05第15章 矿井瓦斯与矿尘.ppt

1、河南利工学院采煤概论精品课程，第15章矿井瓦斯和矿井粉尘，本章主要内容，第15章矿井瓦斯和矿井粉尘第一节矿井瓦斯存在状况第二节矿井瓦斯释放第三节瓦斯爆炸及其防治第四节瓦斯涌出和爆炸及第五节瓦斯抽放第六节矿井瓦斯存在状况，第一节矿井瓦斯存在状况，第一节瓦斯发生情况与煤炭生成和煤劣化过程有关煤形成过程中产生的气体是在煤堆积初期，纤维素和有机物经过厌氧细菌的作用分解而成的。此外，煤在高温和高压环境下，由于物理和化学作用，可以继续产生气体。第二，气体性质气体是无色、无味、无味的气体，但也有类似苹果的气味，这是因为芳香烃气体等气体同时喷出。气体相对于空气的密度为0.544，标准状态下气体的密度为0.71

2、6kg/m3。燃烧时也不能保持呼吸，气体在空气中达到一定的浓度，火就会燃烧或爆炸。在煤矿开采过程中，如果条件合适，就会发生瓦斯爆炸(喷发)，产生严重的破坏作用。第一节矿井瓦斯的存在状态，第三节瓦斯的存在状态瓦斯在煤中的存在状态可以分为自由状态和吸入状态两类。这种气体，也称为自由状态，在煤或周围岩体的裂缝空隙中以自由气体状态存在，自由气体量的大小与储存空间的体积、气体压力成正比，与温度成反比。吸入状态也称为结合状态，特征是气体与煤或特定岩石结合，不再以自由气体的形式存在。根据连接形态，可分为吸附吸收两种。吸附状态是固体粒子和气体分子之间的分子吸力作用，导致气体分子在固体粒子表面形成极薄的吸附层。

3、吸收状态是气体分子已经进入煤分子团的内部。煤是一种复杂的多孔固体，是煤形成过程中产生的气体，经过长期地质时代后，大部分已经排入大气，只有一小部分至今还留在煤或围岩中。第二节矿井瓦斯释放量，1，煤层瓦斯含量，煤层瓦斯含量为单位质量或单位体积的煤，用m3t或m3表示在一定压力和温度下所含瓦斯量(即自由气体和气体吸收的总和)。第二，气体释放形式(1)一般释放：气体从煤层或岩石表面的极细的空隙缓慢、均匀、持续地涌出。以这种方式涌出的区域很大，需要很长时间，这是气体释放的主要形式。(2)特别排放：特别喷出可分为瓦斯涌出、煤(岩)和瓦斯爆炸两种。第ii节矿井瓦斯涌出量，3，瓦斯涌出量计算1)矿井绝对瓦斯涌

4、出量：表示特定时间或单位时间内矿井排出的气体量，通常以m3d或m3min表示。即第二节矿井瓦斯涌出量，第四，矿井瓦斯等级按照规定，如果一个矿井只有一个煤(岩)层发现瓦斯，则该矿为瓦斯矿井。根据矿井的相对气体释放、绝对气体释放和气体释放形式，(1)低瓦斯矿井：矿井的相对气体释放量小于或等于10m3/t，矿井的绝对气体释放量小于或等于40m3/min。(2)高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。煤(岩石)和天然气(二氧化碳)突出矿井，第三节瓦斯爆炸及其预防，第一，强调瓦斯爆炸的条件及其影响因素瓦斯爆炸的三个充分必要条件：瓦斯浓度、点火温度、氧气浓度

5、。1.气体浓度气体仅在一定浓度范围内爆炸。此浓度范围称为瓦斯爆炸边界，其最低浓度限制称为爆炸下限，最高浓度限制称为爆炸上限，瓦斯在空气中爆炸下限为5%6%，上限为14%。如果气体浓度低于爆炸下限，遇到高温火源就不会爆炸，但会在火焰周围形成稳定的燃烧层。如果气体浓度超过爆炸上限，就会失去爆炸性，但空气中仍在燃烧。正常空气中气体浓度为9.5%时，爆发力最大。当气体浓度为7%8%时，爆炸最容易。第三节气体爆炸及其预防，2，根据气体浓度、火灾特性和混合气体的压力，点火温度的变化，一般认为气体点火温度为650750，最低点火能量为0.28Mj。混合气体压力升高，点火温度降低。如果点火温度相同，火灾发生源

