矿井瓦斯及其防治.ppt
合集下载
第五章 矿井瓦斯防治
2019/2/15
2
第五章 矿井瓦斯防治
2019/2/15
3
第五章 矿井瓦斯防治
2.矿井瓦斯性质
瓦 斯 性 质
可燃性 甲烷 重烃 氢气
2019/2/15
窒息性
甲烷 二氧化碳 氮气
有害性
一氧化碳 硫化氢 二氧化硫 二氧化氮
4
第五章 矿井瓦斯防治
3.瓦斯在煤体内存在状态
瓦斯在煤体内存在状态
游离瓦斯
16
第五章 矿井瓦斯防治
(3)瓦斯爆炸发生条件
瓦斯爆炸必须具备的三个条件
瓦斯浓度
5%～16%，5% ～6%为下限， 14%～16%为上限 。
2019/2/15
引爆火源
氧含量
650℃～750℃,瓦 斯的最小点然能量 为0.28mJ。
空气中氧含量 不低于12%。
17
第五章 矿井瓦斯防治
（4）瓦斯爆炸的界限 ①瓦斯浓度
CH 4 2O2 CO2 2 H 2O 882.6 KJ / mol
井下空气O2不足，反应的最终式为：
CH4 O2 CO H2 H2O
2019/2/15 13
第五章 矿井瓦斯防治
上述反应是放热反应，当反应生成热的速度大于
散热速度时，则热量积聚，反应物的温度上升，反应
22
2019/2/15
第五章 矿井瓦斯防治
• 中又以掘进工作面占多数。据统计，瓦斯然烧或 爆炸事故发生在掘进工作面的约占三分之一。 • ⑤影响瓦斯爆炸界限的主要因素
•
•
a.可燃性气体的混入
当瓦斯和空气的混合气体中混入可燃性气体 （见下表）时，由于这些气体(如氢、硫化氢、乙 烷、一氧化碳等)本身具有爆炸性，不仅增加了爆 炸气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸下限降低。
瓦斯煤尘矿井火灾防治课件
3)．矿井瓦斯的危害 ①瓦斯爆炸。 ②瓦斯窒息事故。 ③煤与瓦斯突出事故。
瓦斯的赋存状态
游离状态和吸附这两种状态
游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦斯 以自由气体存在于煤体或围岩的裂隙和较 大的孔隙内，对外呈现压力并符合自由气 体定律。游离瓦斯量的大小与贮存孔隙的 容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反 比。
加强通风检查与监测。严格执行《煤矿安 全规程》关于井下瓦斯检查制度，是及时 发现和处理瓦斯超限和瓦斯积聚、防止瓦 斯爆炸的前提。《煤矿安全规程》对井下 各个用风地点的瓦斯浓度作出了严格的规 定。
及时处理局部积聚的瓦斯。每一生产矿井 必须从采掘工作，生产管理上采取措施， 防止瓦斯积聚。
引起瓦斯积的主要原因有： 局部通风机停止运转 风筒断开或严重漏风 采掘工作面风量不足 局扇出现循环风 风流短路 通风系统不合理，不完善 采空区或盲巷 瓦斯涌出异常 局部地点瓦斯积聚、
瓦斯煤尘火灾防治
王瑞清
一.矿井瓦斯与防治
1.瓦斯事故防治基本知识 瓦斯的定义 性质与危害 1)．瓦斯的定义 在煤矿，瓦斯有两种含义：其一是指甲 烷；其二是指煤矿井下各种有毒有害气 体的总称。本节讨论的瓦斯就是甲烷。
2)．瓦斯的性质
瓦斯是一种无色、无味、无臭、无毒的气 体，与空气的相对密度是0.554。瓦斯微溶 于水，在温度为20℃,压力为101.3Kpa的 条件下,溶解度为3.5L/100L。瓦斯有很强 的扩散性，扩散速度是空气的1.34倍。瓦 斯无毒，但是不能供人呼吸。瓦斯有燃烧 和爆炸性。
2.瓦斯涌出量
矿井瓦斯涌出量是指煤层在开采工程中， 单位时间内或单位质量煤中涌出的瓦斯数 量的总和。瓦斯涌出量有绝对涌出量和相 对涌出量两种表示方法。
（1）绝对涌出量
《矿井事故及其防治》课件
瓦斯利用
将抽出的瓦斯进行利用， 如发电、供热等，减少瓦 斯排放对环境的影响。
矿井水防治措施
防水治水
采取防水、治水措施，防止地下 水涌入矿井，降低矿井水患风险
。
排水系统
建立完善的排水系统，及时排出矿 井内的积水，保持矿井干燥。
水害预警
建立水害预警系统，实时监测矿井 水文地质情况，及时发现并处理水 害隐患。
建立健全的矿井安全管理制度， 明确各级管理人员和矿工的职责
。
制定完善的安全操作规程，规范 作业流程和操作方法。
建立矿井安全风险评估机制，及 时识别和评估潜在风险。
推 备，提高矿井生产效率和安全性。
对现有技术和装备进行升级改造，提 高其安全性能和可靠性。
加强新技术与装备的研发和应用，推 动采矿业的技术进步。
