煤矿瓦斯爆炸事故防治与案例分析
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①1997年5月2日，贵州省贵阳市花溪坪大坡煤矿，采煤工作面采用明电照明，电 火花引发瓦斯爆炸，死亡13人。
加强煤矿瓦斯管理，预防瓦斯事故，保障职工生命安全 ： 编制瓦斯治理规划、措施、管理制度与作业规程等 ； 选择机电设备； 合理进行矿井设计、通风设计、瓦斯抽采与利用设计以及生产 “抽、掘、采”接替计划。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸的实质
CH4+2O2
CO2+2H2O+热量
CH4+2（O2 +79N2/21)=CO2+2H2O+7.52N2+882.6kj/mol □ 瓦斯爆炸的条件（同时具备，缺一不可）
煤矿瓦斯爆炸事故防治与案例分析
主要内容
第一部分
煤矿瓦斯爆炸防治基本知识
第二部分
瓦斯爆炸事故案例分析
■ 案例阜新孙家湾煤矿海州立井2005年“2.14” 特别重大瓦斯爆炸事故
第一部分
主要内容
煤矿瓦斯爆炸防治基本知识
一、基本概念
二、瓦斯爆炸预防
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
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
1.瓦斯达到爆炸浓度（烷空混合气体5～15％CH4）
2.火源（温度在595oC以上，存在时间超过感应期）
3.有足够的氧（氧浓度在12%以上）
瓦斯爆炸实验管道系统
中国矿业大学瓦斯煤尘爆炸 试验管道
中国矿业大学爆炸试验实验系统特色
瓦斯爆炸实验研究系统特色： 实验系统为复杂管网、测试和分析手段先进，
利用这些手段可研究瓦斯爆炸过程中的特征参数 变化规律及其抑爆、隔爆技术等。
煤矿瓦斯防治基本知识
二、瓦斯爆炸预防
预防瓦斯积聚
常见瓦斯积聚原因如下：
1.风量不足、风量短路、停风,末节风筒过远；
2.采空区处理不及时，管理不善,积聚瓦斯涌出;
3.瓦斯异常涌出；
4.瓦斯抽采未达标进行采掘；
5.瓦斯超限继续生产； 6.积聚瓦斯处理不当； 7.瓦斯检查、监测失误。
总之瓦斯“零超限”目标管理制度未建立或不完善或未落实：
0.05 0 0
无障碍物 两个障碍物 四个障碍物 六个障碍物
50
100
150
200
250
火焰速度(m/s)
障碍物数对火焰传播速度的影响
（a） 没有障碍物
(b) 两个障碍物
(c) 六个障碍物
障碍物数对温度场分布规律的影响
（a） 没有障碍物
(b) 两个障碍物
(c) 四个障碍物
管道结构异常对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的影响
V(m/s)
700
600
500
80*80mm直管
400
无加速环
300
有加速环
200
100
0
L/d
16
22
28
52
70
98
图3. 管道截面积突变对瓦斯爆炸火焰加速传播的影响关系曲线
分叉管路对瓦斯爆炸火焰传播速度影响关系曲线 （无加速环）
解释了分叉 巷道破坏严 重的问题？
点火系统
加速环
1#
5'# 4'# 3# 2#
③1999年3月27日，山东省枣庄柴里矿放炮崩转载机处大块矸石炮 火引爆瓦斯，死亡17人。
④1996年5月1日，河南省平顶山十矿为了使瓦斯超限时不断电，矿 安全办公会议做出了上调瓦斯监测报警点的错误决定，致使瓦斯 超限，放炮时发生瓦斯爆炸，造成84人死亡。
各种火花引发瓦斯爆炸典型案例
• 明电明火：
• BE-爆炸下限界线[;
• CE-爆炸上限界线; • EC02 - 在烷空气体中掺入 CO2爆炸临界点
（5.96%CH4、12.32%O2） • EN2-在烷空气体中掺入N2爆炸临界点
（ 5.18%CH4、9.47%O2 ）。
