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
绝对涌出量是指单位时间内涌出瓦斯的体积量，
其单位是m3/d 或m3/min。
QCH4=Q总C%，
m3/min
）
或
QCH4=Q总C%×60×24=14.4Q总
瓦斯特殊涌出形式包括瓦斯喷出和煤与瓦 斯突出。
瓦斯喷出是指在开采过程中，从煤体或岩 体裂隙、孔洞中大量瓦斯异常涌出的现象。 在20m巷道范围内，涌出量大于或等于1.0 m3/min，且持续时间在8h以上时，该采 掘区域即定为瓦斯喷出危险区域。
煤与瓦斯突出是指在开采过程中，在地应 力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和 瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘工作空间 抛出的异常动力现象
造成掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的主要 原因有：
（1）掘进巷道多数位于煤层的新开拓区， 瓦斯涌出量较大；
（2）局部通风管理难度大，容易出现失误 或管理不善；
（3）矿井机电管理不善导致局部通风机出 现无计划停电、停风导致掘进巷道瓦斯积 聚；
（4）局部通风机能力不足、风筒漏风大、 风筒安设不当、出风口距工作面距离过远、 串联通风、单台局部通风机向多个掘进头 供风等往往导致风量不足或风速过低，引 起掘进巷道瓦斯积聚；
吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面 上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部（吸 收瓦斯）。吸着状态是在孔隙的表面的固 体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸 附在孔隙的表面上，形成很薄的吸附层； 而吸收状态是瓦斯分子充填到煤体细微的 孔隙内，占据着煤分子结构的空位和煤分 子之间的空间。吸附瓦斯量的大小，与煤 的性质、孔隙结构特点以及瓦斯压力和温 度有关
（5）供给局部通风机的全风压风量不足， 造成局部通风机发生循环风或局部通风机 安装位置距回风口过近造成循环风，导致 掘进工作面瓦斯浓度超限，形成积聚；
（6）掘进巷道的高顶或高冒处通风不良容 易造成瓦斯积聚；
（7）掘进工作面附近20 m范围内煤电钻、 耙装机等机电设备较多且集中，出现电火 花的可能性较高；
导风板或风筒接岔（俗称风袖）引入风流 吹散瓦斯。
压风排放法
3、顶板附近瓦斯层状积聚的处理。
如果巷道的瓦斯涌出量较大，风速较低 （小于0.5m/s），在巷道顶板附近容易形 成瓦斯层状积聚。层厚由几厘米到几十厘 米，层长由几米到几十米。层内的瓦斯浓 度由下向上逐渐增大。据统计英国和德国 瓦斯燃烧事故的2/3发生在顶板瓦斯层状积 聚的地点。预防和处理瓦斯层状积聚的方 法有：
4）防止摩擦和撞击火花的产生、防止静电 火花的产生。在摩擦的部件上设过热保护 装置和温度检测报警断电装置；使用难引 火性合金工具；避免截割坚硬岩石等。
1)．瓦斯必须达到一定浓度。瓦斯浓度在 5%~16%范围内时有爆炸性；在空气条件 下瓦斯浓度为9.5%时爆炸威力最大。 2)．有高温热源，瓦斯的引火温度为 650~750℃。。 3)．有足够的氧气，氧气浓度小于12%时 瓦斯就不再具有爆炸性。
（二）瓦斯爆炸的影响因素 1）瓦斯浓度 （2）混合气体初始温度 （3）爆炸前初始大气压力 （4）煤尘和可燃气体的混入 （5）瓦斯的点燃温度 （6）瓦斯的引火延迟性 （7）混合空气中的氧气含量
煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。
（3）矿井瓦斯等级鉴定的要求
