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1、采煤概 论论 文 矿 井瓦斯防治技 术 学 院：乌海职业技术学院课 程 名 称：采 煤 概 论班 级： 0 8 矿 山 机 电 姓 名： 田龙学 号： 指 导 教 师：苏 宝 程目录一、内容摘要1二、煤层瓦斯赋存2三、瓦斯爆炸及其预防四、瓦斯管理与检测3五、结论8六、参考文献8摘要我国煤炭资源丰富，煤炭开采历史悠久。煤炭工业呈多层次发展，煤炭企业按所有制分为国有重点煤矿、国有地方煤矿和乡镇煤矿。这三类煤矿分别处于机械化、半机械化和基本为手工劳动的生产技术水平。国内既有世界第一流的综合机械化高产高效矿井，又有原始落后的手工作业的矿井。井工式煤矿占95%以上，井深平均在 400m 以上。我国煤矿地
2、质构造比较复杂，自然灾害严重。煤矿安全状况发展很不平衡，国有重点煤矿安全状况良好，国有地方煤矿较差，乡镇煤矿最差。井入 21 世纪以来，我国加大了对煤矿的监管力度，关闭了一批不具备基本生产条件的小煤矿，乡镇煤矿经过了停业整顿；国有地方煤矿深化了安全专项整治，加大安全投入，完善安全设施和装备，增强了矿井防灾、抗灾能力；国有重点煤矿通过国家技改资金扶持以及“一通三防”专项监察和重点监控，改善了煤矿安全装备和设施。全国煤矿安全状况有了较大的好转。煤矿生产一般是地下作业，除了工作环境恶劣，工作地点经常移动外，还随时受到矿井瓦斯、矿尘、矿井火灾、矿井水灾和冒顶等五大自然灾害的威胁，其中瓦斯爆炸是煤矿生产
3、中最严重的灾害事故。因此，加强煤矿安全管理，防治灾害事故的发生，是关系到煤矿职工生命和国家财产安全的大事。安全生产是社会主义企业生产建设与管理的一条重要原则。而井下生产条件和自然条件比较复杂，经常受到水灾、火灾、煤尘、瓦斯爆炸、顶板事故等自然灾害的威胁。因此，加强煤矿生产管理，是防止灾害事故发生、保障煤矿职工生命和国家财产安全的大事。安全是人类最重要和最根本的需求，是人民生命健康和国家财产的基本保障，可以说，安全就是生命，安全就是效益，安全更是人类社会文明的标志。然而，重大事故的不断发生，使人们认识到在现代工矿企业生产中潜伏着巨大的危险性，因而对安全的研究越来越受到人们的重视。特别是矿山企业，
4、灾害事故占我国工矿企业中重大灾害事故的 40%，是我国职业灾害事故的最大来源。而矿山事故中，尤以通防事故为主。关键字：瓦斯预防、瓦斯管理、瓦斯检测第一篇 煤层瓦斯赋存矿井瓦斯是指煤矿建设和生产过程中，从煤、岩体中涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。矿井瓦斯的成分比较复杂，除甲烷（可达 80%90%以上）外，还含有其他烃类，如乙烷、丙烷以及 CO 和稀有气体。1、瓦斯的生成在煤化作用阶段，是煤质变化成气时期。有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加。这时生成的气体主要为 CH4 和 CO2。这个阶段中生成的瓦斯，由于煤的物理化学性质变化和埋藏于地表以下而得以保存在煤层内。在以后漫长的地
5、质年代中，随地层的隆起、浸蚀和断裂以及瓦斯本身在地层内的流动，一部分或大部分瓦斯扩散到大气中，或转移到围岩内（在适合的条件下能形成煤气田） 。所以不同煤田，甚至同一煤田的不同地点的瓦斯含量可能差别很大。二、瓦斯在煤体中的存在状态煤体所以能保存一定数量的瓦斯，与煤的结构有密切的关系。煤是一种 复杂的孔隙性介质，有着十分发达的、各种不同直径的微孔隙和裂隙，形成了庞大的自由空间和孔隙表面。因此，成煤过程中生成的瓦斯就能以游离状态存在于这些孔隙和裂隙内。3、煤层瓦斯含量及其影响因素瓦斯含量是指单位体积或单位质量的煤或围岩中自然所有的含量，是游离瓦斯和吸附瓦斯的总和，通常以 m3/t 或 m3/m3 来