•在烷空气体中加入卤代烃，爆炸三角形更小，例 E七氟丙烷临界点（9%CH4、17.4%O2） （CF3CHFCF3)不导电，无残留，对臭氧层无破坏性，是新型环保抑爆灭火剂。
各种火花引发瓦斯爆炸典型案例
• 炮火： ①1993年10月11日，黑龙江省鸡东县保合煤矿局部通风机停风，掘
进工作面瓦斯积聚，不仅不停止作业，而且不检查瓦斯就在迎头 放炮，炮火引发特大瓦斯爆炸事故，死亡70人。
②1997年4月9日，山西省临汾桥上村矿用煤块封堵炮眼，放炮炮火 引起瓦斯爆炸，死亡26人。
二、瓦斯爆炸预防
预防火源 瓦斯爆炸的主要引爆火源如下： 1.明火、火灾； 2.电气火花； 3.爆破火源； 4.静电火花； 5.摩擦火花。
煤矿瓦斯防治基本知识
二、瓦斯爆炸预防
瓦斯爆炸发生地点规律： 采煤工作面：采煤机附近
工作面上隅角 放炮作业点 掘进工作面：迎头 放炮作业过程 其它情况：排放瓦斯、处理大块矸石、处理煤仓溜 煤眼堵塞
远离地表为瓦斯带：主要为CH4,而且分布有规律，一般 深度越深，瓦斯压力越高、瓦斯含量越大； ④在地质构造带瓦斯含量分布异常； ⑤在地应力异常区瓦斯含量分布异常。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
几个术语： 煤层瓦斯含量： m3/t煤 相对瓦斯涌出量： m3/t煤 绝对瓦斯涌出量： m3/min
煤矿瓦斯防治基本知识
3~8 2~7 4~8 6~10
0 ＜16 ＜12 ＜24
CO爆炸 下限为 12%；
H2爆炸 下限为 4%
0~1
—
0~5
＜16
0~2
1~5
0~3
＜5
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念 □ 瓦斯爆炸的主要危害
爆炸超压对人员的损伤程度表
等级 轻微 中等
重伤
死亡
项目
损伤 程 度
超 压 ╳100Kpa
轻微挫伤肺部和中耳、局部心肌撕裂 0.2—0.3 中度中耳和肺挫伤，肝、脾包膜下出 0.3—0.5 血，融合性心肌撕裂 重度中耳和肺挫伤，脱臼，心肌撕 0.5—1.0 裂，可能引起死亡。 体腔，肝脾破裂，两肺重度挫伤。 1.0
瓦斯爆炸的界限
8.5% 最易
火焰表面遇氧可 燃、不爆
15%
7-8%
15%
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 当瓦斯浓度低于5%时，由于参加化学反应的瓦斯量较少，不 能形成热量积聚，因此，只能在火焰表面燃烧，不能爆炸；
□ 当瓦斯浓度高于15%时，由于氧气浓度不足，满足不了氧化反 应的需要，即便是在点火点有瓦斯与不足的氧气发生反应，但所 生成的热量少不能使周围介质升温至燃点，即不能传播爆炸；但 当有新鲜空气供入时，可以在混合气体与新鲜空气的接触面上发 生燃烧（根据这一性质，瓦斯可以用作燃料）。
●随着爆炸的发展，爆炸压力波传播速度快速增大，超过火焰速度， 在距爆源约40m时，爆炸波赶上并超过火焰面；
●随着传播距离的增大，爆炸波超 t(s) 前火焰面越来越远。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念 □ 爆炸过程中障碍物对火焰速度与超压的影响曲线
超压(MPa)
0.35 0.3
0.25 0.2
0.15 0.1
t(s) 注：①图中数
字为爆炸压力最
大值（MPa）;
②起爆瓦斯浓度 10.5%CH4， 200m3；
③煤尘带 36~86m,浓度 500g/m3
④实验地点：重 庆煤科院爆炸试 验大型巷道。
煤矿瓦斯防治基本知识
Biblioteka Baidu一、基本概念
□ 瓦斯煤尘爆炸火焰压力传播规律 由图可见：
●在爆炸初期，火焰传播速度大于爆炸压力波传播速度，即火焰在 前爆炸压力波峰在后；
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸威力最强的瓦斯浓度
