矿井瓦斯及其防治.ppt
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什么是瓦斯？
•
瓦斯是一个外来语，其本意是煤层
气，广义上瓦斯是以甲烷为主的矿井有害
气体的总称。在研究矿井瓦斯的早期阶段，
认为瓦斯成份就是沼气（CH4占矿井有害 气体的80％左右），所以过去习惯上就把
沼气叫做瓦斯，流传至今，这就是狭义瓦
斯的概念。我们在现场所说的瓦斯一般就
是指沼气。
2020年10月2日星期五
6
五、矿井沼气爆炸的危害
瓦斯爆炸的危害是极其严重的，主要表现在以下几个方面。
• 1.瓦斯爆炸产生高温高压气体及冲击；
•
温度：通常在1850至2650℃之间；压力：7.4至10.2个大气压； 气体冲击（正向
冲击）：每秒可达数百米，甚至上千米。造成人员伤亡、巷道和机械设备被破坏。
• 2.产生反向冲击
•
灾害扩大。
• 4.引起连续爆炸
•
如果反向冲击的空气中有足够的沼气和氧气，而爆源附近又有尚未熄灭的火源就有可
能造成二次爆炸和连续爆炸。例如：1940年日本帝国主义侵占我国东北时，抚顺的龙凤矿
曾在一昼夜内连续爆炸43次。
• 5.产生大量有害气体
•
氧气6％∽10％，氮气82％∽88％， 二氧化碳4％∽8％，一氧化碳2％∽4％，可以
沼气爆炸后，爆源附近将形成气体稀薄的低压区。于是，冲出去的气体又以高速反向
冲回爆源地。这种反向冲击，力量不如前次大，但会导致更大的破坏，甚至引起沼气的二
次爆炸。
• 3.引起煤尘爆炸
Biblioteka Baidu
•
具有煤尘爆炸危险的矿井，在正常情况下，飞扬在空气中的煤尘浓度一般不会达到爆炸
浓度。但在沼气爆炸的冲击作用下，降落在巷道中的煤尘必然飞扬起来参与爆炸。从而使
矿井瓦斯及其防治
4
三、矿井沼气涌出与等级划分
• （三）矿井沼气等级的划分
•
《规程》规定：在一个矿井中，只要有一
个煤、岩层中发现一次沼气，该矿井即定为沼气
矿井，并依照矿井沼气等级的工作制度进行管理。
•
《规程》还规定：矿井沼气等级，按照平
均日产一吨煤沼气涌出量和沼气涌出形式，划分
为：
• 低沼气矿井：10M3/日.T及其以下；
的缝隙中缓慢、均匀、持久的涌出。主是矿井沼气
的主要涌出形式。
•
2.特殊涌出：包括沼气喷出及煤与沼气突出。
• （二） 矿井沼气涌出量
•
1.绝对沼气涌出量。单位时间内涌出的沼气
体积量。、（M3/h、M3/min、M3/s）
•
2. 相对沼气涌出量。平均日生产一吨煤涌出
的沼气量。（M3/t）
2020年10月2日星期五
杜绝此类事故的发生，确保矿井的安全生产。
• 沼气爆炸实质是一定浓度的沼气与空气中的氧混合， 在高温火源点燃的条件下，发生激烈的氧化反应。
• CH4+2O2→CO2+2H2O+热量（51.92kj/g） • 如果井下氧气不足时，反应式为
• CH4+O2→CO+H2O+ H2
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矿井瓦斯及其防治
• 高沼气矿井：10M3 /日.T以上；
• 煤与沼气突出矿井。
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四、矿井沼气爆炸
•
沼气爆炸是煤矿生产的主要灾害之一，国内外
已有不少由于沼气爆炸而造成人员伤亡和严重影响
生产的惨痛教训。因此，必须很好地了解沼气爆炸
发生、发展的规律，从而有针对性地采取有效措施，
看出沼气爆炸所产生的有毒窒息性气体，是造成大量人员伤亡的主要原因。因此，发生沼
气或煤尘爆炸事故后，末恢复通风前，只允许带氧气呼吸器的救护队员可以进入灾区侦察、
救人外，严禁其它人员进入，以免扩大作伤亡。
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六、沼气爆炸的条件一
•
沼气的浓度 ： 5％-----16％时具有爆炸性。
后者沼气和氧气的匹配恰到好处，爆炸时，反应最完
全，放出的热量最大，反应速度最快。
•
需要说明的是，沼气爆炸的下限在外部条件发
生变化时，可能会有所变化。
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六、沼气爆炸的条件二
• 高温火源 引燃沼气所需的最低火源温度，称为引火温度，一般为650---
750℃。井下明火、电火、吸烟、摩擦火花、不合要求的放炮等各种火源都能引燃 沼气。它的易燃性与我们日常使用的打火机气体（丁烷）一样，只需一小点火星就 可以把它引燃。
矿井瓦斯及其防治
1
一、沼气的生成
•
沼气是伴随煤碳同时生成的。
古代的植物在成煤的过程中，经厌氧
