瓦斯知识介绍

瓦斯瓦斯的性质指煤矿井下以甲烷为主的有毒有害气体的总称。性质无色、无味、无嗅比空气略轻有较强的扩散性和渗透性具有燃烧性和爆炸性瓦斯的危害瓦斯窒息瓦斯的爆炸和燃烧瓦斯的赋存形式瓦斯垂直分布带赋存形式A吸附状态①吸着②吸收B游离状态10%~20%5、瓦斯的含量煤层瓦斯指煤层在自然条件下单位重量或单位体积所含的瓦斯量.6、瓦斯7、瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸是甲烷的氧化过程。CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6KJ/mol产生1850℃~2650℃的高温产生高压产生大量有毒、有害气体。CO、SO2。矿井瓦斯等级的规定低瓦斯隧道：隧道每分钟的瓦斯涌出量小于40m3/min。高瓦斯隧道：隧道每分钟的瓦斯涌出量大于40m3/min。瓦斯爆炸应具备的条件瓦斯在空气中的浓度为5%~16%引燃爆炸温度为650~750℃空气中氧气浓度大于12%瓦斯浓度爆炸界限

瓦斯浓度（％）爆

炸

界

限5～6瓦斯爆炸下界限限14～6瓦斯爆炸上界限限9.5爆炸最强烈8.0最易点燃低于5.0

大于于14～16不爆炸,与火焰焰接触部分分燃烧4、瓦斯爆炸的原因瓦斯的积聚引爆火源管理因素5、不同瓦斯浓度的引火温度瓦斯浓度（%）2.03.46.57.68.19.511.014.7引火温度（℃）810665512510514525539565防止瓦斯爆炸的措施防止瓦斯积聚的措施所谓瓦斯积聚，是在0.5立方米的空间内瓦斯浓度达到2%以上叫瓦斯积聚。搞好通风管理工作，不要有串联风。加强局部通风的管理。掘进工作面通风机要实行“三专两闭锁”-----专用变压器、专用开关、专用电缆、风电闭锁、瓦电闭锁。加强通风构筑的管理。如风机、风筒。加强瓦斯的检查和监测：低瓦斯隧道每班至少检查2次，高瓦斯隧道至少检查3次，煤与瓦斯突出或涌出量大的采掘面要有专人检查。及时处理瓦斯局部积聚。防止瓦斯引燃的措施杜绝烟火加强放炮管理，严防爆炸火花。加强电气设备管理，防止电火花。防止摩擦火花和撞击火花。使用不燃性材料和制品。煤与瓦斯突出的预兆在井下由于地应力和瓦斯压力的作用，在极短的时间内，破碎的煤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。有声预兆：炒豆声、鞭炮声、机枪声、闷雷声、吵喳声、气体穿水缝的吱吱声。无声预兆：层理紊乱、煤变软、变暗淡、无光泽、煤层干燥或煤尘增大；煤层受挤压变褶曲、变粉碎、角度变大，倾角增大。附1：瓦斯隧道的管理一、高瓦斯段管理制度实行专职和兼职相结合，采用“便携式复合气体检测报警器”人工检查和安装“瓦斯浓度自动报警监测仪”、“瓦斯报警自动断电器”相结合的检查制度，并做好瓦斯检查检测记录。瓦斯记录制度：在洞口和施工集中地点悬挂瓦斯记录牌，在牌上记明检查地点，检查时间（年、月、日、时、分），瓦斯浓度，让施工人员了解当班的瓦斯浓度变化情况，并由专职瓦斯检查点按记录牌的内容建立记录簿，随时备查。记

