煤矿瓦斯爆炸事故及其防治对策(041021)(黑白稿)课件.ppt

1、煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院目目 录录v 煤矿安全生产形势v 国家局治理瓦斯的方针v 煤矿爆炸事故的类型v 防止爆炸事故的措施煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院一、煤矿安全生产形势一、煤矿安全生产形势v国有重点煤矿安全生产状况总体稳定，并趋于好转v安全生产形势依然严峻v百万吨死亡率仍居高不下，职业危害严重v煤矿事故造成的经济损失巨大。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院1.事故基本情况事故基本情况v2003年全国煤矿共发生伤亡事故4143起，死亡6434

2、人，同比下降7.9%和 8%.v重大事故中，国有重点煤矿占13.9%，国有地方煤矿占13.5%，乡镇煤矿占72.6%v特别重大事故中，国有重点煤矿占29.1%，国有地方矿占14.4%，乡镇煤矿占56.5%v2004年上半年，全国煤矿各类事故1736起，死亡2644人，分别减少9.4%和12.4%.煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院2.瓦斯事故仍然严重瓦斯事故仍然严重v2002年全国煤矿共发生瓦斯事故743起，死亡2407人，分别占事故总数的17.1%和死亡人数的34.4%v瓦斯煤尘爆炸事故28起，死亡304人v煤与瓦斯突出事故16起，死亡130人v2003年，瓦斯

3、事故584起，死亡2061人，同期分别下降8.9和10.3煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院3.瓦斯对大气的危害瓦斯对大气的危害v瓦斯主要成分是甲烷，是一种温室气体，它的温室效应是CO2的21倍，对大气环境造成极大的危害.v煤矿的大气排放的瓦斯量大约每年为90100亿m3煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院二、国家局治理瓦斯的方针二、国家局治理瓦斯的方针v先抽后采v以风定产v监测监控煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院1.国家提出到国家提出到2007年年煤矿安全生产控制目标煤矿安全生产控制目标l事故死亡人数由

4、现在的7000人，下降至5000人，降幅30%；l百万吨死亡率由现在的4降到3以下，降幅25%；l特大事故由目前60起左右降至40起左右，降幅30%；l80%的大中型矿井，50%的小矿井要实现安全质量标准化。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v我国煤矿死亡人数多的事故是瓦斯和顶板事故v一次死亡人数多、损失严重、对生产和社会影响恶劣的是瓦斯事故v我国煤矿发生特别重大事故主要是瓦斯事故v实现控制目标的重点是：瓦斯爆炸、煤尘爆炸事故。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院三、煤矿爆炸事故的类型三、煤矿爆炸事故的类型 v 瓦斯爆炸v 煤尘爆炸v

5、瓦斯煤尘爆炸煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院1.瓦斯爆炸瓦斯爆炸v矿井瓦斯主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体.v煤矿常见的可燃性气体：甲烷（4）、一氧化碳（）、氢（2）等v瓦斯爆炸是可燃气体（甲烷）与空气混合后，在一定条件下遇高温热源发生的剧烈的连锁反应煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院1.1瓦斯爆炸的反应过程瓦斯爆炸的反应过程v瓦斯爆炸是一个复杂的化学反应过程，是一个连锁反应。v爆炸性混合气体吸收一定能量后，反应分子链断裂，离解成两个或两个以上游离基（自由基）。v在适合条件下，每一个游离基又进一步分解，再产生两个或两个以上的游

6、离基。v如此分离下去，游离基愈来愈多，与氧发生的化学反应也愈激烈，最后发展为燃烧或爆炸。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院vCH4 CH3和HvCH3+O2 HCHO+OHvH+O2 OH+OvOH+CH4 CH2+H2OvO+CH4 OH+CH3vHCHO+O2 CO+O+H2OvCO+O2 CO2+O煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v一般只用最终结果来表达瓦斯爆炸的化学反应，即：vCH4+O2 CO2+H2O+833.28mol煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院1.2瓦斯爆炸的条件及其影响因素瓦斯爆