菌的作用，植物的纤维质分解产生大
量沼气；此后在煤的碳化过程中，继
续有沼气不断生成。每生成一吨煤，
可生成1000M3左右的沼气。
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二、沼气的性质
• （一） 物理性质
1.5
0.62 0.21 0.07
8 14.0 5.2 3.0
1.6
0.67 0.25 0.08
10
6.3 3.5 1.75
0.72 0.26 0.09
•
1. 沼气不助燃，但当空气中沼气浓度达到一定数值时，
遇到高温火源能引起燃烧或爆炸；
•
2. 沼气本身无毒，也不能维持呼吸，空气中的沼气浓度
增加时，氧气浓度就要下降，会因缺氧而使人窒息。
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三、矿井沼气涌出与等级划分
• （一） 沼气的涌出形势
•
1.普通涌出：沼气从暴露的煤岩表面的细微
•
1. 沼气难溶于水，在标准状态下（一个大气压，20℃）
的溶解度为3.5％；
•
2. 沼气是一种无色、无味、无臭的气体；
•
3. 沼气的比重为0.554，比空气轻一半，容易在较高的
地方积聚；
•
4. 沼气的扩散性很强，是空气的1.6倍，容易穿过煤岩
层的裂隙而到其它煤层的采空区和巷道中去。
• （二） 化学性质
•
沼气遇到火源后并不立即发生燃烧或爆炸，而需要一个很短的时间才能被点
燃，这一点燃时间称为沼气爆炸的感应期。沼气燃烧与爆炸的感应期见下表。
CH4 浓度 （%）
引
700 725 感
火 750
温
度（°C）
775 应
825
925 1025 期（秒）
4 8.2 3.6 2.4
1.4
6 10.2 4.3 2.6
•
沼气浓度低于5％--6％时遇火能燃烧，这个浓
度称为沼气爆炸的下限。当沼气的浓度高于15％---
16％时混合气体即不燃烧也不爆炸，但有新鲜空气
从外面供给时，混合气体与新鲜空气的接触面上遇火
可以燃烧。这个界限称为沼气爆炸的上限。沼气浓度
7％---8％时，最容易发生爆炸；9.1％--9.5％爆炸
威力最强，前者需要的引燃能量最小，特别容易点燃，
•
瓦斯是一个外来语，其本意是煤层
气，广义上瓦斯是以甲烷为主的矿井有害
气体的总称。在研究矿井瓦斯的早期阶段，
认为瓦斯成份就是沼气（CH4占矿井有害 气体的80％左右），所以过去习惯上就把
沼气叫做瓦斯，流传至今，这就是狭义瓦
斯的概念。我们在现场所说的瓦斯一般就
是指沼气。
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五、矿井沼气爆炸的危害
瓦斯爆炸的危害是极其严重的，主要表现在以下几个方面。
• 1.瓦斯爆炸产生高温高压气体及冲击；
•
温度：通常在1850至2650℃之间；压力：7.4至10.2个大气压； 气体冲击（正向
冲击）：每秒可达数百米，甚至上千米。造成人员伤亡、巷道和机械设备被破坏。
• 2.产生反向冲击
•
灾害扩大。
• 4.引起连续爆炸
•
如果反向冲击的空气中有足够的沼气和氧气，而爆源附近又有尚未熄灭的火源就有可
能造成二次爆炸和连续爆炸。例如：1940年日本帝国主义侵占我国东北时，抚顺的龙凤矿
曾在一昼夜内连续爆炸43次。
• 5.产生大量有害气体
•
氧气6％∽10％，氮气82％∽88％， 二氧化碳4％∽8％，一氧化碳2％∽4％，可以
沼气爆炸后，爆源附近将形成气体稀薄的低压区。于是，冲出去的气体又以高速反向
冲回爆源地。这种反向冲击，力量不如前次大，但会导致更大的破坏，甚至引起沼气的二
次爆炸。
• 3.引起煤尘爆炸
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•
具有煤尘爆炸危险的矿井，在正常情况下，飞扬在空气中的煤尘浓度一般不会达到爆炸
浓度。但在沼气爆炸的冲击作用下，降落在巷道中的煤尘必然飞扬起来参与爆炸。从而使
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三、矿井沼气涌出与等级划分
• （三）矿井沼气等级的划分
•
《规程》规定：在一个矿井中，只要有一
个煤、岩层中发现一次沼气，该矿井即定为沼气
矿井，并依照矿井沼气等级的工作制度进行管理。
•
《规程》还规定：矿井沼气等级，按照平
均日产一吨煤沼气涌出量和沼气涌出形式，划分
为：
• 低沼气矿井：10M3/日.T及其以下；
的缝隙中缓慢、均匀、持久的涌出。主是矿井沼气
的主要涌出形式。
•
2.特殊涌出：包括沼气喷出及煤与沼气突出。
• （二） 矿井沼气涌出量
•
1.绝对沼气涌出量。单位时间内涌出的沼气