录

簿检查地点第一次第二次第三次掌子面CH4

％％

年

月

日

时

分CH4

％

年

月

日

时

分CH4

％

年

月

日

时

分挂设点

仰拱开挖

一班三检制：每班必须严格执行工前、工中、工后瓦斯浓度检查，只有瓦斯在不超限的情况下才可进行施工。一炮三检制：当开挖炮眼打完，装药前要进行检查；放炮前要进行检查；放炮后要进行检查。当检查发现有瓦斯超限时，必须停止工作进行处理，待瓦斯浓度降到标准以下再恢复作业。工作面供风量不低于800m3/min。掌子面回风流中瓦斯浓度超过1%或CO2浓度超过1.5%都停止工作，撤出人员进行处理（煤矿安全规程139条）。总回风流中瓦斯浓度应<0.75，如达到1%，停止钻孔，严禁放炮。达到1.5%时，停止工作，切断电源。局部及大于0.5m3的空间聚积浓度到2%时，附近20m必须撤出人员，切断电源。当瓦斯浓度降到0.5%以下时，方可开动机器（“瓦斯浓度爆炸界限”及“不同瓦斯浓度的引火温度”见下表）。使用瓦斯自动检测报警断电装置的工作面，只准人工复电。停工后风机停止运转，在恢复通风时局部通风机及开关附近10m内的风流中瓦斯浓度不超过0.5%方可开动局扇风机。1、瓦斯段施工措施（1）杜绝烟火入洞制度：在洞口设立一个烟火检查站，禁止任何人员将烟火带入洞内。并按规范规定当风流中瓦斯浓度达到并超过0.5％时，洞内的施工机械必须更换为防爆型电器设备，如防爆型柴油装载机及汽车。电气设备按瓦斯隧道安全技术规程办理。电线、电缆、闸盒采用安全防爆型。禁止洞内电气接零，采用双回路直供电源，在洞口安设避雷装置。施工区按安全操作规程设置和管理。禁止内燃机车等机具入洞。使用雷管和炸药必须更换为煤矿许用炸药、雷管。（2）洞内外设立安全标志警示施工人员。同时组建洞口医疗救护队，备齐消防、抢险、抢救的各类工具、器具及车辆、通讯。并与矿山救护队建立联系。（3）隧道采用1795m3/min大风机及柔性大风管（1.5m）混合式通风,中部采用射流器、射流及风道稀释并加快回风，保证有足够的新鲜风流，防止瓦斯局部聚集。（4）个人携带手持式瓦斯测定器，将报警线浓度定为0.5%。对检测地点、时间、测量数据作好记录及时上报，如超过予警限度及时采取措施。（5）在离掌子面20m以外回风风流中隧道左右边墙较高处各挂设一台甲烷测定报警器，并将报警浓度调整到1％。（6）实施电器、电线的集中管制，电缆沿侧壁敷设，电线绝缘，设双回路，安装切换装置。电器闸盒按防爆设置并专人管理。（7）严格按照煤矿安全规程组织施工，随时检测，及时采取各种应对措施。2、瓦斯地段施工中的瓦斯管理（1）进入瓦斯地段施工时，隧道风流中的瓦斯浓度达到1％时，必须停止使用电钻，在施工掌子面风流中瓦期浓度达到1.5％时必须停止作业，撤出人员，切断电源进行处理。（2）在隧道内，体积大于0.5m3的空间局部积聚瓦斯浓度达到2％时，附近20m内，必须停止工作，撤出人员，切断电源进行处理。（3）在电动机或其开关地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.5％时，必须停止运转，撤出人员，切断电源进行处理，待风流中瓦斯浓度降到0.5％以下时，方可恢复送电和电机运转。（4）严格执行一炮三检制：在装药和放炮前必须检查放炮地点附近20m内风流中瓦斯浓度在1％以下时，方可装药、放炮。放炮后风流中瓦斯浓度在1％以下时方可恢复工作。（5）炮眼的浓度为0.6～1时，封泥长度不得少于炮眼浓度的1／2；炮眼浓度超过1m时，封泥长度不得少于0.5m；炮眼浓度超过2.5m时，封泥长度不得小于1m。