7、炸的条件及其影响因素v有一定浓度的瓦斯v有一定温度的引燃火源v有足够的氧气煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（1）瓦斯浓度）瓦斯浓度v爆炸下限能使火焰峰面传播到爆炸性混合气体占据的全部容积的最低瓦斯浓度，5%v爆炸上限能使火焰峰面传播到爆炸性混合气体占据的全部容积的最高瓦斯浓度，15%v最佳爆炸浓度最容易激发着火（爆炸），并且爆炸中能释放出最大能量的瓦斯浓度，8.510煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（2）影响瓦斯爆炸界限的因素）影响瓦斯爆炸界限的因素v 与火源有关，强火源条件下，爆炸范围扩大，2%75%v 混合物的初压，初压增大时

8、，爆炸范围扩大（上限有大的变化）混合气体初始压力（a）爆炸下限（）爆炸上限（）0.15.614.31.05.917.25.05.429.412.55.745.7煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院混合气体初始温度（）爆炸下限（）爆炸上限（）206.0013.41005.4513.53005.4014.256003.3516.47003.2518.7590029.00v 混合物的初始温度，初始温度增高时，爆炸范围扩大（上限有大的变化）煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v同系物（乙烷、丙烷等）混入，爆炸下限下降。v煤尘混入可使瓦斯爆炸下限下

9、降。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（2）着火源）着火源v弱火源不能形成冲击波，也不能使沉积煤尘转变为浮游状态。v强火源会产生冲击波，并把沉积煤尘转达变为浮游状态。v危险火花的温度至少应超过混合物着火温度的一倍。v点火源的作用时间超过诱导期的情况下，这种点火源才可能是危险。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v诱导期（感应期火源作用开始到产生运动的火焰前沿）所需的时间。v冲击波的作用持续时间最短10-710-3s。v炸药爆炸后产物，电火花作用时间10-610-2s。v电弧及瓦斯煤尘爆炸的火焰前沿的作用时间10-41s。v明火和灼热体作

10、用时间最长。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院不同浓度瓦斯的诱导期不同浓度瓦斯的诱导期CH4（%）火源温度（）77582587592597510751175诱导期（S）61.080.380.350.20.120.03971.150.60.360.210.130.0410.0181.250.620.370.220.140.0420.01291.30.650.390.230.140.0440.016101.40.680.410.240.150.0490.018121.640.740.440.250.160.0550.020v 对于煤尘云，诱导期取决于煤尘的挥发分含量。

11、挥发分10%、30%的煤尘，诱导期相应为0.24s，0.05s。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院井下着火源温度井下着火源温度v冲击波的速度大于12501350m/s，其前沿后面的温度大于500。v瓦斯和煤尘爆炸火焰前沿的温度20002500。v炸药爆炸产物的温度4500。v电弧、电火花的平均温度4000 ，（放电主通道的温度10000 ）v火柴的明火温度1200。v点燃香烟温度600800。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（3）氧浓度）氧浓度v2小于124混合气体失去爆炸性。v瓦斯爆炸范围随混合气体氧浓度的降低现时缩小，爆炸下限缓

12、缓增高，爆炸上限则迅速下降。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院1.3 瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害v火焰前沿v冲击波v矿井空气的变化煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（1）火焰前沿）火焰前沿v 它是沿巷道运动的化学反应带和燃烧的气体。v 火焰前沿的传播速度为12.5m/s（正常燃烧）至2500m/s（爆轰速度），一般为500700m/s。v 火焰前沿象“活塞”那样沿巷道运动，带进越来越多的空气和可燃成分“活塞”长度为0几十米。v 火焰前沿通过时，人员被烧伤，不但皮肤就连呼吸器官和消化器官的粘膜也会被烧伤。v 电气设备遭到毁坏，尤其是电

13、缆，这时能形成危险的第二次火源。v 还会引起火灾。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（2）冲击波）冲击波v冲击波是传播压力的突变是使介质状态参数突跃，并以超声速传播的压力波。v正向冲击波传播时，其波速的压力10Pa2a，正向冲击波叠加或反射时，可形成高达10a的压力。v冲击波的传播速度高于音速（340m/s），随着爆炸波的衰减，冲击波转变为声波。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院正向、反向和斜向冲击波通过时引起的危害正向、反向和斜向冲击波通过时引起的危害v人体受创伤，多数情况下，这些创伤具有综合（创伤、烧伤等）多样的特点。v冲击波前沿

