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煤矿安全技术培训 教 案 阳煤集团职教中心 安培部 葛瑞全 2015-10-19 第一章 矿井瓦斯治理 第一节 概述 一、矿井瓦斯瓦斯矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体有时单独指甲烷。甲烷（CH4）无色、无味、无臭、无毒，比空气轻（相对密度0.554），扩散性强，微溶于水，有窒息性，能燃烧和爆炸。瓦斯瓦斯 三、矿井瓦斯 1、生化作用成气时期 在成煤第一阶段——泥炭化阶段中，植物遗体在厌氧微生物的分解和分解产物的化学合成等一系列复杂的生物化学作用下形成泥炭，同时生成大量气态产物：甲烷、其它烃类（乙烷、丙烷）、二氧化碳等。由于这一过程发生于地表附近，故生化作用产生的瓦斯基本都散失于古大气中。 2、煤化作用成气时期 在成煤第二阶段——煤化作用阶段中，泥炭层受到上覆沉积层压力和温度的影响以及后来强烈的地壳运动或岩浆活动产生的更高的压力和温度的影响，逐步转变成褐煤、烟煤和无烟煤。生成的气态产物主要是甲烷和二氧化碳。一些研究资料表明：由泥炭向褐煤过度生成的瓦斯很容易散失掉；每形成1t烟煤大约可伴生600m3以上的瓦斯；烟煤转变为无烟煤时，每吨煤又可以产生约240m3的瓦斯。然而在漫长的地质年代中，由于地层的隆起、侵蚀、断裂以及瓦斯本身在地层中的流动，大部分瓦斯脱离产气煤层排放到古大气中，有的转移到围岩内。留存在现今煤层中的瓦斯仅仅是其中的一小部分（3%—24%）。 二、矿井瓦斯在煤体内的存在状态。 瓦斯在煤体的存在状态有两种：游离状态和吸附状态。 游离状态（也叫自由状态）瓦斯以自由气体状态存在于煤（岩）的裂隙和较大的孔隙（孔径大于0.01μm）内。吸附状态又分两种：吸着状态和吸收状态。 吸着状态：在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层。 吸收状态：瓦斯分子充填到煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间。瓦斯含量煤层内单位质量或单位体积煤体在天然状态下所含有的瓦斯量（m3/t或m3/ m3）。游离由煤岩层暴露面，以及由采落的煤、矸石向井下空间不间断地、比较均匀地放出瓦斯的现象 2、特殊涌出大量瓦斯突然、集中于局部并伴随有动力效应的涌出现象。（）瓦斯喷出 ：从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。 （）煤与瓦斯突出：在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。矿井建设和生产过程中从煤层和围岩中涌出的瓦斯量（包括抽放瓦斯量）绝对瓦斯涌出量：单位时间内涌出的瓦斯量（m3/min） 。Q瓦=Q.C （m3/min） 式中Q瓦——矿井绝对瓦斯涌出量，（m3/min）； Q——矿井总回风量，（m3/min）； C——总回风流中瓦斯浓度。相对瓦斯涌出量：平均日产1t煤瓦斯量（m3/t）。q瓦——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t； N——矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d； A——矿井瓦斯鉴定月的产量，t； 1440——分钟折算成日的系数，×24； T——矿井，影响瓦斯涌出量的主要因素自然因素和开采技术因素。 自然因素包括：煤层和围岩的瓦斯含量、煤层埋藏深度和地面大气压力变化。 开采技术因素包括：开采规模、开采顺序、采煤方法、生产工艺过程、通风压力与通风系统。瓦斯涌出量梯度：相对瓦斯涌出量每增加1 m3/t时，开采深度每增加的米数（《》开采深度每增加1m相对瓦斯涌出量平均增加值）。 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： （1）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 某矿矿井总回风量为00+自己学号后两位 m3/min（例如你的学号是2011560，矿井总回风量为6000+60=6060 m3/min），总回风流瓦斯浓度为0.%，产量为，矿井进行瓦斯抽放也没有煤与瓦斯突出危险，试求： 解：（以学号2011602为例） Q=6000+2=6002（m3/min）（1）Q瓦=Q.C =6002×0.6%=39.01（m3/min） （2） （3）因矿井相对瓦斯涌出量大于10 m3/t，所以是高瓦斯矿井。 m3/min），总回风流瓦斯浓度为0.%，产量为，矿井进行瓦斯抽放也没有煤与瓦斯突出危险，试求： 解：（以学号201160为例） Q=6800+1=6801（m3/min） （1）Q瓦=Q.C =6801×0.6%=40.81（m3/min） （2）（3）因矿井瓦斯涌出量大于0 m3/t，所以是高瓦斯矿 第三节 瓦斯爆炸及其预防 一、瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的瓦斯爆炸一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下产生的激烈氧化反