矿井瓦斯危害及其安全风险

1、 矿井瓦斯危害及其安全风险  矿井瓦斯是煤矿生产过程中的主要担心全因素。矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。矿井瓦斯的成分较简单，除甲烷(可达8090以上)还含有其他烃类，如乙烷、丙烷，以及二氧化碳和稀有气体。     瓦斯是一种无色，无味，无臭的气体，难溶于水。其密度为0.716 kgm3，与空气的相对密度为0.554，易积聚于巷道的上部。因此，检查巷道内的瓦斯浓度时，应着重检查巷道顶板四周和拐角。瓦斯分子直径小，渗透性很强，为空气的1.6倍。    瓦斯虽然无毒，但是矿内空气中的瓦斯浓度假如超过40

2、能使人因缺氧而窒息死亡。瓦斯具有燃烧与爆炸性，瓦斯与空气混合达到肯定浓度后，遇火能燃烧或爆炸，对矿井威逼很大。井下一旦发生瓦斯爆炸，产生高温、高压和大量有害气体，形成破坏力很强的冲击波，不仅造成严峻的人员伤亡，而且会严峻摧毁矿井巷道和井下设备，还可能引起煤尘爆炸和井下火灾。还有一些矿井，存在煤与瓦斯突消失象，危害就更大。    在一个矿井中，只要有一个岩层中发觉瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井肯定瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，划分为：    a)低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量10m3t，且矿井肯定瓦斯

3、涌出量40m3min；    b)高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量10m3t，或矿井肯定瓦斯涌出量40m3min；    c)煤(岩)与瓦斯突出矿井：矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤(岩)与瓦斯突出，该矿井即定为煤(岩)与瓦斯突出矿井。    瓦斯从煤层或岩层表面特别微细的裂隙中缓慢、匀称而长久地涌出。这种涌出的范围广，时间长，涌出量所占比重最大，是瓦斯涌出的主要方式，称为一般涌出方式。    在很短时间内自采掘工作面的局部地区，突然涌出大量瓦斯或二氧化碳。这种涌出形式对平安

4、生产威逼很大，称为特别涌出方式。    矿井瓦斯涌出量的大小，取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。    开采技术因素对瓦斯涌出的影响主要包括：    (1)开采规模。当开采深度越深时，随着瓦斯含量的增加，瓦斯涌出量也越大。在瓦斯赋存条件相同时，一般是开拓、开采范围越大，而瓦斯相对涌出量变化不大。    (2)开采挨次与开采方法。首先开采的煤层(或分层)能排放卸压邻近层的瓦斯，因此瓦斯涌出量就大；采纳后退式开采程序比前进式开采程序时瓦斯涌出量要少。  

5、  (3)生产工艺过程。同一工作面，一般在放炮或割煤时的瓦斯涌出量最高。    (4)通风压力。矿井通风压力的变化对瓦斯涌出量的影响与大气压力的影响相像。抽出式通风时，瓦斯涌出量随矿井负压的提高而增加；压入式通风时，瓦斯涌出量随矿井通风压力的降低而增加。    瓦斯爆炸是煤矿生产中最严峻的灾难之一，假如由于瓦斯爆炸而引起煤尘爆炸，后果更为严峻。矿内瓦斯爆炸的有害因素是：焰面、冲击波和大气成分的变化。    (1)焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度变化范围很大，从正常的燃烧速度(1m

6、s2.5ms)到爆轰式爆炸传播速度(2500ms)。焰面温度高达21502 650。焰面经过之处，人被大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾，成为二次火源。    (2)冲击波是传播着的聚变压力，在它通过前，巷道内为正常大气压，随着冲击波的通过，巷道内空气压力快速上升。冲击波锋面压力由几个大气压到20大气压，前向冲击波叠加和反射时，可达100大气压。其传播速度总是大于声速(340ms)。冲击波造成人员伤亡，支架、设备和通风设施损坏，巷道跨蹋。    (3)瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成分为：氧气610；氮气8288

7、；二氧化碳48；一氧化碳24。假如有煤尘参加爆炸，一氧化碳的生成量最大，往往成为人员大量伤亡的主要缘由。    瓦斯在新奇空气中的爆炸下限为56，上限为1416，在新奇空气时，瓦斯浓度9.5时，混合气体中的瓦斯和氧全部参加反应，化学反应最完全，产生的温度与压力最大。瓦斯浓度78时最简单爆炸，这个浓度称为最优爆炸浓度。    必需强调指出，瓦斯的爆炸界限不是固定不变的，它受到很多因素的影响：    a)氧的浓度；    b)其他可燃气体的存在；   

8、; c)煤尘；    d)温度和压力。    瓦斯空气混合气体的最低点燃温度，绝缘压缩时565，其他状况时650。最低点燃能量为0.28mJ。煤矿井下的明火、煤炭自燃、电弧、点火花、赤热的金属表面(可达1500)以及撞击和摩擦火花，都能点燃瓦斯。此外，采空区内沙岩悬顶冒落时，也能引起瓦斯的燃烧或爆炸。前苏联的讨论认为，岩石脆性裂开时，它的裂隙可以产生高压电场(达108 Vcm数量级)，电场内的电荷流淌，也能导致瓦斯燃烧。发生瓦斯爆炸的一般规律为：    a)井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸，但主

9、要火源是放炮和机电    火花。    b)煤矿任何地点都有发生爆炸的可能性，但大部分爆炸事故发生在采掘工作面。    c)回采工作面简单发生瓦斯爆炸的地点是工作面的上隅角。    煤(岩)与瓦斯突出是采煤过程中发生的一种煤(岩)和瓦斯的突然运动。这是一种极其简单的动力现象，它是在很短时间(几秒钟到几分钟)内，使采掘工作面的煤、岩壁突然遭到破坏，并从煤、岩层内以极快的速度向采空区喷出大量的煤(岩)和瓦斯，充塞巷道，在采掘工作面煤壁上形成口小肚子大，类似坛子状的孔洞，喷出煤(岩)和瓦斯时伴有巨大的声响和强大的冲击作用，能摧毁巷道设施、破坏通风系统、甚至风流逆转。喷出的瓦斯由几百到几百万立方米，能使井巷布满瓦斯，造成人员窒息，引起瓦斯燃烧或爆炸。喷出的煤、岩由几吨到几千吨，甚至万吨以上。    一般认为影响突出的因素有：地质构造、地压、瓦斯压力与含量、煤的结构与强度、水文地质、围岩性质，以及外力冲击及煤的自重等。矿井瓦斯危害缘由    a