要测定回风流中的瓦斯、氧气、一氧化碳、二氧化碳的浓度和空气温度等，并及时地作出通风旬报。另外还要调查漏风情况，制定配风方案，及时合理地调配矿井风量。4、通风科要加强通风设备的施工质量，提高矿井的有效风量率。对恣意破坏通风设备的，要清查责任并从严处分。5、加强通风管理，要有足够的风量和适宜的风速，不得发生循环风，减少漏风，部分通风风筒到迎头间隔 符协作业规程要求，放炮时不得断开风筒。6、掘进下山、任务面回采过程中，要加强瓦斯检查与管理，防

18、止瓦斯积聚，要加强瓦斯检查与监测。 7、及时封锁采空区。采面终了后，巷道内的机电设备应及时回收，在采面回收终了后，尽快砌筑永久性密闭，最迟不得超越45天。8、加强盲巷管理。风机一旦停顿运转，掘进单位要马上撤出人员，切断巷道中电源，提示警标，并派人站岗警戒，防止人员进入。9、凡超越6米，停风的独头巷道，均要在24小时内予以封锁，密闭前在巷道口要设栅栏，并挂有“制止入内的警标牌。10、瓦斯员按规定进展巡回检查。对瓦斯异常地域设专职瓦斯员检查，并安设瓦斯报警断电仪(瓦斯报警断电仪的位置要符协作业规程要求)，同时制定相应的瓦斯管理措施。11、在掘进巷道贯穿时，施工单位要制定专门措施，报总工同意，并仔细

19、实施，通风科做好调整风流的预备任务。加强瓦斯检查，确保风机正常运转，风筒符合质量要求，放炮执行“炮三检 、“三人联锁放炮制制度。12、在巷道贯穿时，通风科要加强通风和瓦斯检查任务。贯穿双方均要保证局扇正常供风，风筒距迎头符协作业规程规定，双方任务面瓦斯浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度等均不超越规程中有关规定CH4浓度不超越1%，CO2浓度不超越15，O2浓度不低于18)，贯穿后通风科及时调整通风系统。13、及时处置部分瓦斯积聚，对消费中容易积存瓦斯的地点由通风科进展处置，处置方法如下：1回采任务面上隅角瓦斯积聚的处置。普通情况下在任务面上隅角附近设置木板隔墙或布风障，冲淡排除。假设采空区涌出的瓦斯

20、比较大，不仅任务面上隅角经常超限，而且任务面采空区边境附近和回风流中也经常超限，采用暂时隔离、风机风幛配合处理上隅角瓦斯积聚。2顶板附近瓦斯层状积聚的处置，在巷道包括回采任务面煤壁不断涌出瓦斯的情况下，积聚在巷道顶板附近，构成稳定的瓦斯层，处置方法：一是加大巷道的平均风速，使瓦斯得到排除；二是加大顶板附近的风速可在顶梁下面加导风板或沿顶板铺设风障或风袖，将积存的瓦斯吹散；三是加强顶板附近瓦斯浓度的检查，检查时仪器进气口橡皮管必需送到积聚的瓦斯处。(3)在恢复运用有大量瓦斯的积聚盲巷或启封密闭墙时，制定专门的平安技术措施，首先应有救护队员佩戴氧气呼吸器进入，丈量瓦斯浓度，二氧化碳浓度和氧气浓度，

21、估算积聚量，确定排放速度，切断回风流中一切电源，停顿任务、撤出人员，并在一切通往回风系统的通道上派专人站岗警戒。排放瓦斯时局扇严禁发生循环风，要严厉控制风流，使排出的风流与全风压风流混合处的瓦斯浓度不超越1%，二氧化碳浓度不超越1.5，氧气浓度不得低于19。任何不能进入瓦斯浓度到达3或氧气低于17的区域内(除救护队员佩戴氧气呼吸器外。14、在有条件时，掘进任务面的独头巷道超越500米时设避难硐室，硐室内设有压风管路，使避难人可以随时翻开压风管路得到新颖空气。15、对发现一氧化碳及构成高温点的任务面，要尽快安排回采争取在最短的时间内回采终了，并按要求封锁注浆，通风科要加强瓦斯，温度检查任务，加强

22、注浆、洒水降温任务，提早备好应急资料。2.2.3防止瓦斯引燃1、严厉执行中有关规程，杜绝一切引燃瓦斯的热源。2、搞好电气设备维修与管理，防止电气火花的产生。(1)井下电气设备的选用符合中的规定。(2)井下电气设备的运转，维修任务符合防爆性能的各项技术要求，防爆性能遭到损坏的电气设备必需立刻处置或改换，杜绝失爆。(3)井下供电做到“三无、四有、两齐、三全、三坚持。2.2.4严厉放炮管理(1)、运用煤矿平安炸药和瞬发电雷管，如运用毫秒电雷管，最后一段的延期时间不得超越130毫秒，不合格或蜕变的炸药不准运用，雷管经过导通，合格后方可运用。 (2)、每次放炮前后，放炮地点附近20米内洒水降尘。(3)、

23、严厉制止放糊炮、明火放炮和一次装药分次放炮。(4)、严厉执行瓦斯检查制度，确保任务面风流瓦斯浓度不超越1。(5)、每次放炮严厉执行“一炮三检制度。2.2.5防止磨擦火花和静电火花的产生 (1)、制止运用铅和铝合金制造的部件和仪器设备。 (2)、井下各种机械外露的部分和电动机附近由司机分工担任，要经常擦拭或清理机头、机尾及电机等，严禁浮煤埋压，防止传热而引起的煤尘熄灭，皮带机顶底辊转动灵敏，皮带机下不得有浮煤活碴，皮带机开不动或打滑时严禁硬开，防止摩擦着火。液压联轴节运用配套的易熔合金塞，皮带运用不延燃性的，皮带机头机尾备灭火器、沙箱、铁锨及水管等灭火器具，皮带机使器具有四种维护(低速、跑偏、煤位、超温)并每班实验一次以保证灵敏可靠。强力皮带运用好制动安装，严禁恣意拆掉，检修时，一个检修，另一个灵敏可靠起作用。 (4)、严厉履行井下电焊和气焊审批手续，制定专门平安措施报相应的指点同意后严厉执行。2.3技术性预防和管理措施煤矿编制采区设计、采掘作业规程和平安技术措施，对平安监控设备的种类、数量和位置信号电缆和电源电缆的敷设、断电区域等做出明确规定，并绘制布置图和断电控制图。平安监控设