第一章矿井瓦斯灾害防治

图1-3-12 风筒分支法排放瓦斯
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5．掘进工作面局部的瓦斯积聚处理技术 （1）对于瓦斯涌出量大的掘进工作面尽量 使用双巷掘进，每隔一定距离开掘联络巷，构 成全负压通风。 （2）盲巷部分要安设局部通风机供风。 （3）掘进工作面及其巷道中很容易出现冒 落空洞或裂隙发育带，对于这些地点积聚的瓦 斯应使用上述有关方法予以及时处理。
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2．瓦斯爆炸的点火源
（1）电火花引起的瓦斯爆炸与电器设备的不合格和人员违
章操作有关。
（2）井下爆破引起的瓦斯爆炸和燃烧事故呈增加的趋势，
存在的问题主要有：
① 使用了不符合安全要求的炸药或炸药已经超过安全有效
期限。
② 充填炮泥不合格，造成放炮火焰存在时间过长。
③ 爆破炮眼布置不合理，抵抗限过低，或者放明炮、糊炮
《 规程》规定：一个矿井中，只要有一 个煤（岩）层中发现过瓦斯，该矿井即定为 瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度 进行管理。
矿井瓦斯等级，按照矿井相对瓦斯涌出量、 绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分：
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六、矿井瓦斯等级
❖ 低瓦斯矿井：相对涌出量不大于10 m³/t 且绝 对涌出量不大于40m³/min；
气体作用于孔隙壁的压力。
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四、矿井瓦斯的涌出
1．矿井瓦斯涌出形式 瓦斯从煤层或围岩中涌出的形式有两种： （1） 普通涌出。 （2）特殊涌出。 瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯突出
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四、矿井瓦斯的涌出
❖ 2．矿井瓦斯涌出量
❖ （1）Q绝=Q×C×60×24
❖
Q—矿井总回风道风量，m3/d；
❖
C—回风流中的平均瓦斯浓度，%。
16.55 10.20 3.00 3.20 4.12 2.16
失爆点处的气体(体 积)浓度/%
可燃气体
O2
4.3
5.1
5.3
8.4
6.1
12.1
7.3
14.6
13.9
6.0
18.6
8.6
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（三）矿井瓦斯爆炸的原因 （爆炸界限和引火源） 1．瓦斯积聚（定义） 瓦斯积聚是指体积超过0.5m3时的空间瓦斯浓度超
❖ （2）q相= Q绝×n/T
❖
Q绝—矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d；
❖
月；
n—矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d/
❖
T—矿井瓦斯鉴定月的产量，t/月。
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五、瓦斯涌出的影响因素
（1）煤层和围岩的瓦斯含量 （2）开采深度 （3）开采规模 （4）开采顺序与开采方法。 （5）地面气压的变化。
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六、矿井瓦斯等级
按照突出动力源的不同，突出又可分为倾出、 压出和突出。
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（二）煤(岩)与瓦斯突出的机理和条件 1. 突出机理 煤(岩)与瓦斯突出是一种力学现象，是
地应力、瓦斯和煤(岩)的物理力学性质3 个 因素综合作用的结果。地应力、瓦斯和煤 (岩)强度是突出的主要自然因素，突出的发 生与否取决于这3 个因素的一定组合。
害气体。
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（ 二）瓦斯爆炸的条件及影响因素
1、瓦斯爆炸的基本条件 ① 瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5％～16％ ； ② 混合气体中的氧浓度不低于12％ ； ③ 有足够能量的点火源
❖ 以上三条件必须同时具备。 ❖ 瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，
而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引 火延迟性，间隔的这段时间称感应期。
大家好
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矿井瓦斯灾害防治
爆破工（煤矿生产技术、爆破采煤技术、 掘进爆破技术、矿井通风）
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矿井瓦斯 灾害防治
❖
（讲义）
❖ 爆破工（煤矿生产技术、矿井通风）
❖ 四级安全培训中心 ❖ 主讲：陈晓阳
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矿井瓦斯灾害防治
❖ 第一节 ❖ 第二节 ❖ 第三节 ❖ 第四节
基本概念和理论概述 瓦斯爆炸及突出的规律 瓦斯爆炸的防治与处理技术 煤与瓦斯突出防治与处理
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图1-3-9 钻孔抽放裂隙带的瓦斯
2）顶板冒落空洞内积存瓦斯处理 （1）隔离法，见图1-3-10 。 （2）引风吹散法，常见的方法有：
图1-3-10 隔离法
图1-3-11 挡风板引风处理冒 落空洞中的瓦斯
1-挡风板；2-坑木；3-风筒
①导风板引风吹散法。（如图1-3-11所示）
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②风筒分支吹散法。见图1-3-12 ③压风管分支吹散法。色、无味、无臭、无毒的气体。
瓦斯比空气轻，其比重为O.554 ，因此在煤 矿井下常积聚在巷道顶部或上山迎头。瓦斯 的扩散能力是空气的1.34倍，且渗透能力很 强。瓦斯微溶于水，瓦斯不助燃，但条件适 宜时能发生燃烧和爆炸。 危害表现：窒息性、爆炸性、燃烧性和突出 性