14、剩余压力对人的作用特点0.0030.01MPa 无创伤0.0110.02MPa头昏、轻伤0.04MPa 中度创伤：震伤、失去知觉、骨折0.06MPa 重伤：内脏受伤，严重脑震荡、骨折0.3 MPa 有较大死亡可能性（75%）0.4 MPa 死亡率为100%煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v移动和破坏设备，可能发生二次着火v破坏支架、顶板冒落、垮塌的岩石堆积物导致通风系统破坏，堵塞巷道使救灾复杂化。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院冲击波前沿剩余压力对物体或巷道的作用特点冲击波前沿剩余压力对物体或巷道的作用特点v0.0110.02MP

15、a:支架部分破坏，密闭被破坏（密闭不稳定时）。v.0210.06 木支架相当程度被破坏，金属支架移动，混凝土整体支护发生片状脱落。v0.0610.3木支架完全破坏，金属支架部分破坏，发碹巷道出现裂隙，片况脱落，铁轨变形，枕木脱开，小于1吨的设备整体破坏、变形、位移，大于1吨设备翻倒、位移、部分变形。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v0.310.65金属支架巷道全长全面破坏，形成密实堆积物，整体钢筋混凝土支架部分破坏，混凝土整体遭破坏，设备和设施完全破坏。v0.661.17混凝土支架完全破坏，形成密实堆积物，整体钢筋混凝土支架相当大破坏，可能形成冒落拱。煤矿爆炸事

16、故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（3）矿井空气成分改变）矿井空气成分改变v氧化反应氧被消耗，氧浓度降低v分解出对人体有毒和有害气体v形成爆炸性气体煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（4）瓦斯爆炸最终气体产物）瓦斯爆炸最终气体产物矿井空气成分变化爆炸下限时最佳爆炸浓度时爆炸上限时O216-1862CO微量12CO2微量9微量水蒸气小于10小于10小于4H2微量12煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院2.煤尘爆炸煤尘爆炸v煤尘是煤炭因机械性撞击，破碎而产生的固体微粒v煤矿生产过程中产生的粉尘总体小于100m，其中95%

17、小于80m。v综采工作面00.5mm的煤尘占9.03%（山东某矿）v综放工作面00.5mm的煤尘占7.23%煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院2.1 煤尘爆炸及反应过程煤尘爆炸及反应过程v煤尘爆炸也是一种激烈的氧化反应。v煤尘粒子在高温热源的作用下发生蒸馏和热分解反应，生成可燃性气体。v生成的各种气体都按瓦斯的连锁反应相似的方式进行氧化反应。v形成扩散燃烧或爆炸。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤尘粒子的气相燃烧模型反应生成物O2、H2OO2燃烧带（火焰）可燃气体煤尘粒

18、子热热煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v煤尘爆炸反应与燃烧反应是相同的反应形式。v煤尘爆炸反应时煤尘粒没有完全燃烧尽，残留的碳未燃烧v煤尘燃烧反应时，生成的可燃性气体外碳也被烧尽。v煤尘爆炸最终产物数量大、种类多。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）煤尘爆炸的粒度（）煤尘爆炸的粒度v小于0.751.0mm的煤尘都能参与爆炸v小于60m的煤尘爆炸性强v过小粒径（如小于20m）爆炸下限有增高趋势煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（2）煤尘有无爆炸性的判断）煤尘有无爆炸性的判断v可燃性挥发分V亦称爆炸性指数

19、，是判断煤尘有无爆炸性和爆炸性强弱的依据之一 V=Vad/（100-Mad-Aad）100%vVad空气干噪煤样的挥发分产率，%vMad 空气干噪煤样的水分产率，%vAad 空气干噪煤样的灰分产率，%煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院vV10%，有爆炸性v V=1015%，弱爆炸性 岩粉用量2040%。v V=1528%，强爆炸性 火焰短（2080mm），岩粉用量5080%焦煤。v V28%，强爆炸性 火焰长（100400mm），岩粉用量5080%气煤。v用大管状煤尘爆炸性鉴定仪作最终判定。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v日本：V

