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1、贵 州 职 业 技 术 学 院 Guizhou Vocational Technical Institute陆晓东 2010年12月矿井瓦斯防治Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院第一章：矿井瓦斯基础知识一、瓦斯的含义瓦斯又叫沼气（CH4），其化学名称叫甲烷，人们常说的瓦斯有广义和 狭义之分：狭义专指沼气。如煤矿安全规程中规定的瓦斯浓度指标、甲烷传感 器、便携仪、断电仪显示的数据等，是狭义的。广义
2、矿井环境中以沼气为主的有毒有害“混合气体”（CO、CO2、 H2S）的总称。如讲盲巷不准进、里面有瓦斯，是广义之称。Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院二、甲烷的性质甲烷（CH4）是一种无色、无臭、无味、无毒比空气轻微溶于水、扩 散性很强的气体，易于在矿山巷道顶部、上山掘进工作面和顶板冒落空 洞处积聚；甲烷本身无毒，但不能供人呼吸，不助燃，与空气混合到一 定浓度后，遇到高温热源时能燃烧或爆炸。矿井
3、瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳 (CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷 、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢 (H2S)等。由于甲烷（俗称沼气）是矿井瓦斯的主要成分，因而人们习惯上所说的瓦斯，通常指甲烷而言。Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院三、瓦斯（既甲烷）的成因甲烷是腐植型有机物（植物）在成煤过程中
4、生成的。 两个阶段：（1）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭）4C6H10O5 = 7CH4 + 8CO2 + C9H6O + 3H2O特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存气体少。（2）变质阶段（从泥炭到烟煤）4C16H18O5 = C57H56O10 + 4CO2 + 3CH4 + 2H2O（泥炭-褐煤）C57H56O10 = C54H42O5 + CO2 + 2CH4 + 3H2O（褐煤-烟煤）C54H42O5 = C13H4 + 2CH4 + H2O （烟煤-无烟煤）矿井内的甲烷一般主要来自开采煤层和顶底板的邻近煤层既煤线，少量来自煤岩层。Guizhou Vocational Techni
5、cal Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院特点：（1）碳化过程生成的大量气体。初期：主要为CO2，CH4不多。随着碳化程度的提高，CO2减少，CH4增多，同 时生成重烃。（2）碳化的同时，煤的物质分子式、结构发生变化；（3）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存。但煤层瓦斯含量远小于生成量 。减少的原因：（1）地质构造运动；（2）运移到适于贮存地点，形成气藏；（3）溶解于水中（长久地质年代过程中）；（4）逸散于大气中（从煤层露头）。矿井内的甲烷一般主要来
6、自开采煤层和顶底板的邻近煤层既煤线，少量来自围岩层。Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院四、煤层瓦斯赋存的垂直分带性煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆 盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的 瓦斯呈现出垂直分带特征。瓦斯空气-1000m-800m-600m-400m-200mCO2-N2 N2N2- CH4CH
7、4Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院四带： CO2- N2带、N2带、N2CH4带、CH4带。现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带。COCO2 2N N2 2带带N N2 2带带N N2 2CHCH4 4带带CHCH4 4带带瓦斯风化带瓦斯风化带瓦瓦 斯斯 垂垂 直直 分分 带带 性性Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技
8、术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院煤层垂向各带气体组份表划分的意义：掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌 出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。规律： 瓦斯风化带内， 涌出量与深度之间无规律 性。 瓦斯风化带内，无突出危险性。 在CH4带内，Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院五、瓦斯在煤体内的
9、赋存状态1、游离状态2、吸赋状态 Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院六、影响煤层瓦斯赋存及含量的主要因素煤层瓦斯含量的大小，除了与成煤过程中瓦斯的生成量的多少有关 外，主要取决于煤生成后瓦斯的逸散和运移条件，以及煤保存瓦斯的能 力，所有这些最终都取决于煤田地质条件和煤层赋存条件，主要影响因 素有以下几类：1、煤田地质史：地层的上升与下降，加强与缓解瓦斯的逸散。2、煤层的埋藏深度:决定煤层瓦斯含量
10、的主要因素。3、地质构造：影响煤层瓦斯含量最重要因素之一（褶曲构造、断裂构造、）4、煤层倾角和露头：煤层埋藏深度相同，煤层倾角越大，越有利于瓦斯运移和排放；煤 层有露头，有利于瓦斯的逸散。5、煤的变质程度：煤的变质程度越高，生成瓦斯量越大。6、煤层围岩性质：7、水文地质条件：Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院七、矿井瓦斯涌出量及涌出形式矿井瓦斯涌出：矿井建设和生产过程中煤岩体遭受到破坏，储存在
11、煤岩体内的部分瓦斯将会离开煤岩体释放到井巷和采掘工作面空间的这 种瓦斯释放现象。1、矿井瓦斯涌出形式分为：普通涌出和特殊涌出两种形式。262、矿井瓦斯涌出的来源：掘进区瓦斯（巷道煤壁、工作面煤壁、 采落煤炭）、采煤瓦斯（瓦斯来自开采层本身、瓦斯来自围岩和邻近煤 层）、采空区瓦斯（取决于煤层赋存条件、顶板管理方法、采空区面积 大小和管理状况、漏入采空区风流风量的多少28）、采落煤炭放散瓦斯（ 煤的瓦斯含量、落煤的块度、落煤的停留时间、落煤沿风流的运输方向 ）。3、矿井瓦斯涌出量的表示方法：绝对瓦斯涌出量（单位时间内涌 进采掘空间的瓦斯数量，单位：m3/min,m3/d）；相对瓦斯涌出量（在 矿井
12、正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量，单位：m3/t ）Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院八、影响矿井瓦斯涌出量的主要因素1、自然因素：煤层的瓦斯含量（决定因素）、开采深度（ 正比关系、邻近煤层的影响）、地面大气压的变化（采空区、塌 冒处）2、开采技术因素：开采强度和产量、开采顺序和回采方法 、风量的变化Guizhou Vocational Technical Institute h
13、ttp:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院九、矿井瓦斯等级划分 煤矿安全规程根据矿井相对瓦斯涌出量（q相）、矿井绝 对瓦斯涌出量（q绝）和瓦斯涌出形式三项指标，把矿井瓦斯等 级划分为三个等级： 低瓦斯矿井： q相10m3/t，且q绝40 m3/min。高瓦斯矿井q相10m3/t，或q绝40 m3/min。 煤与瓦斯突出矿井具有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突 出危险性矿井。 矿井瓦斯等级越高，防治难度就越大，对矿井安全生产威胁 也就越大。Guizhou Vocational Techn
14、ical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院十、瓦斯的危害 瓦斯的危害主要体现在两个方面: 一是,轻者影响生产。如：采掘工作面超限积聚要停头、停面 处理，成为制约生产的主要因素之一。 二是,重者威胁矿井安全、危害职工生命。 当瓦斯浓度8%能使人因缺氧昏倒或窒息。 当瓦斯浓度达5-16%遇火会发生爆炸。 当瓦斯浓度5%或16%与O2接触面遇火能燃烧 煤层中的瓦斯在一定条件下会发生突出事故。 Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院Guizhou Vocational Technical Institute http:/ 州 职 业 技 术 学 院第二章:矿井瓦斯爆炸及防治一、矿井瓦斯爆炸的机