THANKS
感谢观看
灭火系统
建立灭火系统，配备灭火器材和设备，及时扑灭 火灾，降低火灾损失。
火源管理
加强火源管理，禁止在矿井内吸烟、使用明火等 行为，消除火灾隐患。
CHAPTER
04
矿井事故应急救援
应急救援组织与职责
应急救援组织
建立专业的应急救援队伍，包括现场指挥、救援人员、医疗人员等，确保救援 工作的有序进行。
组织职责
装备器材
配备先进的应急救援装备和器材，如生命探测仪、通风机、 排水设备等，提高救援效率。
使用培训
对应急救援人员进行装备器材使用培训，确保他们能够熟练 掌握各种器材的使用方法和注意事项，提高救援效果。
CHAPTER
05
矿井事故预防与管理建议
加强矿井安全监管力度
建立严格的矿井安全 监管体系，确保各项 安全措施得到有效执 行。
瓦斯爆炸及其预防PPT课件
瓦斯爆炸及其预防
中国矿业大学
1
瓦斯爆炸及其预防
1 前言 2 瓦斯爆炸化学反应机理 3 瓦斯爆炸的发生和传播过程 4 瓦斯爆炸三个阶段的灾害结果 5 爆炸火源的研究 6 爆炸性气体安全技术参数 7 预防瓦斯爆炸的技术措施
2
瓦斯爆炸及其预防
1 前言 1.1 瓦斯灾害是目前威胁煤矿安全生产的特重
17
瓦斯爆炸及其预防
4 瓦斯爆炸三个阶段的灾害结果
3）缺氧有毒的大气环境 瓦斯爆炸后灾区的大气成分发生下列变化： 氧浓度下降；产生大量有毒有害气体，在数量上的变化与爆炸前的可燃物浓
度有关，如下表
灾区大气成分变化
爆炸时甲烷浓度(%)
5
9.5
15
爆炸时煤尘浓度 爆炸下限 最佳浓度 爆炸上限
甲烷和煤尘共同参 加爆炸时的浓度
4
瓦斯爆炸及其预防
1 前言
1.2 建国以来煤矿一次死亡百人以上的事故
5）1960年11月28日平顶山局龙山庙矿120配风巷电气 设备失爆电火花引起瓦斯煤尘爆炸，死亡187人，伤36人；
6）1960年12月15日中梁山煤矿南井5412采区发火后封 闭，火未熄灭时启封，在启封排放瓦斯时发生瓦斯爆炸事 故，死亡124人，重伤1人；
2) 1954年12月6日包头局大发矿火灯引燃瓦斯，发生瓦 斯爆炸事故，死亡104人；
3）1960年5月9日大同局老白洞矿井底车场14号井翻笼 附近，架线电机车通过时的电火花引起煤尘爆炸 ，死亡 684人
4）1960年5月14日江津专区同华煤矿石门穿k3煤层发生 煤与瓦斯突出事故，突出煤1000吨，死亡125人，伤16 人；
残余氧浓度（%）
16~18
6
2
5~16
中国矿业大学
1
瓦斯爆炸及其预防
1 前言 2 瓦斯爆炸化学反应机理 3 瓦斯爆炸的发生和传播过程 4 瓦斯爆炸三个阶段的灾害结果 5 爆炸火源的研究 6 爆炸性气体安全技术参数 7 预防瓦斯爆炸的技术措施
2
瓦斯爆炸及其预防
1 前言 1.1 瓦斯灾害是目前威胁煤矿安全生产的特重
17
瓦斯爆炸及其预防
4 瓦斯爆炸三个阶段的灾害结果
3）缺氧有毒的大气环境 瓦斯爆炸后灾区的大气成分发生下列变化： 氧浓度下降；产生大量有毒有害气体，在数量上的变化与爆炸前的可燃物浓
度有关，如下表
灾区大气成分变化
爆炸时甲烷浓度(%)
5
9.5
15
爆炸时煤尘浓度 爆炸下限 最佳浓度 爆炸上限
甲烷和煤尘共同参 加爆炸时的浓度
4
瓦斯爆炸及其预防
1 前言
1.2 建国以来煤矿一次死亡百人以上的事故
5）1960年11月28日平顶山局龙山庙矿120配风巷电气 设备失爆电火花引起瓦斯煤尘爆炸，死亡187人，伤36人；
6）1960年12月15日中梁山煤矿南井5412采区发火后封 闭，火未熄灭时启封，在启封排放瓦斯时发生瓦斯爆炸事 故，死亡124人，重伤1人；
2) 1954年12月6日包头局大发矿火灯引燃瓦斯，发生瓦 斯爆炸事故，死亡104人；
3）1960年5月9日大同局老白洞矿井底车场14号井翻笼 附近，架线电机车通过时的电火花引起煤尘爆炸 ，死亡 684人
4）1960年5月14日江津专区同华煤矿石门穿k3煤层发生 煤与瓦斯突出事故，突出煤1000吨，死亡125人，伤16 人；
残余氧浓度（%）
16~18
6
2
5~16
矿井灾害防治瓦斯防治ppt
VS
新技术应用
随着科技的不断进步，新技术在矿井灾害 防治中的应用也将更加广泛。例如，新型 的通风技术可以改善矿井内部的空气质量 ，降低瓦斯等有害气体的浓度，提高矿工 的安全性。此外，新型的地质勘探技术也 可以帮助管理人员更好地了解矿井的地质 情况，为灾害防治提供更加准确的数据支 持。
加强国际合作与交流推动矿井灾害防治技术创新
