矿井瓦斯防治基础知识-精选课件(公开).ppt

通风与安全培训课件 矿井瓦斯防治基础知识 第一章 煤层瓦斯赋存与运移特征 第一节 矿井瓦斯的性质及其生成 第二节 煤层瓦斯的生成 第三节 矿井瓦斯涌出 第二章 瓦斯爆炸及其预防措施 第一节 瓦斯爆炸过程及其危害 第二节 瓦斯爆炸的主要参数 第三节 煤矿井下瓦斯爆炸事故原因分析 第四节 预防瓦斯爆炸的措施 第五节 局部瓦斯积聚的处理方法 第六节 防止瓦斯爆炸灾害事故扩大的措施 第七节 瓦斯与煤尘爆炸事故时的自救与互救 第八节 自救器的性能及使用条件 第一章 煤层瓦斯赋存与运移特征 瓦斯（甲烷），这一煤炭开采过程中的伴生物，早在15世纪就开始被人们认识。我国明代宋应星在《天工开物》（初刊于1637年）一书中曾介绍过，在煤炭开采时煤层中存在着一种能使人窒息和可燃的气体，并提出了利用竹管引排的方法。16世纪末，英国和其它西欧国家在采煤时，也遇到了“有害的”气体，但未引起人们的重视。只是到了18世纪初期，英国深井开始发生瓦斯爆炸。1839年美国煤矿也发生瓦斯爆炸。此后，断断续续又发生了许多次爆炸，导致了人员和设备财产的严重损失，这是人们才逐渐重视并开始研究爆炸的原因及应采取的防范措施。 第一节 矿井瓦斯的性质及其生成 从广义上讲，矿井瓦斯是井下有害气体（包括CH4、H2、CO2、CO、NO2、SO2、H2S、Rn等）的总称。 瓦斯：是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的各种气体的总称。煤矿术语中的瓦斯指的就是甲烷。 物理化学性质：无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于水。 危害：爆炸，突出，人员窒息、环境污染。 作用：能源、化工原料。 瓦斯通常指甲烷(CH4)，是一种无色、无味、无臭的气体，在标准状态下1m3甲烷的质量为0.7168kg，对空气的相对密度为0.554。由于瓦斯比空气轻，故常积聚在巷道的顶部、上山迎头及顶板冒落的空洞内。瓦斯的扩散性很强，扩散速度是空气的1.34倍，如果一处涌出瓦斯，会很快地扩散到巷道附近空间。 当井下空气中瓦斯深度增高时，会相对的降低空气中的氧气含量，使人窒息；另一方面，当瓦斯与空气混合到一定范围内，遇火就会爆炸或燃烧。严重影响和威胁矿井安全生产，且一旦形成灾害事故，将给国家及职工生命健康造成巨大损失。 瓦斯是煤矿生产过程中的五大自然灾害之首。 矿井瓦斯的危害主要有四种形式：爆炸，突出，人员窒息、环境污染。 第二节 煤层瓦斯的生成 一、瓦斯的成因与赋存 （一）煤层瓦斯的生成 虽然人们对于瓦斯的认识和研究在15世纪早期就开始了，但是有关瓦斯生成及来源的问题，直到20世纪40年代人们才开始逐步重视并对此进行研究。 煤矿井下的瓦斯主要来自煤层和煤系地层，关于它的成因可以认为是在成煤作用过程中伴生的。煤的原始母质沉积以后，一般经历2个成气时期：从泥炭到褐煤的生物化学成气时期和在地层的高温高压作用下从烟煤直到无烟煤的变质作用成气时期。 瓦斯的生成和煤的形成是同时进行且贯穿于整个成煤过程的。与煤的成因息息相关，它除与成煤物质、成煤环境、煤岩组成、围岩性质、成煤阶段等均有关系外，还与两个不同成气时期有很大的关系。 一般情况下，瓦斯的成气母质可分为两大类，即高等植物在成煤过程中形成的腐植型有机质和低等植物在成煤过程中形成的腐泥型有机质，它们在成煤和成气过程中的差异，构成了各自持有的地球化学标志和各自不同的特点。 （二）生物化学成气时期瓦斯的生成 这个时期是从成煤原始有机物堆积在沼泽相和三角洲相环境中开始的。在温度不超过65℃条件下，成煤原始物质经厌氧微生物分解成瓦斯。该过程用纤维素的化学反应式表示： 4C6H1005→7CH4↑+ 8C02 ↑ +3H20+C9H60 或 2C6H10O5 → CH4 ↑ +2C02 ↑十+5H20+C9H60 在这个阶段，成煤物质生成的泥炭层埋深浅，上覆盖层的胶结固化不好，生成的瓦斯通过渗透和扩散容易排放到古大气中去。因此，生化作用生成的瓦斯一般不会保留在现有煤层内。此后，随着泥炭层的下沉，上覆盖层越来越厚，成煤物质中所受的温度和压力也随之增高。生物化学作用逐渐减弱直至结束。在较高的压力与温度作用下泥炭转化成褐煤，并逐渐进入变质作用阶段。 （三）变质作用时期瓦斯的生成 褐煤层进一步沉降，便进入变质作用造气阶段。在100℃高温及其相应的地层压力下，煤层中的煤体就会产生强烈的热力成气作用。在变质作用的初期，煤中有机质基本结构单元主要是带有羟（qiang）基(－OH)、甲基(－CH3)、羧（suo）基(－COOH)、醚基(－0－)等侧链和官能团的缩合稠环芳烃体系。煤中的碳元素则主要集中在稠环中。由于一般情况下，稠环的键结合力强、稳定性好，侧链和官能团之间及其