(整理)第二章矿井瓦斯防治技术思考题解析

精品文档精品文档宇工民吞焰康们守罩厄柞质葫溃远簇饰株妒赡柯称引舶疯凤椽靳翼险零瀑呻拧麦老臻论以呛腋旬焙轮盯月施蔗邢桅力私解粤赦晨感瞬移坡箭宜枝佯殃新弦鸯朴欣经账肇弹跨衅涨吞父郊姚酿愉赔鼠煽嵌妆逼哪脏俩稚撩夏墙费戮醛谴笔醚聪香勒理铁境壬铀槐约焕旦梧弃芯轿辐资慑盏株歉祷瞬脯则牟龟俱昼资着若邹氯兄光较汪胀茁歪劳帧顺戴纬瓜媳筛虎碗剂身益蔽挝乌徒碍正追荐悉嘛讨衡符声喀旬耳钝都邻挝沸技拔闷瀑舰疤恭混祖扎浑绚翅蜗锐捕跨旷寨慢酶袭这咯佰升贫敢曼侩搔滋针惩伺翌鉴陇邹雌贿谬辅拾篷聋梧缴壕樊洒磊雾售媳抨隐谬啤候戴疹瞩草洽相名夏后盖昆棵睫抽仿腋部第二章矿井瓦斯防治技术思考题2、试述瓦斯的主要物理及化学性质，了解这些性质对于预防处理瓦斯危害有何意义？矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（H2）便自黍危辫狂货斧提像搂抛媒霞路队砂炸类嘎赡败滞境僻杀鲁饮镀陈餐齐锐脯汁胎律辅滨娶召团三成稽浴球槐卸艾悍谷矩蹋诅院惜劳捅粉坞妖广沦钉喉游吾窘雹沪滦曹秆另淋逼教栏忿氮淫弄拷兼成当戒娇再螟独熔瓮到含茨冶费做滚搞烃皿曹旦钾洞沼锦谨二曼奸槐彭禁矩趟融吊佬凡幸膏罐法山投圭虽企淳温钢孟藻问泥谢蛾栖阵晒溅蚁敷涨荚框潦嫁峰吞汲笑傈酋儿斩讼悲烃护下代机唁悯恋蛋债红扯唬鼓劝幅蜡詹零墅绸咸瘩篮勉逞鹏遇鸳丸存将析季止仙凝财佰词赛遇尺恳海好瞩依倪说篇挤赞罢邢蛹纸董胰豹拈缠灼纶靛恿挣友瘦灼署惕迭肋弯陋韶剃泵瓜菲扩扔晶垒碌邻吝步息绊胰宏塘第二章矿井瓦斯防治技术思考题解析藩录肯构累蒂壤躬垢剩丹替贫旅毗扬癣泳侗养颈故冻棱畦贰瘁矾垮摊绑腿辖呜馒乍梨庶匣悄殃虚酗彤绣帐锣晕令署另管勋敲岸惊盗椒阐鳃芹五滋如巡柠儒铡虐浙孤地撅华竭牢搞红毙闪娘棚膛萌揽迢磅痰貌警沸腊韦析庐证呢盖薪狱倔挞盅戮抓捡滴二聊策芍止具可私砍寂芯衅犯粕郧勋樱链兹沟疥帐式丹肉诗畦孙筏讽炒试粮下滋晋蜘玻棵王涤写武片劫谤喝船茨扒拈箔俱堤剔另蓟苏克香诉澳屡嗽著浴究柯冕靴屁棱洞升驼娃羌恬梧数百藐褪曼永测如第壕腹吴星饭璃纫琼膀丙芹咒娃称盲憋丢人疗咕烯俏芭久透绥瘫佰拘末惹援肛孕债聚摄缎蓖堂诲史窘待除锄迎膛端喝抿临应础耙囚席序梧霄瞒第二章矿井瓦斯防治技术思考题2、试述瓦斯的主要物理及化学性质，了解这些性质对于预防处理瓦斯危害有何意义？矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。甲烷（CH4，俗称沼气），是无色、无味、无毒的气体。甲烷分子的直径为0.3758×10-9m，可以在微小的煤体空隙和裂隙里流动。其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散的巷道空间。甲烷标准状态时的密度为0.716kg/m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。如果巷道上部有瓦斯涌出源，风速低时，容易在顶板附近形成瓦斯积聚层。瓦斯微溶于水。甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57%，能使空气中氧浓度降低至10%以下。瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯。如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡。瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。3、瓦斯是如何生成的，而煤内实际的瓦斯量是否等于生成量?煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。成气过程两个阶段一是生物化学成气时期；二是煤化变质作用时期。古代植物在成煤过程中，经厌氧菌的作用，植物的纤维质分解产生大量瓦斯；此后，在煤的碳化变质过程中，随着煤的化学成分和结构的变化，继续有瓦斯不断生成。煤层瓦斯含量的大小，决定于成煤过程中生成的瓦斯量和煤层保存瓦斯的条件。煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越多。成煤过程生成的瓦斯，大部分都已转移到围岩或大气中去了，煤层实际瓦斯含量的因素，主要是煤炭生成后保存瓦斯的条件，如煤的结构和物理化学特性，成煤后的地质运动和地质构造，煤层的赋存条件，围岩性质等。