6、面积大，点火时间越长，煤气燃烧就越容易。3、氧气的浓度在煤矿的地下道路和stope等普通氧气浓度下均满足瓦斯爆炸条件(氧气浓度12%)。在含有地下气体的混合气体中，降低氧气浓度会提高气体爆炸极限。如果氧气的浓度低于12%，混合气体就会失去爆炸性。第三节气体爆炸及其预防，第二，防止气体爆炸措施1，防止气体积累的措施1)加强通风2)及时处理区域收集气体3)加强气体监测试验2，防止气体点火措施1)禁止井口和井口房间内的火焰。2)对于瓦斯矿井，要使用防爆或安全火花电气设备，经常检查防爆性能，不符合要求的要及时更换。3)严格执行大炮制度。(4)严格管理残疾，防止密闭墙的空气泄漏，定期测量残疾温度。第四节

7、瓦斯涌出、爆炸和预防，第一，瓦斯涌出及其预防1，瓦斯涌出的特征1)瓦斯涌出与地质结构有密切关系。喷发通常发生在断层、断裂、褶皱曲轴附近的地质结构破坏区域。如果煤层周围的岩石中存在洞穴和裂缝的石灰岩岩石，即使其中储存了大量气体，也可能发生大规模的瓦斯涌出。(2)瓦斯涌出量从几立方米到几十万立方米，喷出时间从几分钟到几年，甚至十几年。积累的气体量和气体来源的范围有着密切的关系。(3)气体释放前，气体浓度增加、突然变小或喷出量增加时，往往会出现嘶嘶的声音等前兆。(。第四节瓦斯涌出和爆炸及预防，第二，防止和处理瓦斯涌出的预防和处理措施应根据瓦斯涌出量的大小和瓦斯压力的水平制定。部分矿山总结为勘探、排、

8、引、堵四种类型的方法。1)查明地质结构。挖掘面的前面和两侧钻开，以确定含气量大的缺陷、破坏、洞穴、他们的位置、范围和气体情况。2)气体排放(或排水)。掌握的高压气体带范围窄，内容渡边杏多少，可以自然排放。范围大的话，发生瓦斯时可以切断钻孔，接近燃气管道排水。将气体引回风流。如果喷出气体的裂缝范围小，气体量小，则可以用金属罩或帆布盖住喷出气体的裂缝，通过挡风玻璃或管子将气体推回风流池，从而使工作面的大炮和掘进安全。4)堵住裂缝。气体喷射的裂缝少，气体杨怡少，可以用黄泥或其他材料堵住裂缝，防止气体喷出。第四节瓦斯涌出和爆炸与预防，第二，煤与瓦斯爆炸与预防，第一，煤与瓦斯爆炸的特点，第一，煤与瓦斯爆

9、炸主要发生在地质结构附近，如断层、褶皱、扭转等；(2)高应力集中区，例如道路顶角、受煤柱集中应力影响的位置等；(3)爆炸次数、煤厚(特别是软分层厚度)、倾斜等2个危险增加；(4)与开采过程有关，主要发生在大炮、煤炭落下时或之后。(5)突出与煤层瓦斯含量和瓦斯压力没有一定关系。第四节瓦斯涌出及爆炸与预防，(2)煤与瓦斯突出防治措施1，区域措施区域措施是指示大范围煤层消除爆炸危险的措施，主要有采矿解放层和预抽煤层瓦斯两种。图15-1矿山解放层1解放层；第二解放层；3路，第四节瓦斯涌出、爆炸和预防，2，局部性爆炸预防措施1)钻孔排出气体、钻孔排放是石门揭煤时的一种措施，石门开拓煤、瓦斯突出的煤层时，

