矿井瓦斯防治

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测点选择
通风机的风硐、各水 平、各煤层和各采区的回 风道测风站内。如无测风 站，可选取断面规整并无 杂物堆积的－段平直巷道 做测点。
测定内容
测定内容 为风量和风流 中甲烷、二氧 化碳浓度。
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第五章 矿井瓦斯防治
三、瓦斯爆炸及其预防 1.矿井瓦斯的爆炸 （1）瓦斯爆炸机理 ①瓦斯爆炸的化学反应过程 化学反应式为：+882.6KJ/mol
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第五章 矿井瓦斯防治
• 据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和 瓦斯涌出形式划分为： （1）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于 或等于10 m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于 40 m3/min。 （2）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于 10 m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40 m3/min。 （3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。
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第五章 矿井瓦斯防治
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第五章 矿井瓦斯防治
2.矿井瓦斯性质
瓦 斯 性 质
可燃性 甲烷 重烃 氢气
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窒息性
甲烷 二氧化碳 氮气
有害性
一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 二氧化氮
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第五章 矿井瓦斯防治
3.瓦斯在煤体内存在状态
瓦斯在煤体内存在状态
游离瓦斯
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煤层赋存条件
地质构造
水文地质条件
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第五章 矿井瓦斯防治
二、矿井瓦斯涌出 1.矿井瓦斯涌出方式
瓦斯涌出方式
瓦斯（CO 2 ）喷 出 从煤体或岩体 裂隙、孔洞或炮 眼中大量瓦斯（ CO 2 ）异常涌出的 现象。在20 m巷 道范围内，涌出 瓦 斯 量 ≥ 1 . 0 m3/min，且持续时 间在8 h以上时， 该采掘区即定为 瓦斯（CO）喷出 危险区域。
吸附瓦斯
吸着状态
吸收状态
以自由气体 分子存在于煤 体或围岩的较 大裂隙、孔隙 和空洞之中。
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在与颗粒固体 在分子之间引力 作用下，被吸着 在煤体孔隙的内 表面上。
瓦斯分子进 入煤体颗粒结 构内部，与煤 体固体分子相 结合。
图例 瓦斯在煤层内存在状态
1 - 游离瓦斯；2 - 吸收瓦斯；3 - 吸着瓦斯
煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相 同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。
围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤 层瓦斯易于逸散。
煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对同 一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大而增 大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角越小， 煤层所含瓦斯越多。 开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性构造 发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯放散通 道，相应煤层瓦斯含量大。 地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯，从 而使煤层瓦斯含量明显减少。
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第五章 矿井瓦斯防治
5.矿井瓦斯等级鉴定
瓦斯等级鉴定内容
新井没计前，地勘部门根据各煤 层的瓦斯含量资料，预测矿井瓦斯等 级，作为计算风量的依据。 生产矿井每年必须进行矿井瓦斯等级 鉴定，同时进行二氧化碳涌出量的测定， 作为核定和调整风量的依据。
鉴定时间和基本条件
在七月或八月上、中 、下旬中各取一天（间隔 1 0 天），分三个班 （或四 个班）进行测定工作。被 鉴定的矿井、煤层、水平 或采区的回采产量应达到 该地区设计产量的60％。
一般涌出
特殊涌出
由采落煤炭和煤层、 岩层的新鲜暴露面，通 过孔隙、裂隙，缓慢、 长时间的涌出。
采 掘 时 ， 在极 短 的 时 间 内 ，瓦斯又煤体 、围岩内突然 、大量的涌出 ，有时还伴有 煤粉、煤块和岩石等。
煤与瓦斯突出
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瓦斯喷出
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2.矿井瓦斯涌出量
瓦斯涌出量大小的表示方法
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q CH4
Q CH4 T
式中：qCH4—相对瓦斯涌出量；m3/t； QCH4—绝对瓦斯涌出量；m3/d
； T—产煤量；t/d。
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3.矿井瓦斯涌出量主要影响因素
自然因素
煤层瓦斯含量 大气压力变化 开采规模
是决定因素。瓦斯含量越高，矿井瓦斯涌出量就越大。 地面大气压的变化对对采空区瓦斯涌出有较大的影响。 开采规模越大，矿井的绝对瓦斯涌出量也就越大；但就矿井的 相对瓦斯涌出量来说，情况比较复杂。
