矿井瓦斯基础知识
煤矿瓦斯基础知识
对空气的比重：0.5545；
沸点：-161.7℃（0.1MPa） 扩散系数：0.196cm2/s；
水中的溶解度： 33.1 ～55.6 l/m3
空气中的爆炸下限：5%；
发热量：8568大卡/m3
空气中的爆炸上限：1斯的主要危害
爆炸：5%~16% 井下允许的瓦斯浓度：1%。为何要留这么大的
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一、认识瓦斯
• 3. 瓦斯的主要危害
突出：煤与瓦斯突出（简称突出）是煤矿井下
发生的一种复杂的、有煤（岩）和瓦斯参与的
动力现象。发生瓦斯突出时，在几秒至几十秒
的时间内将几吨到上万吨的煤和几百立方米到 几百万立方米的瓦斯抛射到采掘空间，极易诱 发瓦斯窒息和瓦斯爆炸事故，对井下作业人员、 通风构筑物和设施具有极大的危害性。
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一、认识瓦斯
• 3. 瓦斯的主要危害
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二、煤层瓦斯的成因
• 1. 瓦斯的形成 煤层瓦斯是腐植型有机物在成煤过程中的伴生 产物。 煤层瓦斯的生成过程，一般经历两个成气时期：
生物化学成气时期 变质作用成气时期
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二、煤层瓦斯的成因
• 2. 瓦斯的逸散和保存 煤层瓦斯含量的大小 与成煤时期的瓦斯生成有关；
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五、煤层瓦斯基本参数
• 1. 煤层瓦斯含量 1.1 影响煤层瓦斯含量的主要因素
煤层的埋藏深度
煤层与围岩的透气性 煤层倾角和露头
地质构造
煤的吸附特性
地层的地质史
水文地质条件
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五、煤层瓦斯基本参数
• 1. 煤层瓦斯含量 1.2测定方法
间接测定法
abP 100 Ad M ad 1 10P X 1 bP 100 1 0.31M ad
煤矿瓦斯基本技术知识（二篇）
煤矿瓦斯基本技术知识1．瓦斯性质及瓦斯参数测定瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。
瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。
瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。
瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。
实测表明，在目前开采深度下(1000～xxm以内)煤层吸附瓦斯量占70％～95％，而游离瓦斯量占5％～30％。
煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。
煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。
煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。
影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。
2．矿井瓦斯涌出及瓦斯等级开采煤层时，煤体受到破坏或采动影响，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象称为瓦斯涌出。
矿井瓦斯涌出形式可分普通涌出和特殊涌出两种。
矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，瓦斯涌出量的表示方法有两种：绝对瓦斯涌出量——单位时间涌入采掘空间的瓦斯量，单位为m3／min；相对瓦斯涌出量——单位质量的煤所放出的瓦斯数量，单位为m3／t。
影响矿井瓦斯涌出量的因素主要有煤层瓦斯含量、开采规模、开采程序、采煤方法与顶板管理方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式和采空区管理方法等。
《煤矿安全规程》规定，一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。
瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。
