矿井瓦斯基础知识

• 第三个条件：足够的氧气 第三个条件： • 瓦斯爆炸是瓦斯的急剧氧化，没有足够的 氧气，瓦斯就不能爆炸。大量实验也证明， 瓦斯爆炸的浓度界限随氧浓度的下降而缩 小。当氧浓度降低时，瓦斯爆炸的浓度下 限缓慢地升高，而上限迅速下降。当氧浓 度低于12％时，瓦斯与空气的混合气体 就失去了爆炸性。
• （2）预防瓦斯爆炸的措施 • 瓦斯爆炸事故的危害是极其严重的，但是，瓦斯爆炸 事故也是可以预防的。预防瓦斯爆炸的技术措施也是 从瓦斯爆炸的条件出发提出来的。主要包括两个方面： 防止瓦斯积聚与超限、防止引燃火源。 • ㈠、控制瓦斯浓度，防止瓦斯积聚与超限 ㈠、控制瓦斯浓度 控制瓦斯浓度， • 防止瓦斯积聚与超限的措施很多，主要是加强通风工 作、加强检查、及时处理局部积聚的瓦斯和抽放瓦斯 等四个方面。 • a、加强通风工作 • 加强矿井通风是防止瓦斯积聚的基本方法之一。矿井 都应有合理的通风系统，做到供风稳定、连续不断和 安全可靠，有效风量率高，满足井下各个用风地点的 需要，保证及时有效地将涌出的瓦斯冲淡或排出。如 果出现通风不良，就不能有效地将瓦斯冲淡排出。
• 爆炸时的初温越高，爆炸的浓度界限越扩大。实验 证明：当初温在20℃时，瓦斯爆炸的浓度界限为 6.0-13.4％；100℃时为5.45-13.5％；700℃时 为3.25-18.75％。当矿井发生火灾时，现场的高 温会使原来不具备爆炸条件的瓦斯也能发生爆炸。 • 煤尘和其它可燃性气体的混入，能使瓦斯爆炸的浓 度界限扩大。当空气中有爆炸性煤尘飞扬时，瓦斯 浓度在3％以上就能爆炸。若有可燃性气体同时存 在时，爆炸的界限也扩大。 • 惰性气体混入，将起着阻碍爆炸的作用，爆炸界限 缩小。 • 从上面可以看出，只要是产生了瓦斯积聚这一条件， 就有发生瓦斯爆炸的可能。
• 达到爆炸浓度的瓦斯遇到高温火源时并不立即发 生爆炸。这种需要迟延一个很短时间才爆炸的现 象称为引火延迟现象，其引火延迟时间称为感应 期。瓦斯爆炸的感应期最长的是14s(温度在 700度，瓦斯含量为8%)最短的是0.07s(温度 在1025度，瓦斯含量为6%)。 • 任何一个火源，只有当其作用延续时间超过感应 期时才是危险的。例如在使用安全炸药进行爆破 时，虽然炸药爆炸的初温可达2000℃左右，但 是在绝大多数情况下，这一高温持续的时间极短 （通常仅为千分之几秒），小于瓦斯爆炸的感应 期，所以不会引起瓦斯爆炸。但若炸药质量不合 格、炮泥充填不符合规定或违章放炮等，爆炸后 的高温存在的时间就会延长，就有可能引起瓦斯 爆炸。因此，井下爆破作业，必须使用煤矿许用 炸药和煤矿许用电雷管。
• 3）矿井空气成分改变 • 瓦斯爆炸后的空气中，氧气浓度大为降低，产生大量 的一氧化碳等有毒有害气体，同时形成爆炸性气体。 在瓦斯爆炸中如果有煤尘参与爆炸生成的一氧化碳将 会更多。一氧化碳蔓延范围广，危害时间长。所以， 在瓦斯爆炸造成的伤亡中，一氧化碳中毒致死者占很 大比重。 • 案例：2003年8月11日6时40分，山西大同杏儿沟 煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，造成43人死亡。在爆炸 后的现场调查发现，死亡人员多数为CO中毒致死。 同时也发现，下井的工人没有携带自救器的。 • 瓦斯爆炸的后果如此恶劣，危害如此之大，令人听后 毛骨耸然，因此人们就得采取措施来防止瓦斯爆炸。 要防止瓦斯爆炸，必须从其源头的防止，也就是来先 弄清楚发生瓦斯爆炸的条件，然后根据这些条件来相 应的采取措施。
