矿井瓦斯课件

1、欢迎各位学员参加安全培训祝大家学习生活愉快珲春矿业集团安全技术培训中心刘福刚 矿 井 瓦 斯 防 治 珲春矿业集团安全技术 培 训 中 心 刘 福 刚一、矿井瓦斯的生成及存在状态1、矿井瓦斯 矿井瓦斯是指煤矿井下煤体和围岩中放出的以及生产过程中产生的各种有害气体的总称。 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。3、瓦斯存在状态 游离状态 吸附状态 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

2、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，其特点是瓦斯与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。 煤层瓦斯含量：煤层瓦斯含量指煤层在自然条件下单位重量或单位体积所含有的瓦斯量，一般用m3/t或m3/m3表示。煤层瓦斯含量包括游离

3、瓦斯和吸附瓦斯两部分，其中游离瓦斯约占1020%，吸附瓦斯约占8090%。煤层瓦斯含量的主要影响因素：煤层瓦斯含量的大小决定于两方面的因素，一是在成煤过程中伴生的气体量和煤的含瓦斯能力；二是煤系地层保存瓦斯的条件。煤系地层保存瓦斯的条件当前煤层瓦斯含量的大小，主要取决于煤系地层保存瓦斯的条件。（1）煤层有无露头。（2）煤层埋藏深度。（3）围岩的透气性。（4）煤层的地质史。（5）地质构造及其条件。地下水活跃的矿区，通常煤层的瓦斯含量小。地下水对煤层瓦斯含量的降低作用表现在3个方面：一是长期的地下水活动，带走了部分溶解的瓦斯；二是地下水渗透的通道，同样可以成为瓦斯渗透的通道；三是地下水带走了溶解的

4、矿物，使围岩及煤层卸压，透气性增大，造成了瓦斯的流失。矿井瓦斯的来源（1）煤岩壁瓦斯涌出。（2）采落煤炭瓦斯涌出。（3）采空区的瓦斯涌出。（4）邻近煤层的瓦斯涌出。上述瓦斯构成了矿井瓦斯涌出总量，它们各自在总量中所占比例大小随着生产条件的改变而改变。通过对瓦斯涌出来源及构成比例关系的分析，可以找出主要瓦斯涌出源，并采取相应措施进行重点控制与管理，尽量减少其涌出量。影响瓦斯涌出量的因素矿井瓦斯涌出量不是固定不变的，它随自然条件和开采技术条件的变化而变化。（1）煤层瓦斯含量。（2）地面大气压力的变化。（3）开采规模。（4）开采程序。（5）采煤方法与顶板管理。（6）生产工序。（7）通风压力。（8）采

5、空区管理。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。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

6、，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。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。 2、瓦斯爆炸产生的危害爆炸温度：试验研究表明，当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸时产生的瞬时温度，在自由空间可达1850，在封闭的空间可达到2650。爆炸压力：正向冲击和反向冲击。有毒有害气体：据分析，瓦斯爆炸后的空气成分为：氧气610%、氮气8288%、二氧化碳48%、一氧化碳24%。爆炸后生成的大量一氧化碳是造成人员大量伤亡的主要原因。如果有煤尘参与爆炸，一氧化碳的生成量

7、就会更大，危害就更为严重。统计资料表明，在发生的瓦斯、煤尘爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人数占总死亡人数的70%以上。3、影响瓦斯爆炸的主要因素1）影响爆炸界限的因素： （1）可燃性气体的混入。 （2）爆炸性煤尘的混入。 （3）惰性气体的混入。2）影响引火温度的因素： （1）瓦斯浓度。 （2）混合气体压力。 （3）火源性质。4、瓦斯爆炸的原因分析瓦斯爆炸是有3方面因素促成的：即瓦斯积聚、引爆火源和管理因素。1）瓦斯积聚 瓦斯积聚是指采掘工作面及其他地点，体积大于0.5m3的空间内积聚瓦斯浓度达到2%的现象。瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根源。引起瓦斯积聚的主要原因：（1）局部通风机停止运转；（2）风

8、筒断开或严重漏风；（3）采掘工作面风量不足；（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）瓦斯涌出异常；（9）巷道支架背后空间及高顶区瓦斯积聚；（10）局部地点瓦斯积聚5、瓦斯事故常发生地点瓦斯爆炸、燃烧和窒息事故，煤矿井下任何地点都有发生的可能性，但大部分瓦斯事故发生在采掘工作面。采掘工作面易发生瓦斯事故的地点：工作面的上隅角和采煤机工作时切割 机附近。 掘进工作面如果局部通风机停止运 转、风筒末端距工作面较远、风筒 漏风太大或局部通风机供风能力不 够时也容易发生瓦斯事故。三、预防瓦斯爆炸的主要措施、防止瓦斯积聚的措施）加强通风）经常检查

9、）及时处理局部积聚的瓦斯）瓦斯抽放、防止引爆瓦斯的措施）防止明火）防止出现爆破火焰）防止出现电火花）防止出现其他引火源四、采掘作业地点瓦斯超限及处理要求、矿井总回风巷或一翼回风巷风流瓦斯浓度超过0.75时，必须查明原因进行处理。2、采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理.3、采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时,必须停止用电钻打眼;爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时,严禁爆破.4、采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%