根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：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。
煤矿瓦斯防治基本知识
山西省晋中灵石煤矿有限公司职工安全手册---瓦斯防治基本知识前言瓦斯灾害是煤矿安全生产的最大危害，是威胁矿工生命安全的“第一杀手”，纵观国内外煤矿事故，绝大多数集中在以瓦斯爆炸为主的“一通三防”事故上。
为深入贯彻落实“人人都是通风员”理念，加强井下员工对瓦斯治理重要性的认识，了解掌握瓦斯防治基础知识和管理技能，做到人人都懂通风知识，把住生产全过程通风工作的各个环节，及时排查消除事故隐患，实现安全生产。
特制作发放此安全手册，望广大职工认真学习，从而实现“人人懂、人人抓、为大家”的全员安全管理目标。
总经理：一、瓦斯的性质煤矿瓦斯是伴随煤层形成而形成的，是随煤而伴生的。
主要成分甲烷（CH4）是一种无色、无味、无臭的气体，它的重量较轻，一般浮在巷道的上半部，独头巷道和顶板冒落空间处，渗透性强，不溶解于水，具有燃烧性和爆炸性，能使人窒息。
主要危害是爆炸。
二、瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸应当具备三个条件：①瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%-16%。
②混合气体中氧的浓度不低于12%。
③有足够能量的点火火源，既引大温度，一般是450度-650度。
三、瓦斯的来源及积聚特点开采过程中，煤矿井下瓦斯主要有四个来源：一是从采落下来的煤炭中释放出来的瓦斯。
二是从采掘工作面煤壁内释放出来的瓦斯。
三是从煤巷两帮及顶板释放出来的瓦斯。
四是从采空区及围岩中释放出来的瓦斯。
煤矿生产过程中，井下瓦斯按它的四个来源不间断地向外释放，又被流过的风流稀释、带走，当井下风量不足或停风时，井下瓦斯浓度将升高，形成瓦斯积聚，瓦斯积聚只有快慢之分，没有积聚不积聚之别，简单的说，井下无风瓦斯就积聚，有风瓦斯就乘风而去，这就是瓦斯积聚的基本特点。
四、为什么采煤工作面上隅角容易集聚瓦斯：（1）采煤工作面后方采空区内积存着高浓度瓦斯，上隅角是采空区漏风的出口，漏风将采空区内的瓦斯携带到上隅角，又瓦斯相对密度小，采空区瓦斯沿倾斜方向向上移动，部分瓦斯将从上隅角附近逸散出来。
矿井通风、瓦斯防治基础知识
矿井通风基础知识矿井通风的基本任务：1、供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。
2、排出或冲淡有害气体，使之达到无害浓度，以保证安全生产。
3、调节井下气候。
4、在处理事故时，创造一个比较合适的救灾条件。
矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式和通风网络的总称。
矿井通风方法：是指矿井主要通风机对矿井的供风方式。
分为抽出式、压入式和混合式。
矿井通风方式：是指矿井进风井筒与回风井筒的布置方式。
分为中央式、对角式和混合式。
矿井通风网络：是指风流流经路线的连接形式。
分为串联、并联和复杂连接形式。
一、矿井的通风方法：1、抽出式通风抽出式通风又称负压通风。
通风机从井下或局部地点抽出污浊空气的通风方式，目前，我国大部分矿井采取抽出式通风。
抽出式通风在矿井主要通风机的作用下，矿井内空气的压力低于同标高大气压力，处于负压状态。
抽出式通风的主要优点是矿井主要进风巷道无需安设风门，便于运输、行人；矿井通风管理工作容易，另外在瓦斯矿井采用抽出式通风，由于矿井风流处于负压状态，当主要通风机因故停风时，井下风流压力提高，在短时间内可抑制采空区内瓦斯等有害气体的涌出，相对压入式通风，抽出式通风较安全。
2、压入式通风压入式通风又称正压通风，通风机向井下或风筒输送空气的通风方法。
压入式通风在矿井主要通风机的作用下，矿井内空气的压力高于同标高大气压力处于正压状态。
压入式通风机的缺点是矿井通风线路上需要设置控制风流的设施（如：风门、风窗等），从而漏风较大，通风管理工作较困难，且压入式通风使井下风流处于正压状态，当主要通风机因故停时风，井下风流压力降低，在短时间内采空区内瓦斯等有害气体的涌出量增加，造成瓦斯积聚，对安全不利。
当开采煤田上部第一水平，瓦斯涌出量小，且地面塌陷区分布较广时，宜采用压入式通风，此时可用一部分回风把塌陷区的有害气体压到地面，形成短路风流，避免了塌陷区有害气体的危害，因此，当矿区火区比较严重，若采用抽出式通风易将火区中的有害气体抽到井巷中，威胁安全，在这种情况下，可采用压入式通风。
