小甘溝煤礦瓦斯防治措施

　　第一章 礦井瓦斯基礎(chǔ)知識(shí)

　　一、瓦斯的性質(zhì)

　　1、瓦斯的概念：瓦斯是指礦井種主要有煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體，有時(shí)單獨(dú)指甲烷。

　　從廣義上講，瓦斯由于其組成成分的不同，形制具有很大的差別。從安全的角度可以將這些組分劃分為四類：(1)可燃性氣體，這些氣體具有可燃燒的特性，在一定濃度范圍內(nèi)與空氣的混合氣體往往具有爆炸性，對(duì)煤礦安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅;(2)有毒性氣體，這些氣體達(dá)到一定濃度時(shí)，會(huì)直接威脅人體的健康甚至生命;(3)窒息性氣體，這些氣體往往賦存在煤體或其圍巖內(nèi)，開(kāi)采過(guò)程中大量涌出到生產(chǎn)空間，從而使空氣中氧氣濃度降低，造成人員窒息;(4)放射性氣體

　　礦井中的瓦斯主要來(lái)源于煤層及圍巖內(nèi)涌出到礦井中的氣體。

　　2、瓦斯的基本性質(zhì)

　　瓦斯是無(wú)色、無(wú)味的氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下密度為0.716kg/m3，為空氣密度的0.554倍。瓦斯在空氣中具有較強(qiáng)的擴(kuò)散性，局部地點(diǎn)較高濃度的瓦斯會(huì)自動(dòng)向低濃度的區(qū)域擴(kuò)散，從而使瓦斯?jié)舛融呌诰鶆颉?/p>

　　在無(wú)風(fēng)或微風(fēng)的巷道，一方面涌出的瓦斯會(huì)擠占空氣的空間，使空氣中的氧氣濃度下降，從而使空氣具有窒息性。另一方面，涌出的瓦斯只依賴擴(kuò)散作用與空氣混合，在涌出源附近它首先會(huì)上升并集聚在巷道頂板上，形成瓦斯層，隨著距涌出源距離的增加，瓦斯與空氣的混合才逐漸均勻。

　　3、瓦斯的燃燒爆炸性

　　瓦斯是一種可燃性氣體，當(dāng)其在空氣中的濃度達(dá)到某一范圍時(shí)，遇適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)火源就會(huì)發(fā)生爆炸。按照瓦斯在空氣中發(fā)生燃燒的性狀不同，可以將它分為三個(gè)區(qū)間：(1)助燃區(qū)間，瓦斯?jié)舛却笥?%至小于爆炸下限5%。(2)爆炸區(qū)間，瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)(5%---16%);(3)擴(kuò)散燃燒區(qū)間，瓦斯?jié)舛却笥诒ㄉ舷?16%)。

　　4、瓦斯的檢測(cè)

　　光學(xué)甲烷檢定儀，在裝備有二氧化碳過(guò)濾器時(shí)，它可以分別檢測(cè)出二氧化碳和甲烷濃度。但是，在任何條件下，他都無(wú)法分辨甲烷與一氧化碳、氫氣，乙烯及其他烯炔類氣體，而只能測(cè)定其混合物的影響。

　　二、煤礦井下瓦斯的存在

　　1、瓦斯在煤層中的賦存

　　瓦斯在一定壓力下以游離和吸附兩種狀態(tài)賦存在煤體中。游離瓦斯存在與煤的孔隙和裂隙中，吸附瓦斯積聚在孔隙壁面上。游離瓦斯和吸附瓦斯處在動(dòng)平衡狀態(tài)。

　　在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，游離的瓦斯首先散到開(kāi)采空間，使得靠近開(kāi)采空間的煤層中瓦斯壓力降低，游離瓦斯量減少，這是，煤中吸附的瓦斯就解析出來(lái)，成為新的游離態(tài)瓦斯。這一過(guò)程不斷重復(fù)，從而使煤層中的瓦斯源源不斷地涌出到開(kāi)采空間。