装备配备
根据矿井的实际情况和应急预案的要求，配备相应的应急救援装 备，包括通风设备、灭火器材、防护用品等。
物资储备
建立应急物资储备制度，确保在瓦斯事故发生时能够及时提供足 够的应急物资。
物资管理
对应急物资进行定期检查和维护，确保物资的完好性和有效性。
04
矿井灾害预防与管理
矿井安全管理制度建设
建立完善的安全管理制度
国际合作与交流
加强国际合作与交流，可以帮助我国了解世界各国在矿井灾害防治方面的最新技术和经验，推动我国在该领域 的技术创新和发展。同时，也可以通过技术交流和合作，提高我国在矿井灾害防治领域的国际地位和影响力。
技术创新推动
通过加强国际合作与交流，可以促进我国在矿井灾害防治领域的技术创新。例如，通过引进国外先进的技术和 设备，经过消化吸收再创新，可以开发出更加适合我国矿井实际情况的灾害防治技术和设备，提高我国在矿井 灾害防治领域的核心竞争力。
矿井灾害风险评估与控制
进行全面风险评估
针对矿井内各种灾害风险源进行全面评估，包括瓦斯、水、火、 顶板等灾害，明确风险等级和危害程度。
采取有效措施控制风险
根据风险评估结果，采取相应的措施如加强通风管理、优化开采 方案、加强现场监控等，有效控制风险。
定期进行风险复评和更新
根据矿井条件的变化及时对风险进行复评和更新，确保风险评估 的准确性和有效性。
《矿井灾害防治》PPT课件
❖ 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。
1.1 定义与分类
〔一〕定义：煤矿生产和建立过程中所产生的 各种煤岩微粒，统称为煤矿粉尘。
〔二〕分类： 1、岩尘，煤尘 2、浮尘，落尘〔积尘〕
〔三〕产尘地点： 1、采掘工作面； 2、运输机转载点。
1.2尘肺病
❖ 〔一〕煤肺病 ❖ 长期吸人煤尘引起的尘肺病。 ❖ 〔二〕矽肺病 ❖ 吸入二氧化硅含量较高的岩尘引起的尘肺
2.2 煤尘爆炸的条件
2.3 预防煤尘爆炸的措 施
2.1 煤尘爆炸的原因
❖ 〔一〕粉碎的煤增大了与氧气的接触面积； ❖ 〔二〕煤尘具有吸收氧气的特性； ❖ 〔三〕煤尘受热放出可燃性气体—挥发分。 ❖ ❖煤的成份： ❖ 固定碳 + 挥发分 + 灰分 + 水分
2.2煤尘爆炸的条件
❖ 〔一〕煤尘本身具有爆炸性
逆转。一般不宜采取减风、停风和反风措施。 ❖ 如火灾发生在采区进风流中，有条件是可采取区域
性反风措施。
3.2 灭火方法
❖ 〔一〕直接灭火法
❖
1、用水灭火，
❖ 2、用砂子或岩粉灭火，
❖ 3、用化学灭火器灭火，
❖
〔1〕泡沫灭火器，
❖
〔2〕干粉灭火。
❖ 〔二〕隔绝灭火法
❖
1、临时性防火墙，
❖ 2、永久性防火墙。
《矿井瓦斯防治》PPT课件
〔6〕风量变化 风量增加时,由于负压增大,采空区漏风加大, 一部分高浓度瓦斯被漏风从采空区带出,绝对 瓦斯涌出量迅速增加,风流中瓦斯浓度可能急 剧上升,然后开始下降,经过一段时间,恢复到或 接近原值.风量减少时,情况相反. 〔7〕采空区密闭质量 密闭质量差,瓦斯涌出量大.
4.矿井瓦斯涌出量的一般规律
④ 煤的变质程度
变质程度越高,生成瓦斯量越大,其他条件相同时, 瓦斯含量就越大.
⑤ 煤层围岩的性质
围岩致密、完整不透气,易保存瓦斯. ⑥ 水文地质条件
地下水活跃的地区,裂隙比较发育,且处于开放状 态,为瓦斯排放提供了通道,地下水在漫长的地质历 史时期,也可以带走大量瓦斯,降低煤
层瓦斯含量.地下水对矿物质的溶解和侵蚀,会造成 底层的天然卸压,使得煤层及围岩的透气性增大,增 大瓦斯的散失量.
① 煤田地质史
煤田地层上升,增加瓦斯向地表扩散,煤层瓦 斯含量小.
煤田地层下沉,缓解瓦斯向地表扩散,煤层瓦 斯含量大.
② 地质构造
封闭型的,有利于瓦斯存储. 开放型的,有利于瓦斯排放. ③ 煤层的赋存条件
埋藏深度、倾角、有无露头对瓦斯含量有
重要影响.
同一煤层内瓦斯含量随深度增加而增大,倾角越 小,瓦斯运移路程越长,煤层瓦斯含量越大,有露头, 易排放,含量低.
3.煤层瓦斯含量 〔1〕定义：煤层瓦斯含量是指单位体积或 重量的煤在自然状态下所有的瓦斯的数量,其 单位为m3/m3或m3/T. 〔2〕煤层瓦斯含量的大小取决于两方面： 一是成煤和变质过程中瓦斯生成量的多少；
二是瓦斯能被保存下来的条件.〔起主要作 用,决定煤层中 瓦斯含量的大小〕
〔3〕影响煤层瓦斯含量的因素
①封闭性断层两侧、岩溶陷落柱周围<封闭 的>、背斜地区瓦斯涌出量大.
