瓦斯基础知识

瓦斯基础知识,瓦斯概念,什么叫瓦斯? 瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体。煤矿井下以甲烷为主的有毒、有害气体的总称。通常人们把甲烷叫做瓦斯。 煤的形成经历两个不同的造气时期; 从植物遗体到形成泥炭，生物化学造气时期。 从褐煤、烟煤到无烟煤，变质造气时期。,由植物变成煤炭究竞生成多少瓦斯? 研究人员认为: 由褐煤转化为长焰煤，瓦斯生成量为70m3/t80m3/t; 转化为贫煤生成120m3/t150m3/t; 转化为无烟煤生成240m3/t 煤的最大瓦斯含量一般不超过60m3/t。 由生成造气时期的埋藏较浅，覆盖层的胶结固化不好，生成的气体通过渗透和扩散很容易排放到大气中，留在煤层中的瓦斯只是其中很少部分。,瓦斯性质,瓦斯通常指甲烷，无色、无味，标准状态下(气温为0、大气压为1.01105pa) 1m3甲烷质量0.7618， 1m3空气的质量为1.293， 相对密度为0.554，比空气轻，常聚积于巷道的上部。 瓦斯有很强的扩散性，扩散速度是空气的1.34倍。,瓦斯具有燃烧性和爆炸性。 瓦斯具有窒息性。甲烷本身无毒。当空气中氧含量相对降低，就会产生缺氧窒息。 甲烷过43%时，氧下降到12%人呼吸困难; 甲烷达57%时，氧下降到9%人会缺氧窒息而死亡。 瓦斯在煤层中的垂直分带。 煤的变质生成瓦斯，在地壳运动过程中，其压力差与浓度的驱动下，不断向古大气中运移，而地表空气通过渗透和扩散也不断向,煤层深部运移，这就导致沿煤层垂深出现特别明显的4个分带。 CO2 N2 N2CH4 CH4 前3个又统称为瓦斯风化带，最后1个带称为瓦斯(甲烷)带。 瓦斯涌出量随着深度的增加而有规律的增大。,瓦斯的赋存 游离状态。瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的孔洞中，分子可自由运动，处于承压状态。 吸附状态。瓦斯按理结合形式不同，分为吸着状态和吸收状态。 吸着状态是指瓦被吸着在煤体或岩体微孔表面，在表面形成瓦斯薄膜。 吸收状态是指瓦斯被溶解于煤体中，与煤分子结行，进入煤体胶粒结构，类似于气,体溶解于液体的现象。 瓦斯存在状态不是固定不变的，而是处于不断交换的动平衡状态。当条件发生变化，这一平衡就被打破。压力降低或温度升高使一部分吸附瓦斯转化为游离瓦斯的现象，叫做瓦斯解吸。 煤层瓦斯含量一 煤层在自然条件下单位体积所含有的瓦斯量。般用m3/t或m3/m3表示。 煤系地层保存瓦斯的条件,1、煤层有无露头 有露头存在瓦斯风化带，瓦斯沿煤层向大气中运移阻力小，容易放散到大气中。瓦斯含量低。 2、煤层埋藏深度 煤层的瓦斯含量和瓦斯压力随埋藏深度的增加而增加。瓦斯压力梯度是指煤层埋藏深度每增加1m，煤层内瓦斯压力的增加值。 3、围岩的透气性 围岩透气性低瓦斯含量高，反之瓦斯低。,4、煤层的地质史 成煤的地质年代，以下降、覆盖层加厚和海相沉积为主要变化的地质活动过程，会导致煤层瓦斯含量增高;反之含量降低。 5、地质构造及其条件 开放性断层(张性、张扭性或导水的压性断层)会导致瓦斯含量降应; 封闭性断层(压性、压扭性或不导水断层)会导致瓦斯含量增高。 煤层倾角小，瓦斯运移路径长，阻力大，瓦斯含量大;反之含量小。,地下水活跃煤层，瓦斯含量小。 地下水活跃带走部分溶解瓦斯; 地下水渗透的通道成为瓦斯渗透的通道; 地下水带走溶解的矿物，使围岩及煤层卸压，透气性增大，造成瓦斯流失。 矿井瓦斯涌出 煤层开采时，煤体受到破坏，贮存在煤体内的瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象叫做瓦斯涌出。,1、普通涌出。瓦斯从采落的煤、岩的暴露面上，通过细小孔隙缓慢而长时间的涌出。 2、特殊涌出。采掘时瓦斯、煤、岩在极短的时间内，突然的、大量的涌出，叫做特殊涌出。瓦斯特殊涌出是一种动力现象。