矿井瓦斯防治基础知识基础知识
图 5 我国瓦斯压力与深度的关系
从5图中可以看出：
Ⅰ、我国大多数的煤层的瓦斯压力随深度增加呈线性增加，与煤的变质程度无关；
Ⅱ、地质条件正常，瓦斯风化带深度相同，处于同一深度下的煤层，瓦斯压力基本上是一致的；
Ⅲ、我国矿井实测资料表明，瓦斯压力（P）与深度（H）的关系可用下列直线关系表示；
表6 瓦斯分布带划分标准表
带 CO2 N2 CH4 Ar+Kr+Xe H2+N2 Ar/Xe
(%) M3/t (%) M3/t (%) M3/t (%) M3/t (%) M3/t
N2-CO2 20`~80 0.19~2.24 20~80 0.15~1.42 0~10 0~0.16 0.22~1.44 0.021~0.0178 <0.001 0.012
t------测试时煤样累计解吸时间， min 。
C------比例常数
T= t0+t
通过测定大数据组，用最小二乘方方法处理，可得出煤样的损失瓦斯量。也可直接由图表中算出损失量，见图 （7）
图 7 损失瓦斯量计算图
Ⅲ、间
W游----------游离瓦斯，M3/t；
由于各个煤田的成煤条件不一致，因此，各煤田的瓦斯组分也不相同。例如：辽宁红阳三井，由于受火山活动的影响，在Ⅰ、Ⅳ带之间形成了少见的二氧化碳沼气带。通常将沼气带以上的三个带统称为瓦斯风化带。起划分标准见表（6 ）
图 3 煤层瓦斯分布图
成煤过程及伴随的瓦斯涌出过程见图
图 4 煤层瓦斯生成流程
①、煤地层排放瓦斯时期的长短，时间越长，瓦斯风化带的深度越深；
②、层错动程度，错动程度越高。煤层排放瓦斯的不均匀性和排放程度就越大；
培训资料(瓦斯部分)
（矿井瓦斯基础知识部分）矿井瓦斯1、矿井瓦斯的成分1）基本成分：CH4、CO2、N2；2）其他成分：CO、H2S、H2、SO2（其他碳氢化合物“甲、乙、丙、丁烷”）。
以上气体（瓦斯的组分）除CO2、N2为窒息性气体以外，其它均为可燃气体，多数还具有爆炸的危险性。
2、沼气的基本性质1）物理性质①沼气是一种无色、无味、无臭的气体；②比空气轻，比重为0.554，在标准状态下，重0.716Kg/m3；巷道在微风或无风的状态下，瓦斯都浮在巷道的顶部，形成瓦斯层流。
所以《煤矿安全规程》对风速进行了必要的规定（回采工作面与煤及半煤巷掘进工作面的最低风速0.25 m/s，岩巷掘进工作面和其他行人巷道不允许低于0.15m/s；架空线机车运行的巷道最低风速 1.0 m/s），主要是防止巷道中的瓦斯在顶部形成瓦斯层流。
③沼气有较强的扩散性和渗透性。
沼气的扩散性比空气略大1.34倍。
在现场我们经常发现盲巷密闭或采空区的结束密闭前有瓦斯泄出。
所以，要求经常对密闭进行巡回检查，防止密闭前瓦斯超限。
2）化学性质①沼气微溶于水（在标准大气压下，20℃时，100升水可溶3.31升瓦斯；底板有水鼓气泡，检查瓦斯浓度很高；）。
②沼气无毒。
但浓度很高时，氧含量相对减少，能使人窒息死亡； {（当O2含量小于等于12%，死亡界线）；),%1(2142CH O -⨯=}； ③沼气不助燃。
但它与空气混合后具有可燃性和可爆性（民用瓦斯输送浓度不低于30%，可燃烧却为低浓度瓦斯）。
3、瓦斯可燃、可爆性及影响因素 1）瓦斯的可燃性、可爆性当它在空气混合达到一定浓度时，遇火源则能燃烧。
瓦斯浓度很低时，在火焰周围形成浅兰色的火焰，当火源熄灭，则燃烧停止，这说明低浓度瓦斯燃烧时，产生的热能不足以向邻近的未燃烧层传播（50年代以前很多小煤窑用燃油灯检查瓦斯！）。
但空气中的瓦斯浓度很高时，燃烧分解速度加剧，加速了传播速度，当传播速度超过了声速，则转变为爆轰反应，形成瓦斯爆炸。
矿井瓦斯基础知识
第一节矿井瓦斯基础知识
一、概述
1、矿井瓦斯：在煤矿生产中，从煤岩层中涌出的以
甲烷为主的有毒有害气体。
（矿井瓦斯是指井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气
体的总程，是成煤过程中的一种伴生物。
古代植物遗
体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物纤维
被分解、发酵、生成了瓦斯）
2、瓦斯的性质
瓦斯是一种无色、无味的气体。
（由于瓦斯常积聚在巷
道的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中，瓦斯的扩
散性很强，扩散性是空气的1.34倍，会很快的在空气
中扩散。
瓦斯本身五毒，但不能供人呼吸，瓦斯不助
燃，但与空气混合达到一定浓度后，遇到高温火焰时
能够燃烧或爆炸。
3、瓦斯的危害