瓦斯综合治理培训课程(ppt 87页)
(4)其他井巷实际需风量
S 其它 i
p p ＞9 m1
m2
i1 采i j1 掘j
架线机车巷
Q 其它 i
m3/min
p p ＞60 Q m1
q 采 =4N
q 采=25A
低瓦斯矿井
Q q 采 =
基本
K采高－不同采煤方式工作面所需基本风量，m3/min；
Q 基本－工作面控顶距×工作面实际采高×70%
×适宜风速（不小于1m/s）
K采面长－回采工作面采高调整系数，见表2
K 温－回采工作面长度调整系数，见表3
－K采回高 采工作面温度调整系数，见表4
2007年全国瓦斯抽采量达44亿立方米（其中 国有重点煤矿30.58亿立方米）
阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚 顺，年抽超1亿
(七)矿井瓦斯抽放管理
坚持“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”的原则 加强先抽后采制度建设 健全瓦斯抽采机构和抽采队伍 加强抽采人员培训 建立健全目标考核体系 加大投入 采用先进技术 提高瓦斯抽采装备水平 提高瓦斯抽采率 努力提高瓦斯利用率 抽、掘、采平衡
［事故案例］四川省内江市向家寨煤矿井下的 掘进头，采煤工人随意移动局部通风机而拉循环风， 造成瓦斯积聚，在没有瓦检员检查瓦斯情况下，工 人违章用煤电钻动力电缆搭线爆破，短路产生火花 引燃瓦斯，又有部分悬浮煤尘发生爆炸，造成6人 死亡，伤10人，直接经济损失数十万元
健全“一通三防”机构 建立健全安全生产责任制 配备足够数量的瓦斯检查工 下井人员携带便携式甲烷检测仪 划分瓦斯检查地区 瓦斯检查地点及瓦斯检查次数 瓦检三对口制度 瓦斯检查工交接班制度 通风值班人员审阅瓦斯班报制度 严格调度和监控中心值班制度 矿长、矿技术负责人审阅通风瓦斯日报制度 安全培训制度
矿井瓦斯的检查与管理PPT44页
• (4)准确清晰地将测定结果分别记人瓦斯检查班报 手册和检查地点的记录板上，并通知现场工作人员。
• (5)向有关领导和地面调度室汇报检查结果。
三、掘进工作面瓦斯检查的方法
• (一)掘进工作面的风流和回风流 • 1．掘进工作面风流 • 掘进工作面风流，是指掘进工作面到风筒
出口这一段巷道空间中按巷道风流划定法 划定的空间中的风流。
• (7)在运输巷道中检查时，应防止运输事故的 发生。遵守行车不行人等安全规定，特别应注 意跨越胶带、刮板输送机时的安全。
第二节 矿井瓦斯的管理
• 矿井瓦斯管理是矿井安全生产的一项重要 内容，是矿井安全管理的重要组成部分。 矿井瓦斯管理工作的好坏，不但制约着矿 井安全生产的正常进行，还影响着矿井的 经济和社会效益。矿井瓦斯管理工作与瓦 斯检查工的本职工作关系密切。
4．爆破过程中瓦斯的检查
•
井下爆破是在极其特殊而又恶劣的环境
中进行的。爆破时煤(岩)层中会释放出大量的
瓦斯，并且容易达到燃烧或爆炸浓度。如果爆
破时产生火源，就会造成瓦斯燃烧或爆炸事故。
因此，在井下进行爆破作业时，必须要坚持
“一炮三检制”。爆破后再等一定时间(使用
瞬发电雷管时，至少等5 min；使用延期电雷
• (3) 双巷掘进采用压入式通风时，按巷道风流的划 分方法划定空间范围。应在其回风道风流中风流汇 合稳定处进行，并取其最大值作为测定结果和处理 依据。
(二)检查掘进工作面瓦斯时的注意事项
• (1)检查工作应由外向里依次进行。当瓦 斯浓度超过3.0％或其他有害气体浓度超过 规定时，立即停止前进或退到进风流中， 并通知有关人员和部门进行处理。
风时间长，便会积聚大量的高浓度瓦斯。因此， 进入盲巷内检查瓦斯和其他有害气体时要特别 小心谨慎。先检查盲巷入口处的瓦斯和二氧化 碳，其浓度均小于3.0％时，方可由外向里逐 步检查。否则，不可直接进入盲巷检查。
• (5)向有关领导和地面调度室汇报检查结果。
三、掘进工作面瓦斯检查的方法
• (一)掘进工作面的风流和回风流 • 1．掘进工作面风流 • 掘进工作面风流，是指掘进工作面到风筒
出口这一段巷道空间中按巷道风流划定法 划定的空间中的风流。
• (7)在运输巷道中检查时，应防止运输事故的 发生。遵守行车不行人等安全规定，特别应注 意跨越胶带、刮板输送机时的安全。
第二节 矿井瓦斯的管理
• 矿井瓦斯管理是矿井安全生产的一项重要 内容，是矿井安全管理的重要组成部分。 矿井瓦斯管理工作的好坏，不但制约着矿 井安全生产的正常进行，还影响着矿井的 经济和社会效益。矿井瓦斯管理工作与瓦 斯检查工的本职工作关系密切。
4．爆破过程中瓦斯的检查
•
井下爆破是在极其特殊而又恶劣的环境
中进行的。爆破时煤(岩)层中会释放出大量的
瓦斯，并且容易达到燃烧或爆炸浓度。如果爆
破时产生火源，就会造成瓦斯燃烧或爆炸事故。
因此，在井下进行爆破作业时，必须要坚持
“一炮三检制”。爆破后再等一定时间(使用
瞬发电雷管时，至少等5 min；使用延期电雷
• (3) 双巷掘进采用压入式通风时，按巷道风流的划 分方法划定空间范围。应在其回风道风流中风流汇 合稳定处进行，并取其最大值作为测定结果和处理 依据。
(二)检查掘进工作面瓦斯时的注意事项