6、表示。煤层瓦斯含量的大小，决定于成煤过程中生成的瓦斯量和煤层保存瓦斯的条件。也就是说，成煤过程生成的瓦斯，大部分都已转移到围岩或大气中去了。所以决定煤层实际瓦斯含量的因素，主要是煤炭生成后保存瓦斯的条件，如煤的结构和物理化学特性，成煤后的地质运动和地质构造，煤层的赋存条件，围岩性质等。现就其主要因素：1.、煤的变质程度 2、煤层露头 3、煤层的赋存在深度 4、围岩性质 5、地质构造 6、煤层倾角 7、水文地质条件。4煤层的瓦斯垂直分带当煤层具有露头或在冲击层之下有含煤盆地时，在煤层内存在两个不同方向的气体运移，即煤层生成的瓦斯由深部向上运移；而地面空气、表土中的生物化学和化学反应生成的气体向煤
7、层深部渗透扩散，从而使赋存在煤层内的瓦斯表现出垂向分带特征。煤层瓦斯的带状分布是煤层瓦斯含量及巷道瓦斯涌出量预测的基础，也是搞好瓦斯管理的依据。煤层瓦斯沿垂向一般可分为两个带：瓦斯风化带与瓦斯带。（1）瓦斯风化带瓦斯风化带式“CO 2N2”、 “N2”与“CO 2CH4”带的统称，各带不仅瓦斯组分不同而且瓦斯含量也不同，具体见下表。现代的瓦斯风化带深度是煤田在长期地质进程的结果，是由下述一系列地质因素综合作用所致：剥蚀过程可使瓦斯风化减少；长期风化、自由排放瓦斯时间愈长，瓦斯风化带深度增加；地层破坏程度愈高，瓦斯排放的不均匀性和风化深度就愈大；致密透气性差的覆盖层可阻止瓦斯风化带的扩大，等等。
8、因此，不同矿区瓦斯风化带的深度在较大的范围内变化。煤层垂向各带气体组分表带名（从上往下） 气带成因 CO2/% N2/% CH4/%CO2N2 空气一生化成因 2080 2080 010N2 空气成因 020 80100 020N2CH4 变质成因 020 2080 2080CH4 变质成因 020 020 80100（2）瓦斯带位于瓦斯风化带边界以下的即为瓦斯带，其煤层的瓦斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加呈有规律的增长。增长的梯度，在不同煤质（煤化程度） 、不同地质构造与赋存条件下有所不同。相对瓦斯涌出量也随开采深度的增加而有规律地增加。从瓦斯带内某一深度起，某些矿井除一般瓦斯涌出外，还出现
9、了特殊瓦斯涌出，即瓦斯喷出与煤和瓦斯突出。因此，在瓦斯带内的矿井或区域，不仅在风量不足和停风时有窒息危险（CH 4）及瓦斯爆炸危险，而且在正常通风条件下，当出现特殊瓦斯涌出现象时，也可能发生窒息、爆炸及煤流埋人等事故。因此只有掌握矿井瓦斯的赋存与运动规律，采取相应的措施，才能预防一般和特殊的瓦斯涌出。第二篇 瓦斯爆炸及其预防1、瓦斯爆炸的机理物质从一种状态迅速变成另一种状态，并在瞬间放出大量能量的同时产生巨大声响的现象称为爆炸。瓦斯爆炸是瓦斯和氧气组成的爆炸性混合气体遇火源点燃所产生的一种复杂的激烈的氧化反应。其化学反应为:CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6 kJ/mol矿井瓦斯爆炸
10、是一种热链反应过程（也称连锁反应） 。当爆炸混合物吸收一定量后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也称自由基） 。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两个以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。二瓦斯爆炸的效应爆炸效应是指爆炸的效果或结果，亦即爆炸对矿井造成的危害。（1）产生高温高压瓦斯爆炸时反应速度快，瞬间放出大量热量，使气体的温度和压力骤然升高。试验表明，空气中瓦斯浓度为 9.5%时，在自由空间爆炸后，气体温度可达1875；在密闭空
11、间内可达 21502650。爆炸压力是由于爆炸时产生的高温引起的。根据计算，当温度为 21502650时，相应的爆炸压力为700kPa1000kPa。发生连续爆炸时爆炸后的压力可能会更高。（2）产生冲击波和火焰锋面爆炸时产生的高温高压，促使爆源附近的气体以极大的速度（可达每秒几百米）向外传播，形成冲击波，它能造成人员伤亡，破坏巷道和器材设施，扬起大量煤尘使之参与爆炸，还可能引燃坑木等可燃物而引起火灾。伴随冲击波产生的另一危害因素是火焰锋面。火焰锋面是瓦斯爆炸时沿巷道运动的化学反应带和烧热的气体总称。其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达 2500m/s。火焰锋面好像沿
