1、8/4/20228/4/20221 1 一、矿井瓦斯的基本知识矿井瓦斯的基本知识 1.概念概念 （1 1）瓦斯是一种混合气体，其主要成分为甲）瓦斯是一种混合气体，其主要成分为甲烷烷(CH(CH4 4，占，占9090以上以上)，所以，瓦斯通常专指甲烷。，所以，瓦斯通常专指甲烷。（2 2）瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤）瓦斯矿井：一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。（3 3）煤矿安全规程规定：煤矿安全规程规定：矿井瓦斯等级，根矿井瓦斯等级，根8/4/20228
2、/4/20222 2 据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：瓦斯涌出形式划分为：（1 1）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于或等于1010 m m3 3/t/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于4040 m m3 3/min/min。（2 2）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于1010 m m3 3/t/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于或矿井绝对瓦斯涌出量大于4040 m m3 3/min/min。（3 3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳
3、）突出矿井。）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。8/4/20228/4/20223 38/4/20228/4/20224 4 2.2.矿井瓦斯性质矿井瓦斯性质瓦瓦 斯斯 性性 质质甲烷甲烷重烃重烃氢气氢气甲烷甲烷二氧化碳二氧化碳氮气氮气一氧化碳一氧化碳硫化氢硫化氢二氧化硫二氧化硫二氧化氮二氧化氮可燃性可燃性窒息性窒息性有害性有害性8/4/20228/4/20225 5 3.3.瓦斯在煤体内存在状态瓦斯在煤体内存在状态瓦斯在煤体内存在状态瓦斯在煤体内存在状态吸附瓦斯吸附瓦斯游离瓦斯游离瓦斯吸收状态吸收状态吸着状态吸着状态 以自由气体以自由气体分子存在于煤分子存在于煤体或围岩的较体或围岩的较大裂
4、隙、孔隙大裂隙、孔隙和空洞之中。和空洞之中。在与颗粒固体在与颗粒固体在分子之间引力在分子之间引力作用下，被吸着作用下，被吸着在煤体孔隙的内在煤体孔隙的内表面上。表面上。图例图例 瓦斯在煤层内存在状态瓦斯在煤层内存在状态1-1-游离瓦斯；游离瓦斯；2-2-吸收瓦斯；吸收瓦斯；3-3-吸着瓦斯吸着瓦斯 瓦斯分子进瓦斯分子进入煤体颗粒结入煤体颗粒结构内部，与煤构内部，与煤体固体分子相体固体分子相结合。结合。8/4/20228/4/20226 6 4.4.煤的吸附能力主要影响因素煤的吸附能力主要影响因素 煤煤的的吸吸附附能能力力主主要要影影响响因因素素 1 1 瓦斯压力瓦斯压力5 5 煤中水分煤中水分
5、4 4 变质程度变质程度温度每升高温度每升高1 1度，吸附瓦斯的能力要降低度，吸附瓦斯的能力要降低8%8%。COCO2 2 CH CH4 4 N N2 2 在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。在给定温度下，吸附量与瓦斯压力呈双曲线变化。艾琴格尔经验公式：艾琴格尔经验公式：式中：式中：X Xw w湿煤的瓦斯吸附量，湿煤的瓦斯吸附量，m m3 3/t/t；X Xd d干煤的瓦干煤的瓦斯吸附量，斯吸附量，m m3 3/t/t；M Madad煤中水分含量，煤中水分含量，%。变质程度和孔隙结构和比表面积及化学成份有关，呈马变质程度和孔隙结构和比表面积及化学成份有关，呈马鞍型变化。鞍型变化。3 3
6、 温度温度2 2 气体性质气体性质dadWXMX31.0118/4/20228/4/20227 7 5.5.煤层瓦斯含量主要决定因素煤层瓦斯含量主要决定因素煤的变质程度煤的变质程度煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量主主要要决决定定因因素素水文地质条件水文地质条件地质构造地质构造煤层赋存条件煤层赋存条件煤层围岩性质煤层围岩性质 煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对同煤层有露头瓦斯易于排放，无露头瓦斯易于保存；对同一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大而增一煤层，瓦斯风化带以下，煤层瓦斯含量随深度加大而增大；在其它条件相同，同一开采深度上，煤层倾角越小，大；在其它条件相同，同一开采深度上，