• (1)检查工作应由外向里依次进行。当瓦 斯浓度超过3.0％或其他有害气体浓度超过 规定时，立即停止前进或退到进风流中， 并通知有关人员和部门进行处理。
风时间长，便会积聚大量的高浓度瓦斯。因此， 进入盲巷内检查瓦斯和其他有害气体时要特别 小心谨慎。先检查盲巷入口处的瓦斯和二氧化 碳，其浓度均小于3.0％时，方可由外向里逐 步检查。否则，不可直接进入盲巷检查。
矿井瓦斯事故防治ppt课件
– 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的： • 大于或等于40m3/min； • 年产量1.0～1.5Mt的矿井，大于30 m3/min； • 年产量0.6～1.0Mt的矿井，大于25 m3/min； • 年产量0.4～0.6Mt的矿井，大于20 m3/min； • 年产量0.4Mt以下的矿井，大于15 m3/min。
– 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
• 美国最早开发地面煤层气抽放，最先进的煤层气生产国，产量占全国天然气总量的6%。 • 前苏联（俄罗斯）、德国、波兰、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。 • 美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。 • 中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。
• 3、煤与瓦斯突出防治 • 突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面； • 研究100多年，突出的根本原因不明； • 各国主要致力于突出预测的研究； • 突出预测：钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等； • 有效防突技术：开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破
相对瓦斯涌出量：矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体 积。M3/T
• 2、瓦斯涌出的影响因素P129 瓦斯含量
开采深度
开采规模…… 开采顺序和方法 …… 地面气压变化
• 八、矿井瓦斯来源及等级鉴定 • 1、矿井瓦斯来源：采面、掘进面、采空区 • 2、矿井瓦斯等级的划分
低瓦斯矿井：矿井相对涌出量小于或等于10M3/T 且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.
• 四、煤层瓦斯的压力 • 1、煤层瓦斯的压力概念：是指煤孔隙中所含游离 瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力. • 当煤吸附能力相同，瓦斯压力越高，瓦斯含量越大. • 同一深度(距地表的垂直深度)上不同煤层的压力值不同.
– 开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
• 美国最早开发地面煤层气抽放，最先进的煤层气生产国，产量占全国天然气总量的6%。 • 前苏联（俄罗斯）、德国、波兰、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。 • 美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。 • 中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。
• 3、煤与瓦斯突出防治 • 突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面； • 研究100多年，突出的根本原因不明； • 各国主要致力于突出预测的研究； • 突出预测：钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等； • 有效防突技术：开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破
相对瓦斯涌出量：矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体 积。M3/T
• 2、瓦斯涌出的影响因素P129 瓦斯含量
开采深度
开采规模…… 开采顺序和方法 …… 地面气压变化
• 八、矿井瓦斯来源及等级鉴定 • 1、矿井瓦斯来源：采面、掘进面、采空区 • 2、矿井瓦斯等级的划分
低瓦斯矿井：矿井相对涌出量小于或等于10M3/T 且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.
• 四、煤层瓦斯的压力 • 1、煤层瓦斯的压力概念：是指煤孔隙中所含游离 瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力. • 当煤吸附能力相同，瓦斯压力越高，瓦斯含量越大. • 同一深度(距地表的垂直深度)上不同煤层的压力值不同.
