瓦斯检查-矿井瓦斯(使用稿)

概述矿井瓦斯第一节概述一、矿井瓦斯的定义、组成及分类1.定义：矿井瓦斯是指煤矿生产过程中，从煤岩中涌出的各种有毒有害气体的总称。★2.组成：有沼气（甲烷）、二氧化碳、一氧化碳、氮气、硫化氢、氢气、二氧化硫、及其它煤氢化合物（乙烷、丙烷、丁烷）等。3.分类：根据瓦斯气体不同性质分可燃性、爆炸性气体有沼气；窒息性气体有沼气、二氧化碳；有毒有害气体还有一氧化碳、二氧化硫、硫化氢、二氧化氮等。这些有毒有害气体中，沼气约占总量的80％以上，其次是二氧化碳。二、沼气的成因古代植物在成煤过程中，经厌氧菌作用，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。据有些研究人口粗略估算，在全部成煤过程中，每形成一吨烟煤大约可以伴生600~800m3以上的沼气。而在由长焰煤变质为无烟煤时，每吨煤又可以产生约240m3的沼气。。在长期的地质年代里．由于沼气的比重小、扩散的能力强，地层又具有一定的透气性，以及地层的隆起、侵蚀，大部份瓦斯扩散到大气中，只有一小部份至今仍留存煤体中，在进行开采时，沼气就涌出来。瓦斯的性质三、沼气的性质1.沼气是一种无色、无味、无嗅的气体。★2.沼气比空气轻，比重0．554。由于它比空气轻，所以它常聚积在巷道顶部，上山掘进头，回采工作面上隅角及顶板高冒处。★3.沼气有很强的扩散性和渗透性。它的扩散能力比空气大1．6倍，只要一处有沼气，很快扩散到所有巷道。4.沼气微溶于水。★5.沼气本身无毒，但浓度很高时氧气减少，能使人窒息而死。★6.沼气不助燃，但它与空气混合，具有燃烧性、爆炸性。四、瓦斯在煤岩中存在的状态1.游离状态瓦斯以自由状态存在于煤岩的裂隙、孔洞之中。所以叫自由状态。这种状态的特点是瓦斯要以在裂隙和孔洞中自由运动，并能显现出压力。压力最高可达30~70个大气压。所以极易放出。按涌出分类2.吸附状态瓦斯不在以自由状态形式存在。它的分子紧紧附着在煤岩体的孔壁上，互相吸引在一起，所以又叫吸附状态。吸附状态的瓦斯按其结合的形式不同又分为吸着状态和吸收状态。吸着状态是瓦斯被吸着在煤体或岩体微孔及表面上，有很强的吸引力而形成的吸收状态是瓦斯存在煤体微粒内部。吸附状态的特点是不能自由运动。在自然条件下，煤岩中的瓦斯大部份是以吸附状态存在的，游离状态的瓦斯只占极少数。第二节煤层瓦斯含量及矿井瓦斯涌出量一、矿井瓦斯涌出的分类矿井瓦斯涌出分为普通涌出和特殊涌出。★1.普通涌出：是指瓦斯通过煤体或岩体的微细裂隙，从其暴露面上均匀、缓慢、连续不断地向采掘空间释放。其特点：涌出时间长、范围广、涌出量多、速度缓慢均匀，这是煤矿瓦斯的主要涌出形式。影响含量因素2、特殊涌出：包括喷出、煤与瓦斯突出。（1）喷出：是指大量的瓦斯在压力作用下，从煤岩体裂缝中喷出的现象。喷出的时间，有长有短，短的几小时到几天，长的几个月到几年，有的甚至许多年。喷出量每昼夜十几立方到几万立方。（2）煤与瓦斯突出：当采掘工作面接近充满大量的具有很大压力的高瓦斯带时，在很短时间内，在压力的作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出，还出现很强的动力冲击波和响声，这种涌出形式称为煤与瓦斯突出，从几十立方到数百万立方。在二氧化碳气体储存很大的地带，也会发生岩石与二氧化碳突出。★★二、影响瓦斯含量的因素影响煤层瓦斯含量的因素很多、很复杂，而主要因素有：影响含量的因素1.煤的变质程度。一般说来，煤的变质程度越高，成煤过程中生成并保存下来的瓦斯量越大，因而煤层瓦斯含量也越大。2.围岩的性质。如果煤层的围岩，特别是顶板岩层致密而完整，煤层中的瓦斯就容易被保存下来，瓦斯含量就较高；反之，瓦斯容易逸散，煤层瓦斯含量就较低。3.煤层赋存条件。一般情况下，煤层埋藏越深，煤层瓦斯越难通过深厚的覆盖地层散入大气，其瓦斯含量就越高；反之则低。煤层内的瓦斯含量一般随着深度的增加而逐渐增大。另外，倾角小的煤层在相同深度及相同地质条件下，往往比倾角大的煤层瓦斯含量高。有露头煤层的瓦斯含量一般较低。★4.