体积量。、（M3/h、M3/min、M3/s）
•
2. 相对沼气涌出量。平均日生产一吨煤涌出
的沼气量。（M3/t）
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杜绝此类事故的发生，确保矿井的安全生产。
• 沼气爆炸实质是一定浓度的沼气与空气中的氧混合， 在高温火源点燃的条件下，发生激烈的氧化反应。
• CH4+2O2→CO2+2H2O+热量（51.92kj/g） • 如果井下氧气不足时，反应式为
• CH4+O2→CO+H2O+ H2
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
• 高沼气矿井：10M3 /日.T以上；
• 煤与沼气突出矿井。
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矿井瓦斯及其防治
5
四、矿井沼气爆炸
•
沼气爆炸是煤矿生产的主要灾害之一，国内外
已有不少由于沼气爆炸而造成人员伤亡和严重影响
生产的惨痛教训。因此，必须很好地了解沼气爆炸
发生、发展的规律，从而有针对性地采取有效措施，
看出沼气爆炸所产生的有毒窒息性气体，是造成大量人员伤亡的主要原因。因此，发生沼
气或煤尘爆炸事故后，末恢复通风前，只允许带氧气呼吸器的救护队员可以进入灾区侦察、
救人外，严禁其它人员进入，以免扩大作伤亡。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
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六、沼气爆炸的条件一
•
沼气的浓度 ： 5％-----16％时具有爆炸性。
后者沼气和氧气的匹配恰到好处，爆炸时，反应最完
全，放出的热量最大，反应速度最快。
•
需要说明的是，沼气爆炸的下限在外部条件发
生变化时，可能会有所变化。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
8
六、沼气爆炸的条件二
• 高温火源 引燃沼气所需的最低火源温度，称为引火温度，一般为650---
750℃。井下明火、电火、吸烟、摩擦火花、不合要求的放炮等各种火源都能引燃 沼气。它的易燃性与我们日常使用的打火机气体（丁烷）一样，只需一小点火星就 可以把它引燃。
矿井瓦斯及其防治
1
一、沼气的生成
•
沼气是伴随煤碳同时生成的。
古代的植物在成煤的过程中，经厌氧
菌的作用，植物的纤维质分解产生大
量沼气；此后在煤的碳化过程中，继
续有沼气不断生成。每生成一吨煤，
可生成1000M3左右的沼气。
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二、沼气的性质
• （一） 物理性质
1.5
0.62 0.21 0.07
8 14.0 5.2 3.0
1.6
0.67 0.25 0.08
10
6.3 3.5 1.75
0.72 0.26 0.09
•
1. 沼气不助燃，但当空气中沼气浓度达到一定数值时，
遇到高温火源能引起燃烧或爆炸；
•
2. 沼气本身无毒，也不能维持呼吸，空气中的沼气浓度
增加时，氧气浓度就要下降，会因缺氧而使人窒息。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
3
三、矿井沼气涌出与等级划分
• （一） 沼气的涌出形势
•
1.普通涌出：沼气从暴露的煤岩表面的细微
•
1. 沼气难溶于水，在标准状态下（一个大气压，20℃）
的溶解度为3.5％；
•
2. 沼气是一种无色、无味、无臭的气体；
•
3. 沼气的比重为0.554，比空气轻一半，容易在较高的
地方积聚；
•
4. 沼气的扩散性很强，是空气的1.6倍，容易穿过煤岩
层的裂隙而到其它煤层的采空区和巷道中去。
• （二） 化学性质
•
沼气遇到火源后并不立即发生燃烧或爆炸，而需要一个很短的时间才能被点
燃，这一点燃时间称为沼气爆炸的感应期。沼气燃烧与爆炸的感应期见下表。
CH4 浓度 （%）
引
700 725 感
火 750
温
度（°C）
775 应
825
925 1025 期（秒）
4 8.2 3.6 2.4
1.4
6 10.2 4.3 2.6
•
沼气浓度低于5％--6％时遇火能燃烧，这个浓
度称为沼气爆炸的下限。当沼气的浓度高于15％---
16％时混合气体即不燃烧也不爆炸，但有新鲜空气
从外面供给时，混合气体与新鲜空气的接触面上遇火
可以燃烧。这个界限称为沼气爆炸的上限。沼气浓度
7％---8％时，最容易发生爆炸；9.1％--9.5％爆炸
威力最强，前者需要的引燃能量最小，特别容易点燃，