安全培训_矿井瓦斯

一通三防—矿井瓦斯煤矿安全培训2019/8/172矿井瓦斯矿井瓦斯----煤层中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体监测监控、以风定产、先抽后采2019/8/17331.煤层瓦斯含量瓦斯的生成瓦斯是伴随煤的生成而生成的瓦斯的性质物理性质难溶于水、无色无味无臭的气体；相对密度0.554，比空气轻；扩散性渗透性很强。化学性质不助燃，能燃烧或爆炸；无毒，不能维持呼吸。2019/8/174瓦斯在煤层中的存在状态：即游离状态和吸附状态。游离状态也称为称为自由状态，吸附状态(吸着、吸收)也叫结合状态。在煤层内，无论是深部还是浅部，吸附的瓦斯量约占煤层瓦斯含量的80～90%，游离状态的瓦斯只占10～20%。但是在断层和其它裂隙发育的地带，游离状态就有可能是瓦斯的主要赋存状态。4煤层中瓦斯的垂直分带在漫长地质年代中，变质作用过程中生成的瓦斯在其压力差与浓度差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了特征明显的4个分带，即CO2－N2带、N2带、N2－CH4和CH4带，按照各带的成因和组分变化规律，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ带以统称为瓦斯风化带，第Ⅳ带称为甲烷带。各带的气体成分组成与含量名称成因瓦斯成分/%N2CO2CH4CO2－N2生物化学－空气20～80＞20＜10N2空气＞80＜10～20＜20N2－CH4空气－变质＜80＜10～20＜80CH4变质＜20＜10＞80瓦斯风化带下界深度确定可以根据下列指标中的任何一项确定：(1)煤层的相对瓦斯涌出量等于2-3m3/t(2)煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%(3)煤层内的瓦斯压力为0.1-0.15MPa(4)煤的瓦斯含量达到下列数值处：长焰煤1.0-1.15m3/t(C.M.)，气煤1.5-2.0m3/t(C.M.)，肥煤与焦煤2.0-2.5m3/t(C.M.)，瘦煤2.5-3.0m3/t(C.M.)，贫煤3.0-4.0m3/t(C.M.)，无烟煤5.0-7.0m3/t(C.M.)(此处的C.M.是指煤中可燃质即固定碳和挥发分)瓦斯风化带深度决定于煤层的地质条件和赋存情况，变化很大。围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈，瓦斯风化带下部边界就越深。2019/8/178瓦斯含量及其影响因素瓦斯含量：自然条件下单位体积或单位重量的煤体或围岩中所含有瓦斯的量。m3/m3或m3/t影响瓦斯含量的因素影响瓦斯生成量的因素影响瓦斯保存和放散条件的因素2019/8/179影响瓦斯生成量的因素成煤前植物含有机质的多少、含杂质的多少煤的炭化程度越高，瓦斯生成量越大古老煤田成煤早，瓦斯生成量大2019/8/1710影响瓦斯的保存和放散条件的因素煤的性质：孔隙率、透气性、水分含量煤层的赋存条件：埋藏深度、煤层倾角、围岩性质、地质构造、地下水地质构造对瓦斯含量的影响地质构造是影响煤层瓦斯含量和涌出的最主要因素之一、封闭型地质构造有利于瓦斯的储存，而开放型地质构造有利于瓦斯排放。开放型的断层两盘是分离运动，断层为煤层瓦斯排放提供了通道，在这类断层附近，煤层的瓦斯含量减少，其涌出量也相当减少。封闭型断层，由于两盘相互挤压，本身的透气性差，割断了煤层同表面的联系，从而使煤层瓦斯含量较高，瓦斯压力增加，其瓦斯涌出量也相应增大。•背斜构造的轴部通常比相同深度的两翼瓦斯含量高，特别是当背斜上部的岩层透气性差或含水充分时，往往积聚高压的瓦斯，形成“气顶”。当背斜轴部的上覆岩层因张力而形成连通地面的裂隙时，瓦斯会大量散失，其轴部的瓦斯含量反而较小。向斜构造由于轴部岩层受到挤压，因此瓦斯含量一般比两翼高。但是在开采透气性较好的煤层时，向斜轴部瓦斯涌出量反而较低，这是因为当开采面接近斜轴部时，瓦斯的补给区域越来越窄小，补给的瓦斯量减少所造成的。2019/8/17132。瓦斯的涌出瓦斯涌出形式普通涌出：瓦斯从煤（岩）层暴露面上的裂隙、孔隙，从采落的煤炭和采空区缓慢、均匀、持久地向外放散的现象。