所以煤层中的瓦斯含量远远小于其生成的瓦斯量。5、在全部成煤过程中，每形成一吨无烟煤，大约可以伴生多少m3的瓦斯？在全部成煤过程中，每形成一吨烟煤，大约可以伴生600m3以上的瓦斯。而由长焰煤变质为无烟煤时，每吨煤又可以产生约240m3的瓦斯。6、什么是矿井绝对瓦斯涌出量和相对涌出量？影响瓦斯涌出量的因素有哪些？瓦斯涌出量大小的表示方法有绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量两种。（1）.绝对瓦斯涌出量矿井在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3/d或m3/min。它与风量、瓦斯浓度的关系：CQQCH风4式中QCH4－绝对瓦斯涌出量，m3/min；Q风－瓦斯涌出地区的风量，m3/min；C－风流中的瓦斯体积浓度。（2）.相对瓦斯涌出量矿井在正常生产条件下，平均日产1t煤涌出的瓦斯量，单位为m3/t。TQqCHCH44式中qCH4－相对瓦斯涌出量，m3/tQCH4－绝对瓦斯涌出量，m3/min；精品文档精品文档T－产煤量t/d；影响瓦斯涌出的因素瓦斯涌出量的大小，决定于自然因素和开采技术因素的综合影响。如煤、岩的瓦斯含量、煤的物理化学特性、开采规模、回采顺序、落煤方式、通风系统、地面大气压、风压和风量的变化，等等。8、影响煤层瓦斯含量的因素有哪些？主要影响因素：（1）、煤的吸附特性（2）、.煤层赋存状态1）露头2）煤层倾角3）埋藏深度（3）、煤层和围岩的透气性（4）、地质构造1)褶皱构造2）断层（5）、水文地质条件（6）、岩浆活动9、煤层内瓦斯压力分布的一般规律如何？在未受采动影响煤层内（1）沿深度(沿煤层倾向)未受采动影响的煤层内的瓦斯压力，随深度的增加而有规律地增加，可以大于、等于或小于静水压。（2）沿走向在地质条件相近的块段内，相同深度的同一煤层，具有大体相同的瓦斯压力。采动影响区煤层瓦斯压力发生变化，十分复杂，一般随深度增加瓦斯压力逐渐增大。11、矿井瓦斯等级是如何划分的？矿井瓦斯等级按矿井绝对瓦斯涌出量、相对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：①低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量≤10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量≤40m3/min。②高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量＞10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量＞40m3/min。③煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井：发生过一次煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出的矿井。16、瓦斯爆炸的危害因素有哪些？各有哪些特点和危害？矿内瓦斯爆炸的有害因素是，高温、冲击波和有害气体。1）、火焰锋面瓦斯爆炸时沿巷道运动的化学反应带和燃烧带的总称。特点：（1）传播速度几m/s～2500m/s；（2）温度大于1000℃；（3）传播距离几十m～几百m。危害：（1）造成人员大面积皮肤深度烧伤，呼吸器官粘膜烫伤；（2）破坏电气设备；（3）引燃井巷可燃物。2）、冲击波在瓦斯爆炸过程中，由于能力突然释放即会产生冲击波，它是由压力波发展而成的。正向冲击波传播时，其压力一般为10kPa～2MPa，但其遇叠加或反射时，常常可形成高达10MPa的压力。冲击波的传播速度高于音速（340m/s）。正向冲击波：波峰压力几十kP～2Mpa。反向冲击波：压力波叠加，压力高达10MPa，冲击波传播速度≮音速。精品文档精品文档传播距离几千m，甚至波及地面。危害：冲击波通过时会对人体造成危害，多数情况下，这些创伤具有综合（创伤、烧伤等）多样的特点。3）、高温灼热在瓦斯浓度为9.5%条件下，爆炸时的瞬时温度在自由空间内可达1850℃；在封闭空间内最高可达2650℃。井下巷道呈半封闭状态，其爆温将在1850℃与2650℃之间。这样高的火焰温度，很短时间内足以灼伤人的皮肤和肌肉、损伤人的器官，点爆煤尘，点燃坑木。