《煤矿安全规程》规定：每年必须对矿井 进行瓦斯等级和二氧化碳的涌出量的鉴定 工作，报省（自治区、直辖市）煤炭管理 部门审批，并报省（自治区、直辖市）煤 矿安全监察机构备案。
矿井瓦斯等级的确定，按每一自然矿井中 的矿井、煤层、一翼、水平和采区分别计 算月平均日产1t煤的瓦斯涌出量，并选取 最大值作为鉴定依据。在上报矿井瓦斯等 级鉴定结果时，要附以必要的文字说明， 如产量、采掘比例、地质构造等因素和瓦 斯喷出、煤与瓦斯突出等情况。
（8）大多数掘进工作面仍采用爆破作业， 爆破不合规定产生引爆火源的可能性较多。
.瓦斯爆炸事故的防治 防止瓦斯爆炸的措施主要有： 1、防止瓦斯积聚 2、防止瓦斯引燃、 3、防止瓦斯爆炸事故扩大
(1)防止瓦斯积聚
加强通风。加强通风是防止瓦斯积聚最基 本最有效的措施。每一矿井都必须采用机 械通风；具有完整独立的通风系统，实行 分区通风；矿井各用风地点必须按照煤矿 安全规程的要求供给质洁量足的空气。
（1）加大巷道的风量，提高巷道风流的平 均风速，使瓦斯与空气充分紊流混合。一 般认为，防止瓦斯积聚的风速不得低于 0.5～1.0m/s。
（2）加大顶板附近的风速。在顶梁下面安 设导风板将风流引向顶板附近；或沿顶板 铺设风筒，每隔一定距离接一短管；或在 巷道顶板附近铺设接有短管的压气管，将 积聚瓦斯吹散；在集中瓦斯源附近装设引 射器。
2）严格爆破制度。在有瓦斯煤尘爆炸的煤 层中，采掘工作面都必须使用煤矿安全炸 药和瞬发电雷管。使用毫秒延期电雷管时， 最后一段的延期不得超过130ms。打眼、 装药、放炮都必须符合《煤矿安全规程》 的规定；严禁采用明火放炮和放糊炮；严 禁用炮崩卡在溜煤眼中的煤和矸石。
3）加强机电设备管理。井下机电设备的选 用，应符合《煤矿安全规程》的要求。井 下不得带电检修、搬迁电气设备；井下机 电设备的运行、维护修理等工作必须达到 防爆性能的各项技术要求。
及时处理局部积聚的瓦斯
1、采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理方法 （1）引导风流法（风障法）
（2）风筒导排风流法
（3）尾巷排放法
（4）沿空留巷排除法 （5）瓦斯抽放法 （6）充填置换法 （7）风压调节法 （8）调整工作面通风方法
2、掘进巷道顶板冒落空洞内的瓦斯积聚的 处理方法。
常用的方法有：
用砂、土或粉煤灰将冒落的空间填实；
采掘工作面瓦斯爆炸事故原因分析
近年来国内的统计资料表明，引起瓦斯爆 炸事故的原因除违章作业、违章指挥等现 场管理因素外，安全生产技术措施不完善、 不落实，安全技术水平不高是造成事故的 主要原因。
从引爆火源来看，爆破火源引起瓦斯爆炸 的比例比较高，其次是明火、电气设备失 爆、撞击火花、井下吸烟和摩擦火花等； 从瓦斯爆炸发生的地点来看，采掘工作面 发生的瓦斯爆炸事故占同类事故的90%以 上，其中掘进工作面发生的瓦斯爆炸事故 又较采煤工作面多的多。
（3）将瓦斯源封闭隔绝。如果集中瓦斯涌 出源的涌出量不大时，可采用木板和粘土 将其填实隔绝或注入砂浆等凝固材料，堵 塞较大的裂隙。
(2)防止瓦斯引燃
防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切非 生产性火源；严格管理和控制生产中可能 产生的火源或热源，防止火源、热源的产 生或限制其引燃瓦斯的能力。
1）加强对明火火源的管理。严禁携带烟草 和点火工具下井；必须有防止烟火进入井 筒的安全措施；井下严禁使用电炉和灯泡 取暖；不得从事电焊、气焊和喷灯焊等工 作；矿灯应完好，否则不得发出，矿工应 爱护矿灯，严禁拆开、敲打、撞击矿灯； 严格井下火区管理。
矿井瓦斯等级的鉴定工作应在正常生产条 件下进行。根据当地的气候条件，选择矿 井绝对瓦斯涌出量较大的月份进行，一般 在每年的七或八月份。在鉴定月的上、中、 下旬中各取一天，分三（四）班进行测定 工作。每一测定班的测定时间应选在正常 生产时刻，并尽可能在同一时刻进行测定 工作。
