矿井瓦斯事故的处理要点

矿井瓦斯与瓦斯爆炸的预防与处理慨述：矿井瓦斯、煤尘爆炸事故的救护及处理发生瓦斯煤尘爆炸事故时，矿山救护队的主要任务是：抢救遇险人员，对充满爆炸烟气的巷道恢复通风，抢救人员时清理堵塞物，扑灭因爆炸而产生的火灾。

首先到达事故矿井的小队应对灾区进行全面侦察，查清遇险遇难人员数量、地点、倒地方向和姿势，遇险遇难人员伤害类型、部位和程度，并进行现场描述，发现幸存者立即佩戴自救器救出灾区，发现火源要立即扑灭。

煤矿作业环境复杂，在生产过程中往往受到瓦斯、火、水、煤尘、顶板、冲击地压、停电等灾害的威胁。

瓦斯，不论涌出量的多少，一直是矿井生产最主要的一个危险源，在“五大灾害”事故中属瓦斯最为严重，直接威胁矿工安全，稍有不慎，产生爆炸、突出、窒息，吞噬着矿工生命。

如何预防矿井的灾害发生和当矿井发生灾害事故后，如何安全、迅速、有效地抢救人员，保护设备，防止事故扩大，将事故造成的损失降到最低限度。

这就要求广大煤矿工作者要熟知瓦斯基础知识，掌握瓦斯危害和处理方法。

一、矿井瓦斯的生成、性质及赋存状态内容：一、瓦斯的生成二、瓦斯的性质三、赋存条件（一）瓦斯的生成矿井瓦斯是井下有毒有害气体的总称，主要成分为沼气，化学名称为甲烷，分子式为CH4，所以沼气也称为瓦斯。

煤层中瓦斯生成是古代植物遗体沉积后在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物的纤维质被分解、发酵，逐渐生成腐植酸和沥青质，同时生成瓦斯。

在煤的炭化变质过程中，由于高温、高压作用进行煤的变质，化学成分和结构的变化，从泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤，同时继续有大量瓦斯伴随生成。

在长期的地质年代里，由于地层变动造成的断裂和裂隙，部分瓦斯飘逸到大气中去，另一部分则被保存在煤体和围岩之中。

矿井瓦斯是各种气体混合物，其成分是很复杂的，它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，如硫化氢（H2S）乙烷（C2H6），丙烷（C3H8），丁烷（C4H10）等可燃可爆气体，但主要成分是甲烷。

因此，煤矿习惯上所说的瓦斯就是指甲烷而言。

问题：从广义说，瓦斯组成成分不同，性质很大差别，从安全角度如何划分？可将瓦斯组分划为四类：①可燃性气体，如同甲烷等同系烷烃（C2nH2n+2）、环烷烃（C2nH2n）、氢气H2、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）等，这些气体具有可燃烧特性，在一定浓度范围内与空气混合具有爆炸性。

②有毒性气体，如硫化氢（H2S）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、氨气（NH3）、二氧化氮（NO2）等，当达到一定浓度，威胁生命。

③窒息性气体，如氮气N₂、瓦斯CH₄、二氧化碳CO₂、氢气H₂等，这些气体往往赋存在煤体或其围岩内，当开采时涌出到生产空间，使氧气下降，造成人员窒息。

④放射性气体，如氡气。

（二）、瓦斯的性质瓦斯是无色、无味、无臭的气体，相对密度0.554，在标准状态（温度为0℃，大气压力为101325Pa）下，密度为0.7168kg/m³。

由于瓦斯较轻，故常积聚在巷道顶部，上山掘进面及顶板冒落空洞中，采面上隅角。

瓦斯微溶于水，扩散性很强，其扩散速度是空气的1.34倍，它本身无毒，但不能供人呼吸，当达到一定浓度如57%时,氧气下降到9%会使人在短时间内缺氧窒息。

瓦斯不助燃，但与空气混合达到一定浓度时，遇到高温火焰时会燃烧或爆炸，煤矿生产中也经常发生突出事故,一旦形成灾害事故,给国家财产和职工生命造成巨大损失。

（辽宁、四川、贵州、湖南等地突出较为严重）问题：瓦斯无毒，为什么误入高浓度瓦斯的盲巷会发生死亡事故？这主要是缺氧的缘故。

瓦斯本身虽然无毒，但空气中瓦斯浓度较高时，象氮气一样，就会相对降低空气中氧气浓度。

在压力不变的情况下，当瓦斯浓度达到43%时，氧的浓度就被冲淡到12%，人就会感到呼吸困难；当浓度达到57%时，氧浓度降到9%，这时若误入其中，短时间就会因缺氧窒息而死亡。