• 再讲第二个条件：高温火源 再讲第二个条件： • 一般情况下瓦斯的点燃温度为650-750℃。不同浓度 的瓦斯，其点燃温度也不同。明火、煤炭自燃、电气 火花、赤热的金属表面、吸烟、撞击或摩擦产生的火 花等煤矿井下所能遇到的大多数火源都足以引燃瓦斯。 例如火柴的明火火焰可达1200℃，吸烟时温度可达 1200 650～800℃。 650 800 • 案例：2003年3月22日12时50分，山西吕梁地区孝 义市驿马乡孟南庄煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，造成 72人遇难。事故分析认为，发生爆炸的原因是工作面 风量小，造成瓦斯积聚，达到了爆炸极限，工人在工 作面上吸烟引起了瓦斯爆炸案例：2003年12月7日 张家口蔚县隆泰煤矿发生瓦斯爆炸事故，造成20人死 亡，事故原因是该矿供风不足，达到瓦斯爆炸浓度，
２、瓦斯的危害
• ㈠瓦斯虽无毒，但当空气中瓦斯的浓度大于一定浓度 瓦斯虽无毒， 能使人缺氧而窒息死亡。 时，能使人缺氧而窒息死亡。 • 矿井发生窒息事故的主要原因是：缺氧，产生缺氧的 原因是：（1）、在高突矿井煤与瓦斯突出，引起氧含 量突然减少。（2）、在低瓦斯矿井通风不良地点二氧 化碳或氮气增加，使氧含量下降。（3）、盲巷密闭区， 有害气体增加，氧含量下降。(石谷煤矿测风员在检查 井下独头盲巷内瓦斯时，发生事故案例) • ㈡瓦斯达到一定浓度会发生爆炸。 瓦斯达到一定浓度会发生爆炸。 • 瓦斯爆炸是瓦斯和空气混合后，在一定的条件下遇高 温热源发生的剧烈的化学反应，并伴有高温高压的现 象。在瓦斯爆炸过程中，火焰从火源占据的空间不断 地传播到爆炸性混合气体所在的整个空间。 • 矿井一旦发生瓦斯爆炸，后果是非常严重的，给人民 的生命财产带来非常恶劣的后果。瓦斯爆炸主要有三 大危害：火焰锋面、冲击波、矿井空气成分变化。
矿井瓦斯基础知识
主讲人： 主讲人：王吉斋
一、基础知识
• 1、矿井瓦斯的性质、来源及涌出 矿井瓦斯的性质、 • 从广义上讲，矿井瓦斯就是所有这些有毒有害气体的总称。 从广义上讲，矿井瓦斯就是所有这些有毒有害气体的总称。 但是在所有来源于煤层的有毒有害气体中，又是以甲烷（沼 但是在所有来源于煤层的有毒有害气体中，又是以甲烷（ 为主的，所以在煤矿上，说瓦斯有时又是单独指甲烷。 气）为主的，所以在煤矿上，说瓦斯有时又是单独指甲烷。 我们这里所讲的矿井瓦斯就主要指的甲烷来说的。 我们这里所讲的矿井瓦斯就主要指的甲烷来说的。 • 瓦斯是古代植物在成煤的过程中，伴随煤炭同时生成的。它 瓦斯是古代植物在成煤的过程中，伴随煤炭同时生成的。 是一种无色、无味、无毒的气体。瓦斯微溶于水， 是一种无色、无味、无毒的气体。瓦斯微溶于水，扩散性很 强，能从邻近煤层穿过岩层裂缝而到其它煤层的采空区和巷 道中去。 道中去。 • 瓦斯以游离状态和吸附状态存在于煤岩体的孔隙和裂隙中， 瓦斯以游离状态和吸附状态存在于煤岩体的孔隙和裂隙中， 煤岩体中到底能有多少瓦斯呢，这要受煤层埋藏深度、 煤岩体中到底能有多少瓦斯呢，这要受煤层埋藏深度、煤层 及其围岩的透气性、煤层倾角、煤层露头、地质构造、 及其围岩的透气性、煤层倾角、煤层露头、地质构造、煤化 程度、地层的地质史、水文地质条件等的影响。 程度、地层的地质史、水文地质条件等的影响。 • 在煤层或煤层附近进行采掘时，煤岩的完整性受到破坏，地 在煤层或煤层附近进行采掘时，煤岩的完整性受到破坏， 压的分布也发生了变化，一部分煤、岩的透气性增加， 压的分布也发生了变化，一部分煤、岩的透气性增加，在这 种情况下，瓦斯就从煤岩体中涌出，矿井瓦斯涌出量的大小， 种情况下，瓦斯就从煤岩体中涌出，矿井瓦斯涌出量的大小， 取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。 取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。