矿井瓦斯防治课件第五章矿井瓦斯爆炸及其预防
第二十页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
§5—3 煤矿爆炸性体的安全技术参数
N
100
C1 C2 Cn
N1 N2
Nn
式中：N、N1、N2……Nn——分别是混合气体的和及其 中各个可燃气体组分的爆炸上限、下限浓度，％；
C1，C2 …… Cn——分别是各可燃气体组分占可燃气体
总和的百分比(按体积计，%)
氧浓度所决定的坐标点落入BCE区内时，可能会发
生瓦斯爆炸。氧浓度降低不仅使爆炸范围缩小，而 且爆炸压力也明显减小。在现场，降低封闭区域的氧
浓度的办法通常是充入CO2或N2。这一过程叫做惰化 。在相同惰化效果条件下，采用CO2比N2节省10% 以上的用量，因为CO2惰化时，其失爆氧浓度比N2 高2.5～3%。
一个燃烧带并在烷空气体中传 播。图5-2是在烷空气体中传 播的一维层流定常火焰的构 造。
第八页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
§5—2 瓦斯爆炸的传播及其后果
当燃烧波在开始移动后5～10倍巷道宽度距离
后，便开始明显加速，爆燃开始所产生的巳燃气体
产物的比体积(m3/kg)约为未燃烷空气体的5～15倍 ，这些已燃气相当于一个燃气活塞，通过已燃气体
Cl+C2+ …… +Cn＝100%
该法则适用于烃类与CO等混合气体，但氢除外 。使用该法则计算混合气体爆炸界限的缺点是必须预 先知道混合物中各可燃组分的浓度。
第二十一页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
定不衰，使爆轰传播到可爆烷空 气体占据全部空间。
第十页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
§5—2 瓦斯爆炸的传播及其后果
3)反向冲击
爆炸发生时，爆源附近的气体向外冲出，加之反
§5—3 煤矿爆炸性体的安全技术参数
N
100
C1 C2 Cn
N1 N2
Nn
式中：N、N1、N2……Nn——分别是混合气体的和及其 中各个可燃气体组分的爆炸上限、下限浓度，％；
C1，C2 …… Cn——分别是各可燃气体组分占可燃气体
总和的百分比(按体积计，%)
氧浓度所决定的坐标点落入BCE区内时，可能会发
生瓦斯爆炸。氧浓度降低不仅使爆炸范围缩小，而 且爆炸压力也明显减小。在现场，降低封闭区域的氧
浓度的办法通常是充入CO2或N2。这一过程叫做惰化 。在相同惰化效果条件下，采用CO2比N2节省10% 以上的用量，因为CO2惰化时，其失爆氧浓度比N2 高2.5～3%。
一个燃烧带并在烷空气体中传 播。图5-2是在烷空气体中传 播的一维层流定常火焰的构 造。
第八页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
§5—2 瓦斯爆炸的传播及其后果
当燃烧波在开始移动后5～10倍巷道宽度距离
后，便开始明显加速，爆燃开始所产生的巳燃气体
产物的比体积(m3/kg)约为未燃烷空气体的5～15倍 ，这些已燃气相当于一个燃气活塞，通过已燃气体
Cl+C2+ …… +Cn＝100%
该法则适用于烃类与CO等混合气体，但氢除外 。使用该法则计算混合气体爆炸界限的缺点是必须预 先知道混合物中各可燃组分的浓度。
第二十一页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
定不衰，使爆轰传播到可爆烷空 气体占据全部空间。
第十页，编辑于星期五：十五点 三十八分。
§5—2 瓦斯爆炸的传播及其后果
3)反向冲击
爆炸发生时，爆源附近的气体向外冲出，加之反
煤矿矿井瓦斯与防治
防止瓦斯爆炸的措施的具体内容
• 防止瓦斯爆炸，要从瓦斯爆炸的3个条件着手。 瓦斯爆炸的3个条件中，氧浓度在井下的通风 区域总是能满足瓦斯爆炸需求的；而其余的两 个条件是防止瓦斯爆炸的切入点，只要不让瓦 斯积聚和不出现引爆火源，就能防止瓦斯爆炸。 • 1．防止瓦斯积聚 • 预防瓦斯积聚的措施很多，主要有以下方面： • （1）加强对“一通三防”工作的领导，做到 责任落实，管理到位，特别是落实好各级领导 干部责任制
• 煤的变质程度及其变质分带 • 在煤化变质作用过程中，瓦斯不断地产生，而煤层瓦斯 的伴生量直接依赖于煤化变质程度，故煤的变质程度越 高，产生的瓦斯量就越多。 • 我国的聚煤期多，煤炭储量丰富，煤种繁多，变质分带 明显，在一定程度上影响着煤层瓦斯的生成。 • 目前，从地质时代上看，煤变质总的规律表现为：晚古 生代以中、高变质煤占较大比例，尚未发现低变质煤； 中生代以中、低变质煤为主，并伴随有高变质烟煤以至 无烟煤；第三纪不仅有褐煤，而且也有低变质烟煤。从 地区上看，大致在北纬380以北，包括东北地区和西北 大部分地区，基本上以褐煤和低、中变质烟煤为主；
• (3)防止出现电火花。瓦斯矿井必须采用安全型、 防爆型和安全火花型的设备；井口和井下电气 设备必须设有防雷电和防短路保护装置；所有 电缆接头不准有“鸡爪子”、“羊尾巴”和明 接头；不准带电作业；严禁在井下拆开、敲打、 撞击发爆器、矿灯的灯头和灯盖等。 • (4)防止出现其他火源。在搬运机械设备过程中 要轻搬轻运，防止因摩擦、撞击而出现火花； 采取有针对性措施，防止金属、岩石等坚硬物 体从高处落下，以防产生撞击火花；严禁穿化 纤衣服下井等。
二、影响瓦斯生成的因素
• 由于煤层中的瓦斯主要是煤化变质作用的产物，所 以煤中瓦斯生成量的多少和煤岩组分、煤的变质程 度及其变质分带有一定的关系。 • 煤岩组分 • 煤是一种固体可燃有机岩，其岩石组成比较复杂。 煤岩组分是组成煤的基本单元，可分成镜质组、丝 质组和壳质组。从煤岩学角度看，煤层瓦斯的生成 取决于成煤作用和煤岩组分。在同一变质阶段，相 对丝质组而言，镜质组碳含量少、氢含量多，挥发 分产率高，瓦斯生成量大，植物结构保存程度低。 壳质组在整个成煤过程中都产生瓦斯，其挥发分产 率和瓦斯生成量最高；但是，它在煤中所占比例很 少，作用不大。
煤与瓦斯突出PPT演示课件
中国矿业大学采矿工程系
保护层的选择
开采煤层群的突出矿井，应首先选择无突出危险的 煤层作为保护层。当煤层群中有几个煤层都可作为 保护层时，应根据安全、技术和经济的合理性，综 合分析比较，择优选定。
如果矿井所有煤层都有突出危险，应选择突出危险 程度较小的煤层作为保护层。
4 煤与瓦斯突出的区域性防治措施-开采保护层
煤与瓦斯突出及其预防
提纲
煤与瓦斯突出防治的区域性措施 保护层开采方法及防突机理 保护层及瓦斯抽采方法的选择 保护层保护范围的确定
中国矿业大学采矿工程系
1 煤与瓦斯突出现象
煤与瓦斯突出是一种什么现象?