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。 矿井瓦斯涌出来源 煤岩壁瓦斯涌出， 采落煤炭瓦斯涌出，,采空区瓦斯涌出 邻近煤层瓦斯涌出 矿井瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量。 是指单位时间内涌入采掘空间的瓦斯数量。 用 m3/min或m3/d表示。 相对瓦斯涌出量。 是指矿井正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量。用m3/t表示。,影响瓦斯涌出的因素 煤层瓦斯含量 地面大气压力的变化 开采规模 开采程序 采煤方法与顶板管理 生产工序 通风压力 采空区管理,矿井瓦斯等级的划分 瓦斯等级是矿井瓦斯涌出量大小和安全程度的基本标志。不同等级实行不同的管理。 瓦斯等级划分的依据 规程规定:一个矿井中只要有一个煤层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。 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。,低瓦斯矿井:相对瓦斯量10m3/t且绝对量40m3/min。 高瓦斯矿井:相对量10m3/t或绝对量40m3/min。 煤(岩)与瓦斯(co2)突出矿井。 矿井瓦斯等级鉴定 1、准备工作 成立由总工、通风、安全等部门参加的鉴定小组。 通风部门编制实施方案，并报总工审批。,鉴定小组备齐风表、秒表、卷尺、温度计、空盒气压计、干湿温度计、光学瓦检仪、各种记录表、计算器等用品。 鉴定使用的仪器仪表必须校正鉴定。 组织鉴定人员学习方案和措施。 2、井下测定 选定测点。总回风巷、一翼回风巷、各水平、各煤层、各采区(工作面)的进回风道内合适地点。 各测风站要求断面规整、无杂物、距岔,风口1530m以外的一段(10m)平直巷道内。 测定内容: 测定点巷道断面，按巷道支护测量计算巷道断面。 测定平均风速，分别用风表测定3次，每次测定的结果误差不超过5%为有效，若有超过必须重新测定，取其3次平均值，填入原始记录表。 瓦斯、二氧化碳测定在测风点内进行，连续测定3次填入原始记录表。同时测定温度、大气压力、湿度等。用作参考。,测定时间与方法: 选择瓦斯、二氧化碳涌出量最大的正常生产的一个月(7、8月)为鉴定月。 鉴定月中选择上、中、下旬的正常生产日(间隔10天)为鉴定日(如5、15、25)。 鉴定日的产量、通风必须正常。 鉴定日内分早、中、晚三班进行测定。 每班内分班初、班中、班末各测三次取其平均值。 每一次测定的瓦斯co2、温度、湿度、大气压力等，在同一断面内进行。,将测定数据及时记入记录表中。 资料整理 按表整理每班的数据。要校正断面、风速，计算出风量。计算出瓦斯涌出量。 将早、中、晚三班数据填入当日的记录表内，再计算三班平均涌出量。即为该旬的涌出量。 确定瓦斯等级 将上、中、下3旬测定的数据填入表内。 选出最大的1旬的涌出量作为矿井绝对瓦斯涌出量。m3/min。,计算当月实际生产日，用生产日去除当月的产量，即得当月平均日产量。t/d。 将绝对瓦斯涌出量乘1440，再除以平均日产量等于相对瓦斯涌出量。m3/t。 将上述数据填入矿井瓦斯、co2测定结果报告表。报上级审批。,瓦斯爆炸及其预防,瓦斯爆炸 瓦斯是能燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆炸是空气中的氧气与瓦斯(CH4)进行剧烈氧化反应的结果。 瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水蒸汽，并放出大量热，这些热能使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸汽迅速膨胀，形成高温、高压并以极高的速度向外冲出而产生动力现象。