12、巷道运动的活塞一样，把烷空气体收集起来并点燃。这种活塞的长度从火焰锋面最慢传播时的几十厘米到爆轰是的几十米。火焰锋面通过时，可使人的衣服被扯下，造成大面积皮肤的深度烧伤、呼吸器官甚至食道和胃的黏膜烫伤；烧坏电气设备与电缆，甚至引燃井巷的可燃物造成严重的矿井火灾。（3）产生有毒有害气体瓦斯爆炸后生成大量有害气体，实验中对某些煤矿爆炸后的气体成分进行分析，结果为 O2：6%10% ，N2：82%88% ，CO2：2%4%。如果有煤尘参与爆炸，CO 的生成量将更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。例如，日本三池煤矿在 1963 年发生特大瓦斯爆炸，死亡 1200 余人，其中 90%以上为中毒致死。三
13、、瓦斯爆炸的条件及其影响因素（一）瓦斯浓度瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆炸界限。其最低浓度界限为爆炸下限，最高浓度界限为爆炸上限。瓦斯在新鲜空气中的爆炸下限为 5%6%，上限为 14%16%。（2）一定温度的引燃火源1、瓦斯的点燃温度与点燃能量2、瓦斯的引火延迟性3、井下引燃瓦斯的热源种类：（1）明火和热辐射；（2）放炮火焰；（3）冲击、摩擦火花；（4）电弧、静电火花（三）足够的氧含量四、预防瓦斯爆炸的措施瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：即瓦斯浓度在爆炸界限内；高温热源存在时间大于瓦斯的引火感应期；瓦斯与空气混合气体中的氧浓度大于 12%。在正常生产的矿井，所有工作的地点和
14、井巷中氧气浓度始终大于 12%，所以预防瓦斯爆炸的措施，就只能是防止瓦斯的集聚和杜绝、限制高温热源的出现。（1）防止瓦斯积聚1、保证工作面的供风量2、认真进行瓦斯检查与监测3、及时处理局部积存的瓦斯： 1)采煤工作面上偶角瓦斯积聚的处理：（1）风障引导风流法， （2）风筒导排风流法， （3）尾巷排放法（4）调整通风方式法2）掘进巷道瓦斯积聚的处理：（1）增加风量稀释法， （2）引导风流排放法， （3）填堵抹缝法3）综合机械化机组附近积聚瓦斯的处理方法：（1）加大风量， （2）当采煤机附近出现局部瓦斯积聚时，可安装小型局部通风机或水力引射器，吹散排出积聚的瓦斯4）刮板输送机下部瓦斯积聚的处理方法
15、：（1）设专人清理输送机底下遗留的煤炭，保证底槽通畅，使瓦斯不易积聚。（2）保持输送机经常运转，即使不出煤也让输送机断续运转，以防止瓦斯积聚。（3）吊起输送机处理积聚的瓦斯。（4）压风排瓦斯。）防止钻孔瓦斯积聚和引燃的安全措施（1）打钻作业时的安全措施。 （2）采掘工作面已有钻孔的处理方法。（3）采掘作业时的安全技术措施。（2）防止瓦斯引燃的措施（1）严禁携带烟草和点火物品下井。 （2）采掘工作面都必须使用取得产品许可证的煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管（3）井下使用的机械和电气设备、供电网路都必须符合规程规定（4）防止机械摩擦火花引燃瓦斯。（3）限制瓦斯爆炸范围扩大的措施（1）实行分区通风（2）通风系统力求简单（3）装有主要通风机的出风口应安装防爆门，以防止发生爆炸时通风机被毁，造成救灾和恢复生产的困难（4）生产矿井主要通风机必须装有反风设施，必须能在 10min 内改变巷道中的风流方向。 （5）开采有煤尘、瓦斯爆炸危险的矿井，在矿井的两翼、相邻的采区、相邻的煤层和相邻的工作面，都必须用岩粉棚或水棚隔开。 （6）每一矿井，每年必须由矿井技术负责人组织编制矿井灾害预防和处理计划。第三篇