光面爆破时，周边光爆炮眼应用炮泥封实，且封泥长度不得小于0.3m。（6）在瓦斯地段采用电焊、气焊、喷灯焊作时，作业点20米以内的风流中瓦斯浓度必须在0.5％以下方可进行作业。3、瓦斯超限的几种处理方法当瓦斯超限时首先查明超限的原因，再采取处理的方法。（1）当风流中瓦斯超限时可采用加大通风量，将瓦斯排除，降到标准以下的浓度。（2）当查得超限瓦斯是从岩石裂隙涌出时，可采用黄泥浆或水泥浆将裂隙的瓦斯堵住。（3）若瓦斯涌出量较大且不宜堵时，采用引排风筒将瓦斯引出洞外，减小洞内瓦斯浓度。（4）若瓦斯量出量较大且有一定压力时，采取打钻孔，安移动抽放泵，接抽放管的方法将高浓度瓦斯抽出洞外。附2：特殊地质地段施工方法（一）、岩溶及岩溶水、涌水岩溶水的涌出问题，是本隧道最棘手的工程地质问题。唯一办法就是加强施工地质工作的超前预报和超前帷幕注浆止水。1、预测（采用物探、电磁波、超声波、雷达等）、预报（反射波、地质预报）、预探（超前钻孔）等方法判清情况。2、超前探水钻孔探测：利用台车（或钻机）钻直径Ф55mm探孔，钻孔深度为每循环≮7.5m沿开挖面拱弧布孔5个，间距4.9m，外偏角10°，每段开挖5m，保留2.5m厚度以备下一循环开挖探水。探孔口进行加固，设套管安装水阀，控制放水和有序地预先释放前方的高承压水。3、根据探测结果主要采用局部或全断面超前注浆堵水措施。注浆采用水泥—水玻璃双液注浆，水泥为425号普通硅酸盐水泥，水灰比W/C=0.6～1.1，水玻璃玻美度30～40Be，双液体积比C/S=0.7～1.4，胶凝时间由现场确定。（1）若超前探水孔总出水量小于10m3/h，个别孔出水>2m3/h时采用局部堵水。注浆范围为：在出水通道范围内，隧道开挖轮廓线以外5～6米，单孔注浆有效扩散半径R=3.6米，注浆最终压力为净水压力的2～3倍。注浆后，总出水小于2m3/h时，且一处出水量小于0.6m3/h时，停止注浆。（2）若超前探水孔有4孔出水，且总水量>10m3/h时采用全面堵水注浆。范围为隧道开挖半径的两倍，单孔注浆有效扩散半径R=3.6米，注浆孔底中心距D=1.5米，R=5.4米，注浆最终压力为净水压力的2～3倍，岩层破碎地段采用前进式注浆，注浆小分段长度为5~10m，涌水不大时采用全程（全孔）注浆。注浆堵水每循环钻孔深度为30m，注浆时设置注浆孔口管，在开挖时予留5～10米做止浆盘墙。注浆后，总出水小于2m3/h时，且一处出水量小于0.6m3/h时，停止注浆。（3）水泥－水玻璃双液注浆采用双液注浆泵ZTG-60/120型注浆。（二）、穿煤及煤层采空区1、穿(压)煤、压煤为验证隧道进入煤层前各煤层突出的危险性，采取揭煤防突施工。（1）煤层较厚，采用中隔墙法分部开挖。采用超前钻孔，标定煤层准确位置，掌握其赋及瓦斯状况，分析预测瓦斯突出危险性，当存在瓦斯突出危险时，采取钻孔排放瓦斯以防止煤与瓦斯突出。（2）煤层较薄时，采用震动性放炮一次揭煤，以利瓦斯排放，增大稀释空间。施工方法根据围岩状态及煤层情况选用半断面或台阶法施工。震动性放炮采用光面爆破、弱爆破施工。2、煤窑采空区处理采空区位于隧道拱部时，按相应围岩类别加强支护，在防水层铺设后采用5号浆砌片石回填（1.5m）。隧道下部采空区先在底部（未开采煤层）埋设Ф60钢筋砼排水管（进出口不应堵塞）再回填洞碴（仰拱以下应夯实，边墙外应选用片石码砌）再沿洞周防水层外砌5号浆砌片石（隧底、墙身≮2m）。并将仰拱衬砌厚度加至1.0m（煤层未开采段仰拱不加强）。（三）、岩爆地段施工1、加强岩爆区段的支护与安全措施