①窒息（矿井瓦斯是一种有毒有害气体，当井下空
气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气中的氧
气浓度，人也会感到呼吸困难，使人窒息。
②瓦斯的燃烧和爆炸。
（当瓦斯与空气混合达到一
定浓度时，遇火就能燃烧或爆炸）
4、瓦斯的赋存
为什么煤体之所以能够保存一定数量的瓦斯，主要与煤的结构状态有密切关系，煤是一种复杂的。
矿井瓦斯基础知识
矿井瓦斯的特点
易燃性
01 矿井瓦斯具有易燃的特性，一旦积聚到一定浓度，极易发生爆 炸。
爆炸性
02 矿井瓦斯的爆炸性极强，发生爆炸会造成严重的事故和损失。
密度小
03 矿井瓦斯密度小于空气，容易积聚在井下低洼处，增加了安全 风险。
矿井瓦斯的危害
人员伤亡
矿井瓦斯爆炸会造成严 重的人员伤亡，是煤矿 安全的重大威胁。
电化学法 利用瓦斯与电极之间的 化学反应产生电流进行 检测
红外线法
利用瓦斯吸收红外线的 特性进行检测
瓦斯检测设备
瓦斯检测仪有可携带式、固定式等多种类型， 瓦斯监测系统能实时监测矿井中瓦斯浓度变化。
瓦斯监测技术
数据采集
采集井下各点瓦斯浓度 数据
数据传输
将采集到的数据传输至 监测中心
数据分析
对数据进行分析 判断瓦斯浓度变化趋势
破碎爆破
井下破碎爆破和煤壁破 裂是矿井瓦斯释放的重 要原因之一，需谨慎操 作。
矿井瓦斯普遍存 在于煤矿工作环
境
在煤矿作业中，矿井瓦斯是一种潜在的危险气 体，必须加强监测和控制，确保工人安全作业。 矿井瓦斯的释放不仅影响矿工的健康，还可能 引发严重的矿井事故。
● 02
第2章 矿井瓦斯的检测和监测
瓦斯检测方法
总结
矿井瓦斯治理技术涉及瓦斯抽采、灭火、通风系统优化以及瓦斯综合治理 等方面。通过采用这些技术，可以有效降低矿井瓦斯引发的安全隐患，保 障矿井生产的安全和稳定。
● 04
第四章 矿井瓦斯事故应急处理
瓦斯事故预防
定期检测和监测
01 确保瓦斯浓度安全
维护管理设备
02 加强瓦斯防治技术
03
瓦斯事故处理流程
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矿井瓦斯基础知识
一、矿井瓦斯的概念
矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生气体，是指煤矿井下以甲烷（CH4）为主的有毒有害气体的总称。
二、瓦斯的性质
矿井瓦斯通常指甲烷，是一种无色无味的气体，在标准状态下其密度为0.554。
甲烷扩散性强，扩散速度是空气的1.34倍，具有燃烧和爆炸性。
三、瓦斯的危害
1、窒息：当瓦斯浓度达到43％时，氧气冲淡到12％，人会感到呼吸困难；当瓦斯浓度达到57％时，氧气冲淡到9％，人就会窒息、死亡。
2、燃烧、爆炸：当瓦斯与空气混合达到一定浓度时，遇高温火源能燃烧、爆炸。
3、煤与瓦斯突出：摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息死亡、瓦斯爆炸。
四、瓦斯爆炸
1、瓦斯爆炸的概念：
瓦斯是一种能燃烧和爆炸的气体，瓦斯爆炸就是空气中氧气（O2）与瓦斯（CH4）进行剧烈氧化反应的结果，会产生二氧化碳和水蒸汽，并释放出大量的热量，这些热量能使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀并形成高温、高压，并以极高的速度向外冲出，而产生动力现象。
2、瓦斯爆炸的必备条件：
一是，一定的瓦斯浓度：当瓦斯浓度在5％～16％之间才能爆炸。
浓度不同，燃烧和爆炸的特性也不同，当瓦斯浓度小于5％时参加反应的瓦斯少，不能形成热量积聚，瓦斯不爆炸只燃烧；当瓦斯浓度达5％～9.5％时爆炸威力迅速增强，通过实验测定当瓦斯浓度在8.5％时，瓦斯全部参加反应，威力最强；当瓦斯浓度达9.5％～16％时爆炸威力逐渐减弱；当瓦斯浓
度高于16%时，由于氧气含量不足，热量被多余的瓦斯和周围其他介质吸收而降温，不能爆炸。
二是，一定的引火温度：瓦斯最低点燃温度为引火温度，在650～750℃。
三是，充足的氧气：瓦斯爆炸界限随混合气体中氧气浓度降低而缩小，当氧气浓度下降瓦斯爆炸下限缓慢上升，而上限迅速下降；当氧气浓度小于12％时，瓦斯则失去爆炸性，遇火不爆炸。
五、瓦斯爆炸产生的危害
1、爆炸温度高，瓦斯爆炸瞬时温度可达1850～2650℃之间，能烧伤人员、烧坏设备，并能引起火灾，扩大灾情。
2、爆炸压力大，高温时气体突然膨胀，形成冲击波，能够破坏井巷及设备，并扬起煤尘使之参与爆炸。
3、产生大量的有毒有害气体，爆炸后氧气供给不足，产生大量的一氧化碳，统计资料表明在爆炸中死于一氧化碳人数占总死亡人数的70％以上。