7、煤层倾角越小，煤层所含瓦斯越多。煤层所含瓦斯越多。围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤围岩致密完整、不透气时，煤层瓦斯易于保存；反之，煤层瓦斯易于逸散。层瓦斯易于逸散。煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相煤的变质程度越高，生成的瓦斯量越大。当其它条件相同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。同，煤的变质程度越高，煤层瓦斯含量就越大。地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯，从地下水交换活跃地区，水能从煤层中带走大量瓦斯，从而使煤层瓦斯含量明显减少。而使煤层瓦斯含量明显减少。开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放性构造开放性构造是煤层有利于瓦斯的放散，因此开放
8、性构造发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯放散通发育煤层，瓦斯含量就小；封闭性构造，阻断瓦斯放散通道，相应煤层瓦斯含量大。道，相应煤层瓦斯含量大。8/4/20228/4/20228 8 二、矿井瓦斯涌出二、矿井瓦斯涌出 1.1.矿井瓦斯涌出方式矿井瓦斯涌出方式瓦斯涌出方式瓦斯涌出方式特殊涌出特殊涌出一般涌出一般涌出煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出瓦斯喷出瓦斯喷出 由采落煤炭和煤层、由采落煤炭和煤层、岩层的新鲜暴露面，通岩层的新鲜暴露面，通过孔隙、裂隙，缓慢、过孔隙、裂隙，缓慢、长时间的涌出。长时间的涌出。采掘时，在极短的时间内采掘时，在极短的时间内，瓦斯又煤体、围岩内突然、，瓦斯又煤体、围岩内
9、突然、大量的涌出，有时还伴有煤粉大量的涌出，有时还伴有煤粉、煤块和岩石等。、煤块和岩石等。瓦斯（瓦斯（COCO2 2）喷）喷出出 从煤体或岩体从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯（眼中大量瓦斯（COCO2 2）异常涌出的）异常涌出的现象。在现象。在20 m20 m巷巷道范围内，涌出道范围内，涌出瓦 斯 量瓦 斯 量 1.0 1.0 m m3 3/min/min，且持续时，且持续时间在间在8 h8 h以上时，以上时，该采掘区即定为该采掘区即定为瓦斯（瓦斯（COCO）喷出）喷出危险区域。危险区域。8/4/20228/4/20229 9 2.2.矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量瓦斯涌出量
10、大小的表示方法瓦斯涌出量大小的表示方法相对瓦斯涌出量相对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量 矿井单位时间内涌进采掘空间的瓦斯矿井单位时间内涌进采掘空间的瓦斯量（量（m m3 3/min)/min)。在矿井正常生产条件下，月平均日产在矿井正常生产条件下，月平均日产1t1t煤所涌出的瓦斯量煤所涌出的瓦斯量(m(m3 3/t)/t)。Q QCH4CH4Q Q风风C CTCH4CH4Qq式中：式中：Q QCH4CH4绝对瓦斯涌出量；绝对瓦斯涌出量；m m3 3/min/min；Q Q风风流经巷道中的风量流经巷道中的风量m m3 3/min/min；C C风流中瓦斯体积浓度；即风量风流中瓦斯体积浓度
11、；即风量 中瓦斯体积与风流中总体积的百分比中瓦斯体积与风流中总体积的百分比。式中：式中：qCH4qCH4相对瓦斯涌出量；相对瓦斯涌出量；m m3 3/t/t；QCH4 QCH4绝对瓦斯涌出量；绝对瓦斯涌出量；m m3 3/d/d；T T产煤量；产煤量；t/dt/d。8/4/20228/4/20221010 3.3.矿井瓦斯涌出量主要影响因素矿井瓦斯涌出量主要影响因素煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量矿矿井井瓦瓦斯斯涌涌出出量量主主要要影影响响因因素素采煤方法采煤方法开采顺序开采顺序 厚煤层分层开采时，首分层瓦斯涌出量最大，最后一个分层瓦厚煤层分层开采时，首分层瓦斯涌出量最大，最后一个分层瓦斯涌出量最小。
