矿井瓦斯防治安全技术

矿井瓦斯防治安全技术

矿井瓦斯是指从煤岩中释放出的气体的总称，主要成分是甲

烷（CH4）,其次为氮气和二氧化碳，还有燃类气体等。

瓦斯是一种无色、无味的气体。由于瓦斯的比重轻，容易聚集

在巷道的上部。瓦斯的渗透性很强，封闭在采空区内的瓦斯能不断地

渗透到矿内空气中，从而增加空气中的瓦斯浓度。空气中瓦斯浓度增

加会相对降低空气口氧的含量。当瓦斯浓度达到40%时，因缺乏氧

气会使人窒息死亡。

瓦斯具有燃烧性与爆炸性。瓦斯与空气混合达到一定浓度后，

遇火能燃烧或爆炸，对矿井威胁很大。井下瓦斯爆炸产生的高温、高

压和大量有害气体，能形成破坏力很强的冲击波，不但伤害职工生

命，而且会严重地摧毁矿井巷道和井下设备。有时，还可能引起煤尘

爆炸和井下火灾，从而扩展灾害的危险程度。

矿井瓦斯在媒体及围岩中的存在状态有游离状态（也称自由状

态）和吸附状态两种。

（一）瓦斯含量及涌出量

1.瓦斯含量及其影响因素

瓦斯含量是指单位体积或单位质量的煤体或围岩中所含有的

瓦斯量，单位通常月m3/m3,m3/t来表示。瓦斯含量是确定矿井瓦

斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放制定的重要参数。

影响煤体瓦斯含量的因素很多，可概括为两类：一类是影响瓦

斯生成量多少的因素，如成煤前含有机质的量，煤化程度；另一类是

瓦斯的保存和放散条件，如煤的性质，煤层赋存状况，煤层顶、底板

和覆盖层的性质、厚度等。

2.矿井瓦斯涌出的形式

瓦斯涌出是指储存在煤体内的部分瓦斯离开煤体而涌入采掘

空间。瓦斯涌出的形式分为一般涌出和特别涌出两种。瓦斯由煤层或

岩层表面非常微细的裂隙和孔隙中缓慢、均匀而持久地涌出称为一般

涌出。瓦斯特别涌出包括瓦斯喷出与特别，即在压力状态下，在很短

的时间内自采掘工作面的局部地区，突然涌出大量的瓦斯或伴随瓦

斯突然涌出有大量的煤和岩石被抛出。

3.矿井瓦斯涌出量的表示方法和主要影响因素

矿井瓦斯涌巳量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数

量，通常用单位时间或单位质量的煤所放出的瓦斯数量来表示。瓦斯

涌出量分为绝对涌匕量和相对涌出量两种。影响瓦斯涌出量的主要因

素有煤层瓦斯含量、开采规模、开采顺序与回采方法、生产工序、地

面大气压力的变化、通风方式、采空区管理方法等。

4.矿井瓦斯涌出量的测定

井下测定瓦斯浓度是管理瓦斯的主要环节。测定地点包括掘进

工作面、采煤工作面及其四周、其他巷道和碉室。按照矿井相对瓦斯

涌出量、绝对瓦斯派出量和瓦斯涌出形式，将瓦斯矿井划分为低瓦斯

矿井、高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯特别矿井。每年必须对矿井进行瓦

斯等级和二氧化碳的鉴定工作。

5.矿井瓦斯涌出量猜测

新矿井、新水平和新采区投产前，都应该进行矿井瓦斯涌出量

猜测。现有的矿井瓦斯涌出量猜测方法可以概括为两大类：一是矿山

统计猜测法，二是依据煤层瓦斯含量进行猜测的分源猜测法。

（二）预防瓦斯爆炸的措施

引起瓦斯燃烧与爆炸必须具备3个条件：一定浓度的瓦斯，

一定温度的引火源和足够的氧。防止瓦斯爆炸的技术措施很多，可以

分为三个方面：防止瓦斯积聚、防止瓦斯被引燃和防止瓦斯事故的扩

展。根本措施是前面两个。

防止瓦斯积聚的根本措施是强化通风，包括矿井必须依据规

定配足风量，采纳机械通风，执行分区通风，工作面采纳独立通风，

采空区必须及时封闭，瓦斯矿井的掘进工作面禁止使用扩散通风等

预防煤和瓦斯特别的措施分为区域性措施和局部性措施。开采

解放层是最经济、最有效的区域性措施。首先开采的非特别层称为解

放层，后开采的特别层称为被解放层。局部性措施是指特别危险煤层

采掘时采纳的影响范围较小的预防措施。主要方法是排出瓦斯，增大

卸压范围；加固煤体，加强煤体抵抗能力；人为诱使煤和瓦斯特别，

减少特别损失。

(四)矿井瓦斯抽放

矿井瓦斯抽放是在矿井中利用专门的巷道系统将瓦斯排至地

面或井下回风巷道的安全地点，从而达到减少矿井瓦斯涌出量，实

现安全生产的目的。一般是在靠通风方法难以解决瓦斯问题时，采用

此措施。

抽放瓦斯的方法，按瓦斯的来源分为开采煤层的抽放、邻近层

抽放和采空区抽放三类；按抽放的机理分为未卸压抽放和卸压抽放两

类；按汇合瓦斯的方法分钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻孔综合抽放

三类。

提升抽放效果的措施包括如下几种。

(1)增大孔径和长度。

(2)使用下向钻孔抽放可以提前抽放深水平的瓦斯，且不受

生产中各工序的影响。

⑶井上下水力压裂水力压裂是从地面或井下向煤层打钻孔,

并以压力大于煤层静水压力的液体压裂煤层，增大透