在煤矿井下生产过程中，突然从煤(岩)壁内部向外 部采掘空间喷出煤岩和瓦斯(二氧化碳)的现象，称 为煤(岩)与瓦斯突出，简称煤与瓦斯突出。
中国矿业大学采矿工程系
保护层的选择
允许采用的最小 层间距离
当煤层倾角 α ≤ 60 °
hmin≥KMcos α
当煤层倾角 α>60 °
hmin≥KMcos α/2
4 煤与瓦斯突出的区域性防治措施-开采保护层
中国矿业大学采矿工程系
保护范围
保护范围是指保护层开采后，在空间上使危险层 丧失突出危险的有效范围。
中国矿业大学采矿工程系
被保护层卸压瓦斯抽采的原理
地表
弯 曲 下 沉 带
瓦斯 排放
裂 隙 带
冒
落
带
机巷
底
鼓
破
碎
带
风巷 首采煤层
4 煤与瓦斯突出的区域性防治措施-开采保护层
中国矿业大学采矿工程系
被保护层卸压瓦斯抽采—几种抽采方法
被保护层
进风巷 进风巷
保护层的选择
开采煤层群的突出矿井，应首先选择无突出危险的 煤层作为保护层。当煤层群中有几个煤层都可作为 保护层时，应根据安全、技术和经济的合理性，综 合分析比较，择优选定。
如果矿井所有煤层都有突出危险，应选择突出危险 程度较小的煤层作为保护层。
4 煤与瓦斯突出的区域性防治措施-开采保护层
煤与瓦斯突出及其预防
提纲
煤与瓦斯突出防治的区域性措施 保护层开采方法及防突机理 保护层及瓦斯抽采方法的选择 保护层保护范围的确定
中国矿业大学采矿工程系
1 煤与瓦斯突出现象
煤与瓦斯突出是一种什么现象?
在煤矿井下生产过程中，突然从煤(岩)壁内部向外 部采掘空间喷出煤岩和瓦斯(二氧化碳)的现象，称 为煤(岩)与瓦斯突出，简称煤与瓦斯突出。
中国矿业大学采矿工程系
保护层的选择
允许采用的最小 层间距离
当煤层倾角 α ≤ 60 °
hmin≥KMcos α
当煤层倾角 α>60 °
hmin≥KMcos α/2
4 煤与瓦斯突出的区域性防治措施-开采保护层
中国矿业大学采矿工程系
保护范围
保护范围是指保护层开采后，在空间上使危险层 丧失突出危险的有效范围。
中国矿业大学采矿工程系
被保护层卸压瓦斯抽采的原理
地表
弯 曲 下 沉 带
瓦斯 排放
裂 隙 带
冒
落
带
机巷
底
鼓
破
碎
带
风巷 首采煤层
4 煤与瓦斯突出的区域性防治措施-开采保护层
中国矿业大学采矿工程系
被保护层卸压瓦斯抽采—几种抽采方法
被保护层
进风巷 进风巷
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
的缝隙中缓慢、均匀、式。
•
2.特殊涌出：包括沼气喷出及煤与沼气突出。
• （二） 矿井沼气涌出量
•
1.绝对沼气涌出量。单位时间内涌出的沼气
体积量。、（M3/h、M3/min、M3/s）
•
2. 相对沼气涌出量。平均日生产一吨煤涌出
的沼气量。（M3/t）
2020年10月2日星期五
后者沼气和氧气的匹配恰到好处，爆炸时，反应最完
全，放出的热量最大，反应速度最快。
•
需要说明的是，沼气爆炸的下限在外部条件发
生变化时，可能会有所变化。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
8
六、沼气爆炸的条件二
• 高温火源 引燃沼气所需的最低火源温度，称为引火温度，一般为650---
750℃。井下明火、电火、吸烟、摩擦火花、不合要求的放炮等各种火源都能引燃 沼气。它的易燃性与我们日常使用的打火机气体（丁烷）一样，只需一小点火星就 可以把它引燃。
灾害扩大。
• 4.引起连续爆炸
•
如果反向冲击的空气中有足够的沼气和氧气，而爆源附近又有尚未熄灭的火源就有可
能造成二次爆炸和连续爆炸。例如：1940年日本帝国主义侵占我国东北时，抚顺的龙凤矿
曾在一昼夜内连续爆炸43次。
• 5.产生大量有害气体
•
氧气6％∽10％，氮气82％∽88％， 二氧化碳4％∽8％，一氧化碳2％∽4％，可以
看出沼气爆炸所产生的有毒窒息性气体，是造成大量人员伤亡的主要原因。因此，发生沼
气或煤尘爆炸事故后，末恢复通风前，只允许带氧气呼吸器的救护队员可以进入灾区侦察、
救人外，严禁其它人员进入，以免扩大作伤亡。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
7
六、沼气爆炸的条件一
•
沼气的浓度 ： 5％-----16％时具有爆炸性。
•
1. 沼气难溶于水，在标准状态下（一个大气压，20℃）
的溶解度为3.5％；
•
2. 沼气是一种无色、无味、无臭的气体；
•
3. 沼气的比重为0.554，比空气轻一半，容易在较高的