（一）瓦斯爆炸的过程及其危害 1. 瓦斯爆炸的化学反应过程 最终的化学反应式为： CH4＋2O2＝CO2+2H2O +能量 如果煤矿井下O2不足，反应的最终式为： CH4+O2＝CO+H2+H2O +能量 2．瓦斯爆炸的产生与传播过程 3．瓦斯爆炸的危害 矿内瓦斯爆炸的有害因素是：高温、高压（冲击波）和有
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图1-1-l 顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化 I—N2-CO2；II—N2；III—N2-CH4；IV—CH4
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三、煤层瓦斯的赋存状 态
1、瓦斯的赋存状态 矿井瓦斯在煤、岩
层中以两种状态存在， 即自由状态和吸附状态。 自由状态又称游离状态。 吸附状态分为两种表现 形式，即吸着状态和吸收状 态。 自由瓦斯和吸附瓦斯关 系： 二者是处于一种动平衡 状态，即在一定条件下自由 瓦斯和吸附瓦斯可以互相转
等。
④ 爆破电路连线不合格，产生电火花。
⑤ 放炮器不合格或使用明电放炮等。
（3）摩擦撞击火花有时难以避免。
（4）井下严禁使用明火。
（5）其他情况有。
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二、煤(岩)与瓦斯突出
（一）煤(岩)与瓦斯突出分类 按照突出物质的不同，突出可分为煤与甲烷
突出、岩石与甲烷突出、砂岩和二氧化碳突出， 以及煤、岩、二氧化碳和甲烷突出。
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（三）煤(岩)与瓦斯突出的一般规律和预兆 1. 煤(岩)与瓦斯突出的一般规律
（1）危险性随开采深度及煤层厚度增大而增大。 （2）绝大多数发生在掘进工作面。 （3）引起应力状态突然变化的区域： （4）主要诱导因素是采掘作业，其次为爆破、风镐、手镐 作业。
2. 突出预兆 突出预兆主要有以下几种： ① 声响预兆。 ② 煤结构变化预兆： ③ 地压方面的预兆。④ 瓦斯方面的预兆。 ⑤ 其他预兆。
图1-1-2 煤体中瓦斯的赋存状 态示意图
1-自由瓦斯 ；2-吸着瓦斯； 3-吸收瓦斯；4-煤体；5-空隙
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2. 影响煤层瓦斯含量的因素 （1）煤田地质史。 （2）地质构造。 （3）煤层的赋存条件。 （4）煤层的围岩性质。 （5）煤的变质程度。 （6）岩浆活动。 （7）水文地质条件。
3. 煤层瓦斯压力 煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即
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第三节 瓦斯爆炸的防治与处理技术 主要内容
❖ 一、防止瓦斯积聚的技术措施 ❖ 二、防止点火源的出现 ❖ 三、加强瓦斯的检查和监测 ❖ 四、瓦斯爆炸的处理要点
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一、防止瓦斯积聚的技术措施
（一）按照《规程》的要求做好通风工作 （1）矿井通风必须采用机械通风。 （2）所有没有封闭的巷道必须保持足以稀释瓦斯到规定界 限的风量和风速。 （3）采煤工作面必须保持风路畅通，避免形成串连通风。 （4）掘进工作面供风最容易出现安全问题。 （5）对高瓦斯矿井，必须使用“三专两闭锁” 。 （6）整个矿井的生产和通风是相匹配的。
❖ 高瓦斯矿井：相对涌出量大于10 m³/t或者绝 对涌出量大于40m³/min；
❖ 煤与瓦斯突出矿井： 矿井在采掘过程中，只 要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即为突 出矿井，发生突出的煤层定为突出煤层。
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第二节 瓦斯爆炸及突出的规律 主要内容
一、瓦斯爆炸 二、煤(岩)与瓦斯突出
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一、瓦斯爆炸
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（二）及时处理局部聚积的瓦斯 1．回采工作面上隅角的瓦斯积聚处理技术 处理的方法有以下几种： 1）增风吹散法 （1）风障引流法。 （2）液压局部通风机吹散法。 （3）脉动通风技术吹散法 2）无火花设备抽排法 （1）风筒引射导风法。 （2）移动泵站抽放法。 （3）尾巷排放法。
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《 煤矿安全规程》 对该方法的应用提出如下要求： ① 工作面风流控制必须可靠； ② 专用排瓦斯巷道内不得进行生产作业和设置电器设备进。 ③ 专用排瓦斯巷道内风速不低于0.5 m/s； ④ 专用排瓦斯巷道内必须用不燃性材料支护，并应有防止产生 静电、摩擦和撞击火花的安全措施； ⑤ 专用排瓦斯巷道必须贯穿整个工作面推进长度且不得留有盲 巷； ⑥ 专用排瓦斯巷道内必须安设甲烷传感器，甲烷传感器应悬挂 在距专用排瓦斯巷道回风口15m处。 ⑦ 煤层的自燃倾向性为不易自燃。
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第一节 基本概念和理论概述 主要内容
一、 矿井瓦斯的定义及性质 二、 矿井瓦斯的成因和分带 三、 煤层瓦斯的赋存状态 四、 矿井瓦斯的涌出 五、 瓦斯涌出的影响因素 六、 矿井瓦斯等级
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一、矿井瓦斯的定义及性质
1．矿井瓦斯的定义 -广义，矿井瓦斯是指从煤层或岩层中放出或生产 过程中产生并涌入到矿井内的各种有毒有害气体的 总称。 - 狭义，专指甲烷（CH4）。
过2％的现象。 积聚原因主要有以下几个方面： （1）通风系统不合理，不完善。（串联通风、扩散
通风、无回风道独眼井及通风设施不全） （2）局部通风机停止运转 （3 ）风筒断开或者严重漏风。 （4）采掘工作面风量不足。 （5）局部通风机出现循环风。
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（6）风流短路。 （7）对封闭的区域或停工一段时间的工作面 恢复通风，未制定专门的排放瓦斯措施。 （8）采空区和盲巷中往往积存大量高浓度的 瓦斯。 （9）当采掘工作面推进到地质构造异常区域 时，有可能发生瓦斯异常涌出，造成瓦斯积聚。 （10）巷道冒落空洞由于通风不良容易形成瓦 斯积聚。