地质构造。地质构造，特别是断层，往往是造成同一煤田的瓦斯含量分布不均衡的主要原因。开放性断层是煤层与地表相联的通道，有利于瓦斯的释放，因而开放性断层发育的煤层，其瓦斯含量就较小；封闭性断层可以割断煤层与地表的联系，是瓦斯向地表流动的屏障，因而封闭性断发育的煤层，其瓦斯含量就较大。煤田内褶曲构造（包括背斜和向斜）轴部的瓦斯含量较其它地区会增大或减小。此外，火成岩侵入体附近，煤的变质程度增高，瓦斯含量可能会增大。影响涌出因素5.水文地质条件。煤层中有较大的含水缝隙或有地下水通过时，尽管瓦斯在水中的溶解度很小，但在长期的作用下，水仍能从煤层中带走大量瓦斯，从而降低煤层的瓦斯含量。★★三、影响矿井瓦斯涌出量的因素1.煤层瓦斯含量。它是影响矿井瓦斯涌出量的决定因素。被开采煤层的原始瓦斯含量越高，瓦斯涌出量就越大。2.开采规模。开采规模是指矿井的开采深度、开拓与开采的范围及矿井产量而言。开采深度越深，煤层瓦斯含量越高，瓦斯涌出量越大；开拓与开采范围越大，瓦斯涌出的暴露面积越大，其涌出量也就越大；在其他条件相同时，产量高的矿井，其瓦斯涌出量一般较大。3.开采程序。煤层群或煤层采用分层开采时，首先开采的煤层或分层，瓦斯涌出量较大，这是由于采动影响，其他分层的瓦斯也会沿裂隙渗入开来分层的缘故。4.采煤方法与顶板管理方法。机械化采煤，煤破碎严重，瓦斯涌出量较大；采用全部陷落法管理顶板时，由于会造成顶底板更大范围的松动及采空区存留有大量散煤等原因，其瓦斯涌出量比采用充填法管理顶板时要大。回采率低的采煤法，采空区瓦斯涌出量也较大。影响涌出因素5.生产工序。从煤体暴露面和采落的煤炭中涌出的瓦斯量，一般都是随着时间的延长而下降的，因此，落煤时瓦斯涌出量大于其他工序。6.地面大气压力的变化。当大气压力突然降低时，瓦斯涌出的压力就高于风流压力，就破坏了原来的相对平衡状态，瓦斯涌出量就会增大；反之，瓦斯涌出量变小。因此，当地面大气压力突然下降时，必须百倍警惕，加强瓦斯检查与管理；否则，可能造成重大事故。7.通风压力。采用负压通风（抽出式）的矿井，风压越高，瓦斯涌出量就越大；而采用正压通风（压入式）的矿井，风压越高，瓦斯涌出量就越小。这主要是风压与瓦斯涌出压力相互作用的结果。8.采空区管理方法。一般说来，采空区都积存有大量高浓度瓦斯，如果该封闭而未封闭或密闭质量很差，就会造成采空区瓦斯向外涌出，从而导致瓦斯涌出量增大，对采空区进行合理抽放会降低其向外涌出的瓦斯量。影响矿井瓦斯涌出量的因素很多，但有主有次，应根据不同矿井的具体条件找出其主要因素及影响规律，以采取针对性防治措施。来源分析★四、矿井瓦斯来源的分析从瓦斯涌出的地点和分布状况看，瓦斯涌出的来源或构成可分为：1.掘进区。即煤或半煤岩掘进时，从巷壁和落煤中涌出的瓦斯；2.回采区。即工作面煤壁、巷壁和落煤中涌出的瓦斯；3.已采区。即已采区的顶底板和浮煤中涌出的瓦斯。上述三部分瓦斯构成了矿井瓦斯涌出总量（不包括抽放量）。其比例大多随生产条件的改变而改变。测定方法是：在全矿井同时测定各班掘进区、回采区和已采区的绝对瓦斯涌出量，然后分别计算出各自占总量的百分比。五、矿井瓦斯涌出量的计算矿井瓦斯涌出量是指矿井在生产过程中，涌出采掘空间的瓦斯量。表示方法★1、瓦斯涌出量的表示方法（1）绝对瓦斯涌出量：指矿井在单位时间内所涌出的瓦斯量。单位m3/d或m3/minQ瓦=Q×C%m3/min或Q瓦=Q×C%×60×24=14.4Q×Cm3/dQ瓦—矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d；Q—矿井总风量，m3/min；C—测量地点风流中瓦斯浓度，%。绝对瓦斯涌出量；是用来分析矿井瓦斯来源,计算矿井所需风量,决定抽放瓦斯的重要依据.瓦斯等级(2)相对瓦斯涌出量：指矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤的瓦斯涌出量，单位m3/t·d。g瓦=Q瓦·n/tm3/t·dg瓦——相对瓦斯涌出量m3/t·d；Q瓦——绝对瓦斯涌出量m3/d；n—月工作天数d；t—月产煤量t。