矿井安全

1什么是矿井瓦斯？答：瓦斯是井下煤岩涌出的在煤炭发育过程中形成的各种气体的总称，也称煤层气，主要成分是一甲烷为主的烃类气体，有时也专指甲烷。2试述瓦斯的物理、化学性质。了解这些性质对于预防和处理瓦斯危害有何意义？答：物理性质：无色、无味、无嗅、透明、无毒的气体。密度0.716kg/m3,是空气密度的0.554。分子直径小，扩散性是空气的1.34倍，能与空气很好混合，微溶于水。化学性质：化学性质不活泼，在特定条件下能燃烧和爆炸。意义：自己发挥。3瓦斯是如何生成的？煤体内实际含有的瓦斯量是否等于生成量？答：1）瓦斯的生成大致分为两个阶段（详见P200瓦斯的成因）第一阶段：-生物化学成气阶段，植物沉积成煤的泥炭化过程中，在隔氧，且温度在65℃的条件下，被厌氧菌分解形成瓦斯CH4;第二阶段：煤化变质作用时期，泥炭变为褐煤，进入变质时期，有机物在高温高压作用下，挥发分减少，有机碳增加，生成主要气体CH4和CO22）煤体内实际含有的瓦斯量不等于生成量，因为在成气的2个阶段中，第一阶段在地表附近，透气性好，瓦斯散发到大气中去大部分；即便到了第二阶段，由于漫长的地质年代和地质构造的作用，瓦斯同样散发到大气中去大部分。所以瓦斯生成量远远大于煤层瓦斯含量。4瓦斯在煤体内存在的形态有哪些？相互之间有何关系？主要存在形态是什么？答：两种状态赋存于煤体中：1游离状态；2吸附状态；吸附状态又分为吸收和吸附状态，吸附瓦斯占90％以上，是瓦斯在煤层中主要存在形态。相互之间有何关系：可以互相转化转化。主要存在形态：主要以吸附状态为主，吸附瓦斯约占90％以上。5怎样确定瓦斯风化带的深度？确定瓦斯风化带的深度有何实际意义？答：一般将煤层露头自上而下划分为4个带，CO2—N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。意义：确定瓦斯风化带的深度，是搞好瓦斯涌出量预测和日常搞好瓦斯管理的基础。6影响煤层瓦斯含量的因素有哪些？答：1煤的变质程度，碳化程度越高，瓦斯越大；2煤层的地质历史和释放条件；3煤层和围岩的透气性；4地质构造；5煤层露头；6埋藏的深度和地形；7地下水活动。7如何测定煤层瓦斯压力？有何意义？答：测定方法：从围岩巷道（石门、钻场）向煤层打钻孔(孔径50—70mm),孔内放测压管，封闭钻孔，用压力表直接测定测定煤层瓦斯压力的意义：煤层瓦斯压力越高，说明瓦斯含量越大。瓦斯压力是形成突出的主要动力，测定瓦斯压力对预防突出意义重大。《煤矿安全规程》规定：开采有煤与瓦斯突出煤层时，必须测定瓦斯压力。8为什么瓦斯能连续、持久地从煤层内涌出？答：煤层内存在瓦斯压力；煤层具有透气性；受采动影响压力减小，吸附瓦斯转化为游离瓦斯并涌出，随采掘扩大，瓦斯平衡破坏范围随之扩大，所以瓦斯能连续、持久地从煤层内涌出。9某采区得月产量为9000t，月工作日为30天，测得该采区的回风量为480m3/min,瓦斯浓度1.60/0，求该采区的瓦斯相对涌出量（原题有错误）。解：一、求该采区的瓦斯绝对涌出量Q==480m3/min×1.6％=7.68m3/min二、求该采区的瓦斯相对涌出量Q==（7.68m3/min×60min×24×30）/9000t==331776m3/9000t==36.84m3/t10影响瓦斯涌出量的因素有哪些？P223-226答:1煤层和围岩的瓦斯含量；2地面大气压变化；3开采规模：4开采顺序与方法；5生产工艺；6风量变化；7采空区封闭质量。11地面大气压和风量变化对瓦斯涌出的影响如何？P224答：地面大气压突然下降时，瓦斯积存区的气体压力高于风流的压力，瓦斯就会更多地涌入风流中，使矿井的瓦斯涌出量增大。反之矿井的瓦斯涌出量减小。12矿井瓦斯的等级分几级？如何鉴定矿井瓦斯的等级？P226答：矿井分为瓦斯矿井、高瓦斯矿井、突出矿井；(1)同时满足以下条件的矿井为瓦斯矿井；矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/tb.矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/minc.