12、斯涌出量最小。开采规模越大，矿井的绝对瓦斯涌出量也就越大；但就矿井的开采规模越大，矿井的绝对瓦斯涌出量也就越大；但就矿井的相对瓦斯涌出量来说，情况比较复杂。相对瓦斯涌出量来说，情况比较复杂。是决定因素。瓦斯含量越高，矿井瓦斯涌出量就越大。是决定因素。瓦斯含量越高，矿井瓦斯涌出量就越大。陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。陷落法比充填法工作面的瓦斯涌出量大。采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因为丢煤中所含采煤方法的回采率越低，瓦斯涌出量就越大，因为丢煤中所含瓦斯的绝大部分仍要涌入巷道。瓦斯的绝大部分仍要涌入巷道。顶板管理方法顶板管理方法生产工序生产工序通风压力通风压力大气压力变化大气压力变
13、化 负压通风，风压越高瓦斯涌出量越大；正压通风，风压越高瓦负压通风，风压越高瓦斯涌出量越大；正压通风，风压越高瓦斯涌出量越小。斯涌出量越小。地面大气压的变化对对采空区瓦斯涌出有较大的影响。地面大气压的变化对对采空区瓦斯涌出有较大的影响。落煤时瓦斯涌出量大于其它工序。落煤时瓦斯涌出量大于其它工序。开采规模开采规模 一般采空区存有大量瓦斯，未封闭或封闭不严，采空区瓦斯大一般采空区存有大量瓦斯，未封闭或封闭不严，采空区瓦斯大量涌出，矿井瓦斯涌出量增大。量涌出，矿井瓦斯涌出量增大。采空区管理方式采空区管理方式自然因素自然因素开采技术因素开采技术因素8/4/20228/4/20221111 4.4.矿井
14、瓦斯等级矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级划分矿井瓦斯等级划分高瓦斯矿井高瓦斯矿井低瓦斯矿井低瓦斯矿井 矿 井 相 对矿 井 相 对瓦 斯 涌 出 量瓦 斯 涌 出 量小 于 或 等 于小 于 或 等 于10 m10 m3 3/t/t，且，且矿 井 绝 对 瓦矿 井 绝 对 瓦斯 涌 出 量斯 涌 出 量 小小于或等于于或等于40 40 m m3 3/min/min 矿井相对瓦斯涌出量大于矿井相对瓦斯涌出量大于10 m10 m3 3/t/t或矿井绝或矿井绝对瓦斯涌出量大于对瓦斯涌出量大于40 m40 m3 3/min/min。煤与瓦斯突出矿井煤与瓦斯突出矿井发生发生 煤（煤（岩）与 瓦 斯岩）与 瓦 斯
15、突 出 矿 井、突 出 矿 井、鉴 定 有 煤 与鉴 定 有 煤 与瓦 斯 突 出 危瓦 斯 突 出 危险的矿井。险的矿井。根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：8/4/20228/4/20221212 5.5.矿井瓦斯等级鉴定矿井瓦斯等级鉴定瓦斯等级鉴定内容瓦斯等级鉴定内容测点选择测点选择鉴定时间和基本条件鉴定时间和基本条件 在七月或八月上、中在七月或八月上、中、下旬中各取一天（间隔、下旬中各取一天（间隔1010天），分三个班（或四天），分三个班（或四个班）进行测定工作。被个班）进行测定工作。被鉴定的矿
16、井、煤层、水平鉴定的矿井、煤层、水平或采区的回采产量应达到或采区的回采产量应达到该地区设计产量的该地区设计产量的6060。通风机的风硐、各水通风机的风硐、各水平、各煤层和各采区的回平、各煤层和各采区的回风道测风站内。如无测风风道测风站内。如无测风站，可选取断面规整并无站，可选取断面规整并无杂物堆积的段平直巷道杂物堆积的段平直巷道做测点。做测点。测定内容测定内容 测定内容测定内容为风量和风流为风量和风流中甲烷、二氧中甲烷、二氧化碳浓度。化碳浓度。生产矿井生产矿井每年必须进行矿井瓦斯等级每年必须进行矿井瓦斯等级鉴定，同时进行二氧化碳涌出量的测定，鉴定，同时进行二氧化碳涌出量的测定，作为核定和调整风
17、量的依据。作为核定和调整风量的依据。新井新井没计前，地勘部门根据各煤没计前，地勘部门根据各煤层的瓦斯含量资料，预测矿井瓦斯等层的瓦斯含量资料，预测矿井瓦斯等级，作为计算风量的依据。级，作为计算风量的依据。8/4/20228/4/20221313 三、瓦斯爆炸及其预防三、瓦斯爆炸及其预防 1.1.矿井瓦斯的爆炸矿井瓦斯的爆炸 （1 1）瓦斯爆炸机理）瓦斯爆炸机理 瓦斯爆炸的化学反应过程瓦斯爆炸的化学反应过程 化学反应式为：化学反应式为：+882.6KJ/mol+882.6KJ/mol 井下空气井下空气O O2 2不足，反应的最终式为：不足，反应的最终式为：molKJOHCOOCH/6.88222
18、2224OHHCOOCH22248/4/20228/4/20221414 上述反应是放热反应，当反应生成热的速度大于上述反应是放热反应，当反应生成热的速度大于散热速度时，则热量积聚，反应物的温度上升，反应散热速度时，则热量积聚，反应物的温度上升，反应速度进一步加快，最后形成爆炸。速度进一步加快，最后形成爆炸。瓦斯爆炸的产生与传播过程瓦斯爆炸的产生与传播过程 爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量焰面，焰面后的爆炸