20、ad11%粒径 0.64mmv德国：Vad 14%v英国：Vad 15%粒径 0.59mmv美国：Vad 10%粒径 0.64mmv前苏联：Vad 10%粒径 0.751mm煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（3）煤尘挥发分与不爆率的关系）煤尘挥发分与不爆率的关系v 不爆临界值：Vad=6.21%煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（4）煤尘爆炸的浓度范围）煤尘爆炸的浓度范围v 爆炸下限浓度：火焰前沿在爆炸混合物整个空间传播时，煤尘云的最低浓度（gm3）v 爆炸上限浓度：火焰前沿在爆炸混合物整个空间传播时，煤尘云的最高浓度（gm3）v

21、爆炸最隹浓度：着火能量最低，爆炸压力最大的煤尘云浓度5001000 gm3。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院各国发表的煤尘爆炸下限浓度各国发表的煤尘爆炸下限浓度煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院各国煤尘爆炸上限浓度各国煤尘爆炸上限浓度煤煤 种种 粒粒 径径（目目）爆爆 炸炸 上上 限限 浓浓 度度 （g m3）幌幌 内内 美美 国国 煤煤 尘尘 波波 兰兰 煤煤 尘尘 苏苏 联联 K K-1 10 0 1 10 00 0 1 15 50 0 1 15 50 0 2 20 00 0 2 20 00 0 2 27 70 0 2 27 7

22、0 0 4 40 00 0 2 27 70 0 4 40 00 0 2 27 70 0 4 40 00 0 2 27 70 0 4 40 00 0 1 18 80 00 0 2 21 10 00 0 2 24 40 00 0 2 27 75 50 0 2 21 10 00 0 1 18 80 00 0 1 14 45 50 0 煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院我国大同煤尘爆炸上限浓度我国大同煤尘爆炸上限浓度煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（5）氧气浓度）氧气浓度v 直接影响反应的生热速度，反应能否进行。v 氧气浓度增加，煤尘云容易

23、着火、爆炸，反之变得困难。v C、H、（O）为主要构成元素的有机粉尘，不发生爆炸的氧气界限浓度为1316%。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院氧气浓度对爆炸上下限的影响氧气浓度对爆炸上下限的影响煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院2.3煤尘爆炸的影响因素煤尘爆炸的影响因素v爆炸特性v爆炸特性表徵爆炸各种性质的参数，也是表示不同粉尘相对危险程度的参数。v一般是从安全工学立场出发，以防止爆炸为目的，直接与防爆措施相关联的角度来研究这些特性。v是指对爆炸特性的影响的主要因素。v表徵爆炸特性的参数：爆炸的容易度、爆炸的烈度。煤矿爆炸事故及其防治

24、对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v爆炸容易度：爆炸下限浓度、爆炸上限浓度、着火温度、最小着火能量。v爆炸烈度：爆炸压力、爆炸压力上升速度。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）影响爆炸特性的因素（）影响爆炸特性的因素v煤尘的性质：种类、粒度、形状、不燃物含量。v煤尘云状况：煤尘云浓度、氧浓度、不燃物含量、可燃性气体、初压、温度、煤尘云均匀性、煤尘的流动状况v其它：着火源位置、着火源的强弱、容器或空间形状，容器或空间的密闭度。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v随粒径的减小煤尘爆炸下限浓度降低。v粒径减小到某种程度后下限浓度

25、的变化变小。v粒径变大，煤尘爆炸下限浓度增大，粒径增大到某一值后，爆炸不会发生。v随着粒径减小，煤尘爆炸压力增高，爆炸范围扩大。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤尘粒度对爆炸压力的影响煤尘粒度对爆炸压力的影响煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院粒径对爆炸下限的影响粒径对爆炸下限的影响煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院水分的影响水分的影响v水被蒸发要吸收大量的热量，煤尘所含水分有减弱和阻碍煤尘云着火的性质。v水分56%后，煤尘云着火能量增高，着火困难。v爆炸已经发生，煤尘所含水所起的作用微不足道，水分达到2

26、5%的煤尘仍能参与爆炸。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院水分对着火能量的影响水分对着火能量的影响煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院灰分的影响灰分的影响v灰分是煤尘中的不燃物质，它能吸收煤尘燃烧时放出的热量，起到冷却和阻止热量传播的作用。v随着灰分含量的地加，煤尘云着火能量增高。v灰分含量超过45%后，着火极其困难。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院灰分的影响灰分的影响煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院沼气的影响沼气的影响v沼气（瓦斯）与煤尘共存时，煤尘爆炸下限浓度下降，爆炸