（画图解释盲巷）（三）、赋存条件：瓦斯在一定的压力下以2种状态存在煤体中1、游离状态（也称自由状态）：这种瓦斯以完全自由气态存在于煤或围岩的较大裂隙、孔隙或空洞中（如图1中所示）在开采过程中，游离的瓦斯首先自由运动或从煤（岩）层的裂隙中散放出来，表现出一定的压力。

煤体内游离瓦斯的多少取决于储存空间的容积，瓦斯压力及围岩温度等因素。

2、吸附状态（也称结合状态）按其结合形式的不同，又分为吸着和吸收2种状态。

吸着状态是瓦斯气体分子在其与煤粒固体分子间的引力作用下而被吸着在煤体孔隙的内表面上所呈现的状态。

其形成一层很薄的吸附层（如图1中2所示）；吸收状态是瓦斯分子进入煤体胶粒结构内部与煤分子结合而呈现的一种状态，其类似气体溶解与液体的现象（如图1中3所示）3、游离状态与吸附状态的瓦斯并不是固定不变的，而是处于不断变换的动平衡状态。

在采掘过程中，煤体不断暴露，压力降低，温度升高时，部分游离状态的瓦斯会涌入采掘空间，部分吸附状态的瓦斯就转化为游离状态，这称为解吸；反之，当压力增大或温度降低时，部分游离的瓦斯也会转化为吸附状态，这种现象称为吸附。

问题：为什么煤体中能够储存一定数量的瓦斯？煤体之所以能够保存一定数量的瓦斯，主要与煤的结构状态有密切关系。

煤是一种复杂的孔隙性介质，有着十分发达的、大小不同的孔隙和裂隙，具有巨大的自由空间和孔隙内表面积（煤体孔隙的内表面积，每克煤可达150m ³～200m ³）。

因此，成煤过程中生成的瓦斯就以不同状态存在于这些裂隙和孔隙内。

二、矿井瓦斯涌出及其危害内容：一、煤层瓦斯含量及其表示方法二、瓦斯涌出及其形式1-游离状态2-吸附状态3-吸收状态三、矿井瓦斯涌出量计算四、瓦斯的危害（一）煤层瓦斯含量及其表示方法瓦斯含量是指煤层或岩层在天然条件下含有的瓦斯数量的多少。

一般用m³/t表示其大小。

即1t煤中所含瓦斯的立方米数。

煤层瓦斯包括游离瓦斯和吸附瓦斯2部分，其中游离瓦斯约占10～20%，吸附瓦斯约占80～90%。

1、影响煤层瓦斯含量的主要因素如下：(1)煤层的埋藏深度：埋藏的增加不仅会因地应力增高而使煤层及围岩的透气性变差，而且瓦斯向地表运动的距离也增长，这二者都有利于封存瓦斯。

(2)煤层和围岩的透气性：一般情况下，煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，瓦斯含量越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量就大。

煤层顶底板透气性低的岩层（如泥岩，充填致密的细碎屑岩，裂隙不发育的灰岩等）越厚，他们在煤系地层中所占的比例越大，则往往煤层的瓦斯含量越高。

例如重庆、贵州六枝、湖南涟邵等地区其煤系主要岩层均是泥岩、页岩、砂页岩、粉砂岩和致密的灰岩，而且厚度大，横向岩性变化小，围岩的透气性差，封闭瓦斯的条件好，所以煤层瓦斯压力高，瓦斯含量大，这些地区的矿井往往是高瓦斯或有煤与瓦斯突出危险的矿井；反之，当围岩是由厚层中、粗砂岩、砾岩或是裂隙溶洞发育的灰岩组成时，煤层瓦斯含量往往较小。