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• 灯明火，火灾明火等。
• 二是放炮火焰。使用不合格炸药，放糊炮， 炮孔封泥不足或不严，用可燃物做封炮眼填 料等 都有可能产生火焰引燃瓦斯。 三是冲击、摩擦火花。
•
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四是电弧、静电火花。
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③氧气浓度
大量实验表明，瓦斯 爆炸界限随混合气体中氧 浓度的降低而缩小。正常 大气压和常温时，瓦斯爆 炸浓度与氧浓度的关系， 如柯瓦德爆炸三角形所示 。当氧浓度降低时，爆炸 下限缓慢增高(BE线)，爆 炸上限则明显降低(CE线) 。氧浓度低于12％时，混 合气体就失去爆炸性，遇 火也不会爆炸。
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煤矿内常见几种可燃性气体的爆炸界限 气体名称 甲烷 乙烷 化学符号 CH4 C2H6 爆炸下限 ∕% 5.00 3.22 爆炸上限 ∕% 16.00 12.45
乙烯
氢 一氧化碳 硫化氢 戊烷
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C2H4
H2 CO H2S C5H12
2.75
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柯瓦德爆炸三角形
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• ④瓦斯爆炸易发区
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从国内外煤矿发生瓦斯爆炸资料统计，可以 得出如下结论： 煤矿内的任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能 性，诸如电气设备附近、爆炸地点、火区周围、 产生摩擦火花及可能出现明火的地点，甚至进、 回风的井口房和选煤厂内也有瓦斯爆炸事故的发 生。但大部分发生在瓦斯煤层的采掘工作面，其
5 煤中水分
1 XW Xd 1 0.31M ad
式中：X w ——湿煤的瓦斯吸附量，m 3 /t；X d ——干煤的瓦 斯吸附量，m3/t；Mad——煤中水分含量，%。
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5.煤层瓦斯含量主要决定因素
煤 层 瓦 斯 含 量 主 要 决 定 因 素
煤的变质程度 煤层围岩性质
CH 4 2O2 CO2 2 H 2O 882.6 KJ / mol
井下空气O2不足，反应的最终式为：
CH4 O2 CO H2 H2O
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上述反应是放热反应，当反应生成热的速度大于
散热速度时，则热量积聚，反应物的温度上升，反应
4.00 12.50 4.30 1.40
28.60
74.20 75.00 45.50 7.80
已烷
C6H14
1.20
7.00
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(3)瓦斯爆炸发生条件
瓦斯爆炸必须具备的三个条件
瓦斯浓度
5%～16%，5% ～6%为下限， 14%～16%为上限 。
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引爆火源
氧含量
650℃～750℃,瓦 斯的最小点然能量 为0.28mJ。
空气中氧含量 不低于12%。
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（4）瓦斯爆炸的界限 ①瓦斯浓度
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第五章 矿井瓦斯防治
4.煤的吸附能力主要影响因素
煤 的 吸 附 能 力 主 要 影 响 因 素
1 瓦斯压力
在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。
CO2 > CH4 > N2 温度每升高1度，吸附瓦斯的能力要降低8%。
2 气体性质
3 温度 4 变质程度
变质程度和孔隙结构和比表面积及化学成份有关，呈马 鞍型变化。 艾琴格尔经验公式：
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高瓦斯矿井
矿井相对瓦斯涌出量大于10 m3/t或矿井绝 对瓦斯涌出量大于40 m3/min。
煤与瓦斯突出矿井 发生 煤（ 岩）与瓦斯 突出矿井、 鉴定有煤与 瓦斯突出危 险的矿井。
低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t 或有瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为 高瓦斯区，该区按高瓦斯矿井管理。
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②井下引燃瓦斯的火源种类
井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或 爆炸, 但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿 机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐 渐增多。 一是明火和热辐射。明火有多种，例如，火 柴的明火(12000C)，香烟明火(6500C～8000C，香 烟点燃未吸时温度为4500C～5000C )，气焊、喷
以发生第二次爆炸。
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第五章 矿井瓦斯防治
（2）瓦斯的危害
瓦斯的危害分为
瓦斯窒息 当CH4升至 43%,O2降至 12%,人感到 呼吸困难； 当CH4升至 57%,O2降到9% 以下,人短时 间窒息死亡 。
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瓦斯爆炸 当巷道或 采场空气中 的瓦斯浓度 在5～15%范 围内时,一 旦存在点火 源,将会引 起瓦斯爆炸 事故。
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第五章 矿井瓦斯防治
• 中又以掘进工作面占多数。据统计，瓦斯然烧或 爆炸事故发生在掘进工作面的约占三分之一。 • ⑤影响瓦斯爆炸界限的主要因素