　　2、煤層瓦斯含量

　　煤層瓦斯含量是指單位質(zhì)量或體積的煤中所含的瓦斯量。

　　影響煤層瓦斯含量的因素：(1)煤田地質(zhì)史;(2)地質(zhì)構(gòu)造;(3)煤層的賦存條件;(4)煤的變質(zhì)程度;(5)煤層圍巖的性質(zhì);(6)水文地質(zhì)條件

　　3、煤層的瓦斯壓力

　　煤層的瓦斯壓力是指賦存在煤層孔隙中的游離瓦斯所表現(xiàn)出來(lái)的氣體壓力，它是決定煤層瓦斯含量、瓦斯涌出速率及瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的一個(gè)重要參數(shù)。

　　4、井下空氣中的瓦斯：(1)靜止空氣中的瓦斯;(2)層流風(fēng)流中的瓦斯;(3)紊流風(fēng)流中的瓦斯。

　　5、井下瓦斯檢查和管理：(1)瓦斯檢查區(qū)域的劃分;(2)檢查點(diǎn)的確定;(3)瓦斯檢查工的交接班制度;(4)瓦斯檢查的請(qǐng)示報(bào)告制度、審查制度。

　　三、開(kāi)采過(guò)程中瓦斯的運(yùn)動(dòng)

　　由于受采動(dòng)影響，瓦斯在其壓力作用下會(huì)涌出到開(kāi)采空間，這一現(xiàn)象可以分為兩個(gè)相連的過(guò)程，即瓦斯在煤層內(nèi)的運(yùn)移和瓦斯從圍巖、煤壁的涌出。礦井瓦斯的涌出除包括圍巖、煤壁涌出的瓦斯外，還包括采落煤炭放散的瓦斯和采空區(qū)涌出的瓦斯等。

　　1、煤層中的瓦斯流動(dòng)

　　煤層是由宏觀裂隙和微觀孔隙組成的多孔介質(zhì)，一般情況下，以承壓狀態(tài)賦存在煤層中的瓦斯，當(dāng)回采、掘進(jìn)、打鉆等工作破壞了煤層中原有的壓力平衡后，便會(huì)由高壓向低壓流動(dòng)。

　　氣體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)主要包括兩個(gè)方面，即擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和滲流運(yùn)動(dòng)。在尺寸較大的裂隙系統(tǒng)中，瓦斯運(yùn)動(dòng)屬于滲流運(yùn)動(dòng)，而在孔隙結(jié)構(gòu)的微孔中，則是擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。

　　流動(dòng)的形態(tài)：(1)單項(xiàng)流動(dòng);(2)徑向流動(dòng);(3)球向流動(dòng)。

　　2、采動(dòng)影響下鄰近煤層瓦斯的流動(dòng)

　　當(dāng)開(kāi)采煤層的頂?shù)装宓貙又杏朽徑簩訒r(shí)，受到本每層開(kāi)采影響，頂?shù)装宓貙佣紩?huì)發(fā)生不同程度的位移和應(yīng)力的重新分布，而在地層中再乘大量的裂隙，使鄰近煤層中的瓦斯可以通過(guò)這些裂隙涌出到開(kāi)采空間。

　　3、礦井瓦斯涌出

　　按照瓦斯涌出的形式可以分為普通涌出和特殊涌出。普通涌出是指在時(shí)間上和空間上比較均勻、普遍發(fā)生的不斷涌出，它是礦井正常狀態(tài)下的涌出。特殊涌出是指在時(shí)間上與空間上突然、集中發(fā)生的涌出，涌出速率很不均勻，如瓦斯噴出、煤與瓦斯突出。(1)煤巖壁瓦斯涌出，采煤工作面煤壁瓦斯涌出;掘進(jìn)工作面瓦斯涌出;(2)采空區(qū)瓦斯涌出。

