礦井瓦斯課件

1、歡迎各位學(xué)員參加安全培訓(xùn)祝大家學(xué)習(xí)生活愉快琿春礦業(yè)集團(tuán)安全技術(shù)培訓(xùn)中心劉福剛 礦 井 瓦 斯 防 治 琿春礦業(yè)集團(tuán)安全技術(shù) 培 訓(xùn) 中 心 劉 福 剛一、礦井瓦斯的生成及存在狀態(tài)1、礦井瓦斯 礦井瓦斯是指煤礦井下煤體和圍巖中放出的以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各種有害氣體的總稱。 瓦斯是在煤的生成和煤的變質(zhì)過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機(jī)質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。另外，在高溫、高壓的環(huán)境下中，在成煤的同時，由于物理和化學(xué)作用，可繼續(xù)生成瓦斯。3、瓦斯存在狀態(tài) 游離狀態(tài) 吸附狀態(tài) 游離狀態(tài)也叫自由狀態(tài)，這種瓦斯是以自由氣體狀態(tài)存在于煤體或周圍巖體的裂縫孔隙

2、之中，游離瓦斯量的大小與存儲空間的容積、瓦斯壓力成正比，與溫度成反比。 吸著狀態(tài)又稱為結(jié)合狀態(tài)，其特點(diǎn)是瓦斯與煤或某些巖石結(jié)合成一體，不再以自由氣態(tài)形式存在。按其結(jié)合形式不同又可分為吸附吸收兩種：吸附狀態(tài)是由于固體粒子與瓦斯分子之間分子吸引力的作用，使瓦斯分子在固體顆粒表面上形成很薄的吸附層；吸收狀態(tài)是氣體分子已進(jìn)入煤分子團(tuán)的內(nèi)部。 煤體是一種復(fù)雜的多孔性固體，在成煤過程中生成的瓦斯，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，大部分已排放入大氣，只有一小部分至今仍被保存在煤體或圍巖中。 煤層瓦斯含量：煤層瓦斯含量指煤層在自然條件下單位重量或單位體積所含有的瓦斯量，一般用m3/t或m3/m3表示。煤層瓦斯含量包括游離

3、瓦斯和吸附瓦斯兩部分，其中游離瓦斯約占1020%，吸附瓦斯約占8090%。煤層瓦斯含量的主要影響因素：煤層瓦斯含量的大小決定于兩方面的因素，一是在成煤過程中伴生的氣體量和煤的含瓦斯能力；二是煤系地層保存瓦斯的條件。煤系地層保存瓦斯的條件當(dāng)前煤層瓦斯含量的大小，主要取決于煤系地層保存瓦斯的條件。（1）煤層有無露頭。（2）煤層埋藏深度。（3）圍巖的透氣性。（4）煤層的地質(zhì)史。（5）地質(zhì)構(gòu)造及其條件。地下水活躍的礦區(qū)，通常煤層的瓦斯含量小。地下水對煤層瓦斯含量的降低作用表現(xiàn)在3個方面：一是長期的地下水活動，帶走了部分溶解的瓦斯；二是地下水滲透的通道，同樣可以成為瓦斯?jié)B透的通道；三是地下水帶走了溶解的

4、礦物，使圍巖及煤層卸壓，透氣性增大，造成了瓦斯的流失。礦井瓦斯的來源（1）煤巖壁瓦斯涌出。（2）采落煤炭瓦斯涌出。（3）采空區(qū)的瓦斯涌出。（4）鄰近煤層的瓦斯涌出。上述瓦斯構(gòu)成了礦井瓦斯涌出總量，它們各自在總量中所占比例大小隨著生產(chǎn)條件的改變而改變。通過對瓦斯涌出來源及構(gòu)成比例關(guān)系的分析，可以找出主要瓦斯涌出源，并采取相應(yīng)措施進(jìn)行重點(diǎn)控制與管理，盡量減少其涌出量。影響瓦斯涌出量的因素礦井瓦斯涌出量不是固定不變的，它隨自然條件和開采技術(shù)條件的變化而變化。（1）煤層瓦斯含量。（2）地面大氣壓力的變化。（3）開采規(guī)模。（4）開采程序。（5）采煤方法與頂板管理。（6）生產(chǎn)工序。（7）通風(fēng)壓力。（8）采