19、产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成8/4/20228/4/20221515冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。以继续下去。爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，附近形成气
20、体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已迈破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波使已迈破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的的空气中含有足够的CHCH4 4和和0 02 2，而火源又未消失，就可，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。以发生第二次爆炸。8/4/20228/4/20221616 （2 2）瓦斯的危害）瓦斯的危害 当当CHCH4 4升至升至43%,O43%,O2 2降至降至12%,12%,人感到人感到呼 吸 困 难；呼 吸 困 难；当当 C HC H4 4升 至升 至57%,O57%,O2 2降到降到9%9%以下以下,人短时人短时间 窒 息 死 亡间 窒 息
21、死 亡。瓦斯的危害分为瓦斯的危害分为污染环境污染环境瓦斯窒息瓦斯窒息煤与瓦斯突出煤与瓦斯突出瓦斯爆炸瓦斯爆炸瓦斯燃烧瓦斯燃烧 当巷道或当巷道或采场空气中采场空气中的瓦斯浓度的瓦斯浓度在在5 515%15%范范围 内 时围 内 时,一一旦存在点火旦存在点火源源,将 会 引将 会 引起瓦斯爆炸起瓦斯爆炸事故。事故。当巷道内当巷道内的瓦斯浓度的瓦斯浓度低于低于5%5%或超或超过过15%15%时，时，一旦存在点一旦存在点火源，会酿火源，会酿成瓦斯燃烧成瓦斯燃烧事故。事故。当煤层瓦斯当煤层瓦斯压力较高、地压力较高、地质构造复杂、质构造复杂、地应力较大、地应力较大、煤体破坏严重煤体破坏严重时，在该地区时，
22、在该地区采掘作业时易采掘作业时易发生煤与瓦斯发生煤与瓦斯突出。突出。CH CH4 4是仅次是仅次于氟利昂的温于氟利昂的温室气体，产生室气体，产生的温室效应是的温室效应是COCO2 2的的25253030倍，时效长达倍，时效长达100100150150年之年之久。久。8/4/20228/4/20221717 (3)(3)瓦斯爆炸发生条件瓦斯爆炸发生条件瓦斯爆炸必须具备的三个条件瓦斯爆炸必须具备的三个条件引爆火源引爆火源瓦斯浓度瓦斯浓度 5%5%16%16%，5%5%6%6%为下限，为下限，14%14%16%16%为上限为上限。650 650750,750,瓦瓦斯的最小点然能量斯的最小点然能量为为
23、0.28mJ0.28mJ。氧含量氧含量 空气中氧含量空气中氧含量不低于不低于12%12%。8/4/20228/4/20221818 （4 4）瓦斯爆炸的界限）瓦斯爆炸的界限 瓦斯浓度瓦斯浓度8/4/20228/4/20221919 井下引燃瓦斯的火源种类 井下的一切高温热源都可以引起瓦斯燃烧或爆炸,但主要火源是放炮和机电火花。随着煤矿机械化程度的提高，摩擦火花引燃瓦斯的事故逐渐增多。一是明火和热辐射。明火有多种，例如，火柴的明火(12000C)，香烟明火(6500C8000C，香烟点燃未吸时温度为4500C5000C)，气焊、喷8/4/20228/4/20222020 灯明火，火灾明火等。二是
24、放炮火焰。使用不合格炸药，放糊炮，炮孔封泥不足或不严，用可燃物做封炮眼填 料等都有可能产生火焰引燃瓦斯。三是冲击、摩擦火花。四是电弧、静电火花。8/4/20228/4/20222121 氧气浓度氧气浓度 大量实验表明，瓦斯大量实验表明，瓦斯爆炸界限随混合气体中氧爆炸界限随混合气体中氧浓度的降低而缩小。正常浓度的降低而缩小。正常大气压和常温时，瓦斯爆大气压和常温时，瓦斯爆炸浓度与氧浓度的关系，炸浓度与氧浓度的关系，如柯瓦德爆炸三角形所示如柯瓦德爆炸三角形所示。当氧浓度降低时，爆炸。当氧浓度降低时，爆炸下限缓慢增高下限缓慢增高(BE(BE线线)，爆，爆炸上限则明显降低炸上限则明显降低(CE(CE线
25、线)。氧浓度低于。氧浓度低于1212时，混时，混合气体就失去爆炸性，遇合气体就失去爆炸性，遇火也不会爆炸。火也不会爆炸。柯瓦德爆炸三角形柯瓦德爆炸三角形8/4/20228/4/20222222 瓦斯爆炸易发区瓦斯爆炸易发区 从国内外煤矿发生瓦斯爆炸资料统计，可以从国内外煤矿发生瓦斯爆炸资料统计，可以得出如下结论：得出如下结论：煤矿内的任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能煤矿内的任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性，诸如电气设备附近、爆炸地点、火区周围、性，诸如电气设备附近、爆炸地点、火区周围、产生摩擦火花及可能出现明火的地点，甚至进、产生摩擦火花及可能出现明火的地点，甚至进、回风的井口房和选煤厂内也有瓦