矿井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于3m3/mind.矿井采煤工作面绝对瓦斯涌出量均小于或等于5m3/mine.矿井没有发现过瓦斯喷出现象。（2）满足下列条件之一为高瓦斯矿井；a.矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/tb.矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/minc.矿井各掘进工作面绝对瓦斯涌出量均大于3m3/mind.矿井采煤工作面绝对瓦斯涌出量均大于5m3/mine.发生过瓦斯喷出现象。（3）满足下列条件之一的矿井为突出矿井a.发生过煤与瓦斯突出的b.经鉴定具有煤与瓦斯突出煤层的c依照有关规定按突出矿井管理，在规定期限内进行突出鉴定的13预防和治理瓦斯喷出的主要技术措施有哪些？①加强地质工作。查清地质构造、断层、溶洞、裂隙位置、走向，瓦斯压力、储量。采取封堵，引排、抽采等方法处理喷出。在可能喷出低点附近，打超前钻孔，查明瓦积存范围和斯压力；②当喷出量小、裂隙不大，可用罩子或其他设施将裂隙盖好，用管路将瓦斯引入回风道或地面；③打孔抽采，混凝土封堵钻孔；④当喷出量大、且强烈，可将巷道封闭，通过密闭墙，把瓦斯抽排至回风道；⑤加强管理工作，对职工加强教育，让职工懂得喷出预兆，熟悉避灾路线，随身携带自救器。14煤与瓦斯突出有何特点和危害？煤矿地下采掘过程中，在短时间内，从煤体内部向采掘工作空间突然喷出煤和瓦斯的动力现象，人们称为煤与瓦斯突出。突然能摧毁井巷设施，破坏矿井通风系统，使井巷充满瓦斯和煤抛出物，人员窒息、煤岩埋人，摧毁井巷设施、破坏通风等生产系统、中断生产。15煤与瓦斯突出的机理是什么？答：多数人认为:是地压（岩层静压力、地质构造应力和集中应力等）、瓦斯（瓦斯压力、含量和吸附瓦斯瞬间解吸速度）、重力（急倾斜煤层）和煤的物理性质（煤的破坏类型、煤的强度）等综合作用。16突出的一般规律有哪些？如何确定矿井和煤层是否有突出危险？答：（1）与地质构造有关，多发生在地质构造附近；（2）瓦斯压力和瓦斯含量越大越容易突出；（3）地压越大突出危险性越大；（4）煤的破坏类型越高，强度越低，突出危险性越大；（5）围岩（顶、底板）坚硬、致密、厚度大，弹性能与集中应力都比较大、瓦斯含量也大，突出危险性较大；（6）与水文地质关系，煤层潮湿，涌水量大，突出危险性小；（7）突出前有明显预兆（3方面）①地质、结构、构造预兆：层理紊乱、煤暗、煤软、软硬不均、厚度变大、倾角变陡、煤层干燥；②低压增大的预兆：声响、支架断裂、煤炮声，煤岩断裂、煤壁外鼓，片帮、掉渣，夹钻、顶钻；③瓦斯及其他方面预兆：瓦斯忽大忽小、煤尘变大、气闷、煤温气温变冷，钻孔喷煤、喷瓦斯；（8）突出具有延期性：隐蔽性大，危险性大。延时达几分钟到几小时。17为什么开采保护层是最有效的预防突出的措施？怎样划定保护范围？答：（1）开采保护层的作用①地压减小，弹性潜能缓慢放；②煤层膨胀变形，形成裂隙与孔道，透气性增加，便于被保护层瓦斯释放；③煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。：（2）保护范围保护范围:是指保护层开采后，在空间上使危险层丧失突出危险的有效范围。它受地质采矿因素影响，各矿根据实际考察研究确定这个范围。a.保护层与被保护层之间的有效垂距b倾斜方向的保护范围。保护层开采以后，岩层沿倾斜方向的移动是沿着最大下沉角θ0方向发展的，所以倾斜方向的保护范围应以最大下沉角的斜线为基准，即以最大下沉角θ0的斜线为基准线向内偏一个角度γ。c.沿走向的保护范围18煤与瓦斯突出的防治措施有哪些？P答：分为区域防突措施和局部防突措施，区域防突措施：（P237）区域突出危险性预测、区域防突措施、区域措施效果检验、区域防突措施验证；局部防突措施：（P244）局部突出危险性预测、局部防突措施、防突措施效果检验、安全防护措施19瓦斯爆炸的危害及影响瓦斯爆炸范围的因素有哪些？