10、开挖面离煤层10米处开始钻探，煤层瓦斯从钻孔中自然排出，瓦斯压力减少，为达到防止爆炸的目的。2)发射振动炮，放置振动炮也是石门暴露煤的一种措施。(3)水力冲孔在安全岩柱(或煤柱)的保护下，通过压力水钻孔管道冲击煤体，通过侧面钻孔，与煤、煤气、水钻杆一起，钻杆也从孔壁脱离，“0”级释放煤和瓦斯爆炸能量。也有防止煤和瓦斯爆炸的对策、直径大的高级钻孔、煤层的高压注水及泄放压力泄放等方法。v节瓦斯抽采、瓦斯抽采是通过钻孔(或专门进行瓦斯抽采的道路)、管道、气泵直接将矿井瓦斯抽采到地面。有这种煤层排水、相邻排水、采空排水和地面定向钻孔排水等排水方法。第一，该煤层的瓦斯抽放，在开采煤层之前或开采过程中，利

11、用钻孔或道路进行该煤层的排水工作。第二，掘进巷道的瓦斯抽放在掘进巷道两个巷道的推进下，每1015米开一个钻孔，在巷道周围的卸压区打12个4560米的钻孔，密封深度1 . 52 . 0米，钻孔后连接排水系统排水。图15-2煤层瓦斯抽放钻孔布局图1水平钻孔；2向上钻；三煤层顶板；4钻孔字段；5排水气体管道；6围岩道路，第5节瓦斯抽放，第3节，邻近煤层瓦斯抽放含瓦斯煤层群开采时，在含瓦斯赋存的相邻煤层中提前抽放瓦斯的道路上，或在附近煤层的屋顶或地面上预排水孔，或安装瓦斯抽放管道，积累大量瓦斯抽放4、采空排水瓦斯的情况下，经常通过漏风进入生产道路或采煤面，进行瓦斯超限治理。要实现此目的，您可以：(1)

12、在goaf上方挖掘特殊气体排水道路，然后从道路挖掘和排水到底部goaf。(2)在工作面的高等级公路上挖特殊钻孔，排水到工作面的采空区上角。(3)在顶煤洞面的煤层沿顶板在风向一侧开辟专用瓦斯排放道路，密封后设置管道排水。图15-3采用与钻孔排水相邻的层瓦斯图、第5节瓦斯抽放、5节、地面定向钻孔抽放瓦斯，近几年利用石油部门进行旋挖钻机的应用，从地面到垂直钻孔到煤层，回转后沿煤层钻孔，从煤层延伸1000多米，然后从地面使用钻孔直接排气。规定：“对于排放气体的矿山，其浓度必须低于30%，不利用气体的情况下，应使用干燥排水设备，气体浓度必须低于25%。”.提取的气体可根据浓度适当利用：浓度为35%时，可

13、用作工业或民用燃料；50%以上的气体可以用作化学原料。第六节矿山灰尘，第一，矿山灰尘及其有害煤矿灰尘，其危害和数量，主要是煤尘和岩石灰尘。其产量在采矿工作面上最高，在运输过程中，各前所未有地紧随其后。据调查，矿山粉尘危害主要是(1)污染工作场所，危害人体健康，引起职业病。营业场所的过多矿井灰尘会影响视线，甚至导致视力下降，从而无法及时发现事故隐患，提高事故发生的可能性。皮肤被矿山灰尘污染，堵塞毛孔会引起皮肤病或炎症。如果人体吸入过多的光震，京仁会引起上呼吸机炎症，严重的话会引起尘肺，尘肺是目前危害较大的矿工职业病。(2)地下煤尘的燃烧或爆炸在一定条件下可能燃烧或爆炸，在瓦斯矿井的情况下，煤尘可

