采矿1206陈集锋

1、 煤矿矿井瓦斯与防治 陈 集 锋 采矿1206 矿井瓦斯与防治矿井瓦斯与防治 一、一、影响煤矿安全生产的主要地质因素影响煤矿安全生产的主要地质因素 矿井地质构造 岩浆侵入煤层 煤层厚度变化 喀斯特陷落住 矿井瓦斯 煤层顶底板 低温与矿山压力 一、瓦斯的概念一、瓦斯的概念 矿井瓦斯是在煤矿生产过程中，由煤层以及围岩释放出来的一种多成分的混合气体，包含j甲烷、氮气、二 氧化碳、乙烷、二氧化硫、硫化氢以及一氧化碳等。瓦斯中甲烷占多大数，其次为氮气和二氧化碳其他成 分含量较少。 二、瓦斯爆炸的危害 瓦斯爆炸后，会产生高温、高压、冲击波和大量有害有毒气体。 1、高温 研究表明，瓦斯爆炸后的瞬间温度可达到

2、18502650度，这样高的温度不仅会烧伤人员，烧毁设备，还可能 点燃木材，支架，和煤尘，引起井下煤尘爆炸和火灾事故，使灾情扩大。 2、高压 爆炸瞬间的气体温度骤然上升，会引起其气体压力的陡然增大，经实验和理论计算，瓦斯爆炸后的气体压力 是爆炸前气体压力的710倍，如果发生连续爆炸会出现更高的压力。 3、冲击波 瓦斯爆炸后的冲击波可分为正向冲击和反向冲击。 正向冲击瓦斯爆炸后的高温高压促使爆炸元附近的气体以极快的速度向外冲击，形成威力巨大的冲击波，称 为正向冲击。由于冲击气流是高温、高压气流，因此，能够构成人员伤亡、航道以及设施的破坏，还能引起 大量的煤尘并使之参与爆炸。此外，正向冲击还能引起

3、可燃物引起矿井火灾。 反向冲击。瓦斯爆炸时，爆炸气体从爆炸源点高速向外冲击，加之爆炸后生成的一部分水蒸气很快凝聚，在 爆炸源附近形成气体稀薄的低压区。 4、有毒有害气体 瓦斯爆炸后形成大量有毒有害气体，造成一氧化碳中毒造成人员伤亡。 二、影响瓦斯生成的因素二、影响瓦斯生成的因素 由于煤层中的瓦斯主要是煤化变质作用的产物，所 以煤中瓦斯生成量的多少和煤岩组分、煤的变质程 度及其变质分带有一定的关系。 煤岩组分 煤是一种固体可燃有机岩，其岩石组成比较复杂。 煤岩组分是组成煤的基本单元，可分成镜质组、丝 质组和壳质组。从煤岩学角度看，煤层瓦斯的生成 取决于成煤作用和煤岩组分。在同一变质阶段，相 对丝

4、质组而言，镜质组碳含量少、氢含量多，挥发 分产率高，瓦斯生成量大，植物结构保存程度低。 壳质组在整个成煤过程中都产生瓦斯，其挥发分产 率和瓦斯生成量最高；但是，它在煤中所占比例很 少，作用不大。 煤的变质程度及其变质分带 在煤化变质作用过程中，瓦斯不断地产生，而煤层瓦斯 的伴生量直接依赖于煤化变质程度，故煤的变质程度越 高，产生的瓦斯量就越多。 我国的聚煤期多，煤炭储量丰富，煤种繁多，变质分带 明显，在一定程度上影响着煤层瓦斯的生成。 目前，从地质时代上看，煤变质总的规律表现为：晚古 生代以中、高变质煤占较大比例，尚未发现低变质煤； 中生代以中、低变质煤为主，并伴随有高变质烟煤以至 无烟煤；第

5、三纪不仅有褐煤，而且也有低变质烟煤。从 地区上看，大致在北纬380以北，包括东北地区和西北 大部分地区，基本上以褐煤和低、中变质烟煤为主； 而北纬380以南的华北地区则具有各种变质程 度的烟煤和无烟煤；西南地区主要是中、高 变质烟煤赋存的地区；而东南地区则以高变 质烟煤和无烟煤占优势。 这种分布规律与煤矿瓦斯分布有一定的吻合 性，其具体表现在西北地区为低、中瓦斯区， 华北地区为中瓦斯区，而华南地区则为高瓦 斯区；但是，对东北地区而言，情况则比较 复杂，一般情况下，在褐煤分布范围内低瓦 斯矿井居多，在低、中变质煤分布范围内则 多数矿井瓦斯量较大，这种情况的出现还和 其他地质条件有一定的关系。 三

6、、影响煤层瓦斯含量及因素三、影响煤层瓦斯含量及因素 煤的瓦斯含量煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自 然状态下所含有的瓦斯量（标准状态下的瓦 斯体积），单位：单位：m m3 3/m/m3 3(cm(cm3 3/cm/cm3 3) )或或 m m3 3/t(cm/t(cm3 3/g)/g)。 煤的瓦斯含量：煤的瓦斯含量：包括游离瓦斯和吸附瓦斯含 量之和。 影响煤层瓦斯含量主要因素：影响煤层瓦斯含量主要因素： 1 1、煤层的埋藏深度煤层的埋藏深度埋藏深度的增加不仅地应力增高而使 煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距 离增大，这两者的变化均朝着有利于封存瓦斯，而不 利于放散瓦斯的方向发展