地方积聚；
•
4. 沼气的扩散性很强，是空气的1.6倍，容易穿过煤岩
层的裂隙而到其它煤层的采空区和巷道中去。
• （二） 化学性质
杜绝此类事故的发生，确保矿井的安全生产。
• 沼气爆炸实质是一定浓度的沼气与空气中的氧混合， 在高温火源点燃的条件下，发生激烈的氧化反应。
• CH4+2O2→CO2+2H2O+热量（51.92kj/g） • 如果井下氧气不足时，反应式为
• CH4+O2→CO+H2O+ H2
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
•
沼气浓度低于5％--6％时遇火能燃烧，这个浓
度称为沼气爆炸的下限。当沼气的浓度高于15％---
16％时混合气体即不燃烧也不爆炸，但有新鲜空气
从外面供给时，混合气体与新鲜空气的接触面上遇火
可以燃烧。这个界限称为沼气爆炸的上限。沼气浓度
7％---8％时，最容易发生爆炸；9.1％--9.5％爆炸
威力最强，前者需要的引燃能量最小，特别容易点燃，
•
1. 沼气不助燃，但当空气中沼气浓度达到一定数值时，
遇到高温火源能引起燃烧或爆炸；
•
2. 沼气本身无毒，也不能维持呼吸，空气中的沼气浓度
增加时，氧气浓度就要下降，会因缺氧而使人窒息。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
3
三、矿井沼气涌出与等级划分
• （一） 沼气的涌出形势
•
1.普通涌出：沼气从暴露的煤岩表面的细微
•
沼气遇到火源后并不立即发生燃烧或爆炸，而需要一个很短的时间才能被点
燃，这一点燃时间称为沼气爆炸的感应期。沼气燃烧与爆炸的感应期见下表。
CH4 浓度 （%）
引
700 725 感
火 750
温
度（°C）
775 应
825
925 1025 期（秒）
4 8.2 3.6 2.4
1.4
6 10.2 4.3 2.6
矿井瓦斯及其防治
4
三、矿井沼气涌出与等级划分
• （三）矿井沼气等级的划分
•
《规程》规定：在一个矿井中，只要有一
个煤、岩层中发现一次沼气，该矿井即定为沼气
矿井，并依照矿井沼气等级的工作制度进行管理。
•
《规程》还规定：矿井沼气等级，按照平
均日产一吨煤沼气涌出量和沼气涌出形式，划分
为：
• 低沼气矿井：10M3/日.T及其以下；
沼气爆炸后，爆源附近将形成气体稀薄的低压区。于是，冲出去的气体又以高速反向
冲回爆源地。这种反向冲击，力量不如前次大，但会导致更大的破坏，甚至引起沼气的二
次爆炸。
• 3.引起煤尘爆炸
•
具有煤尘爆炸危险的矿井，在正常情况下，飞扬在空气中的煤尘浓度一般不会达到爆炸
浓度。但在沼气爆炸的冲击作用下，降落在巷道中的煤尘必然飞扬起来参与爆炸。从而使
• 高沼气矿井：10M3 /日.T以上；
• 煤与沼气突出矿井。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
5
四、矿井沼气爆炸
•
沼气爆炸是煤矿生产的主要灾害之一，国内外
已有不少由于沼气爆炸而造成人员伤亡和严重影响
生产的惨痛教训。因此，必须很好地了解沼气爆炸
发生、发展的规律，从而有针对性地采取有效措施，
矿井瓦斯及其防治
1
一、沼气的生成
•
沼气是伴随煤碳同时生成的。
古代的植物在成煤的过程中，经厌氧
菌的作用，植物的纤维质分解产生大
量沼气；此后在煤的碳化过程中，继
续有沼气不断生成。每生成一吨煤，
可生成1000M3左右的沼气。
2020年10月2日星期五
矿井瓦斯及其防治
2
二、沼气的性质
• （一） 物理性质
什么是瓦斯？
•
瓦斯是一个外来语，其本意是煤层
气，广义上瓦斯是以甲烷为主的矿井有害
气体的总称。在研究矿井瓦斯的早期阶段，
认为瓦斯成份就是沼气（CH4占矿井有害 气体的80％左右），所以过去习惯上就把
沼气叫做瓦斯，流传至今，这就是狭义瓦
斯的概念。我们在现场所说的瓦斯一般就
是指沼气。
2020年10月2日星期五
6
五、矿井沼气爆炸的危害
瓦斯爆炸的危害是极其严重的，主要表现在以下几个方面。
• 1.瓦斯爆炸产生高温高压气体及冲击；
•
温度：通常在1850至2650℃之间；压力：7.4至10.2个大气压； 气体冲击（正向
冲击）：每秒可达数百米，甚至上千米。造成人员伤亡、巷道和机械设备被破坏。
• 2.产生反向冲击
•
1.5
0.62 0.21 0.07
8 14.0 5.2 3.0
1.6
0.67 0.25 0.08
10
6.3 3.5 1.75
0.72 0.26 0.09