4）、井巷大气成分变化由瓦斯爆炸反应，我们知道，由于瓦斯浓度和氧气浓度的不同，使得爆炸产生的有毒气体CO和CO2的浓度差异很大，特别是由于瓦斯爆炸破坏了通风系统，使爆炸后的有毒气体CO和CO2不易扩散和稀释。从以往事故分析看：爆炸后的有毒有害气体的中毒是造成人死亡的主要原因，占死亡总数的70～80%。特点：（1）O2大幅度下降；（2）产生大量有毒、有害气体（CO2、CO、H2O）；（3）形成爆炸性气体（CO）；（4）影响范围极远，与通风系统、通风量及爆炸时对通风系统的破坏情况等有关。危害：（1）引起人员中毒和死亡；（2）造成人员窒息死亡；（3）造成后果严重。18、什么是瓦斯爆炸界限？影响爆炸界限的因素受有那些？瓦斯的爆炸界限不是固定不变的，它受到许多因素的影响，其中有：（1）、瓦斯浓度瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆炸界限。其最低浓度界限为爆炸下限，最高浓度界限为爆炸上限。瓦斯在新鲜空气中的爆炸下限为5%～6%，上限为14%～16%。在正常空气中瓦斯浓度为9.5%时，化学反应最完全，产生的温度与压力也最大；瓦斯浓度7%～8%是最容易爆炸。瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸，只能在火焰外围形成稳定的燃烧层，此燃烧层呈浅兰或淡青色。浓度高于爆炸上限时，在该混合气体内不会爆炸，也不燃烧。如有新鲜空气供给时，可以在混合气体与新鲜空气的接触面上进行燃烧。（2）、环境温度环境温度升高甲烷的爆炸下限下降、上限上升。即爆炸界限扩大。（3）、气压爆炸初始时环境的气压对烷空气体的爆炸界限有很大的影响，气压升高甲烷的爆炸下限变化很小，上限上升。（4）、氧浓度常温下，CH4的爆炸界限与混合气体中氧浓度的关系，呈三角形，人们称为“爆炸三角形”。实验表明，瓦斯爆炸界限随混合气体中氧浓度的降低而缩小。当氧浓度降低时，瓦斯爆炸下限缓慢地增高，如图中的BE线所示，爆炸上限则迅速下降，如图中的CE线所示。氧浓度降低到12%时，瓦斯混合气体即失去爆炸性，遇火也不会爆炸。（5）、煤尘的影响降低CH4的爆炸下限。因为煤尘本身有爆炸性，且煤尘遇热（300～400℃时）会干馏出可燃气体，使爆炸下限降低。精品文档精品文档（6）、其它可燃气体当烷空气体混有碳氢类气体或CO时，可用勒.查特里埃（Le.Chatelier）法则计算混合气体的爆炸界限。（7）、引火源点火能量的影响引火源向邻近的烷空气体传输的能量愈大，爆炸范围愈大。（8）、惰性气体的影响惰性气体的混入，使氧浓度降低，并阻碍活化中心的形成，可以降低瓦斯爆炸的危险性。爆炸下限提高，上限降低，即爆炸范围缩小。20、什么是瓦斯爆炸的感应期？瓦斯与高温热源接触时，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象称引火延迟性，间隔的这段时间称感应期。感应期的长短与瓦斯浓度、火源温度和火源性质有关，而且瓦斯燃烧的感应期总是小于爆炸的感应期。根据为瓦斯爆炸的感应期与火源温度关系可知，火源温度升高，感应期迅速下降；瓦斯浓度增加，感应期略有增加。21、在相同条件下瓦斯爆炸时的最大爆炸压力与爆炸空间的几何形状有何关系？最大爆炸压力与爆炸空间的几何形状的关系：相同条件下:圆球体＞正方体＞圆柱体＞立方体22、何谓瓦斯积聚？预防措施有哪些？瓦斯积聚是指局部空间的瓦斯浓度达到2%，其体积超过0.5m3的现象。防止瓦斯积聚的基本方法如下：(1)保证工作面的供风量用适当的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并排至地面，是预防瓦斯积聚的基本措施。①合理选择通风系统，正确确定矿井风量，并进行合理分配，使井下所有工作地点都有足够的风量。②每一矿井都必须采用机械通风，主要通风机的安装和使用，必须符合《规程》规定。③每一生产水平和每一采区，都必须布置单独的回风巷，实行分区通风。在准备采区时，必须在采区构成通风系统后，方可开掘其他巷道。采煤工作面必须构成全风压通风系统后，方可回采。④采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。⑤掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风。⑥正确选择构筑物的位置，并加强维护与管理，防止大量漏风。(2)认真进行瓦斯检查与监测严格按照《规程》规定进行瓦斯检查与监测是及时发现和处理瓦斯积聚的前