7、。 2 2、煤层和围岩透气性煤层和围岩透气性煤系地层岩性组合及其透气性对煤 层瓦斯含量有很大的影响。透气性大，瓦斯流失；透 气性小，如泥岩、完整石灰岩，瓦斯散发不出去，瓦 斯含量高。屏障层、透气层、半屏障层。 3 3、煤层倾角煤层倾角同一埋藏深度及条件相同的情况下，煤层 倾角越小，瓦斯沿层运移的路径长，阻力大，瓦斯不 易流失，导致瓦斯含量大；反之，瓦斯含量小 4 4、煤层露头煤层露头煤层露头是瓦斯向地面排放的出口， 因此，露头存在时间越长，瓦斯排放越多，地表 无露头的煤层，瓦斯含量较高，一般为背斜构造。 5 5、煤的变质程度煤的变质程度煤是天然的吸附体煤的吸附程 度越高，其存储瓦斯的能力越强。

8、 6 6、煤系地层的地质史煤系地层的地质史成煤有机物沉积以后直到 现今煤化阶段，经历了漫长的地质年代，其间地 层多次下降或上升，覆盖层加厚或剥蚀、陆相- 海相会交替变化，可能会遭受地质构造运动破坏 等，所以有这些地质过程及其延续时间的长短， 都对煤层瓦斯含量的大小有巨大的影响。 7 7、地史演化过程中的风化、剥蚀程度、地史演化过程中的风化、剥蚀程度封闭 性的含煤地层沉积后，后期抬升的幅度和剥 蚀程度对煤层瓦斯的赋存也有较大的影响。 8 8、地质构造、地质构造封闭性的背斜或穹隆，储存瓦 斯，瓦斯含量大，开放性的断层，瓦斯小。 9 9、水文地质条件、水文地质条件有水流，带 走部分溶解的瓦斯；水流通

9、道， 形成瓦斯通道；使围岩及煤层卸 压，透气性增大，瓦斯流失。 二、二、 瓦斯爆炸及其预防措施瓦斯爆炸及其预防措施 瓦斯爆炸过程及其危害瓦斯爆炸过程及其危害 . .瓦斯爆炸的化学反应过程瓦斯爆炸的化学反应过程 最终的化学反应式为：CH4+2O2 CO2+2H2O+882.6kj/mol 如果O2不足，反应的最终式为：CH4+O2 CO+H2+H2O 矿井瓦斯爆炸是一种热链反应过程(也称连锁反应)。 . .瓦斯爆炸的产生与传播过程瓦斯爆炸的产生与传播过程 爆炸性的混合气体与高温火源同时存在， 初燃(初爆) 焰面 冲击波 新的爆炸混合物 、瓦斯爆炸的危害、瓦斯爆炸的危害 高温-18502650；高

10、压-约9个大气压；有害气体CO-24%；冲 击波-每秒数百米甚至可达千米 三三 、煤矿井下瓦斯爆炸事故原因分析、煤矿井下瓦斯爆炸事故原因分析 1、火源：井下的一切高温热源电气、放 炮、摩擦、静电等。 2、发生地点及原因： 掘进工作面占80%90%，采煤工作面占 10%20% 采煤工作面发生地点：上隅角、采煤机附 近、老塘、切顶线、放顶煤支架后等。 掘进面发生的原因：无计划停电停风、高 冒区、瓦斯喷出、突出等。 防止瓦斯爆炸的措施的具体内容防止瓦斯爆炸的措施的具体内容 防止瓦斯爆炸，要从瓦斯爆炸的3个条件着手。 瓦斯爆炸的3个条件中，氧浓度在井下的通风 区域总是能满足瓦斯爆炸需求的；而其余的两

11、个条件是防止瓦斯爆炸的切入点，只要不让瓦 斯积聚和不出现引爆火源，就能防止瓦斯爆炸。 1防止瓦斯积聚 预防瓦斯积聚的措施很多，主要有以下方面： （1）加强对“一通三防”工作的领导，做到 责任落实，管理到位，特别是落实好各级领导 干部责任制 （2）加强通风、矿井瓦斯管理。 建立完善、合理的矿井通风系统。各采掘工 作面应实行独立通风；做到稳定、连续地向井 下所有用风地点供风，保持足够的风量；防止 漏风，避免循环风，严防风流短路或风量不足 引起瓦斯积聚。尤其是局部通风的管理，是防 止瓦斯爆炸事故的重点工作之一。 严格执行规程有关瓦斯检查与管理的规 定，严禁空班漏检，严格执行瓦斯巡回检查制 度和请示报

