瓦斯论文(1).doc

矿 井 地 质 学 论 文 矿井瓦斯及预防 摘要理论介绍瓦斯的生成、瓦斯的性质以及瓦斯的赋存状态，分析瓦斯的涌出形式、涌出量的计算、确定瓦斯等级。在此基础上，进一步研究瓦斯爆炸、突出的条件及影响因素，提出预防瓦斯爆炸、突出的预防措施.设计了工作面瓦斯综合治理的几种常见方法，并详细介绍了采空区抽放、地面定向钻孔抽放的方法。 关键词赋存状态; 涌出量; 瓦斯等级； 瓦斯突出; 瓦斯抽放 Mine methane and its prevention Abstract Introduced the theory of gas generation, the nature of the gas and gas occurrence condition, analyzed the gas emission is poured out of the , the calculation, sure gas levels. Based on these, further studies the gas explosion, prominent conditions and influence factors,puts forward the prevention gas explosion, prominent preventive measures. Design the working comprehensive control of gas, some common s, and introduces goaf drainage, ground directional drilling drainage . Keywords gas occurrence；emission; gas level；gas outburst；gas drainage 1、瓦斯的性质 瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg，所以，它常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。 2、瓦斯的存在状态 2.1游离状态也称为自由状态，这种瓦斯以自由气体状态存在于煤体或围岩的裂缝、孔隙之中，其量的大小主要决定于贮存空间的体积、压力和温度。 2.2吸着状态又称结合状态，其特点是瓦斯与煤或某些岩石结合成一体，不再以自由气态形式存在。按其结合形式不同又可分为吸附及吸收两种。吸附状态是由于固体粒子与气体分子之间分子吸引力的作用，使气体分子在固体粒子表面上紧密附着一个薄层；吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部。 2.3几种状态的瓦斯处于不断变化的动平衡之中，在一定条件下会互相转化。当压力、温度变化时，游离瓦斯转化为吸着瓦斯称为吸附，吸附瓦斯转化为游离瓦斯称解吸。 3、矿井瓦斯等级的划分 矿井瓦斯等级是以相对瓦斯涌出量的大小来划分的。煤矿安全规程规定，在一个矿井中，只要有一个煤岩层发现瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级工作制度进行管理。 矿井瓦斯等级，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 1低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10立方米／吨且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米／分。 2高瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量大于10立方米／吨或矿井绝对瓦斯涌出量大于40立方米／分。 3煤岩与瓦斯二氧化碳突出矿井。 什么是瓦斯喷出和煤岩与瓦斯突出 瓦斯喷出和煤岩与瓦斯突出是瓦斯的特殊涌出形式。瓦斯的涌出形式分为普通涌出和特殊涌出。 普通涌出，是指瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。其涌出的面积广、时间长，是瓦斯涌出的主要形式。 特殊涌出可以分为瓦斯喷出和煤岩与瓦斯突出两种。 瓦斯喷出是指大量瓦斯突然喷出的现象，喷出的时间可长、可短数天或数年。每昼夜的喷出量可达数百立方米。 煤岩与瓦斯突出简称突出，是在一瞬间几秒钟或几分钟突然喷出大量瓦斯和煤炭岩石，并伴随有强烈的声响和强大的冲击动力现象。 