27、上限浓度提高.v爆炸范围往高浓度侧移动，最大达3500g/m3.v瓦斯浓度大于6时，不同煤种的煤尘的爆炸上限浓度之差不大小于6时，它们之间差别较大煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院沼气的影响沼气的影响煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）煤尘爆炸的危害（）煤尘爆炸的危害v 煤尘爆炸具有连续传播爆炸的特点，一次比一次剧烈，呈跳跃式发展可能导致全矿井被毁v 法国古利耶尔矿发生煤尘爆炸死亡1099人（当时井下1664人），蔓延100km，一年后恢复生产v 17起死亡100人以上

28、的特别重大事故中瓦斯煤尘瓦斯煤尘爆炸事故14起，占82.3v 大同老白洞矿发生的煤尘爆炸事故死亡684人，全井被毁v 爆炸生成的气体中有毒有害气体生成量最多，除2气体外，还存在各种碳氢化合物气体煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤尘爆炸、瓦斯煤尘爆炸成气体煤尘爆炸、瓦斯煤尘爆炸成气体矿井大气在成分上的变化不同浓度煤尘爆炸时沼气和煤尘共同参与时爆炸下限浓度时最强爆炸浓度时爆炸上限浓度时氧浓度降低到剩余浓度，%分解出对人健康有毒有害气体，%一氧化碳，爆炸下限=12%时 二氧化碳 水蒸汽分解出爆炸性气体，%氢，爆炸下限=4%时 沼气及其同系列51612510816010

29、2254869122015253827486100503达到0达到16达到12达到24达到16达到5煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院各国对各国对CO的允许浓度的规定的允许浓度的规定v中国（煤矿安全规程）24ppm（0.03mg/L）v 工业厂房 24ppmv前苏联 18ppm（0.02mg/L）v英国 50ppmv日本 50ppmv德国 50ppmv美国 50ppm煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院CO对人的危害对人的危害v人体内的血红蛋白（Hb）通过肺与CO结合生成碳氧血红蛋白（CO Hb），妨碍了Hb向体内运送氧的功能，因而使人

30、的体内缺氧。CO与Hb的结合力比O2与Hb的结合力强210300倍。CO Hb的浓度达到5060%时，人就会产生痉挛、昏睡、假死。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院人对人对CO的耐受程度的耐受程度CO浓度浓度耐受程度耐受程度Vol%ppmMg/L0.011000.11可耐受可耐受23h0.040.054005000.460.6在在1h内无明显作用内无明显作用0.060.076007000.70.81h后才有作用后才有作用0.10.12100012001.11.41h内有不快感内有不快感0.150.22150022001.72.31h内有生命危险内有生命危险0.44

31、0004.01h内致死内致死煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院CO2的允许浓度的允许浓度v中国 采掘工作面 5000ppmv英国 5000ppmv美国 5000ppmv日本 1%v德国 5000ppm煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院CO2造成的危害造成的危害v当CO2浓度达2.5%（45mg/L）时，在1h内不呈现任何中毒症状；当达到3%时才加深呼吸；达到4%（72mg/L）时，才略呈局部刺激，有头痛感、耳鸣、心悸、血压升高、眩晕等；达到6%时，症状更加明显；达到8%时，呼吸变得十分困难；达到810%时，立即发生意志昏沉、痉挛、虚脱

32、，进而停止呼吸，以致死亡；达到20%时，数秒内立即引起中枢神经障碍，生命陷于危险状态。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院正向、反向和斜向冲击波通过时引起的危害正向、反向和斜向冲击波通过时引起的危害v人体受创伤，多数情况下，这些创伤具有综合（创伤、烧伤等）多样的特点。v冲击波前沿剩余压力对人的作用特点0.0030.01MPa 无创伤0.0110.02MPa头昏、轻伤0.04MPa 中度创伤：震伤、失去知觉、骨折0.06MPa 重伤：内脏受伤，严重脑震荡、骨折0.3 MPa 有较大死亡可能性（75%）0.4 MPa 死亡率为100%煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故