26、斯爆炸事故的发回风的井口房和选煤厂内也有瓦斯爆炸事故的发生。但大部分发生在瓦斯煤层的采掘工作面，其生。但大部分发生在瓦斯煤层的采掘工作面，其8/4/20228/4/20222323 中又以掘进工作面占多数。据统计，瓦斯然烧或中又以掘进工作面占多数。据统计，瓦斯然烧或爆炸事故发生在掘进工作面的约占三分之一。爆炸事故发生在掘进工作面的约占三分之一。影响瓦斯爆炸界限的主要因素影响瓦斯爆炸界限的主要因素 a.a.可燃性气体的混入可燃性气体的混入 当瓦斯和空气的混合气体中混入可燃性气体当瓦斯和空气的混合气体中混入可燃性气体（见下表）时，由于这些气体（见下表）时，由于这些气体(如氢、硫化氢、乙如氢、硫化氢
27、、乙烷、一氧化碳等烷、一氧化碳等)本身具有爆炸性，不仅增加了爆本身具有爆炸性，不仅增加了爆炸气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸下限降低。炸气体的总浓度，而且会使瓦斯爆炸下限降低。8/4/20228/4/20222424煤矿内常见几种可燃性气体的爆炸界限煤矿内常见几种可燃性气体的爆炸界限气气 体体 名名 称称化化 学学 符符 号号爆炸下限爆炸下限%爆炸上限爆炸上限%甲烷CH45.0016.00乙烷C2H63.2212.45乙烯C2H42.7528.60氢H24.0074.20一氧化碳CO12.5075.00硫化氢H2S4.3045.50戊烷C5H121.407.80已烷C6H141.207.008/
28、4/20228/4/20222525 从而扩大了瓦斯爆炸的界限。因此，井下发生火从而扩大了瓦斯爆炸的界限。因此，井下发生火灾或产生有其他可燃性气体时，即使平时瓦斯涌灾或产生有其他可燃性气体时，即使平时瓦斯涌出量不大的矿井，也可能发生瓦斯爆炸，应特别出量不大的矿井，也可能发生瓦斯爆炸，应特别引起注意。引起注意。瓦斯混入可燃性气体时，瓦斯爆炸下限降低。瓦斯混入可燃性气体时，瓦斯爆炸下限降低。b b.爆炸性煤尘的混入爆炸性煤尘的混入 如果混入有爆炸性煤尘时，由于煤尘本身遇如果混入有爆炸性煤尘时，由于煤尘本身遇到到300300400400的火源能够放出可燃性气体，因的火源能够放出可燃性气体，因8/4/
29、20228/4/20222626 此能使瓦斯爆炸下限降低。此能使瓦斯爆炸下限降低。当空气中煤尘含量为当空气中煤尘含量为5g/m5g/m3 3时，瓦斯爆炸下限时，瓦斯爆炸下限降到降到3%3%；煤尘含量为；煤尘含量为8g/m8g/m3 3时，瓦斯爆炸下限降到时，瓦斯爆炸下限降到2.5%2.5%。可见，作好防尘工作对防止瓦斯爆炸有着。可见，作好防尘工作对防止瓦斯爆炸有着十分重要的意义。十分重要的意义。c.c.惰性气体的混入惰性气体的混入 当混入惰性气体当混入惰性气体(如二氧化碳、氮气等如二氧化碳、氮气等)时，时，将使氧气浓度减少，降低瓦斯爆炸危险性。将使氧气浓度减少，降低瓦斯爆炸危险性。8/4/20
30、228/4/20222727 如每加入如每加入1%1%的氮气，瓦斯爆炸下限就提高的氮气，瓦斯爆炸下限就提高0.017%0.017%、上限降低、上限降低0.54%;0.54%;每加入每加入1%1%的二氧化碳，的二氧化碳，瓦斯爆炸下限就提高瓦斯爆炸下限就提高0.0033%0.0033%、上限降低、上限降低0.26%0.26%。二氧化碳还能降低瓦斯爆炸压力和延迟爆炸时间。二氧化碳还能降低瓦斯爆炸压力和延迟爆炸时间。当二氧化碳增加到当二氧化碳增加到25.5%25.5%时，无论瓦斯浓度有多大，时，无论瓦斯浓度有多大，都不会发生爆炸。都不会发生爆炸。d.d.混合气体的初温（爆炸前混合气体的温度）混合气体的
31、初温（爆炸前混合气体的温度）根据试验，初温越高，爆炸界限就越扩大，根据试验，初温越高，爆炸界限就越扩大，8/4/20228/4/20222828 当初温达到当初温达到20200 0C C时，爆炸界限为时，爆炸界限为6.0%6.0%13.4%13.4%，1001000 0C C时为时为5.45%5.45%13.5%13.5%，7007000 0C C时为时为3.25%3.25%18.75%18.75%。所以井下发生火灾或爆炸时，高温会使。所以井下发生火灾或爆炸时，高温会使原来未达到爆炸浓度的瓦斯发生爆炸。原来未达到爆炸浓度的瓦斯发生爆炸。8/4/20228/4/20222929可燃气体的混入可燃
32、气体的混入瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的主主要要影影响响因因素素混合气体的初始温度混合气体的初始温度惰性气体的混入惰性气体的混入 惰性气体混入，减少氧浓度，爆炸界限缩小。惰性气体混入，减少氧浓度，爆炸界限缩小。N N2 2每每增加增加1 1，下限上升，下限上升0.017%0.017%，上限下降，上限下降 0.54 0.54；COCO2 2每每增加增加1%1%，下限上升，下限上升0.00330.0033，上限下降，上限下降0.260.26。粉尘放出可燃气体，爆炸下限降低。粉尘放出可燃气体，爆炸下限降低。5g/m5g/m3 3，3 3爆爆炸，炸，8g/m8g/m3 3，2.52.5爆炸。爆炸。增大爆炸气体总