4、瓦斯突出 4.1瓦斯突出是指随着煤矿开采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤层中形成了在地应力作用下，瓦斯释放的引力作用下，使软弱煤层突破抵抗线，瞬间释放大量瓦斯和煤而造成的一种地质灾害。煤矿开采深度越深，瓦斯瞬间释放的能量也会越大。煤和瓦斯突出主要发生在煤层平巷掘进、上山掘进和石门揭煤时，有的矿井在回采工作面也发生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是两个概念，但灾害都来自于瓦斯。瓦斯突出是一种地质灾害，在大量的有害气体瞬间涌入后，会形成窒息，但不一定会发生爆炸事故。但如果出现以下三种情况后，会引发爆炸事故，一是与空气中氧气含量达到12％以上，二是瓦斯浓度达到5％至16％之间，三是遇到明火，点火温度达到650度以上。 4.2煤和瓦斯突出预兆 煤和瓦斯突出前大多数都有预兆，归纳起来分有声预兆和无声预兆。 1.有声预兆 1响煤炮。在煤层内发出像机关枪、炮击声。由于条件不同，声音大小、间隔时间也不相同。 2突然压力增大。支柱来劲，发出咔咔的响声，或发出劈裂折断的响声，手摸煤壁能感到冲击和震动；有煤岩层的破裂声；有时会听到气体穿过含水裂缝时的“吱吱”声等。 2.无声预兆 1压力增大。预板来压，片帮、掉碴、煤壁向外鼓，煤岩自行剥落。 2煤层发生变化。层理紊乱、变软，暗淡无光，煤层粉碎，煤质干燥。 3瓦斯及温度变化。瓦斯涌出异常，忽大忽小，煤尘增大，气味异常，发闷，打钻时喷煤、喷瓦斯，煤壁发冷，气温下降等。 应当指出的是，上述预兆，并不是在每次突出之前都同时出现，而是仅仅出现一种或几种。 5、瓦斯爆炸 5.1矿井瓦斯爆炸是一种热一链式反应（也叫链锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源给予的热能）后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也叫自由基）。这类游离基具有很大的化学活性，成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下，每一个游离基又可以进一步分解，再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已，游离基越来越多，化学反应速度也越来越快，最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以，瓦斯爆炸就其本质来说，是一定浓度的甲烷和空气中度作用下产生的激烈氧化反应。的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。 5.2瓦斯爆炸的条件 一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。 1瓦斯浓度 瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5％～16％。 当瓦斯浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9．5％时，其爆炸威力最大氧和瓦斯完全反应；瓦斯浓度在16％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。 瓦斯爆炸界限并不是固定不变的，它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。 2引火温度 瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～750℃。但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7％一8％时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。 高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以，在有瓦斯的矿井中作业，必须严格遵照煤矿安全规程的有关规定。 3氧的浓度 实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12％以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12％以上，就可能发生爆炸。