5、空區(qū)管理。瓦斯?jié)舛韧咚怪辉谝欢舛确秶鷥?nèi)爆炸，該濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為5%6%，上限為14%16%。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，遇高溫火源并不爆炸，但能在火焰外圍形成穩(wěn)定的燃燒層。當(dāng)瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。在正?？諝庵型咚?jié)舛葹?.5%時，其爆炸威力最大。當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?%8%時最容易爆炸。引火溫度瓦斯的引火溫度受瓦斯?jié)舛?、火源性質(zhì)及混合氣體的壓力等因素而變化，一般認(rèn)為，瓦斯的引火溫度為650750，最低點(diǎn)燃能量為0.28Mj。當(dāng)混合氣體在壓力增高時，引燃溫度即降低。在引火溫度相同時

6、，火源面積越大、點(diǎn)火時間越長，越易引燃瓦斯。氧的濃度在煤礦井下巷道及采場等一般氧濃度均滿足瓦斯爆炸條件（氧濃度12%）。井下含瓦斯的混合氣體中氧的濃度降低時，瓦斯爆炸界限隨之提高。當(dāng)氧的濃度低于12%時，混合氣體即失去爆炸性。 2、瓦斯爆炸產(chǎn)生的危害爆炸溫度：試驗(yàn)研究表明，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?.5%時，爆炸時產(chǎn)生的瞬時溫度，在自由空間可達(dá)1850，在封閉的空間可達(dá)到2650。爆炸壓力：正向沖擊和反向沖擊。有毒有害氣體：據(jù)分析，瓦斯爆炸后的空氣成分為：氧氣610%、氮?dú)?288%、二氧化碳48%、一氧化碳24%。爆炸后生成的大量一氧化碳是造成人員大量傷亡的主要原因。如果有煤塵參與爆炸，一氧化碳的生成量

7、就會更大，危害就更為嚴(yán)重。統(tǒng)計(jì)資料表明，在發(fā)生的瓦斯、煤塵爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人數(shù)占總死亡人數(shù)的70%以上。3、影響瓦斯爆炸的主要因素1）影響爆炸界限的因素： （1）可燃性氣體的混入。 （2）爆炸性煤塵的混入。 （3）惰性氣體的混入。2）影響引火溫度的因素： （1）瓦斯?jié)舛取?（2）混合氣體壓力。 （3）火源性質(zhì)。4、瓦斯爆炸的原因分析瓦斯爆炸是有3方面因素促成的：即瓦斯積聚、引爆火源和管理因素。1）瓦斯積聚 瓦斯積聚是指采掘工作面及其他地點(diǎn)，體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2%的現(xiàn)象。瓦斯積聚是造成瓦斯爆炸的根源。引起瓦斯積聚的主要原因：（1）局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；（2）風(fēng)

8、筒斷開或嚴(yán)重漏風(fēng)；（3）采掘工作面風(fēng)量不足；（4）局部通風(fēng)機(jī)出現(xiàn)循環(huán)風(fēng)；（5）風(fēng)流短路；（6）通風(fēng)系統(tǒng)不合理，不完善；（7）采空區(qū)或盲巷；（8）瓦斯涌出異常；（9）巷道支架背后空間及高頂區(qū)瓦斯積聚；（10）局部地點(diǎn)瓦斯積聚5、瓦斯事故常發(fā)生地點(diǎn)瓦斯爆炸、燃燒和窒息事故，煤礦井下任何地點(diǎn)都有發(fā)生的可能性，但大部分瓦斯事故發(fā)生在采掘工作面。采掘工作面易發(fā)生瓦斯事故的地點(diǎn)：工作面的上隅角和采煤機(jī)工作時切割 機(jī)附近。 掘進(jìn)工作面如果局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn) 轉(zhuǎn)、風(fēng)筒末端距工作面較遠(yuǎn)、風(fēng)筒 漏風(fēng)太大或局部通風(fēng)機(jī)供風(fēng)能力不 夠時也容易發(fā)生瓦斯事故。三、預(yù)防瓦斯爆炸的主要措施、防止瓦斯積聚的措施）加強(qiáng)通風(fēng)）經(jīng)常檢查

9、）及時處理局部積聚的瓦斯）瓦斯抽放、防止引爆瓦斯的措施）防止明火）防止出現(xiàn)爆破火焰）防止出現(xiàn)電火花）防止出現(xiàn)其他引火源四、采掘作業(yè)地點(diǎn)瓦斯超限及處理要求、礦井總回風(fēng)巷或一翼回風(fēng)巷風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸^0.75時，必須查明原因進(jìn)行處理。2、采區(qū)回風(fēng)巷、采掘工作面回風(fēng)巷風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸^1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時,必須停止工作,撤出人員,采取措施,進(jìn)行處理.3、采掘工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0%時,必須停止用電鉆打眼;爆破地點(diǎn)附近20米以內(nèi)風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0%時,嚴(yán)禁爆破.4、采掘工作面及其他作業(yè)地點(diǎn)風(fēng)流中、電動機(jī)或其開關(guān)安設(shè)地點(diǎn)附近20米以內(nèi)風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.5%