　　4、影響礦井瓦斯涌出量的因素

　　一個(gè)礦井，在生產(chǎn)過(guò)程中涌出到風(fēng)流中的瓦斯總量稱為礦井瓦斯涌出量。礦井瓦斯涌出量的大小通常用兩個(gè)參數(shù)來(lái)表示，即礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和礦井相對(duì)瓦斯涌出量。

　　礦井瓦斯涌出量受到諸多因素的影響。這些因素大體可分為兩種，即自然因素和開(kāi)采因素。

　　(1)自然因素，煤層的瓦斯含量及特性;煤層的埋藏特性;地面大氣壓力的變化;(2)開(kāi)采因素，開(kāi)采順序和回采工藝;開(kāi)采強(qiáng)度和產(chǎn)量;工作面的通風(fēng)方式和通風(fēng)壓力。

　　5、礦井瓦斯等級(jí)劃分及鑒定

　　(1)礦井瓦斯等級(jí)的劃分

　　礦井瓦斯等級(jí)根據(jù)礦井相對(duì)涌出量、礦井絕對(duì)涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：低瓦斯礦井：q0≤10m3/t且q<40m3/min;高瓦斯礦井：q0>10m3/t或q>40m3/min;煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。

　　低瓦斯礦井中，相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個(gè)別區(qū)域(采區(qū)或工作面)為高瓦斯區(qū)，應(yīng)按照高瓦斯礦井管理

　　(2)礦井瓦斯等級(jí)鑒定。鑒定進(jìn)行的時(shí)間;鑒定時(shí)的生產(chǎn)條件;測(cè)定的內(nèi)容和要求;瓦斯涌出量的計(jì)算;鑒定報(bào)告;基建礦井的瓦斯鑒定;煤與瓦斯突出礦井的測(cè)定。

　　瓦斯爆炸及其防治

　　1、瓦斯爆炸的基本條件。瓦斯爆炸的發(fā)生必須具備三個(gè)條件，一是瓦斯?jié)舛仍诒ń缦迌?nèi)，一般為5%----16%;二是混合氣體中氧的濃度不低于12%;三是有足夠能量的點(diǎn)火源。

　　2、瓦斯爆炸條件在煤礦井下存在的可能性。通風(fēng)不良，造成瓦斯積聚;氧濃度容易具備;點(diǎn)火源很多，明火火焰;炙熱表面和炙熱氣體;機(jī)械摩擦及撞擊火花;電火花。

　　3、影響瓦斯爆炸發(fā)生的因素，(1)其他可燃?xì)怏w的影響;(2)氧濃度和過(guò)量惰氣的影響;(3)溫度的影響;(4)氣壓的影響;點(diǎn)火源能量的影響。