• 在瓦斯混入新鲜空气中，爆炸最强烈的瓦斯浓度是9.5%。 因为这时混合气体中的全部氧气和瓦斯都能参与化学反 应，既无多余的瓦斯，也无多余的氧气，化学反应最完 全、最充分，生成的热也最多，因而这时的爆炸力最强、 威力最大。
• 对煤矿井下空气，瓦斯爆炸威力最强的瓦斯浓度为8.5% 左右，这是因为井下空气氧浓度减小、湿度较大，氧化 反应不可能进行得十分充分的缘故。
即不仅瓦斯煤尘爆炸强度越高。而且煤尘参与爆炸时，会产生 大量的毒气CO, CO毒害作用越强。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸的主要危害 1.产生高温（1850～2650℃） 2.产生高压（0.7MPa以上 ) 3.产生冲击波 4.产生大量的有毒有害气体，氧浓度极低 (O2=6～10%，N2＝82～88%， CO2＝4～8%，CO＝2～4％）
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸浓度三角形规律：在标准空气中充入瓦斯时， •烷空气体的爆炸范围=5~15%，爆炸下限5%CH4、19.88 O2；爆炸上 限15%CH4、17.79 O2。 •爆力最强浓度=9.5％，化学反应完全,爆温最高与爆压最大。 •最优爆炸浓度=7％—8％，最容易点火爆炸。
1949~1995年46年间，国有重点煤矿一次死亡3人 以上瓦斯事故361起，死亡6931人。 按发生地点及火源原因 统计如下：
• 发生地点：掘进面 156次，占43.2% 采煤面 131次，占36.24% 巷道、硐室 74次，占20.5%
• 引爆火源：电气火花……………………………… 41.44% 放炮火焰 …………………………… 29.92% 摩擦撞击 …………………………… 8.59% 吸烟 ………………………………… 1.94% 其它（静电、煤自燃、高温热源等）18.00%
瓦斯爆炸过程中火焰的发展变化特征
0.s
6/2000.s
14/2000.s
19/2000.s
24/2000.s
29/2000.s
31/2000.s
32/2000.s
33/2000.s
34/2000.s
35/2000.s
36/2000.s
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯煤尘爆炸火焰压力传播规律
大气成分变化
残余氧浓度% CO %
甲烷爆炸时
爆炸下 最佳爆炸 爆炸上
限
浓度
限
16~18
6
2
—
微量
12
CO2 %
微量
9
微量
水蒸气%
＜10
＜16
＜4
H2 %
—
微量
12
甲烷及其同系物 %
—
—
—
煤尘爆炸时
爆炸下限 最佳爆 炸浓度
爆炸上 限
甲烷和煤尘 共同爆炸时 备注
浓度
5~16 1~2 5~10 8~16
2~5 4~8 6~9 12~20
一、基本概念
瓦斯矿井：矿井生产过程中有瓦斯涌出的矿井（我国所有煤矿
全是瓦斯矿井）
瓦斯矿井的分类（参见《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》 ）：
煤与瓦斯突出矿井
高瓦斯矿井（q矿相对＞10m3/t；Q矿绝对＞40m3/min；Q掘进面＞3m3/min；
瓦斯矿井
Q采煤面＞5m3/min；发生过瓦斯喷出）
划分瓦斯等级的目的
瓦斯的来源：煤层、岩层 （采落的煤炭、煤壁、采空区、顶底板、邻近 的煤层、开采过程中产生）
瓦斯的性质：比重0.554、无色、无味、 窒息性、燃烧性、爆炸性
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
煤层瓦斯分布的主要特点： ①具有区域性； ②因煤层而异； ③近地表为瓦斯风化带：N2与CO2为主，CH4分布无规律；
①是否建立瓦斯超限立即停产撤人，并按瓦斯超限就是事 故，并比照事故处理查明超限原因，落实防范措施相关制度；
