矿井瓦斯危害及防治

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1、矿井瓦斯危害及防治一、瓦斯概念及性质二、瓦斯的主要危害三、瓦斯爆炸一、瓦斯概念及性质矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。在本章所描述的有关瓦斯的物理、化学性质等特性，均是针对甲烷而言。矿井瓦斯的组成成分及其比例关系因成因不同而有差别。一般情况下，含有甲烷（可达80%～90%）和其它烃类，如乙烷、丙烷，以及CO2（如吉林营城煤矿）和稀有气体。个别煤层内含有H2、CO（如山东新汶矿务局）、H2S（如河南鹤壁四矿）。一、瓦斯概念及性质甲烷（CH4，俗称沼气），是无色、无味、无毒的气体。甲烷分子的直径为0.37

2、58×10-9m，可以在微小的煤体空隙和裂隙里流动。其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散的巷道空间。甲烷标准状态时的密度为0.716kg/m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。如果巷道上部有瓦斯涌出源，风速低时，容易在顶板附近形成瓦斯积聚层。瓦斯微溶于水，在20ºC和0.103Mpa（1atm）时，100L水可以溶解3.31L甲烷，0ºC时可以溶解5.56L甲烷。二、瓦斯的主要危害1.使人窒息。甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57%，能使空气中氧浓度降低至10%以下。瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大

3、量瓦斯。如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿并不鲜见。2.燃烧及爆炸。瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。自1675年英国茅斯汀矿发生第一次瓦斯爆炸二、瓦斯的主要危害事故以后（我国最早关于瓦斯爆炸的文献记载见于1603年），世界各产煤国家都发生过各种损失程度的瓦斯爆炸事故。3.煤与瓦斯突出。在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。三、瓦斯爆炸瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一。我国最早关于煤矿瓦斯爆炸的文献记载见于山西省《高

4、平县志》，万历三十一年（1603年），山西省高平县唐安镇一煤井发生瓦斯爆炸事故，文中描述瓦斯爆炸时的情形为：“火光满井，极为熏蒸，人急上之，身已焦烂而死，须臾雷震井中，火光上腾，高两丈余”。国外文献记载的最早瓦斯爆炸事故，是1675年发生于英国茅斯汀煤矿的瓦斯爆炸。三、瓦斯爆炸世界煤矿开采史上最大的伤亡事故，是1942年发生于辽宁本溪煤矿瓦斯、煤尘爆炸，造成1549人死亡，146人受伤。1960年5月9日13时45分，大同矿务局老白洞矿发生瓦斯（有的资料说为煤尘）爆炸事故，死亡684人（有的资料说为682人）。三、瓦斯爆炸本世纪60年代以来

5、，由于大型高效通风机的投入使用，自动遥测监控装置的使用和采取了瓦斯抽放等一系列技术措施，瓦斯爆炸事故已逐渐减少，但是还是不能完全杜绝。所以掌握瓦斯爆炸的原因、规律和防治措施，极为重要。1.瓦斯爆炸的条件⑴瓦斯的爆炸浓度理论分析和试验研究表明：在正常的大气环境中，瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆炸界限，其最低浓度界限叫下限，其最高浓度界限叫爆炸上限，瓦斯在空气中的爆炸下限为5%～6%，上限为：14%～16%。瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸，只能在火焰外围形成稳定的燃烧层。浓度高于1.瓦斯爆炸的条件爆炸上限时，在

6、该混合气体内不会爆炸，也不燃烧，如有新鲜空气供给时，可是在混合气体与空气的接触面上进行燃烧。在正常空气中瓦斯浓度为9.5%时，化学反应最安全，产生的温度与压力也最大。瓦斯浓度7%～8%是最容易爆炸，这个浓度称最优爆炸浓度。必须强调指出，瓦斯爆炸界限不是固定不变的，它受到许多因素的影响，其中重要的有：（1）氧的浓度（2）其它可燃气体（3）煤尘（4）空气压力（5）惰性气体1.瓦斯爆炸的条件（2）充足的氧含量氧气的浓度必须大于12%，氧浓度低于12%时，混合气体就失去爆炸性。（3）足够能量的点火源。①温度不低于650℃；②能量大于0.28mJ；③

7、持续时间大于爆炸感应期。2.瓦斯爆炸的危害矿内瓦斯爆炸的有害因素是：高温、冲击波和有害气体。焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从正常的燃烧速度（1～2.5m/s）到爆轰式传播速度（2500m/s）。焰面温度可高达2150～2650℃。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾。2.瓦斯爆炸的危害冲击波峰面压力由几个大气压到20大气压，冲击波叠加和反射时可达100大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成分

8、为O26%～10%，N282%～88%，CO24%～8%，CO2%～4%。如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。3.预防瓦斯爆炸的措施（1）防止瓦