10、時,必須停止工作,切斷電源,撤出人員,進(jìn)行處理.5、采掘工作面及其他巷道內(nèi),體積大于0.5m3的空間內(nèi)積聚的瓦斯?jié)舛冗_(dá)到2.0%時,附近20米內(nèi)必須停止工作,撤出人員,切斷電源,進(jìn)行處理.6、對因瓦斯?jié)舛瘸^規(guī)定被切斷電源的電氣設(shè)備,必須在瓦斯?jié)舛冉档?.0%以下時,方可通電開動.五、瓦斯噴出和 煤與瓦斯突出1、瓦斯噴出的特點(diǎn)1）瓦斯噴出與地質(zhì)構(gòu)造有密切關(guān)系。噴出一般都會發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶內(nèi)，如斷層、斷裂和褶曲軸附近。如果煤層圍巖中有溶洞、裂隙發(fā)育的石灰?guī)r巖層存在，當(dāng)其中儲有大量瓦斯時，也能發(fā)生大規(guī)模的瓦斯噴出。2）瓦斯噴出量有大有小，從幾立方米到幾十萬立方米，噴出的持續(xù)時間從幾分鐘到幾年，

11、甚至十幾年。它與蓄積的瓦斯量和瓦斯來源的范圍有密切關(guān)系。3）瓦斯噴出前往往出現(xiàn)預(yù)兆，如瓦斯?jié)舛茸兇?，或忽大忽小，以及噴出量增加時的嘶嘶聲等。2、噴出的預(yù)防與處理預(yù)防與處理瓦斯噴出的措施，應(yīng)根據(jù)瓦斯噴出量的大小和瓦斯壓力的高低來擬定。有些礦井總結(jié)為探、排、引、堵四類方法。1）探明地質(zhì)構(gòu)造。在掘進(jìn)工作面的前方和兩側(cè)打鉆，探明含有大量瓦斯的斷層、斷裂和溶洞，以及它們的位置、范圍和瓦斯情況。2）排放（或抽放）瓦斯。如探明的高壓瓦斯帶范圍不大，含量不多時，可讓其自然排放。若范圍較大，瓦斯時較多時可將鉆孔封堵，接入瓦斯管路進(jìn)行抽放。3）將瓦斯引至回風(fēng)流。當(dāng)噴出瓦斯的裂隙范圍小和瓦斯量不大時，可用金屬罩或帆

12、布將噴瓦斯的裂隙蓋住，然后在罩上接風(fēng)筒或管子將瓦斯引至回風(fēng)流，以保證工作面放炮、掘進(jìn)安全。4）封堵裂隙。噴瓦斯的裂隙較小，瓦斯量較少時，可用黃泥或其它材料封堵裂隙，阻止瓦斯噴出。3、煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 1）煤與瓦斯突出多數(shù)發(fā)生在采煤、掘進(jìn)工作面，其中大多數(shù)發(fā)生在掘進(jìn)工作面。 2）隨著開采深度的增加，突出的強(qiáng)度增大、突出的次數(shù)增多、突出的層數(shù)增加、突出的危險性增大。 3）突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨著瓦斯壓力的升高而升高。 4）煤的結(jié)構(gòu)變化大、強(qiáng)度低、厚度大、透氣性差、4、煤與瓦斯突出的預(yù)兆1）有聲預(yù)兆：有的象炒豆似的劈劈啪啪聲；有的象鞭炮聲；有的象機(jī)槍連射聲；有的似跑車樣的悶雷聲、嘈雜聲、嗡嗡聲以及