10、时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行处理.5、采掘工作面及其他巷道内,体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时,附近20米内必须停止工作,撤出人员,切断电源,进行处理.6、对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备,必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时,方可通电开动.五、瓦斯喷出和 煤与瓦斯突出1、瓦斯喷出的特点1）瓦斯喷出与地质构造有密切关系。喷出一般都会发生在地质构造破坏带内，如断层、断裂和褶曲轴附近。如果煤层围岩中有溶洞、裂隙发育的石灰岩岩层存在，当其中储有大量瓦斯时，也能发生大规模的瓦斯喷出。2）瓦斯喷出量有大有小，从几立方米到几十万立方米，喷出的持续时间从几分钟到几年，

11、甚至十几年。它与蓄积的瓦斯量和瓦斯来源的范围有密切关系。3）瓦斯喷出前往往出现预兆，如瓦斯浓度变大，或忽大忽小，以及喷出量增加时的嘶嘶声等。2、喷出的预防与处理预防与处理瓦斯喷出的措施，应根据瓦斯喷出量的大小和瓦斯压力的高低来拟定。有些矿井总结为探、排、引、堵四类方法。1）探明地质构造。在掘进工作面的前方和两侧打钻，探明含有大量瓦斯的断层、断裂和溶洞，以及它们的位置、范围和瓦斯情况。2）排放（或抽放）瓦斯。如探明的高压瓦斯带范围不大，含量不多时，可让其自然排放。若范围较大，瓦斯时较多时可将钻孔封堵，接入瓦斯管路进行抽放。3）将瓦斯引至回风流。当喷出瓦斯的裂隙范围小和瓦斯量不大时，可用金属罩或帆

12、布将喷瓦斯的裂隙盖住，然后在罩上接风筒或管子将瓦斯引至回风流，以保证工作面放炮、掘进安全。4）封堵裂隙。喷瓦斯的裂隙较小，瓦斯量较少时，可用黄泥或其它材料封堵裂隙，阻止瓦斯喷出。3、煤与瓦斯突出的一般规律 1）煤与瓦斯突出多数发生在采煤、掘进工作面，其中大多数发生在掘进工作面。 2）随着开采深度的增加，突出的强度增大、突出的次数增多、突出的层数增加、突出的危险性增大。 3）突出的次数和强度随着瓦斯压力的升高而升高。 4）煤的结构变化大、强度低、厚度大、透气性差、4、煤与瓦斯突出的预兆1）有声预兆：有的象炒豆似的劈劈啪啪声；有的象鞭炮声；有的象机枪连射声；有的似跑车样的闷雷声、嘈杂声、嗡嗡声以及

13、气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。2）无声预兆：煤层结构构造方面的表现：煤层层理紊乱，煤变软、变暗淡、无光泽，煤层干燥和煤尘增大，煤层受挤压褶曲、变粉碎、厚度变大、倾角变陡；地压显现方面的表现：压力增大使支架变形，煤壁外鼓、片帮、掉碴，顶板出现冒顶、断裂，底板出现鼓起，炮眼变形装不进药，打钻夹钻、顶钻等；其他方面的表现：瓦斯涌出异常、忽大忽小，煤尘增大，空气气味异常、闷人，煤温或气温降低或升高。上述突出预兆并非每次突出时都同时出现，而仅仅是出现一种或几种。3、预防煤与瓦斯突出的主要措施1）区域防突措施 开采保护层 预抽突出煤层瓦斯 突出煤层注水2）局部防突措施 （1）石门揭煤防治突出措施 水力冲孔

14、 水力冲刷 超前排放钻孔 金属骨架15-1（2）煤巷掘进工作面防治突出措施 在有突出危险的煤层中掘进巷道,可以采用预抽瓦斯、水力冲孔、超前钻孔、深孔松动爆破、深孔控制卸压爆破、卸压槽和前探支架等防治突出措施。（3）采煤工作面防治突出措施 排放钻孔、松动爆破、注水湿润煤体、大直径钻孔、预抽瓦斯等局部防治突出措施。 钻孔排放瓦斯，钻孔排放瓦斯是石门揭煤时的一种措施，即用石门开拓有煤与瓦斯突出的煤层时，从掘进工作面距煤层10m以外，开始向煤层打钻，使煤层中的瓦斯从钻孔中自然排放出来，降低瓦斯压力，达到预防突出的目的，钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m。 放震动炮，放震动炮也是石门揭煤的一种措施。

15、水力冲孔，水力冲孔是在安全岩柱（或煤柱）的保护下向煤层打钻孔，用压力水通过钻杆冲击煤体，边钻边冲，使煤、瓦斯和水一起从钻杆也孔壁这间流出，从而将煤与瓦斯突出的能量“化整为零”地逐步释放出来。 预防煤与瓦斯突出的措施，还有采用大直径超前钻孔、煤层高压注水及开卸压槽卸压等方法。 3）安全防护措施 震动放炮 远距离放炮 挡栏设施 设置反向风门 自救器 井下避难所和压风自救系统六、 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。1、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

16、用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。 2、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 3、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 4、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