爆炸!,瓦斯爆炸的条件 瓦斯浓度。510%。 瓦斯浓度达5%(下限)，瓦斯能爆炸。 浓度在59.5%时，爆炸威力逐渐增强。 浓度在9.5%时，爆炸威力最强。 浓度在9.516%(上限)时，爆炸威力逐渐减弱的趋势。 浓度高于16%时，由于空气中氧化不足，满足不了氧化反应的全部需要，生成的热量被多余的瓦斯和周围介质吸收而降温。,引火温度 650750。明火、煤炭自燃、电气火花、赤热的金属表面、吸烟、放炮、安全灯网罩、架线火花、撞击火花、摩擦火花、静电火花等都是以引燃瓦斯。 充足的氧气 氧气12%。当氧气浓度低于12%时，混合气体中的瓦斯失去爆炸性。 瓦斯爆炸产生的危害 爆炸温度,18502650。烧伤人员，烧坏设备，引起井下火灾，扩大灾情。 爆炸压力 爆炸产生高温，使气体突然膨胀引起气体压力骤然增大，再加上爆炸波的叠加作用或连续爆炸，产生的冲击压力会越高。爆炸压力是爆炸前的10倍。爆源处的气体以每秒几百米的速度向前冲击。爆炸伴生两种冲击。 正向冲击。爆源附近的气体以极大的速度向四周扩散，形成威力巨大的冲击波。,反向冲击。爆炸后气体从爆源处高速向外冲击，加上生成的一部分水蒸汽又很快冷却和凝聚，因而，爆源处附近形成气体稀薄的低压区。在压差作用下爆炸气体就会连同爆源外围的气体以极高的速度反向冲回爆炸地点，成为反向冲击。 反向冲击含有足够的瓦斯和氧气，而爆源附近的火源尚末熄灭，或因爆炸产生的新火源存在时，就可能造成二次爆炸。 爆炸产生的有毒有害气体 一氧化碳 24%。若煤尘参与量会更大。,影响爆炸的因素 可燃性气体混入。增加爆炸气体的总浓度，使瓦斯爆炸下限降低，扩大瓦斯爆炸的界限。 爆炸性煤尘的混入。煤尘本身遇到火源会放出可燃性气体，会使瓦斯爆炸下限降低。空气中煤尘含量5g/m3时，CH4下限降低到3%;煤尘含量8g/m3时，CH4下限降低到2.5%。 惰性气体的混入。使氧含量降低，缩小爆炸界限，降低爆炸危险性。,影响引火温度的因素 瓦斯浓度。瓦斯浓度在78%时，引火温度最低。 混合气体压力。压力越大，引火温度越低。瓦斯与混合气体压力9.8kpa时，引火温度为700;压力为274.2kp时，引火温度为460。当混合气体瞬间被压缩到原来体积的1/20时，由于被压缩自身产生的热量，就能使其自行爆炸。 引火温度随混合气体压力增加而降低。,火源性质。在一定温度条件下，火源表面积越大，火源存在时间越长，越容易引爆瓦斯;反之，火源温度很高，若存在时间短，也不能使瓦斯引爆，这是因为瓦斯的热容量比较大，即使达到爆炸浓度的瓦斯遇到高温火源，也并不能立即发生爆炸，而需要延迟一个很短的时间，瓦斯的这种延迟一个很短时间才爆炸的现象，称为引火延迟现象。 引火延迟的时间称为瓦斯爆炸感应期。 感应期的长短与瓦斯浓度、引火温度有密,切关系，瓦斯浓度越高，感应期越长;引火温度越高，感应期越短。 通过缩短高温火源的存在时间，使其不超过瓦斯爆炸的感应期，可减少或消除瓦斯爆炸的可能性。 毫秒雷管和安全炸药，在一定程度上就是根据瓦斯感应期这一特性研制生产的。 炸药的爆炸温度达2000左右，高温存在时间短(千分之几秒)，小于瓦爆感应期，不会引起瓦斯爆炸;若质量不合格或炮泥装填不合,乎要求，爆后高温气体存在的时间延长，超过感应期时即会造成瓦斯爆炸。 感应期不是固定不变的。混合气体的压力增高时，感应期就会缩短或消失。 瓦斯爆炸原因分析 引起瓦斯积聚的主要原因: 局部通风机停运转 设备检修，无计划停电、停风。 电机故障，掘进面停工停风。 局扇管理混乱，任意开停。 风筒断开或严重漏风,风筒掐断、压扁，刮坏。 风筒漏风不及时维护、修补。 采掘面风量不足 风量分配不足。 通风巷道冒顶、堵塞。 单台局扇供多个掘进头。 风筒出口距掘进头太远。 超长通风局扇能力不足。 局扇产生循环风 局扇位置不当。,全风压风量不足。 风流短路 风门打开不关闭。 巷道贯通后不及时调整通风系统。 通风系统不合理不完善。 自然通风