②1个月内发生2次瓦斯超限的矿井是否停产整顿；
③矿井安全监测监控系统是否正常运转；传感器安装位置、 数量是否符合相关标准要求，是否有空白死角；是否按规定对 系统和传感器进行定期维护。
煤矿瓦斯防治基本知识
2# 3# 4# 5#
V( m/ s)
80*80mm主管道
分支管道
120
100
80
60
40
20
0
L/D
10 22 28 48 52
图 5.（ 无 加 速 环 ） 主 管 道 与 分 支 管 道
中的火焰传播速度
分叉管路对瓦斯爆炸火焰传播速度 影响关系曲线（有加速环）
火焰 速度 m/s
解释了分叉 巷道破坏严 重的问题？
点火系统
加速环
1#
5'# 4'# 3# 2#
2# 3# 4# 5#
250
V20(0m/s)
150
带分叉管直管 分叉管
100
50
0 0 10 20 30 40 50 60
L/D
结论：湍流对瓦斯爆炸传播过程具有重要影响 启示：消除湍流对阻爆具有重要的作用
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸的主要危害 瓦斯煤尘爆炸最终产物组成表
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸浓度三角形规律： • 爆炸下限B (5%CH4、19.88 O2) ； • 爆炸上限C (15%CH4、17.79 O2) 。 • 1-爆炸危险区； • 2-不可能存在的烷空气体区； • 3-甲烷浓度不足不爆区； • 4-甲烷浓度过高不爆区； • 5-贫氧窒息不爆区。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸强度(严重程度) 的主要影响因素：
1、瓦斯积存量 瓦斯积存量越大，瓦斯爆炸释放的能量(热能与机械能)越大，即瓦
斯爆炸强度越高，甲烷等碳氢化合物与空气混合的爆炸效应： 1kg碳氢化合物相当于4kgTNT炸药
2、煤尘是否参与爆炸以及参与爆炸的煤尘量 瓦斯爆炸风暴扬起可爆煤尘越多，瓦斯煤尘爆炸释放的能量越大，
加强煤矿瓦斯管理，预防瓦斯事故，保障职工生命安全 ： 编制瓦斯治理规划、措施、管理制度与作业规程等 ； 选择机电设备； 合理进行矿井设计、通风设计、瓦斯抽采与利用设计以及生产 “抽、掘、采”接替计划。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸的实质
CH4+2O2
CO2+2H2O+热量
CH4+2（O2 +79N2/21)=CO2+2H2O+7.52N2+882.6kj/mol □ 瓦斯爆炸的条件（同时具备，缺一不可）
煤矿瓦斯爆炸事故防治与案例分析
主要内容
第一部分
煤矿瓦斯爆炸防治基本知识
第二部分
瓦斯爆炸事故案例分析
■ 案例阜新孙家湾煤矿海州立井2005年“2.14” 特别重大瓦斯爆炸事故
第一部分
主要内容
煤矿瓦斯爆炸防治基本知识
一、基本概念
二、瓦斯爆炸预防
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
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
1.瓦斯达到爆炸浓度（烷空混合气体5～15％CH4）
2.火源（温度在595oC以上，存在时间超过感应期）
3.有足够的氧（氧浓度在12%以上）
瓦斯爆炸实验管道系统
中国矿业大学瓦斯煤尘爆炸 试验管道
中国矿业大学爆炸试验实验系统特色
瓦斯爆炸实验研究系统特色： 实验系统为复杂管网、测试和分析手段先进，
利用这些手段可研究瓦斯爆炸过程中的特征参数 变化规律及其抑爆、隔爆技术等。
煤矿瓦斯防治基本知识
二、瓦斯爆炸预防
预防瓦斯积聚
常见瓦斯积聚原因如下：
1.风量不足、风量短路、停风,末节风筒过远；
2.采空区处理不及时，管理不善,积聚瓦斯涌出;