因此，对火区应严加管理，在启封火区时更应格外慎重，必须在火熄灭后才能启封 6、矿井瓦斯预防 6.1矿井瓦斯抽放方示和分类 矿井瓦斯抽放的方式和方法多种多样,一般有3种分类方法（见表1）。矿井瓦斯抽放虽然有不同分类方法和分为不同种类,但现场应用时,往往是互相结合,不能截然分开的。这里着重论述回采工作面采空区瓦斯抽放。 6.2 采空区瓦斯的来源及危害 采空区的瓦斯主要有两个来源一是未能采出而被留在采空区的煤炭中存有一定数量的残存瓦斯;二是顶板和周围煤岩中的瓦斯。 采空区积聚的大量瓦斯,往往被漏风带人采煤工作面或生产巷道,影响正常生产。有时由于大气压力或通风系统变化的影响,当工作面与采空区之间的压力平衡被破坏,采空区的瓦斯会大量涌入工作面,威胁安全生产,甚至酿成重大事故。 6.3 回采工作面采空区瓦斯抽放方法 进行回采工作面采空区瓦斯抽放时,应将采空区封闭严密,防止漏风,然后在回风巷的密闭处插管进行抽放,也可以在回风巷每隔一定距离（30-50m）掘一个斜上绕行巷道作钻场,向采空区上方打钻,钻孔进入冒落带或裂隙带,然后将绕道封闭进行抽放。还可以采用在回风巷预先埋置管路或在煤层中距回风巷相近的其他巷道中向采空区打钻等方式,抽放采空区瓦斯。 6.4 抽放采空区瓦斯时注意事项无忧论文网http// （1）控制抽放负压,保证瓦斯质量。由于采空区围岩受采动影响透气性大大提高,故抽放负压不宜过大。否则,很容易使空气进入采空区,使抽放瓦斯浓度降低和引起采空区煤炭自然。一般来说,瓦斯浓度低于20％时,应停止抽放。 6.5瓦斯预防一般制度 1 加强通风、监控装备投入，确保通风、监控装备完好运行，积极引进新的通风、瓦斯防治技术和瓦斯抽放设备，进行矿井通风技术创新，从源头上防止瓦斯超限。 2 加强矿井通风系统、通风设施的检查管理，确保矿井通风系统完好，主要通风设施要有一定备用量，瓦斯监测、监控设备运行可靠。必须杜绝由于瓦斯检查、监测、监控仪器、设备和通风设施故障造成瓦斯积聚（超限）未能及时检测出而导致矿井瓦斯灾害的情况。 3 每年进行一次矿井反风演习，在矿井发生瓦斯灾害时根据灾区影响情况及时反风，以减少矿井瓦斯灾害影响范围，为灾变时人员安全撤离提供尽可能多的时间，同时减少灾害损失。 4 加强对周边小煤矿的监测，取得准确的资料，为矿井后期开采的矿井瓦斯防治和通风管理提供依据。 5 加强对矿井周边及井田范围内已经关闭的老窑采空区的提防。特别是260北翼32042风巷今年将接近的莲花岩老窑，必须制订专门的措施，在掘进工作面提前采取探放瓦斯，探放手段为采用瑞利波探测仪进行物探和地质钻探相结合。 6 所有采掘工作面，设专人经常检查瓦斯和二氧化碳。检查次数每班至少检查3次；瓦斯涌出较大、变化异常的个别采掘工作面，增加安设瓦斯自动检测报警断电装置。 7 井下所有地点放炮，都必须严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮制”。并有记录可查。 8 掘进巷道贯穿时，必须制订专门的措施，贯穿两头的瓦斯浓度必须在措施规定的范围内。 9 对井下职工进行矿井瓦斯灾害避灾技术培训，使每一个职工都知道本工作地点的避灾路线，以及本区域或矿井受瓦斯灾害后自己的行动要求。 10 掘进工必须提高对老窑瓦斯危害的认识，在接近老窑采空区和本矿井采空区时提高警觉，遇到异常情况（煤、岩松软、湿润异常，或钻孔内有大量瓦斯或水渗出）不能慌乱，必须立即停止作业，将钻杆固定在孔内，将人员撤退到大巷内，向调度站汇报并听从调度站安排。如果瓦斯沿钻孔大量涌出，无法控制，则立即启动救灾程序，按发生矿井瓦斯灾害处理。 11 工程技术人员必须提高警惕，在预计可能出现矿井瓦斯灾害的区域，必须认真调查研究，及时制订可靠的技术安全措施，确保矿井安全生产。 12 坚持瓦斯超限就是事故的原则。坚持瓦斯超限不间断处理原则。瓦斯未降到1以下时，严禁生产。 13 建立完善合理的通风系统，实行分区通风和独立通风。坚持开好每月一次的“一通三防”工作会，不断优化通风系统，消除微风巷道，使通风系统稳定可靠。 14 加强巷道维修，扩大巷道断面，改善通风状况。井下所有人员，必须爱护通风设施。 15 矿井出现临时停风、停电严格按照矿井临时停风停电管理办法执行。 16 跟头（面）瓦检员要坚守岗位，按指定地点和时间进行检查，严禁空班漏检、假检、虚报瓦斯浓度。巡回瓦检员认真进行巡回检查，特别要注意对死角的检查，杜绝漏检和检查不到位。 17 瓦斯监控系统，必须做到监测准确、断电可靠。掘进面实行“三专两闭锁”，采面实行瓦斯电闭锁。 18 加强机电设备防爆完好管理，杜绝失爆。加强机电设备维护管理，降低机电事故率，减少临时停风、停电。