瓦斯爆炸及其预防
1.瓦斯爆炸 （一）瓦斯爆炸发生的基本条件
C，m3/d
式中 QCH4——矿井瓦斯绝对涌出量，m3/d 或m3/min ；
Q总——矿井总回风量，m3/min ；
相对涌出量是指在矿井正常生产条件下，平均日 产1t煤所涌出的瓦斯量，单位是m3/t。
qCH4 = QCH4n/T，m3/t 式中 qCH4——矿井相对瓦斯涌出量，m3/t；
煤层中瓦斯含量是一定的，但瓦斯在煤岩 体中的存在状态不是固定不变的。在一定 的条件下吸附状态和游离状态的瓦斯处于 动态平衡，即游离状态和吸附状态的瓦斯 分子处于不断地交换之中。在外界条件发 生变化时，这种平衡遭到破坏。
在现今开采深度内，煤层的瓦斯主要以吸 附状态存在，约占煤层瓦斯含量的90%左 右；游离状态的瓦斯只占约10%左右。但 在断层、大的裂隙、孔洞和砂岩内，瓦斯 主要以游离状态赋存。
当发现瓦斯积聚时，必须及时处理。主要 方法有：加大瓦斯积聚地点的风速和风量； 强制冲淡瓦斯到允许浓度后排到回风流中； 临时停工地点不得停风；停工区域瓦斯浓 度达到3%，比能立即处理时，必须予以封 闭；停风区域必须切断电源；恢复通风， 必须检查瓦斯浓度，瓦斯超限时必须采取 安全措施进行排放瓦斯；必要时采取封闭 抽放瓦斯等措施。
QCH4——矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d； T——矿井月产量，t； n——月工作日，d。
.矿井瓦斯等级的划分
根据矿井瓦斯涌出量的大小和涌出形式， 把矿井瓦斯等级划分不同的类别便于分级 管理。依据矿井不同的瓦斯等级，在矿井 瓦斯检查制度及人员配备、通风安全监测 装置配置、电气设备的选用、掘进工作面 安全技术装备系列化标准、矿用安全炸药 选用要求和爆破管理等方面采取不同的管 理制度、管理措施和管理手段。
影响煤层瓦斯含量的因素 （1）煤的吸附特性 （2）煤层的埋藏深度 （3）煤层倾角 （4）围岩性质 （5）地质构造
矿井瓦斯涌出量与矿井瓦斯等级
1.瓦斯涌出形式 瓦斯涌出是指由采动影响的煤层、岩层以 及由采落的煤、矸石向井下空间释放瓦斯 的现象。根据瓦斯涌出的特点不同，瓦斯 涌出可氛分为普通涌出和特殊涌出两种形 式。
（2）矿井瓦斯等级 低瓦斯矿井：矿井瓦斯相对涌出量 qCH4≤10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量 QCH4≤40m3/min。 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量 qCH4＞ 10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量QCH4＞ 40m3/min。 低瓦斯矿井中相对瓦斯涌出量qCH4＞10m3/t或 瓦斯喷出的个别区域为高瓦斯区，该区按高瓦斯 矿井管理。
（1）普通涌出
瓦斯从煤（岩）层以及采落的煤、矸石表 面细微的裂隙和孔隙中缓慢、均匀地涌出 称为瓦斯普通涌出。首先是游离状态的瓦 斯的瓦斯涌出，而后是吸附状态的瓦斯解 吸为游离状态的瓦斯涌出。这种涌出形式 的特点是瓦斯涌出范围广、时间长、速度 缓慢而均匀，总量大，是瓦斯涌入矿井的 主要形式。
（2）特殊涌出
（1）矿井瓦斯等级划分的依据
《煤矿安全规程》规定：一个矿井只要有一个煤 （岩）层发现瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井。瓦 斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。矿井在 开采过程中，只要发生过1次煤（岩）与瓦斯突出， 该矿井即定为突出矿井，发生突出煤层即定为突 出煤层。
矿井瓦斯等级是依据矿井绝对瓦斯涌出量、矿井 瓦斯相对涌出量和瓦斯涌出形式来划分的