矿井瓦斯基础知识课件

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1、矿井瓦斯基础知识,主讲人：王吉斋,一、基础知识,1、矿井瓦斯的性质、来源及涌出 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。 瓦斯是古代植物在成煤的过程中，伴随煤炭同时生成的。它是一种无色、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。 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、煤层及其围岩的透气性、煤层倾角、煤层露头、地质构造、

2、煤化程度、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，取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。,煤矿安全规程规定：一个矿井中只要有一个煤（岩）层中发现瓦斯，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。矿井瓦斯等级，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：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10立方米/吨且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米/分。 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10立方米/吨或矿

3、井绝对瓦斯涌出量大于40立方米/分。 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。 矿井地质报告认为：亭南矿井未来矿井瓦斯等级可参照邻近矿井确定，经过综合确定，本矿井瓦斯相对瓦斯涌出量为12m3/t，为高瓦斯矿井。整个地质勘探过程中，未发现瓦斯突出现象。,、瓦斯的危害,瓦斯虽无毒，但当空气中瓦斯的浓度大于一定浓度时，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

4、事故案例) 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。,（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

5、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。,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。

6、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。,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

7、三个基本条件，缺一不可。一是空气中瓦斯浓度达到516%；二是要有高温引爆火源（650750)；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 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。,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

8、-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。,再讲第二个条件：高温火源 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

9、可达1200，吸烟时温度可达650800。 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，工人在井下擅自打开矿灯灯罩致使产生火花引起瓦斯爆炸事故。,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

10、(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。,第三个条件：足够的氧气 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

11、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。 、控制瓦斯浓度，防止瓦斯积聚与超限 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

12、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。,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

13、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%，报警时间持续5分多钟。,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

14、，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0.5%时，方可人工开启局部通风机。,临时停工的地点，不得停风。

15、否则必须切断电源，设置栅栏，揭示警标，禁止人员进入，并向矿调度室报告。停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0或其它有害气体超过煤矿安全规程第一百条的规定不能立即处理时，必须在24小时内封闭完毕。 当现场发现瓦斯超限或瓦斯积聚时，瓦斯检查员有权立即停止该地点的所有工作、撤出人员，并及时报告调度室值班人员及通巷队值班人员，采取措施处理。 采用符合煤矿安全规程规定的串联通风时，必须在进入被串工作面的风流中装设甲烷断电仪，且瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过0.5%。 矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工、采煤机司机、掘进机司机及电机车司机下井时，必须携带便携式甲

16、烷检测仪。瓦斯检查工必须携带便携式光学甲烷检测仪。安全监测工必须携带便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪。,采煤工作面班长到现场后，应将便携仪悬挂在工作面的回风隅角处。掘进工作面班（组）长到现场后，应将便携仪悬挂在迎头5米以内，距顶板不大于300毫米，距巷道壁不小于200毫米处。采煤机司机携带的便携仪，到工作地点后必须将其悬挂在胸前或挂在采煤机上，瓦斯浓度达到1.5时，必须停止工作，切断电源，撤除人员，进行处理。电机车司机携带的便携仪，必须将其悬挂在电机车的驾驶室内，甲烷浓度达到0.5报警，停止运行。 所有采掘工作面、硐室、使用中的机电设备的设置地点、有人员作业的地点都应纳入瓦斯检查范围。 采掘工作面的瓦斯浓度检查次数如下：低瓦斯矿井中每班至少2次，高瓦斯矿井中每班至少3次，瓦斯检查间隔时间要均衡。瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。,普通型携带式电气测量仪表，必须在瓦斯浓度1.0%以下的地点使用，并实时监测使用环境的瓦斯浓度。 检修或搬迁电气设备、电缆和电线前，必须切断电源，检查瓦斯。 爆破作业必须执行“一炮三检”、“三人连锁” 制度。 煤