14、能参与瓦斯同时爆炸，煤尘或瓦斯煤尘爆炸可能引起严重的矿井灾害。(3)加快机械设备磨损，缩短仪器设备寿命。第6，2节，煤尘爆炸及煤尘爆炸预防爆炸形成后，爆炸波会提高道路的跌幅，为爆炸的持续和扩大补充尘埃的来源，因此煤尘爆炸不仅表现出连续性的特性，在连续爆炸条件下，也可能离开爆炸源，越远，破坏力越大的特性。煤尘燃烧的温度变化范围大体在7000800以上，有时可能达到1100。煤矿中可以燃烧煤尘的高温热源包括爆破时出现的火焰、电气设备的电火花、电缆和机架线路的电弧、采矿机械工作时产生的冲击火花、安全灯火焰、地下火灾、瓦斯爆炸等。煤尘爆炸性可分为爆炸危险和未爆炸危险两种，经煤尘爆炸试验确定。一般来说，

15、无烟煤的煤尘没有爆炸的危险。但是煤尘对人体健康有害，不管有没有爆炸的危险。因此，在矿山生产过程中，必须采取必要的防尘措施。煤尘爆炸预防对策分为粉尘对策、防燃措施、防盐措施三类。第六节矿山粉尘，(a)降尘措施，(1)煤层注水湿润煤。开采前通过钻孔将压力水注入煤中，使煤湿润。工作面煤壁上可以钻孔，也可以在回风巷或运输巷平行工作面煤壁上钻孔。国内很多矿山试验和采用了这种防尘措施，都取得了较好的防尘效果。(2)灌溉采空区。如果开采近距离煤层顶部煤或分层厚煤层，为了防止开采时产生煤尘，开采地区通常会灌溉煤或下面分层的煤。在前一种情况下。两个煤层之间的岩石要透水性好，后者往往与防止自然发火的预防灌浆相结合

16、，技术要求和灌浆基本上是徐璐相克。(3)水封爆破和水炮泥。它们都是从钻孔注水预湿煤演化而来的。通过注水和爆破相结合，清除了灰尘和灰尘，提高了炸药的爆破效果。(4)喷雾洒水装置。向灰尘的发生部位喷水是抓灰尘和灰尘的简便有效的方法。在单位煤矿、联合掘进、煤炭装载、翻车、电材等生产过程中，采取正确的喷雾喷水灭火措施，可以大大减少煤尘的飞溅。爆破时使用喷雾喷水器，可以消除除尘效果和香烟烟雾，减少通风和排烟时间。(5)使用合理的风俗。地下风速必须严格控制，增加风量或改变通风系统后，风速必须符合规定。防止煤尘的飞溅。(6)清扫堆积的灰尘。沉在路四壁的煤尘，冲击再次爆发，形成了超爆炸的尘云，创造了煤尘爆炸的

17、条件。因此，地下煤尘爆炸的隐患，必须消除，请参阅第VI节矿井粉尘，(b)煤尘点火预防措施本章的防止瓦斯点火部分。(3)防盐措施，由安在路内屋顶附近的木石粉板组成，板与板的间距略大于板的宽度，每板放有一定量的不连续性岩粉，在煤爆炸时爆炸波将板掀翻，岩粉扩散到整个路内，从红热燃烧煤尘中吸收热量，阻止火焰，防止爆炸向前扩散。用挂水槽或水袋的方法代替岩棉，用水代替岩棉，效果比岩粉好。采用自动水膜作为隔爆设施，用煤尘爆炸引起的爆炸波打开水阀，用自动喷射制造水膜，阻止煤尘爆炸的传播。岩床或水槽应在矿井的两翼、相邻矿区和相邻煤层、第六节矿井灰尘、第三节矿井尘肺预防(1)湿岩床钻孔时，将枪口内破碎的岩粉用水冲洗，使其从炮口像口香糖一样出来。(2)喷涂喷涂喷涂喷涂喷头是采矿工作面上减少爆破、岩石(煤)和其他工序的矿山灰尘，防止落尘飞行的重要措施。在镗床、采煤机、液压支架内、顶煤洞等集中粉尘生产点安装喷雾喷水器等其他生产系统中，一般也采用了安装喷雾喷水器，减少