答：3个致命的危害因素：1高温灼热，温度高达1850---2650℃，至人伤亡;2冲击波，20---100大气压，至人撞击伤亡；3有害气体含量大，如CO含量大至，人员中毒伤亡。影响瓦斯爆炸范围的因素：P253下数第4行--P254下数第3行，⑴、⑵、⑶、⑷标题。瓦斯爆炸的条件：（P253--P256）1、瓦斯浓度，5％--16％；2、引火温度最低565℃，一般650℃-750℃；3氧气浓度≮12％20某火区内可燃气体的成分为：CH4：3.5％；C3H8：0.02％；（丙烷）C2H4：0.04％；（乙烯）H2：0.06％；O2：18％。这个火区内有无爆炸危险?本题应用P254(10--25)式，该式应修改为：N=﹝1/(C1/N1+C2/N2+…+Cn/Nn)﹞×100％已知：C1—CH4爆炸下限---5％；爆炸上限---16-％（甲烷）；C2—C3H8爆炸下限---2.4％；爆炸上限---9.5％（丙烯）；C3—C2H4爆炸下限---2.75％；爆炸上限---28.6-％（乙烯）；C4—H2爆炸下限---4.％；爆炸上限---74.2％（氢气）；求：爆炸危险性解：实质是求多种气体混合后，其爆炸气体的混合浓度在所计算的上下限之间，在其间，则爆炸，反之不爆炸（由P254上数4-5行）。一、求下限值N==﹝1/(C1/N1+C2/N2+…+Cn/Nn）×％==﹝1/(3.5/5+0.02/2.4+0.04/2.75+0.06/4）×％==﹝1/(0.7+0.0083+0.01455+0.015﹞×％==1/0.73785×％==1.355％?二、求上限值N==﹝1/(C1/N1+C2/N2+…+Cn/Nn)==﹝1/(3.5/16+0.02/9.5+0.04/28.6+0.06/74.2)==﹝1/(0.219+0.0021+0.01399+0.00081）==1/0.236==4.24（％）N==（CH4）3.5％＋（C3H8）0.02％＋（C2H4）0.04％＋（H2）0.06％＝3.62％∵1.355％＜3.62％＜4.24％∴爆炸气体的混合浓度在所计算的上下限之间,该混合气体有爆炸危险，这个火区内有爆炸危险。21何谓瓦斯的引火延迟性？煤矿生产中如何利用这一特性？答：瓦斯与高温热源接触后，不立刻燃烧或爆炸，而是经过一个较短的间隔时间，这段时间称为感应期。这种现象叫做瓦斯爆炸的延迟性③延迟性在煤矿中的利用：瓦斯爆炸的延迟性对煤矿安全生产的意义很大。如果把井下必不可免的高温控制在感应期之内，就能避免瓦斯燃事故的发生。例如:安全火药的爆炸持续时间均小于瓦斯爆炸的感应期。22煤矿井下那些地点以及什么条件下最容易发生瓦斯燃烧爆炸事故？答P256-257、井下任何地点都能发生瓦斯爆炸，但大部分发生在采、掘工作面；采煤工作面的上隅角、采、掘机械切割机件做切割作业时的截齿附近。采煤工作面切割机件附近产生火花时，上隅角瓦斯积聚或超限时；掘进工作面停风、无风、微风且瓦斯积聚与超限时；未按规定检查瓦斯、空班漏检作业地点瓦斯浓度盲目作业时。以上条件下最容易发生瓦斯燃烧爆炸事故。23什么是瓦斯抽采？瓦斯抽采的意义是什么？答：瓦斯抽采：瓦斯抽采：利用瓦斯抽放泵和其他抽采设备抽取煤层中高浓度瓦斯，并通过与巷道隔离的管网，把高浓瓦斯排至地表，或加以利用。低浓度瓦斯或放空、或排入总回风道中。意义；煤矿瓦斯抽采不仅是降低矿井瓦斯涌出量，防止瓦斯爆炸和煤与瓦斯突出灾害的重要措施，而且抽出的瓦斯还可变害为利，作为优质洁净能源加以开发利用。24人工卸压方法有哪些？影响瓦斯抽采的重要参数是什么？答：3人工卸压方法⑴、水力压裂；⑵、水力割缝；⑶、深孔预裂爆破；⑷、交叉钻孔；⑸、煤层注水；⑹水利冲孔。影响抽采参数：P262，本层抽采影响参数是瓦斯压力和煤层的透气性；P265钻孔的参数：a钻孔方向；b孔间距；c抽采负压；dn钻孔直径。第十一章矿井火灾P3441什么叫矿井火灾？它分哪几类？各有何特点？答：矿井火灾：是指发生在矿井井下或地面井口附近、威胁矿井安全生产、形成灾害的一切非控制燃烧，是煤矿生产中的主要自然灾害之一。按引火热源分为：外因火灾和内因火灾。外因火灾：由于外部热源引起的火灾。如任何明火、瓦斯煤尘燃爆、机械冲击与摩擦、电流短路、静电、焊接灯火原因发的火灾。2试述煤炭