33、及其防治对策煤炭科学研究总院四、防止爆炸事故的措施四、防止爆炸事故的措施煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院防止瓦斯超限和积聚防止瓦斯超限和积聚v国外统计：掘进巷道的瓦斯超限有35发生在停电时，与停电无关的停止局部通风机运转占13，风筒破坏占9，瓦斯局部积聚占22，其它占21v原苏联的统计：掘进巷道的瓦斯超限次数超过回采工作面518倍，瓦斯燃烧和瓦斯爆炸8090发生在掘进巷道v因此，保持掘进巷道有效通风对防止瓦斯超限极其重要煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院巷道防护重点巷道防护重点v防止巷道顶板附近瓦斯层状积聚和靠支架附近空洞中瓦斯积聚

34、v防止回风巷矸石带附近和报废的独头巷道瓦斯积聚v防止打钻时的瓦斯积聚。v防止掘进机附近瓦斯积聚。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院回采工作面的防护重点回采工作面的防护重点v 回采工作面的瓦斯1060来自煤壁和落煤时涌出；采空区中来自邻近层、丢煤和岩层的瓦斯约占3090；进风巷或运输巷中来自运输机中的煤和煤壁的瓦斯约占540v 加强通风是防止回采工作面瓦斯超限、积聚最基本最有效的措施v 瓦斯矿井要建立安全可靠的独立通风系统，实行分区通风，回采和掘工作面都应采用独立通风方式v 防止上隅角瓦斯及工作面与回风巷交界处瓦斯积聚v 防止采煤机附近瓦斯积聚v 防止采空区岩石冒落

35、引起瓦斯燃烧或爆炸煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院2.瓦斯抽放瓦斯抽放v治理瓦斯灾害的治本措施，也是防止瓦斯爆炸的治本之策。v本煤层抽放、邻近层抽放、采空区抽放、综合抽放。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）交叉式布孔抽放技术（）交叉式布孔抽放技术v是提高本煤层瓦斯抽放效果而研究成功的预抽瓦斯方法。v从运输巷沿煤层打平行钻孔和交叉钻孔进行抽放。v交叉钻孔因卸压带叠加影响，相当于加大了钻孔直径，提高了抽放效果。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院交叉布孔钻孔布置图交叉布孔钻孔布置图煤矿爆炸事故及其防治对策

36、煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v初始瓦斯抽放量交叉孔为平行孔的253倍；v 140d后，瓦斯抽放量交叉孔为平行孔的1.85倍；v交叉孔提高抽放量46102%；v钻孔交叉点钻孔之间高程差为58D。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（2）深孔控制预裂爆破强化抽放瓦斯技术）深孔控制预裂爆破强化抽放瓦斯技术v 利用控制爆破炸药能量、瓦斯压力及控制孔的导向和补偿作用，使煤体产生新的裂隙，并扩展原生裂隙，形成连通的裂隙网，提高煤层透气性，扩大瓦斯补充源，强化了抽放效果。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v研究成功专用的煤矿三级许用固体粉

37、状乳化炸药。v爆速24422683m/s，爆力210240mlv压风装药器，与双抗塑料管配合实现连续耦合装药。v十五攻关中又研究成功被筒式专用炸药。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v在回采工作面运输巷和回风巷布置平行于工作面，相隔一定间距，孔深50米左右的爆破孔，二者交替布置。v控制孔内不装药，爆破孔装药段长30米左右。v爆破孔直径75100mm，控制孔直径90150mm。v孔间距58m，封孔深度1012m。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院效果效果煤层透气性系数提高3.45倍。预裂爆破抽放率是普通钻孔抽放率的1.682.22倍，一

38、个月抽放率可达15.97%，三个月可达26.6%。工作面瓦斯涌出量平均下降了61.25%，突出危险指标平均下降47.9%。6个月的抽放期内，瓦斯抽放总量可提高1.5倍。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）高瓦斯松软低透气性突出煤层（）高瓦斯松软低透气性突出煤层顺层钻孔抽放技术顺层钻孔抽放技术v研制成功250钻机，可施工孔深150250m，孔径65115mm的钻孔。v多级组合钻具和排渣工艺。v高压水射流扩孔技术。v倾斜顺层长钻孔、走向顺层长钻孔和煤巷掘头前方条带顺层长钻孔三种布孔方式及成孔工艺。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院250