• 现在让我们来了解一下有关瓦斯浓度的规定： • 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0 ％或二氧化碳浓度超过1.5％时，都必须停止工作，撤出 人员，采取措施，进行处理。 • 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0％时， 必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20米以内风流中的 瓦斯浓度达到1.0％时，严禁爆破。 • 采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机及其开关安设 地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1.5％时，必须 停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。对因瓦斯浓 度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到 1.0%以下时，方可通电开动。 • 采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5立方米的空间内 积聚的瓦斯浓度达到2.0％时，附近20米以内必须停止工 作，撤出人员，切断电源，进行处理。 • 局部通风机因检修、停电等原因停风时，必须撤出人员， 切断电源。恢复通风前，必须检查瓦斯。只有在局部通风 机及其开关附近10米以内风流中的瓦斯浓度都不超过
• （1）火焰锋面 • 火焰锋面是沿巷道运动的化学反应带和烧热的气体总 称。火焰锋面的传播速度可在宽阔的范围内变化，从 每秒数米到最大的爆轰传播速度2500米/秒。 • 火焰锋面沿巷道运动好似活塞一样，在运动过程中把 可燃气体收集起来并点燃。火焰锋面通过时，遭遇到 的人们会被烧伤；电气设备会被烧坏，电缆尤甚；还 会引起火灾。 • （2）冲击波 • 爆炸时产生的高温和高压，促使爆源附近的气体以极 大的速度（可达每秒几百米甚至数千米）向外冲击， 形成冲击波，造成人员伤亡、巷道和机械设备被破坏， 扬起大量煤尘并使之参与爆炸。这里举1个案例： • 案例：2003年11月14日11时44分，江西丰城矿务 局建新煤矿1010回采工作面发生瓦斯事故（2003年 最后一起特大瓦斯爆炸事故）。爆炸后形成的强大冲 击波导致井下塌陷，封住出口，使人员不能及时逃隔 现场，造成51人死亡。
• b、加强瓦斯检测与监控 • 搞好瓦斯浓度检测与监控工作，是确保安全生产，预防瓦 斯事故的重要前提。所以瓦斯检测与监控在煤矿安全生产 中占居着非常重要的地位。井下工作的全体人员都要认真 学习《煤矿安全规程》，并严格执行《煤矿安全规程》中 有关瓦斯浓度的有关规定。因为这些规定，都是来保证我 们广大职工的根据利益的，如果不认真执行，就可能招来 灭顶之灾。 • 案例：2003年1月11日清晨4时45分，黑龙江方正县宝 兴煤矿发生特大瓦斯爆炸事故，当时在井下作业的36人， 除2人距离井口较近脱险外，其余34人全部遇难。国家煤 矿安全监察局组织的联合调查组调查后确认，这是一起由 于违章作业引发的重大责任事故。但令调查人员震惊的是， 在事故发生前的2时16分到3时35分之间70多分钟里， 安全监测系统曾10次发出过瓦斯超限报警，其中一次发 生在2时41分45秒，瓦斯浓度达到1.72%，报警时间持
3、瓦斯爆炸的条件及预防措施
• （1）爆炸的条件 • 瓦斯爆炸必须具备三个基本条件，缺一不可。一是空气中瓦 斯浓度达到5～16%；二是要有高温引爆火源（650～ 750℃)；三是空气中氧气浓度不低于12%。 • 下面先讲第一个条件：瓦斯爆炸的浓度 下面先讲第一个条件： • 试验证明：当瓦斯浓度低于5％时，瓦斯与空气的混合气体 无爆炸性，遇到火源后只能燃烧，而不能爆炸；浓度在5％ 到16％时，混合气体有爆炸性；浓度大于16％时，混合气 体既不能燃烧也不能爆炸。 • 但瓦斯爆炸浓度的界限并不是固定不变的，它受爆炸初温、 压力及煤尘和其它可燃性气体、惰性气体混入等因素的影响。