12、告制度。认真及时填写有关日报和 记录。防止和及时发现、处理局部瓦斯积聚； 严禁超限作业。 （3）及时处理局部瓦斯积聚。 凡井下瓦斯涌出量较大，通风不良或风流达不到 的地点，都极易发生局部瓦斯积聚，主要地点有： 采煤工作面上隅角、刮板输送机底槽内、顶板冒 落的空洞、风速低的巷道顶板附近、临时停风的 掘进工作面和盲巷、采煤工作面采空区边界外、 水采工作面、采煤机附近，都易积聚瓦斯。实际 工作中，应根据具体情况，采取切实可行的措施 来处理瓦斯积聚。常用处理瓦斯积聚的方法有： 风障法，风筒排除法，尾巷排除法等。 (3)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设备；井口和井下电气

13、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、 撞击发爆器、矿灯的灯头和灯盖等。 (4)防止出现其他火源。在搬运机械设备过程中 要轻搬轻运，防止因摩擦、撞击而出现火花； 采取有针对性措施，防止金属、岩石等坚硬物 体从高处落下，以防产生撞击火花；严禁穿化 纤衣服下井等。 四、局部瓦斯积聚的处理方法四、局部瓦斯积聚的处理方法 瓦斯积聚：是指瓦斯浓度超过2，体积 超过0.5m3的空间内积聚的瓦斯。 （1）采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理； （2）掘进巷道积聚瓦斯的处理； （3）全风压巷道局部积聚瓦斯的处理； （4）综合机械

14、化机组附近积聚瓦斯的处理； （5）刮板运输机下部积聚瓦斯的处理； （6）防止钻空孔瓦斯积聚瓦斯和引燃的措施； （7）恢复有大量瓦斯积存盲巷或打开封闭的 瓦斯处理。 五、五、 防止瓦斯爆炸灾害事故扩大的措施防止瓦斯爆炸灾害事故扩大的措施 1实行分区式通风，各水平、采区或工作面都应有 其独立的进、回风系统。 煤矿井下一旦发生瓦斯爆炸事故，其破坏性是很大 的，为了防止事故的扩大，应采取以下措施： 2每一入井人员必须了解和熟悉井下一旦发生瓦斯 爆炸时的撤退和躲避地点，加强矿山救护工作。 3井下必须设置隔爆设施，如水袋、岩粉棚等，以 阻止瓦斯爆炸火焰的传播。 4每一入井人员必须随身佩戴自救器，并能熟练使

15、 用。 5矿井必须设置坚固可靠的防爆门和反风装置。 6通风系统力求简单，不用的巷道及时封闭。 六、 瓦斯与煤尘爆炸事故时的自救与互救 1防止瓦斯爆炸时遭受伤害的措施防止瓦斯爆炸时遭受伤害的措施 据亲身经历过瓦斯爆炸的人员回忆，瓦斯爆炸前感觉 到附近空气有颤动的现象发生，有时还发出嘶嘶的空 气流动声，一般被认为是瓦斯爆炸前的预兆。 井下人员一旦发现这种情况时，要沉着、冷静、采取 措施进行自救。具体方法是：背向空气颤动的方向， 俯卧倒地，面部贴在地面，以降低身体高度，避开冲 击波的强力冲击，并闭住气暂停呼吸，用毛巾捂住口 鼻，防止把火焰吸入肺部。最好用衣物盖住身体，尽 量减少肉体暴露面积，以减少烧

16、伤。爆炸后，要迅速 按规定佩戴好自救器，弄清方向，沿着避灾路线，赶 快撤退到新鲜风流中。若巷道破坏严重，不知撤退是 否安全时，可以到棚子较完整的地点躲避等待救护。 2掘进工作面瓦斯爆炸后矿工的自救与互救措施 如发生小型爆炸，掘进巷道和支架基本未遭破坏，遇险矿 工未受直接伤害或受伤不重时，应立即打开随身携带的自 救器，佩戴好后迅速撤出受灾巷道到达新鲜风流中。对于 附近的伤员，要协助其佩戴好自救器，帮助撤出危险区； 不能行走的伤员，在靠近新鲜风流3050 m范围内，要设 法抬运到新鲜风流中，如距离远，则只能为其佩戴自救器， 不可抬运。撤出灾区后，要立即向矿调度室报告。 如发生大型爆炸，掘进巷道遭到破坏，退路被阻，但遇险 矿工受伤不重时，应佩戴好自救器，千方百计疏通巷道， 尽快撤到新鲜风流中。如巷道难以疏通，应坐在支护良好 的棚子下面，或利用一切可能的条件建立临时避难硐室， 相互安慰、稳定情绪、等待救助，并有规律地发出呼救信 号。对于受伤严重的矿工要为其佩戴好自救器，使其静卧 待救。并且利用压风管道、风筒等改善避难地点的生存条 件。 3采煤工作面瓦斯爆炸后矿工的自救与互救措施 如果进回风巷道没有垮落堵死，通风系统破坏不大，所产 生的有害气体，较易被排除。这种情况下，采煤工作面进 风侧的人员一般不会受到严重伤害，应迎风撤出灾区。回 风侧的人员要迅速佩带自救器，经最近的路线进入进