（1）增设临时防护设施，给主要设备安装防护网和防护棚架，给施工人员配发钢盔、防弹背心等，必要时在掌子面加挂钢丝网。

（2）喷喷钢纤维混混凝土，由由于钢纤维维混凝土具具有较大的的柔性和抗抗剪能力，因因此，能够够承受较大大的变形而而不使表面面开裂。

（3）根根据设计及及时锚网喷喷联合支护护。

（4）岩岩爆非常剧剧烈时，为为了安全，在在安全距离离进行躲避避，直至岩岩爆平静。（5）加强巡回清撬撬爆裂的危危石，确保保人员设备备安全。2、调整围岩的应应力状态及及岩体特性性

采用特特殊施工措措施，调整整围岩的应应力状态及及岩体特性性，主动消消除或减轻轻岩爆。（1）喷高压水

爆破后后立即向工工作面及附附近洞壁岩岩体喷洒高高压水，以以降低岩体体的强度，增增强塑性，减减弱岩体的的脆性，降降低岩爆的的剧烈程度度；同时可可以起到降降温除尘的的作用。必必要时利用用炮孔和锚锚杆孔向岩岩体深处注注水，以取取得更加效效果。（2）改善施工方法法

A、深深孔爆破改改为浅孔爆爆破，减少少一次装药药量，拉大大不同部位位炮眼的雷雷管段位间间隔，延长长起爆时间间，减轻爆爆破对围岩岩的影响，减减小爆破动动应力场的的叠加，从从而降低岩岩爆的频率率和强度。

B、改改变洞室的的开挖断面面形状，把把洞室直接接或近似开开挖成相应应于岩爆后后围岩稳定定的洞室形形状，从而而减小岩爆爆的程度。

C、在在强烈岩爆爆区用台车车打应力释释放孔。（3）超前应力解除除

台车在在工作面钻钻眼时，在在掌子面周周边拱线处处钻两排4．5～5．Om深的炮眼(间距40～50cmm，外插25。～35。)，炮眼间间隔装药500～700克Φ40mmm的4#抗水铵梯梯炸药，并并与掌子面面同时起爆爆。这样，可可以在拱部2～3m以上的岩体内部部形成一个个爆破松动动圈，截断断岩体内部部应力的集中，从而减小小洞室岩体体的切线应应力，借助助岩体可形形成一个支支护圈。（四）、软岩大变形形施工1、软岩的特性及及相对措施施

软岩的的特性是遇遇水软化，变变形快，承承载力差，因因此施工时时针对软岩岩的特点应应采取以下下措施：

（1）疏疏通地表排排水沟，堵堵塞地表裂裂缝，以防防止地下水水的渗漏。

（2）及及时排除洞洞内涌水。

（3）超超前加固围围岩以阻止止地下水的的渗流。

（4）预预先加固基基础，以防防止结构产产生较大的的变形和沉沉降。

（5）缩缩小开挖断断面，以减减少洞室周周边收敛，防防止土体深深部拉裂而而产生过大大的松散荷荷载。

（6）及及时有效地地施作支护护结构，形形成封闭的的支护环防防止围岩进进一步风化化软解。2、施工方法

（1）先先派人在地地表进行勘勘察，查找找地表裂缝缝，测量裂裂缝的位置置，分析裂裂缝的渗水水对隧道的的影响，并并采用黏土土堵塞裂缝缝。

（2）对对于洞内的的地下水采采用注浆止止水和引排排结合的办办法，设计计上已对软软弱围岩地地段采用了了超前大管管棚和小导导管注浆等等加固措施施，在大管管棚和小导导管内注入入水玻璃和和水泥浆即即可以加固固围岩，又又可以起到到止水作用用。施工中中根据围岩岩情况，隧隧道的中下下部周边适适当地增加加超前注浆浆导管。

在隧道道的两侧，每每50m设置置一对集水水坑，先用用小型抽水水机将水抽抽到最近的的集