39、钻机钻机ZSM-250型顺层强力钻机 钻孔深度：150 250m 钻杆直径：63mm开孔：95115mm 终孔：90mm钻孔倾角：050 转速：100.60r/min输出力矩：1.5、2.4 kN.m 给进力：78kN煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院效果效果v孔深全部超100m，最深达239.6m。v顺层钻孔平均瓦斯预抽率达到32%，提高了7%。v扩孔技术用于揭石门，提高排放效果，（一个孔排出一吨煤）v淮南的试验结果，抽放量达到扩孔前的2倍。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）顶板岩石巷道（高抽巷）邻近（）顶板岩石巷道（高抽巷）邻

40、近层瓦斯抽放层瓦斯抽放v在开采层顶部裂隙带内布置专用巷道抽放邻近层卸压瓦斯。v分走向抽放巷和倾斜抽放巷。v高抽巷的适宜位置应选择在裂隙带中下部（即底板以上711倍采高），邻层近较密集的层位应超过破坏冒落高度11.5倍采高，以至高抽巷不被破坏。v走向高抽巷距回风巷水平投影距离应保证高抽巷处于充分卸压裂隙带范围内，不能超过工作面长度的12。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院效果效果l 抽放量大（平均为17.036m3/min），抽放率高（平均为49.05%，在有效抽放距离内抽放率达63.5%）铁法晓南矿邻近层瓦斯抽放率73.1%）l 五矿82042工作面平均抽放量60

41、.99%，抽放浓度65.4%，邻近层抽放率94.6%l 82022工作面上述参数分别为：32.25m3/min，76%和92.6%煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院走向高抽巷布置图走向高抽巷布置图煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院倾向高抽巷剖面布置图倾向高抽巷剖面布置图煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）顶板岩石定向水平长钻孔邻近（）顶板岩石定向水平长钻孔邻近层瓦斯抽放技术层瓦斯抽放技术v替代高抽巷的抽放瓦斯技术，节约施工费用v研制成功6和7型强力钻机及测斜纠偏的钻进工艺技术。v阳泉局施工成功508.2

42、m和603.5m的岩石水平长钻孔。v抚顺局施工成功700m，晋城局沿煤层定向钻进700m。v铜川局沿煤层钻进深度过802m和865m的水平定向钻孔。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院钻孔深度：800 1000m 钻杆直径：89mm开孔直径：300mm 终孔直径：50200mm钻孔倾角：010功率：90kW 最大扭矩：8000 kN.m/1000 kN.m 给进力：250kN转速：5200r/min煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院铁法晓南矿岩石水平长钻孔钻场布置示意图铁法晓南矿岩石水平长钻孔钻场布置示意图煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆

43、炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v钻孔迎工作面推进方向布置，钻孔覆盖工作面长度的12的23v钻孔的倾角和方位角必须在邻近层裂隙发育带内v两面钻场之间的钻孔重叠长度应保持20m以上煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院效果效果铁法晓南矿邻近层瓦斯抽放率73.1%；426d抽出2068km3；阳泉20d平均抽放量为20.3m3/min，瓦斯浓度最高90%，平均60%左右；上邻近层瓦斯抽放率达到53%（2个孔）；吨煤瓦斯抽放成本降低65%，经济效益显著。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院（）高瓦斯煤层群综合抽放技术（）高瓦斯煤层群综合抽放技术

44、v从开采方法、开采顺序、顶板岩层移动规律、卸压瓦斯流动规律与抽放方法相结合进行综合研究。形成了不同赋存条件煤层群开采程序及首采层瓦斯抽放成套技术。提高了工作面瓦斯抽放率，消除了突出危险性。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院主要技术内容主要技术内容v首采层（保护层）开采时的瓦斯抽放技术；v远距离下保护层远程卸压瓦斯抽放技术；v煤层群多重开采下卸压层瓦斯抽放技术淮南矿区煤层群柱状图C13B11B8B7B6B4A3A170m70m70m60m煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院首采煤层的瓦斯抽放技术原理首采煤层的瓦斯抽放技术原理v首采层在开采