特点：涌出范围广，时间长，速度慢而均匀，总的涌出量很大。是矿井瓦斯涌出的主要形式。特殊涌出：瓦斯喷出、煤与瓦斯突出瓦斯喷出是指瓦斯从煤岩裂缝、空洞或炮眼中向外喷的现象。煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量是指矿井在单位时间内涌出瓦斯的体积，单位为m3／min或m3/d。Q绝=Q×C×60×24式中Q—矿井总回风道风量，m3/d；C—回风流中的平均瓦斯浓度，%。相对瓦斯涌出量：q相指在正常生产条件下开采1吨煤所涌出的瓦斯体积，其单位为m3/tq相=（Q绝×n）/T式中Q绝—矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d；n—矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d/月；T—矿井瓦斯鉴定月的产量，t/月。影响瓦斯涌出的因素自然因素：煤层和围岩的瓦斯含量地面大气压力的变化开采技术因素开采规模：开采深度、开拓开采范围、矿井年产量开采顺序与回采方法开采工艺风量变化采空区密闭质量采区通风系统瓦斯等级划分矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。汇：矿井瓦斯涌出生产采区瓦斯涌出源：已采采空区瓦斯涌出回采工作面瓦斯涌出采空区瓦斯涌出掘进工作面瓦斯涌出源：落煤瓦斯涌出源：煤壁瓦斯涌出源：邻近层瓦斯涌出源：开采层瓦斯涌出运至地表时煤在残存瓦斯含量煤的挥发份含量Vdaf（%）6～88～1212～818～2626～3535～4242～50煤残存瓦斯含量X1’（m3/t）9～66～44～33～22222019/8/171919瓦斯爆炸的实质就是一定浓度的瓦斯与空气中的氧气在一定湿度作用下产生的剧烈氧化反应。CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6kJ/mol当反应生成热的速度大于散热速度时，热量积聚，反应物的湿度升高，氧化进一步加快，使气体受热膨胀，形成爆炸。3.瓦斯爆炸2019/8/1720瓦斯爆炸的效应及危害产生高温瓦斯的化学反应方程式为CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6KJ/MOL封闭空间为2150～2650℃自由空间为1850℃井下为＞1850℃产生高压当体积相同时,有p1/p2=273+t1/273+t2式中:p1-爆炸前的气压值,kpap2-爆炸后的气压值,kpat1-爆炸前的空气温度,℃t2-爆炸后的空气温度,℃2019/8/1721产生冲击波正向冲击:瓦斯爆炸发生后,在高温高压的作用下,爆源附近的气体以几百米～几千米/秒的速度向四周扩散,它经过的路线上形成威力巨大的冲击波现象。反向冲击：爆炸后因爆源附近气体高速向外冲击，加上爆炸后生成的水蒸气会很快冷却和凝结，故在爆源附近形成一个气体稀薄的低压区；在压差作用下，爆炸气体会连同爆源附近气体，以极高的速度，反向冲回爆炸地点。2019/8/1722产生大量有害气体据某些矿爆炸后的气体取样分析:O2％=6％～10％N2％=82％～88％CO2％=4％～8％CO％=2％～4％井下人员在这样恶劣的环境下,根本无法生存。案例:1981年12月24日，在五矿的第三次爆炸事故中，死亡133人，其中有108人是窒息死亡，占84％.2019/8/1723瓦斯爆炸条件及影响因素瓦斯爆炸的条件是：一定浓度(5%～16%)的瓦斯、高温火源(650℃～750℃)的存在和充足的氧气(12%以上)。瓦斯爆炸界限为5%～16%。2019/8/1724影响瓦斯爆炸界限和引火温度的因素影响瓦斯爆炸界限的因素爆炸初温：爆炸初温越高，界限越大如:20℃界线为6％～13.4％；600℃界线为3.35％～16.4％；700℃界线为3.25％～18.75％.爆炸初压：爆炸初压越高，爆炸界限越大煤尘和可燃性气体的混入：爆炸界限扩大如:混入CO.H2.H2S等气体,会使瓦斯爆炸下线下移。煤尘的混入,使下线下移如:混入8g/m3的煤尘,下线降为4％.