33、浓度，降低爆炸下限，扩大爆炸界增大爆炸气体总浓度，降低爆炸下限，扩大爆炸界限。限。压力越大，所需引火温度越低。当瓦斯压缩到原来压力越大，所需引火温度越低。当瓦斯压缩到原来体积体积1/1201/120时，自身热量就能使其自动爆炸。时，自身热量就能使其自动爆炸。初始温度越高，爆炸界限越大。初始温度越高，爆炸界限越大。2020时瓦斯爆炸界时瓦斯爆炸界限限6.0-13.46.0-13.4；700700时为时为3.253.2518.7518.75n n瓦斯浓度与引火火源瓦斯浓度与引火火源混合气体的压力混合气体的压力 瓦斯浓度瓦斯浓度7 78 8时，引火温度最低，即浓度为，时，引火温度最低，即浓度为，7
34、78 8时，瓦斯最容易引爆。时，瓦斯最容易引爆。爆炸性粉尘的混入爆炸性粉尘的混入（5 5）瓦斯爆炸的主要影响因素）瓦斯爆炸的主要影响因素8/4/20228/4/20223030（6 6）瓦斯爆炸危害）瓦斯爆炸危害瓦斯爆炸的主要危害瓦斯爆炸的主要危害爆炸产生冲击波爆炸产生冲击波爆炸产生高温灼热爆炸产生高温灼热 当 瓦 斯 浓 度 为当 瓦 斯 浓 度 为9.59.5时，爆炸时时，爆炸时产生的瞬间温度产生的瞬间温度可达可达1850-26501850-2650。这样高的温度。这样高的温度，不仅会烧伤人，不仅会烧伤人员、烧坏设备，员、烧坏设备，还可能点燃支架还可能点燃支架和煤尘，引起井和煤尘，引起井下
35、火灾和煤尘爆下火灾和煤尘爆炸事故，扩大灾炸事故，扩大灾情。情。瓦斯爆炸后的瓦斯爆炸后的气体压力是爆炸气体压力是爆炸前压力的前压力的7 71010倍倍。气体压力骤然。气体压力骤然增大，形成强大增大，形成强大的冲击波，推倒的冲击波，推倒支架、损坏设备支架、损坏设备、使巷道或工作、使巷道或工作面的顶板坍塌及面的顶板坍塌及造成现场人员伤造成现场人员伤亡将使矿井遭受亡将使矿井遭受严重破坏。严重破坏。爆炸产生大量有害气体爆炸产生大量有害气体 瓦斯爆炸后，不仅氧气减瓦斯爆炸后，不仅氧气减少，且产生大量有害气体。少，且产生大量有害气体。爆炸后氧气爆炸后氧气6 61010、一氧、一氧化碳化碳。而当空气中。而当空
36、气中氧化碳浓度达到氧化碳浓度达到0.40.4时时，人就会中毒死亡；当氧气，人就会中毒死亡；当氧气浓度减少到浓度减少到1010l2%l2%时，时，人就会失去知觉窒息而死。人就会失去知觉窒息而死。在瓦斯、煤尘爆炸事故中，在瓦斯、煤尘爆炸事故中，死于一氧化碳中毒的人数占死于一氧化碳中毒的人数占死亡总人数的死亡总人数的7070以上。以上。火焰是在瓦斯火焰是在瓦斯爆炸中瓦斯剧烈爆炸中瓦斯剧烈氧化的产物。火氧化的产物。火焰传播速度一般焰传播速度一般为为500500700m700mss，爆 轰 速 度，爆 轰 速 度25002500m mss。火焰。火焰阵面通过时，不阵面通过时，不但人的皮肤会被但人的皮肤会
37、被烧伤，就连呼吸烧伤，就连呼吸和消化器官的黏和消化器官的黏膜也会烧伤。膜也会烧伤。爆炸产生火焰爆炸产生火焰8/4/20228/4/20223131（7 7）瓦斯爆炸的）瓦斯爆炸的引起引起原因原因管理不善、人员失职管理不善、人员失职瓦斯积聚瓦斯积聚引爆火源引爆火源瓦斯爆炸的引起原因瓦斯爆炸的引起原因明明火火点点然然井井下下放放炮炮火火花花电电火火花花摩摩擦擦撞撞击击火火花花局局部部通通风风机机停停止止运运转转 采采掘掘面面风风量量不不足足通通风风设设施施质质量量差差串串联联通通风风、不不稳稳定定分分支支瓦瓦斯斯异异常常涌涌出出 风风流流短短路路、冒冒落落空空洞洞 通通风风系系统统不不合合理理 采
38、采空空区区或或盲盲巷巷存存在在 8/4/20228/4/20223232局部通风机停止运转局部通风机停止运转引引起起瓦瓦斯斯积积聚聚的的常常见见主主要要因因素素局扇出现循环风局扇出现循环风 采掘面风量不足采掘面风量不足风筒断开或严重漏风风筒断开或严重漏风 未按要求配风、巷道堵塞、单台局扇供多头、风筒未按要求配风、巷道堵塞、单台局扇供多头、风筒出口距掘进面太远等出口距掘进面太远等 施工人员不爱护，通风人员不及时维修，造成掘进施工人员不爱护，通风人员不及时维修，造成掘进面风量不足而导致瓦斯积聚面风量不足而导致瓦斯积聚 包括检修计划停风、机电故障停风、采掘面停工停包括检修计划停风、机电故障停风、采掘