13、氣體穿過含水裂縫時的吱吱聲等。2）無聲預(yù)兆：煤層結(jié)構(gòu)構(gòu)造方面的表現(xiàn)：煤層層理紊亂，煤變軟、變暗淡、無光澤，煤層干燥和煤塵增大，煤層受擠壓褶曲、變粉碎、厚度變大、傾角變陡；地壓顯現(xiàn)方面的表現(xiàn)：壓力增大使支架變形，煤壁外鼓、片幫、掉碴，頂板出現(xiàn)冒頂、斷裂，底板出現(xiàn)鼓起，炮眼變形裝不進(jìn)藥，打鉆夾鉆、頂鉆等；其他方面的表現(xiàn)：瓦斯涌出異常、忽大忽小，煤塵增大，空氣氣味異常、悶人，煤溫或氣溫降低或升高。上述突出預(yù)兆并非每次突出時都同時出現(xiàn)，而僅僅是出現(xiàn)一種或幾種。3、預(yù)防煤與瓦斯突出的主要措施1）區(qū)域防突措施 開采保護(hù)層 預(yù)抽突出煤層瓦斯 突出煤層注水2）局部防突措施 （1）石門揭煤防治突出措施 水力沖孔

14、 水力沖刷 超前排放鉆孔 金屬骨架15-1（2）煤巷掘進(jìn)工作面防治突出措施 在有突出危險的煤層中掘進(jìn)巷道,可以采用預(yù)抽瓦斯、水力沖孔、超前鉆孔、深孔松動爆破、深孔控制卸壓爆破、卸壓槽和前探支架等防治突出措施。（3）采煤工作面防治突出措施 排放鉆孔、松動爆破、注水濕潤煤體、大直徑鉆孔、預(yù)抽瓦斯等局部防治突出措施。 鉆孔排放瓦斯，鉆孔排放瓦斯是石門揭煤時的一種措施，即用石門開拓有煤與瓦斯突出的煤層時，從掘進(jìn)工作面距煤層10m以外，開始向煤層打鉆，使煤層中的瓦斯從鉆孔中自然排放出來，降低瓦斯壓力，達(dá)到預(yù)防突出的目的，鉆孔超前掘進(jìn)工作面的距離不得小于5m。 放震動炮，放震動炮也是石門揭煤的一種措施。

15、水力沖孔，水力沖孔是在安全巖柱（或煤柱）的保護(hù)下向煤層打鉆孔，用壓力水通過鉆桿沖擊煤體，邊鉆邊沖，使煤、瓦斯和水一起從鉆桿也孔壁這間流出，從而將煤與瓦斯突出的能量“化整為零”地逐步釋放出來。 預(yù)防煤與瓦斯突出的措施，還有采用大直徑超前鉆孔、煤層高壓注水及開卸壓槽卸壓等方法。 3）安全防護(hù)措施 震動放炮 遠(yuǎn)距離放炮 擋欄設(shè)施 設(shè)置反向風(fēng)門 自救器 井下避難所和壓風(fēng)自救系統(tǒng)六、 瓦斯抽放瓦斯抽放是將礦井瓦斯通過鉆孔（或?qū)ｉT抽放瓦斯的巷道）、管道、瓦斯泵直接抽至地面。抽放辦法有：本煤層抽放、鄰近導(dǎo)抽放、采空區(qū)抽放及地面定向鉆孔抽放等。1、本煤層抽放瓦斯本煤層抽放瓦斯是在開采煤層之前或開采煤層過程中利

16、用鉆孔或巷道進(jìn)行該煤層的抽放工作。 2、掘進(jìn)巷道瓦斯抽放在掘進(jìn)巷道的兩幫隨掘進(jìn)巷道的推進(jìn)，每隔1015m開一鉆窩，在巷道周圍卸壓區(qū)內(nèi)打12個4560m的鉆孔，封孔深1.52.0m，封孔后連接于抽放系統(tǒng)進(jìn)行抽放。圖15-2 3、鄰近煤層抽放瓦斯當(dāng)開采含瓦斯的煤層群時，在有瓦斯賦存的鄰近煤層內(nèi)預(yù)先開鑿抽放瓦斯的巷道或預(yù)先從開采煤層的某些巷道中向鄰近煤層的頂板或底板打抽放鉆孔，裝上瓦斯抽放管道，進(jìn)行瓦斯抽放 4、采空區(qū)抽放瓦斯如果在采空區(qū)內(nèi)積存大量瓦斯時，往往會通過漏風(fēng)而進(jìn)入生產(chǎn)巷道或采煤工作面，造成瓦斯超限而影響正常生產(chǎn)。為此可采用：（1）在采空區(qū)上方開掘一條專用瓦斯抽放巷道，在巷道中布設(shè)鉆場向下部采空區(qū)打鉆抽放；（2）從工作面超前巷道中掘?qū)Ｓ勉@窩向工作面采空區(qū)的上隅角打鉆抽放；（3）在放頂煤工作面煤層中沿