3.瓦斯异常涌出；
4.瓦斯抽采未达标进行采掘；
5.瓦斯超限继续生产； 6.积聚瓦斯处理不当； 7.瓦斯检查、监测失误。
总之瓦斯“零超限”目标管理制度未建立或不完善或未落实：
0.05 0 0
无障碍物 两个障碍物 四个障碍物 六个障碍物
50
100
150
200
250
火焰速度(m/s)
障碍物数对火焰传播速度的影响
（a） 没有障碍物
(b) 两个障碍物
(c) 六个障碍物
障碍物数对温度场分布规律的影响
（a） 没有障碍物
(b) 两个障碍物
(c) 四个障碍物
管道结构异常对瓦斯爆炸过程中火焰传播规律的影响
V(m/s)
700
600
500
80*80mm直管
400
无加速环
300
有加速环
200
100
0
L/d
16
22
28
52
70
98
图3. 管道截面积突变对瓦斯爆炸火焰加速传播的影响关系曲线
分叉管路对瓦斯爆炸火焰传播速度影响关系曲线 （无加速环）
解释了分叉 巷道破坏严 重的问题？
点火系统
加速环
1#
5'# 4'# 3# 2#
③1999年3月27日，山东省枣庄柴里矿放炮崩转载机处大块矸石炮 火引爆瓦斯，死亡17人。
④1996年5月1日，河南省平顶山十矿为了使瓦斯超限时不断电，矿 安全办公会议做出了上调瓦斯监测报警点的错误决定，致使瓦斯 超限，放炮时发生瓦斯爆炸，造成84人死亡。
各种火花引发瓦斯爆炸典型案例
• 明电明火：
• BE-爆炸下限界线[;
• CE-爆炸上限界线; • EC02 - 在烷空气体中掺入 CO2爆炸临界点
（5.96%CH4、12.32%O2） • EN2-在烷空气体中掺入N2爆炸临界点
（ 5.18%CH4、9.47%O2 ）。
•在烷空气体中加入卤代烃，爆炸三角形更小，例 E七氟丙烷临界点（9%CH4、17.4%O2） （CF3CHFCF3)不导电，无残留，对臭氧层无破坏性，是新型环保抑爆灭火剂。
各种火花引发瓦斯爆炸典型案例
• 炮火： ①1993年10月11日，黑龙江省鸡东县保合煤矿局部通风机停风，掘
进工作面瓦斯积聚，不仅不停止作业，而且不检查瓦斯就在迎头 放炮，炮火引发特大瓦斯爆炸事故，死亡70人。
②1997年4月9日，山西省临汾桥上村矿用煤块封堵炮眼，放炮炮火 引起瓦斯爆炸，死亡26人。
二、瓦斯爆炸预防
预防火源 瓦斯爆炸的主要引爆火源如下： 1.明火、火灾； 2.电气火花； 3.爆破火源； 4.静电火花； 5.摩擦火花。
煤矿瓦斯防治基本知识
二、瓦斯爆炸预防
瓦斯爆炸发生地点规律： 采煤工作面：采煤机附近
工作面上隅角 放炮作业点 掘进工作面：迎头 放炮作业过程 其它情况：排放瓦斯、处理大块矸石、处理煤仓溜 煤眼堵塞
远离地表为瓦斯带：主要为CH4,而且分布有规律，一般 深度越深，瓦斯压力越高、瓦斯含量越大； ④在地质构造带瓦斯含量分布异常； ⑤在地应力异常区瓦斯含量分布异常。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
几个术语： 煤层瓦斯含量： m3/t煤 相对瓦斯涌出量： m3/t煤 绝对瓦斯涌出量： m3/min
煤矿瓦斯防治基本知识
3~8 2~7 4~8 6~10
0 ＜16 ＜12 ＜24
CO爆炸 下限为 12%；
H2爆炸 下限为 4%
0~1
—
0~5
＜16
0~2
1~5
0~3
＜5
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念 □ 瓦斯爆炸的主要危害
爆炸超压对人员的损伤程度表
等级 轻微 中等
重伤
死亡
项目
损伤 程 度
超 压 ╳100Kpa
轻微挫伤肺部和中耳、局部心肌撕裂 0.2—0.3 中度中耳和肺挫伤，肝、脾包膜下出 0.3—0.5 血，融合性心肌撕裂 重度中耳和肺挫伤，脱臼，心肌撕 0.5—1.0 裂，可能引起死亡。 体腔，肝脾破裂，两肺重度挫伤。 1.0
瓦斯爆炸的界限