45、过程中，顶底板岩层冒落、移动、产生裂隙，形成环形裂隙圈，开采煤层和卸压煤层内的瓦斯卸压和解吸。由于瓦斯具有升浮移动和渗流特性，来自大面积的卸压瓦斯沿裂隙通道汇集到裂隙发育的环形裂隙圈内，形成瓦斯积存库。把抽放钻孔和巷道布置在环形裂隙圈内，可以抽放出大量瓦斯。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院技术原理图技术原理图煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v将顶板抽放钻孔或巷道布置在距离回风巷一定垂距和平距的位置，有利于控制采空区瓦斯积聚，提高抽放量和抽放率。v潘三矿距煤层1016m，与回风巷水平距离515m，钻场间距70100米。煤矿爆炸事故及

46、其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院效果效果v 淮南潘三矿采用“环形裂隙圈内走向长钻孔法”抽放瓦斯，工作面瓦斯涌出量33m3/min，钻孔抽放量达15m3/min。v李一矿采用环形裂隙圈巷道抽放瓦斯最高抽放瓦斯纯量达7.8m3/min。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院远距离下保护层远程卸压瓦斯抽放技术远距离下保护层远程卸压瓦斯抽放技术v 保护层开采后，其上覆岩层将形成冒落带，裂隙带和弯曲下沉带。根据巷道维护，确保抽放浓度，不误穿突出层等因素综合考虑，在距主采层（突出煤层）底板1020米的花斑粘土岩和砂岩中布置抽和巷道，在抽放巷内向主采层打网格上向穿

47、层钻孔抽放瓦斯煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院技术原理图技术原理图煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院卸压煤层底板岩巷和网格式上向穿层钻孔远程卸压法投卸压煤层底板岩巷和网格式上向穿层钻孔远程卸压法投放瓦斯现场布置图放瓦斯现场布置图煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院潘一矿应用效果潘一矿应用效果vC13煤层掘进工作面防突效果检验，卸压区域内钻孔瓦斯涌出初速度的最大值小于临界值4 L/min，钻屑量最大值低于临界值6kg/m，消除了突出危险性。v煤巷平均月掘进速度提高2.5倍，达到200m/月以上，瓦斯涌出量仅

48、1.8m3/min，v回采工作面产量提高3倍左右，达到5100吨/天。v瓦斯涌出量由25 m3/min降低到5m3/min.v回风流平均瓦斯浓度由1.15%降低到0.5%。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤层群多重开采下卸压层瓦斯抽放技术煤层群多重开采下卸压层瓦斯抽放技术v保护层和主采层开采后，采空区下方岩层向采空区膨胀开成裂隙，使得下方煤体产生位移，透气性增加，瓦斯压力减小，煤体中瓦斯解吸在此裂隙带的底板布置巷道和网格式穿层钻孔就可实现多重高效抽放瓦斯煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对

49、策煤炭科学研究总院煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院新庄孜矿实施效果新庄孜矿实施效果v钻孔单孔最大瓦斯流量达到了0.442m3/min，比未卸压前的0.009m3/min增大了48.1倍，vB7a煤层的瓦斯含量由9.43m3/t降至0.58%m3/t，降低了93.8%，vB6煤层的瓦斯含量由9.26m3/t降至144%m3/t，降低了84.4%，vB4煤层的瓦斯含量由11.66m3/t降至164%m3/t，降低了83.9%。vB6煤巷掘进提高60m/月，回采工作面提高了4032t/月。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院综合抽放技术的效

50、果综合抽放技术的效果v淮南矿业集团公司通过煤层群开采，瓦斯综合抽放的技术攻关，效果十分明显。v瓦斯抽放量由1997年不1000万m3，提高到2002年超过1亿m3，2003年达到1.3亿m3。v煤炭产量大幅度提高，2001年达到2000万吨，2002年达到2550万吨。煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤炭科学研究总院v针对综采综放工作面开采时，采空区的瓦斯涌出造成工作面经常瓦斯超限和积聚问题而开展了采空区瓦斯抽放技术。v 在工作面回采尚未结束和封闭的采空区实行瓦斯抽放的方法有以下几种。（7）采空区瓦斯抽放技术）采空区瓦斯抽放技术煤矿爆炸事故及其防治对策煤矿爆炸事故及其防治对策煤