矿井瓦斯防治基础知识

矿井瓦斯防治

2015-4-18

学习本课程的意义

1 、众所周知，全国除了交通事故就数煤矿事故，矿井自 然灾害包括水、火、瓦斯、塌方、粉尘、突出、地热等， 直接威胁、吞噬着矿工的生命，其中瓦斯灾害最为严重。 1990 -1999 的十年间，我国煤矿一次 3 人以上的死亡事 故 4002 次，共死亡 27495 人，其中瓦斯事故 2767 次，共 死亡20625人，占死亡总数的75.01%。 2、我国几次较大的瓦斯爆炸事故 1960年5月山西大同老白沟煤矿发生瓦斯爆炸，死亡684 人。 1960年11月平顶山五矿发生瓦斯爆炸，死亡187人。 2000年9月贵州木冲沟矿瓦斯煤尘爆炸，死亡162人。2015-4-18 2

辽宁省阜新矿业 ( 集团 ) 有限责任公司 孙家湾煤矿海州立井“2.14”特别重大 瓦斯爆炸事故,214人死亡。

陕西铜川陈家山煤矿“ 11.28” 特别重 大瓦斯爆炸事故调查情况， 166 人死亡。 大平煤矿“ 10.20”特大煤与瓦斯突 出和瓦斯爆炸事故概况，148人死亡。2015-4-18 3

主要内容1.矿井瓦斯基础知识2.瓦斯爆炸及其防治

3.煤与瓦斯突出及其防治4.矿井瓦斯抽放

5.瓦斯事故勘查分析技术

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第一章

矿井瓦斯基础知识

[提要] 本章重点对矿井瓦斯的概念、 性质及危害,煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出 量的概念、表示方法及影响因素等有关基 础知识进行讲解,这些都是煤矿安全工作中 经常遇到和要解决的问题。 [主要内容] 第一节 矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质 第二节 煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出量2015-4-18 5

第一节 矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质一、矿井瓦斯的定义、生成及主要成分矿井瓦斯是指井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气体 的总你。有时单指甲烷。 矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。古代植物 遗体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物的纤 维质破分解、发酵，逐渐生成腐植酸和沥青质，同时生 成瓦斯；此后，在煤的炭化变质过程中，随着化学成分 和结构的变化，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,部分瓦斯逸散到大气中去, 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的混合物,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，但主要成分是甲烷。因此，习惯上所说 的矿井瓦斯就是指甲烷而言。 2015-4-18 6

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150~200m2)。因此，成煤过程 中生成的瓦斯就能以不同状态存在于这些 裂隙和孔隙内。2015-4-18 7

二、瓦斯在煤体中的存在状态及相互间的关系 瓦斯通常是以如下2种状态存在于煤体之中。 1 游离状态(也称自由状态)

这种瓦斯以完全自由的气 态存在于煤或围岩的较大裂缝 、孔隙或空洞之中(如图1-1中l 所示)。游离瓦斯可以自由运动 或从煤 ( 岩 ) 层的裂隙中散放出 来, 因此表现出一定压力。煤体 内游离瓦斯的多少取决于储存 1—游离瓦斯； 空间的容积、瓦斯压力及围岩 2—吸着瓦斯； 3—吸收瓦斯 温度等因素。 图1-1 瓦斯在煤体中的2015-4-18

存在状态

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1-1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， 其类似气体溶解于液体的现象(如图1-1中3所示)。 吸附状态存在的瓦斯量的多少，取决于煤的结 构特点、炭化程度等。2015-4-18 9

注

意

游离状态与吸附状态的瓦斯并不是固定不 变的，而是处于不断交换的动平衡状态。 当条件发生变化，这一平衡就会遭到破坏。 在压力降低、温度升高或煤体结构受到破 坏时，部分吸附状态的瓦斯就转化为游离 状态，这种现象叫解吸；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。这种现象叫吸附。2015-4-18 10

三、瓦斯的性质

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(温度为0℃、大气压力 为 101325Pa) 下，瓦斯密度为 0.7168Kkg/m3 ,相 对密度为 0.554 。由于瓦斯较轻，故常积聚在巷 道的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。 瓦斯微溶干水，在 20℃、 101.3kPa 条件下 , 溶解度为 3.5L/100L 水。瓦斯的扩散性很强，扩 散速度是空气的1.34倍，会很快的在空气中扩散。 瓦斯本身无毒，但不能供人呼吸。瓦斯不助 燃，但与空气混合达到一定浓度后，遇到高温火 焰时能够燃烧或爆炸。2015-4-18 11

四、矿井瓦斯的危害 矿井瓦斯是一种有害气体。当井下空气中瓦 斯浓度较高时，会相对地降低空气中的氧气浓度， 使人窒息；另外，当瓦斯与空气混合达到一定浓 度时，遇火就能燃烧或爆炸，严重影响和威胁矿 井生产安全，一旦形成灾害事故，会给国家财产 和职工生命造成巨大损失 …… 此处隐藏：1641字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……