39、面停工停风、风机管理混乱停风等风、风机管理混乱停风等 打开风门不关闭、巷道贯通后不及时调整通风系统打开风门不关闭、巷道贯通后不及时调整通风系统等造成风流短路而导致瓦斯积聚等造成风流短路而导致瓦斯积聚 局扇位置不合规程要求、全风压供给局扇位置不合规程要求、全风压供给 风量小风量小于局扇的吸入分量等出现循环风于局扇的吸入分量等出现循环风风流短路风流短路 通风系统不合理通风系统不合理 自然通风、不合规定的串联通风、无回风道的独眼自然通风、不合规定的串联通风、无回风道的独眼井、通风设施不全等井、通风设施不全等采空区或盲巷存在采空区或盲巷存在 瓦斯异常涌出瓦斯异常涌出 采空区或盲巷无风流通过，发生瓦斯突
40、然涌出采空区或盲巷无风流通过，发生瓦斯突然涌出 裁决通过地质构造、瓦斯富集带，瓦斯涌出异常，裁决通过地质构造、瓦斯富集带，瓦斯涌出异常，发生瓦斯喷出、煤与瓦斯突出等发生瓦斯喷出、煤与瓦斯突出等（8 8）引起瓦斯积聚的常见主要因素分析）引起瓦斯积聚的常见主要因素分析8/4/20228/4/20223333电火花电火花引引起起瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的火火源源明火明火 摩擦、摩擦、撞击火花撞击火花 放炮火花放炮火花 主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放主要是炮泥填装不满、最小抵抗线不够、放明炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引明炮、放糊炮、接线不良、炸药不符合要求等引起火花。起火花。煤炭自然发火及
41、火区、井下焊接、吸烟等。煤炭自然发火及火区、井下焊接、吸烟等。照明、机械设备、电器设备的管理不善、操照明、机械设备、电器设备的管理不善、操作不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电作不当，如矿灯失爆、电钻失爆、带电作业、电缆明头、开关失爆等产生的电火花。缆明头、开关失爆等产生的电火花。机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦机械设备之间的撞击、截齿与坚硬岩石摩擦、坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等等产、坚硬顶板冒落撞击、金属表面之间摩擦等等产生的火花。生的火花。（8 8）引起瓦斯爆炸的火源分析）引起瓦斯爆炸的火源分析8/4/20228/4/20223434四、防治瓦斯爆炸的措施四、防治瓦斯爆炸
42、的措施防治瓦斯超限和积聚措施防治瓦斯超限和积聚措施杜绝火源杜绝火源(一一)防治瓦斯爆炸措施防治瓦斯爆炸措施管理措施管理措施严禁严禁明火明火按要按要求配求配备防备防爆设爆设备备使用使用安全安全炸药炸药加强加强通风通风管理管理 加强加强机电机电防爆防爆管理管理 加强加强瓦斯瓦斯检查检查管理管理 加强加强监察监察系统系统管理管理 提高提高人员人员素质素质 防止防止摩擦摩擦、撞撞击火击火花花及时及时封闭封闭盲巷盲巷 防治防治巷道巷道瓦斯瓦斯积聚积聚防治防治工作工作面回面回风瓦风瓦斯超斯超限限防治防治工作工作面上面上隅角隅角瓦斯瓦斯超限超限局部局部瓦斯瓦斯排放排放措施措施 8/4/20228/4/202
43、23535 （一）预防瓦斯爆炸的措施预防瓦斯爆炸的措施 瓦斯爆炸必须同时具备三个条件瓦斯爆炸必须同时具备三个条件:；即瓦斯浓；即瓦斯浓度在爆炸界限内；高温热源存在时间大于瓦斯的度在爆炸界限内；高温热源存在时间大于瓦斯的引火感应期；瓦斯与空气混合气体中的氧浓度大引火感应期；瓦斯与空气混合气体中的氧浓度大于于12%12%。在正常生产的矿井，所有工作的地点和井。在正常生产的矿井，所有工作的地点和井巷中氧气浓度始终大于巷中氧气浓度始终大于12%12%，所以预防瓦斯爆炸，所以预防瓦斯爆炸的措施，就只能是防止瓦斯的集聚和杜绝、限制的措施，就只能是防止瓦斯的集聚和杜绝、限制高温热源的出现。高温热源的出现。8
44、/4/20228/4/20223636 1.防止瓦斯积聚防止瓦斯积聚 瓦斯积聚是指局部空间的瓦斯浓度达到瓦斯积聚是指局部空间的瓦斯浓度达到2%2%，其体积超过其体积超过0.5 m0.5 m3 3的现象。防止瓦斯聚集的基本的现象。防止瓦斯聚集的基本方法如下方法如下:（1 1）保证工作面的供风量）保证工作面的供风量 用适当的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并用适当的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并排至地面，是预防瓦斯积聚的基本措施。为此应排至地面，是预防瓦斯积聚的基本措施。为此应该做到：该做到：8/4/20228/4/20223737 合理选择通风系统，正确确定矿井风量。合理选择通风系统，正确确定矿井风
