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河南理工大学 煤矿安全 安全第一 预防为主 隐患险于明火 防范胜于救灾 责任重于泰山 矿井灾害防治 第一章 矿井瓦斯防治 第二章 矿井粉尘防治 第三章 矿井火灾防治 第四章 矿井水灾防治 第一章 矿井瓦斯防治 第一节 煤层瓦斯概述 一、矿井瓦斯的概念和性质 (一)瓦斯的定义 瓦斯是井下以甲烷(CH4)为主的有毒、有害气体的总称。 根据其危害性可分为三类: 1、具有燃烧和爆炸性的气体,主要是甲烷。 2、具有窒息性的气体,主要是二氧化碳。 3、具有毒性的气体,主要是一氧化碳、硫化氢、二氧化硫和二氧化氮等。 在煤矿,瓦斯的主要成份是甲烷,因此,长期以来,习惯把甲烷称为瓦斯。 (二)瓦斯的性质 1、无色、无味、无臭的气体。比空气轻。 2、扩散能力较强,是空气的1.6倍。 3、有燃烧和爆炸性。 (三)瓦斯的生成 两种学说: 1、原生说: 地球的原始大气中曾经存在有大量的瓦斯气体,由于地壳的变动而埋藏于地层深处。(参考) 2、分解说: 煤系地层中的瓦斯是植物残骸在成煤过程中的伴生产物。 (四)瓦斯的存在状态 1、游离状态 2、吸附状态 说明: 游离状态和吸附状态处在一种动态平衡当中。 矿井瓦斯含量是指瓦斯游离状态量和吸附状态量之和。 瓦斯存在状态示意图 二、影响煤层瓦斯含量的因素 煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量(标准状态下的瓦斯体积),单位为m3/t。 煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。 影响因素包含以下七点: 1、煤的变质程度, 煤的煤化程度越高,存储瓦斯的能力越强。 2、煤层露头 3、煤层的埋藏深度 ---深,瓦斯大 4、煤层倾角---大,瓦斯小,小,瓦斯大 5、围岩透气性、泥岩、完整石灰岩低透气性 6、地质构造---封闭地质,瓦斯大,开放的,瓦斯小 7、水文地质条件----水流,带走瓦斯 三、煤层中瓦斯垂直分带 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。 四带: CO2- N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。 瓦斯风化带下界深度确定依据: 可以根据下列指标中的任何一项确定。 (1)煤层的相对瓦斯涌出量等于2m3/t处; (2)煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%(体积比); (3)煤层内的瓦斯压力为0.2MPa; 四、煤层内的瓦斯压力 瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。 瓦斯压力测定:打钻、封孔、测压 瓦斯带内瓦斯压力变化规律: 末受采动影响的煤层内的瓦斯压力,随深度的增加而有规律地增加,可以大于、等于或小于静水压。 瓦斯压力梯度: 式中 P—预测的甲烷带内深H(m)处的瓦斯压力,MPa m—瓦斯压力梯度,MPa/m P0--甲烷带上部边界处瓦斯压力,取0.2MPa 。 H0---甲烷带上部边界深度,m。 第二节 矿井瓦斯涌出 矿井瓦斯涌出包括: 普通涌出 特殊涌出 -、矿井瓦斯涌出量 (一)绝对瓦斯涌出量 1、定义:每分钟内涌入巷道的瓦斯的立方 米数。 2、单位:立方米/分 3、符号:Q绝 (二)相对瓦斯涌出量 1、定义:每采一吨煤涌入巷道的瓦斯的立方 米数。 2、单位:立方米/吨 3、符号:q相 (三)绝对涌出量与相对涌出量的关系 Q绝 = T · q 相 T :每分钟产煤量(吨) 如果年产量为A吨,则 A = T × 365 × 24 × 60 ( 四)瓦斯浓度 1、定义:空气中瓦斯体积和空气体积 的百分比。 瓦斯浓度=瓦斯体积/空气体积 2、瓦斯浓度与涌出量的关系 C = Q绝 /
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