如山西大同、北京西部煤田，煤层顶底板主要是厚层砂岩，透气性好，故而煤层瓦斯含量较低。

(3)煤层倾角：在同一埋深及条件相同情况下，煤层倾角越小，煤层的瓦斯含量就越高。

(4)煤层露头：煤层露头是瓦斯向地面排放的出口，因此，毫无疑问，露头存在时间越长，瓦斯抽放就越多，含量较低。

反之，地表无露头的煤层，含量较高。

(5)地质构造：地质构造是影响煤层瓦斯存贮的最重要条件之一，封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于排放瓦斯。

（二）瓦斯涌出及其形式煤层开采时，煤体受到破坏，贮存在煤体内的部分瓦斯会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象叫瓦斯涌出，矿井瓦斯涌出的形式一般分为普通涌出和特殊涌出两种。

1、普通涌出：瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙缓慢而长时间的放出。

首先是游离瓦斯，而后是部分解吸的吸附瓦斯。

普通涌出是矿井主要形式，不仅范围广、时间长，而且数量大。

如采掘工作面、采空区、采落煤炭放散（煤仓）、开采强度和产量。

2、特殊涌出：采掘时，煤层或岩层中的瓦斯在极短的时间内，突然的、大量的涌出，并伴有煤粉、煤块或岩石，这种涌出就称为特殊涌出。

特殊涌出的范围是局部的、短暂的、突发性的，但其危害性极大。

如喷出、压出、煤与瓦斯突出，有动力现象。

（三）矿井瓦斯涌出量计算矿井瓦斯涌出量是指开采过程中涌入采掘空间的瓦斯数量（只对正常涌出而言，不包括特殊涌出）。

矿井瓦斯涌出量的表示有以下2种：1、绝对瓦斯涌出量：即单位时间内涌入采掘空间的瓦斯数量。

QCH₄=QCQCH₄=1440QC式中：QCH₄——矿井（或采区）绝对涌出量m³/min，m³/dQ——矿井（或采区）总回风量，m³/minC——矿井（或采区）总回风流中的瓦斯浓度%1440——1昼夜的分钟数2、相对瓦斯涌出量：在正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦斯量，用m³/t表示。

qCH₄=1440·QCH₄N/A式中：qCH₄——矿井（或采区）相对涌出量，m³/tA——矿井（或采区）月产煤量，tN——矿井（或采区）的月工作天数，d相对涌出量常作为鉴定矿井、一翼、水平和采区瓦斯等级大小的依据，《煤矿安全规程》133条规定：一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。

瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

矿井瓦斯的等级，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≤10m³一吨且矿井绝对瓦斯涌出量≤40m³/min。

2、高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量＞10m³一吨或矿井绝对瓦斯涌出量＞40m³/min。

3、煤(岩)与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理的部门审批，并报省级煤矿安全监察机构备案。

上报时应包括开采煤层最短发火期和自燃倾向性、煤尘爆炸性的鉴定结果。

问题：井下空气中瓦斯运动有哪三种状态？采掘活动中，煤层及围岩中的瓦斯涌出到井下空气中，构成了井下空气中的瓦斯。

瓦斯在井下空气中存在的状态与空气的运动状态密切相关。

空气的运动状态有三种，即静止状态、层流和紊流状态。

层流：只有在流动很小时，风流才会处于层流，如采空区及漏风量较小的封闭区域内。

（四）瓦斯的危害瓦斯的危害主要有三，①瓦斯爆炸：爆源附近产生的高温，可达1850℃，并产生破坏性很强的冲击波，人员受到烧伤和机械损伤，受CO中毒，扬起煤尘爆炸，遇积聚会发生连续爆炸；②煤（岩）与瓦斯突出：突出时，瞬间瓦斯涌出量大，达数万立方，空气中氧浓度下降，造成人员窒息，被突出物埋没。

突出时，瓦斯流经途中遇火源会发生爆炸（如2005年2月14日，辽宁阜新孙家湾海州立井发生突出，瓦斯流经电工带电作业产生火花引起爆炸，死亡214人，30多人受伤）；③瓦斯窒息：主要是缺氧，通风不良（打栅栏），CO²增高、氮浓度高等等。