　　4、煤礦井下瓦斯爆炸的過(guò)程及危害。(1)瓦斯爆炸的原理和過(guò)程;(2)瓦斯爆炸的主要危害，爆炸沖擊波;火焰鋒面;大氣成分的變化。

　　5、瓦斯爆炸事故的預(yù)防。(1)瓦斯爆炸事故的原因分析，依據(jù)對(duì)以往瓦斯爆炸事故的統(tǒng)計(jì)，在引起瓦斯爆炸事故的原因中，除違章作業(yè)、違章指揮等現(xiàn)場(chǎng)管理因素外，安全生產(chǎn)技術(shù)措施不完善、不落實(shí)，安全技術(shù)水平不高是造成事故的主要原因。從瓦斯爆炸發(fā)生的地點(diǎn)看，絕大多數(shù)都發(fā)生在采煤工作面和掘進(jìn)工作面，這類事故占事故總量的90%以上。從引起爆炸的火源看，以1996年的統(tǒng)計(jì)為例，以爆破火焰引燃居多，其它依次為明燈、失爆、撞擊、吸煙和摩擦火焰等。(2)瓦斯積聚。所謂瓦斯積聚是指體積超過(guò)0.5m3的空間瓦斯?jié)舛瘸^(guò)2%的現(xiàn)象。局部地點(diǎn)的瓦斯積聚是造成瓦斯爆炸的根源。對(duì)井下瓦斯?fàn)顩r的不了解、礦井通風(fēng)系統(tǒng)不合理布置、通風(fēng)設(shè)施的毀壞等，都容易造成瓦斯積聚。工作面風(fēng)量不足引起瓦斯積聚;通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量差、管理不善引起瓦斯積聚、串聯(lián)通風(fēng)、不穩(wěn)定分支等引起的瓦斯積聚;局部通風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)造成的瓦斯積聚;恢復(fù)通風(fēng)排放瓦斯時(shí)期容易造成瓦斯事故;采空區(qū)及盲巷中積聚的瓦斯;瓦斯異常涌出造成的瓦斯積聚;巷道冒落空洞等的瓦斯積聚;小煤礦瓦斯積聚的原因。獨(dú)眼井開(kāi)采，沒(méi)有形成通風(fēng)系統(tǒng);未安裝主要通風(fēng)機(jī)，依靠自然風(fēng)壓進(jìn)行通風(fēng);使用局部通風(fēng)機(jī)代替主要通風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)能力不匹配，井下風(fēng)量過(guò)小;回風(fēng)井筒兼做提升，礦井漏風(fēng)嚴(yán)重;礦井或工作面停工停風(fēng);井下通風(fēng)系統(tǒng)紊亂;掘進(jìn)工作面無(wú)通風(fēng)機(jī)或一臺(tái)通風(fēng)機(jī)給多個(gè)掘進(jìn)面供風(fēng);礦井瓦斯檢查制度執(zhí)行不嚴(yán)格，儀器儀表送損壞或失效;礦進(jìn)技術(shù)力量配備不足。(3)瓦斯爆炸的點(diǎn)火源。井下爆破;電火花;摩擦撞擊火花;明火點(diǎn)燃。

　　6、預(yù)防煤礦爆炸事故的技術(shù)措施。(1)防止瓦斯積聚的技術(shù)措施。保證工作面的供風(fēng)量;處理采煤工作面回風(fēng)隅角的瓦斯積聚。掛風(fēng)障引流;尾巷排放瓦斯法;風(fēng)筒導(dǎo)風(fēng)法;掘進(jìn)工作面局布瓦斯積聚處理。充填法;引風(fēng)法;風(fēng)筒分支排放法、黃泥抹縫法;鉆孔抽放裂隙帶的瓦斯;刮板輸送基地槽瓦斯積聚的處理;通風(fēng)異?；蛲咚褂砍霎惓r(shí)期因特別注意的事項(xiàng);(2)防止點(diǎn)火源的出現(xiàn)。加強(qiáng)管理，提高防火意識(shí);防止放炮火源;防治電器火源和靜電火源;防止摩擦和撞擊點(diǎn)火;防止明火點(diǎn)燃;防止其他火源;(3)加強(qiáng)瓦斯的檢查和檢測(cè)。

　　7、防止災(zāi)害擴(kuò)大的措施。分區(qū)通風(fēng);隔爆、阻爆裝置。用巖粉阻隔爆炸的蔓延;用水預(yù)防和阻隔爆炸;自動(dòng)式防爆棚;編制礦井災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃。當(dāng)前礦井安全狀況、生產(chǎn)狀況;災(zāi)害處理計(jì)劃。

　　新疆呼圖壁縣煤炭多種經(jīng)營(yíng)責(zé)任有限公司小甘溝煤礦

　　“瓦斯治理示范”活動(dòng)

　　礦井瓦斯防治措施

　　編 制： 范 旺 中

　　審 核： 陳 斌

　　礦 長(zhǎng)： 降 紅 兵

　　日 期： 2011年2月