8.5% 最易
火焰表面遇氧可 燃、不爆
15%
7-8%
15%
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 当瓦斯浓度低于5%时，由于参加化学反应的瓦斯量较少，不 能形成热量积聚，因此，只能在火焰表面燃烧，不能爆炸；
□ 当瓦斯浓度高于15%时，由于氧气浓度不足，满足不了氧化反 应的需要，即便是在点火点有瓦斯与不足的氧气发生反应，但所 生成的热量少不能使周围介质升温至燃点，即不能传播爆炸；但 当有新鲜空气供入时，可以在混合气体与新鲜空气的接触面上发 生燃烧（根据这一性质，瓦斯可以用作燃料）。
●随着爆炸的发展，爆炸压力波传播速度快速增大，超过火焰速度， 在距爆源约40m时，爆炸波赶上并超过火焰面；
●随着传播距离的增大，爆炸波超 t(s) 前火焰面越来越远。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念 □ 爆炸过程中障碍物对火焰速度与超压的影响曲线
超压(MPa)
0.35 0.3
0.25 0.2
0.15 0.1
t(s) 注：①图中数
字为爆炸压力最
大值（MPa）;
②起爆瓦斯浓度 10.5%CH4， 200m3；
③煤尘带 36~86m,浓度 500g/m3
④实验地点：重 庆煤科院爆炸试 验大型巷道。
煤矿瓦斯防治基本知识
Biblioteka Baidu一、基本概念
□ 瓦斯煤尘爆炸火焰压力传播规律 由图可见：
●在爆炸初期，火焰传播速度大于爆炸压力波传播速度，即火焰在 前爆炸压力波峰在后；
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸威力最强的瓦斯浓度
• 在瓦斯混入新鲜空气中，爆炸最强烈的瓦斯浓度是9.5%。 因为这时混合气体中的全部氧气和瓦斯都能参与化学反 应，既无多余的瓦斯，也无多余的氧气，化学反应最完 全、最充分，生成的热也最多，因而这时的爆炸力最强、 威力最大。
• 对煤矿井下空气，瓦斯爆炸威力最强的瓦斯浓度为8.5% 左右，这是因为井下空气氧浓度减小、湿度较大，氧化 反应不可能进行得十分充分的缘故。
即不仅瓦斯煤尘爆炸强度越高。而且煤尘参与爆炸时，会产生 大量的毒气CO, CO毒害作用越强。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸的主要危害 1.产生高温（1850～2650℃） 2.产生高压（0.7MPa以上 ) 3.产生冲击波 4.产生大量的有毒有害气体，氧浓度极低 (O2=6～10%，N2＝82～88%， CO2＝4～8%，CO＝2～4％）
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸浓度三角形规律：在标准空气中充入瓦斯时， •烷空气体的爆炸范围=5~15%，爆炸下限5%CH4、19.88 O2；爆炸上 限15%CH4、17.79 O2。 •爆力最强浓度=9.5％，化学反应完全,爆温最高与爆压最大。 •最优爆炸浓度=7％—8％，最容易点火爆炸。
1949~1995年46年间，国有重点煤矿一次死亡3人 以上瓦斯事故361起，死亡6931人。 按发生地点及火源原因 统计如下：
• 发生地点：掘进面 156次，占43.2% 采煤面 131次，占36.24% 巷道、硐室 74次，占20.5%
• 引爆火源：电气火花……………………………… 41.44% 放炮火焰 …………………………… 29.92% 摩擦撞击 …………………………… 8.59% 吸烟 ………………………………… 1.94% 其它（静电、煤自燃、高温热源等）18.00%
瓦斯爆炸过程中火焰的发展变化特征
0.s
6/2000.s
14/2000.s
19/2000.s
24/2000.s
29/2000.s
31/2000.s
32/2000.s
33/2000.s