惰性气体的混入：爆炸界限缩小影响引火温度的因素瓦斯浓度：瓦斯最易点燃的浓度7%-8%混合气体温度：气体温度越高，点燃温度越低瓦斯引燃的延迟性-感应期：浓度越高，感应期越长，火源温度越高，感应期越短。2019/8/1725瓦斯爆炸的一般规律爆炸地点：任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性，但大部分发生在采掘工作面。采煤工作面上隅角容易发生瓦斯爆炸的地点：工作面上隅角和采煤机滚筒附近。上隅角容易出现瓦斯积聚上隅角设置回柱绞车或开缺口放炮破煤时瓦斯大量涌出，通风不良造成瓦斯积聚截齿与支架顶梁或岩石产生碰撞火花2019/8/1726掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因掘进巷道位于煤层新开拓区，瓦斯涌出量较大局部通风管理难度较大，导致瓦斯积聚煤巷多用电钻打眼、爆破、电气设备失爆等产生引爆火源较多井下高温火源电气火花爆破火源明火煤炭自燃摩擦碰撞火花静电火花2019/8/17274。预防瓦斯爆炸的措施防止瓦斯积聚的措施防止瓦斯引燃的措施防止瓦斯爆炸事故范围扩大的措施2019/8/1728防止瓦斯积聚的措施加强通风加强检查及时处理局部积聚的瓦斯采煤工作面上隅角及采空区边界瓦斯积聚的处理采煤机附近瓦斯积聚的处理掘进巷道顶板冒落的空洞内瓦斯积聚的处理顶板附近瓦斯层状积聚的处理瓦斯抽放2019/8/1729加强通风加强通风是防止瓦斯积聚的基本方法之一，主要包括建立合理的通风系统和加强通风管理两个方面。每一矿井的通风系统和通风管理工作都必须符合《煤矿安全规程》的要求。严禁采用独眼井开采，严禁采用不符合《规程》规定的串联通风，掘进工作面禁止采用扩散通风。矿井的产量必须与矿井通风能力相适应，严禁超通风能力生产。292019/8/1730加强检查瓦斯检查员的交接班制度：瓦斯检查员的交接班制度主要包括对瓦斯检查员交接班时间、地点、方法及内容的规定。采掘工作面配备有专职瓦斯检查员时，采煤面在回风巷入口的新鲜风流处交接班，掘进工作面在局部通风机处交接班，其它与其检查员的交接班地点由矿总工程师根据矿井的实际情况确定。2019/8/1731对瓦斯检查次数的规定采掘工作面的瓦斯浓度检查次数如下：①低瓦斯矿井中每班至少2次；②高瓦斯矿井中每班至少3次；③有煤（岩）与瓦斯突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。采掘工作面二氧化碳浓度应每班至少检查2次；有煤（岩）与二氧化碳突出危险的采掘工作面，二氧化碳涌出量较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查二氧化碳浓度。本班未进行工作的采掘工作面，瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次；可能涌出或积聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯或二氧化碳应每班至少检查1次。井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次，挡风墙外的瓦斯浓度每周至少检查1次。2019/8/1732特殊情况下的瓦斯检查要求临时停风地点在恢复通风前的瓦斯检查局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须检查瓦斯，只有在停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，且符合本规程第一百二十九条开启局部通风机的条件时，方可人工开启局部通风机，恢复正常通风。开拓新水平的井巷第一次接近各开采煤层时的瓦斯检查要求《规程》第一百四十二条规定：开拓新水平的井巷第一次接近各开采煤层时，必须按掘进工作面距煤层的准确位置，在距煤层垂距10米以外开始打探煤钻孔，钻孔超前工作面的距离不得小于5米，并有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯。2019/8/1733岩巷掘进遇到煤线或接近地质破坏带时的瓦斯检查要求《规程》第一百四十二条规定：岩巷掘进遇到煤线或接近地质破坏带时，必须有专职瓦斯检查