相对瓦斯涌出量，是以矿井产量为基础，因此，它可以作为判定矿井瓦斯涌出严重程度的标准，是矿井瓦斯等级划分的依据之一。★矿井瓦斯等级，按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量和涌出形式，划分为：低瓦斯矿井：10m3/t及其以下绝对瓦斯涌出量小于40m3/min；高瓦斯矿井：10m3/t及其以上绝对瓦斯涌出量大于40m3/min；煤与瓦斯突出矿井：《煤矿安全规程》规定：矿井在采掘过程中，只要发生过一次突出（或二氧化碳与岩石突出），该矿井即定为煤与瓦斯突出矿井（或二氧化碳与岩石突出矿井）。等级鉴定第三节矿井瓦斯等级的鉴定•一、鉴定时间根据当地气候条件选定矿井绝对瓦斯涌出量变化较大的月份进行,一般在6、7、8月三个月中选一个月，鉴定月的上、中、下旬各找产量正常的一天进行鉴定工作（一般在5、15、25日进行）。每天按早、中、晚三班进行测定。测定前必须做好组织分工和仪器校正等准备工作。为了减少测定的误差，要做到四定：定地点、定仪器、定时间、定人。二、鉴定内容和测点的选定鉴定内容包括矿井、煤层、一翼、水平和采区回风巷中的瓦斯涌出量。测点应布置在每一通风系统的总回风巷内，以及各水平、各煤层的进回风测风站内。如无测风站，可选取断面完整、无杂物、无漏风的一段直巷道为测风点。三、测定内容每班正常工作后二小时，在每一测定地点，均需测定风量、风流内的瓦斯、二氧化碳浓度及温度。每一地点要测三次，取平均值作为测定结果。井下测定结束后，当时要进行验算，总值应等于分值之和，差误大，应立即返工。附记录表瓦斯鉴定表矿井瓦斯鉴定基础记录表矿时间班次项目风量m3/分沼气浓度%二氧化碳浓度%备注第一次第二次第三次平均鉴定基础记录四、测定记录的整理•1.将每一测点上、中、下三旬，每旬一天三班的九次测定结果，填入下表，按QCH4=0.01Qn·Cnm3/分Qn---某班在测点测得的风量，m3/分Cn---某班在测点测得的CH4和CO2浓度，%计算出CH4(CO2)的绝对涌出量QCH4，并填入表内（见下页）。鉴定基础记录表矿井瓦斯鉴定基础记录表气体名称旬别第一班第二班第三班平均涌量m3/分抽放量m3/分涌出量m3/分月工作天数月产煤量说明风量m3/分浓度%涌出量m3/分风量m3/分浓度%涌出量m3/分风量m3/分浓度%涌出量m3/分沼气上中下二氧化碳上中下通风队长观测人制表人瓦斯等级确定1.由矿井各通风系统、各水平、各煤层回风流的绝对瓦斯涌出量减去进风流的绝对瓦斯涌出量，求出该通风系统、水平和煤层的一天量。再以三天的平均总涌出量（包括抽放量）的最大值除以该区域月平均日产量，即求得该地区相对瓦斯涌出量。五．矿井瓦斯等级的确定矿井瓦斯等级报告如下表所示，以表中最大的相对瓦斯涌出量和有无煤与瓦斯突出，按分级标准确定矿井瓦斯等级。并附文字说明，如产量水平，采掘比例，地质构造等因素和瓦斯喷出，煤与瓦斯突出等情况，报上级审批。瓦斯等级报告表矿井瓦斯等级报告表矿井、煤层一翼、水平采区的名称最大一天的瓦斯涌出量（m3/d）瓦斯涌出量m3/d月实际工作日d月产量t平均日产量t相对瓦斯涌出量m3/t·d矿井瓦斯等级上年矿井瓦斯等级说明风流中抽放量总计瓦斯爆炸性第四节瓦斯的燃烧及爆炸•一、瓦斯的爆炸性瓦斯燃烧和爆炸，实质是一定浓度的瓦斯和空气的混合气体，在高温火源的引发下所发生的猛烈氧化反应。在氧化过程中，产生CO2、CO和水蒸气，并放出大量的热，如果氧化极为剧烈，就会使热量大量积聚，形成高温、高压的爆源，并以快的速度向外传播，当急剧澎胀的高温气体难于散失时，产生动力效应，形成爆炸。如果参与氧化反应的沼气浓度较低（3%CH45%），生成的热量不足，温度不高，就不会形成爆炸，只是燃烧。CH4+2O2→CO2+2H2O如果O2不足，则反应为：CH4+O2→CO+H2+H2O瓦斯爆炸的危害★★二、瓦斯爆炸的危害1.爆炸产生高温。试验研究表明，当瓦斯浓度为9.5%时,爆炸时产生的瞬间温度可达1850~2650°C。这样高的温度，不仅会烧伤人员、烧坏设备，还可能发生重大事故，