34/2000.s
35/2000.s
36/2000.s
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯煤尘爆炸火焰压力传播规律
大气成分变化
残余氧浓度% CO %
甲烷爆炸时
爆炸下 最佳爆炸 爆炸上
限
浓度
限
16~18
6
2
—
微量
12
CO2 %
微量
9
微量
水蒸气%
＜10
＜16
＜4
H2 %
—
微量
12
甲烷及其同系物 %
—
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煤尘爆炸时
爆炸下限 最佳爆 炸浓度
爆炸上 限
甲烷和煤尘 共同爆炸时 备注
浓度
5~16 1~2 5~10 8~16
2~5 4~8 6~9 12~20
一、基本概念
瓦斯矿井：矿井生产过程中有瓦斯涌出的矿井（我国所有煤矿
全是瓦斯矿井）
瓦斯矿井的分类（参见《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》 ）：
煤与瓦斯突出矿井
高瓦斯矿井（q矿相对＞10m3/t；Q矿绝对＞40m3/min；Q掘进面＞3m3/min；
瓦斯矿井
Q采煤面＞5m3/min；发生过瓦斯喷出）
划分瓦斯等级的目的
瓦斯的来源：煤层、岩层 （采落的煤炭、煤壁、采空区、顶底板、邻近 的煤层、开采过程中产生）
瓦斯的性质：比重0.554、无色、无味、 窒息性、燃烧性、爆炸性
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
煤层瓦斯分布的主要特点： ①具有区域性； ②因煤层而异； ③近地表为瓦斯风化带：N2与CO2为主，CH4分布无规律；
①是否建立瓦斯超限立即停产撤人，并按瓦斯超限就是事 故，并比照事故处理查明超限原因，落实防范措施相关制度；
②1个月内发生2次瓦斯超限的矿井是否停产整顿；
③矿井安全监测监控系统是否正常运转；传感器安装位置、 数量是否符合相关标准要求，是否有空白死角；是否按规定对 系统和传感器进行定期维护。
煤矿瓦斯防治基本知识
2# 3# 4# 5#
V( m/ s)
80*80mm主管道
分支管道
120
100
80
60
40
20
0
L/D
10 22 28 48 52
图 5.（ 无 加 速 环 ） 主 管 道 与 分 支 管 道
中的火焰传播速度
分叉管路对瓦斯爆炸火焰传播速度 影响关系曲线（有加速环）
火焰 速度 m/s
解释了分叉 巷道破坏严 重的问题？
点火系统
加速环
1#
5'# 4'# 3# 2#
2# 3# 4# 5#
250
V20(0m/s)
150
带分叉管直管 分叉管
100
50
0 0 10 20 30 40 50 60
L/D
结论：湍流对瓦斯爆炸传播过程具有重要影响 启示：消除湍流对阻爆具有重要的作用
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸的主要危害 瓦斯煤尘爆炸最终产物组成表
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸浓度三角形规律： • 爆炸下限B (5%CH4、19.88 O2) ； • 爆炸上限C (15%CH4、17.79 O2) 。 • 1-爆炸危险区； • 2-不可能存在的烷空气体区； • 3-甲烷浓度不足不爆区； • 4-甲烷浓度过高不爆区； • 5-贫氧窒息不爆区。
煤矿瓦斯防治基本知识
一、基本概念
□ 瓦斯爆炸强度(严重程度) 的主要影响因素：
1、瓦斯积存量 瓦斯积存量越大，瓦斯爆炸释放的能量(热能与机械能)越大，即瓦
斯爆炸强度越高，甲烷等碳氢化合物与空气混合的爆炸效应： 1kg碳氢化合物相当于4kgTNT炸药
2、煤尘是否参与爆炸以及参与爆炸的煤尘量 瓦斯爆炸风暴扬起可爆煤尘越多，瓦斯煤尘爆炸释放的能量越大，