45、量。每一矿井都必须采用机械通风。每一矿井都必须采用机械通风。每一生产水平和每一采区，都必须布置单每一生产水平和每一采区，都必须布置单独的回风巷，实行分区通风。独的回风巷，实行分区通风。采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。风。掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通掘进巷道应采用矿井全风压通风或局部通风机通风，不得采用扩散通风。风机通风，不得采用扩散通风。8/4/20228/4/20223838 正确选择构筑物的位置，并加强维护与管正确选择构筑物的位置，并加强维护与管理，防止大量漏风。理，防止大量漏风。（2 2）认真进行瓦斯检查与监测）认真进行瓦斯检查与监测
46、严格按照规程规定进行瓦斯检查与监测严格按照规程规定进行瓦斯检查与监测是及时发现和处理瓦斯积聚的前提。是及时发现和处理瓦斯积聚的前提。规程规定，矿井必须建立瓦斯检查制度。规程规定，矿井必须建立瓦斯检查制度。低瓦斯矿井的采掘工作面，每班至少检查低瓦斯矿井的采掘工作面，每班至少检查2 2次；高次；高瓦斯矿井中每班至少检查瓦斯矿井中每班至少检查3 3次。有煤（岩）与瓦斯次。有煤（岩）与瓦斯8/4/20228/4/20223939 （二氧化碳）突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出（二氧化碳）突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采
47、掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。断电仪。关于具体的检查地点、允许的瓦斯浓度和超关于具体的检查地点、允许的瓦斯浓度和超限时应采取的措施，都有明确的规定（见下表），限时应采取的措施，都有明确的规定（见下表），必须严格执行。必须严格执行。8/4/20228/4/20224040 井下各处瓦斯的允许浓度及超限时应采取的措施 地地 点点允许瓦斯允许瓦斯浓度浓度/%/%超限时必须采取的措施超限时必须采取的措施矿井总回风巷或一冀回风巷矿井总回风巷或一冀回风巷风流中风流中 0.750.75必须立即查明原因，进行处理必须立即查明原因，进行处理 采区回凤巷
48、，采掘工作面因采区回凤巷，采掘工作面因风番风流中风番风流中 11.0.0 必须停止工作，撤出人员，采取措施，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理进行处理 采掘工作面风流中采掘工作面风流中 11.0.0 必须停止煤电钻打眼必须停止煤电钻打眼 1.5 1.5 停止工作，撤出人员，切断电源，进停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理行处理 采掘工作面内局部地点采掘工作面内局部地点 22.0.0 附近附近2020 m m内必须停止工作，撤出人员，内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理切断电源，进行处理 放炮地点附近放炮地点附近20m20m以内风流中以内风流中 11.0.0 严禁放炮严禁放炮
49、电动机或其开夫地点附近电动机或其开夫地点附近20m20m以内风流中以内风流中 1.5 1.5 必须停止工作，切断电源，撤出人员，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理进行处理 8/4/20228/4/20224141 (3)(3)及时处理局部积存的瓦斯及时处理局部积存的瓦斯 生产中容易积存瓦斯的地点有生产中容易积存瓦斯的地点有:采煤工作面上采煤工作面上隅角，独头掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的隅角，独头掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷中，空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷中，采煤工作面采空区边界处，以及采掘机械切割部采煤工作面采空区边界处，以及
50、采掘机械切割部周围等等。及时处理生产井巷中局部积存的瓦斯，周围等等。及时处理生产井巷中局部积存的瓦斯，是矿井日常瓦斯管理的重要内容。也是预防瓦斯是矿井日常瓦斯管理的重要内容。也是预防瓦斯爆炸事故，保证安全生产的关键工作。爆炸事故，保证安全生产的关键工作。通通8/4/20228/4/20224242 常采用的方法有常采用的方法有：向瓦斯积聚地点加大风量和提：向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速，将瓦斯冲淡排出，将盲巷和顶板空洞内高风速，将瓦斯冲淡排出，将盲巷和顶板空洞内积存的瓦斯封闭隔绝，必要时应采取抽放瓦斯的积存的瓦斯封闭隔绝，必要时应采取抽放瓦斯的措施。措施。采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理采煤工
