煤矿瓦斯基本技术知识.doc

煤矿瓦斯基本技术知识 1．瓦斯性质及瓦斯参数测定 瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。 瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。实测表明，在目前开采深度下1000～2000m以内煤层吸附瓦斯量占70％～95％，而游离瓦斯量占5％～30％。 煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。 2．矿井瓦斯涌出及瓦斯等级 开采煤层时，煤体受到破坏或采动影响，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象称为瓦斯涌出。矿井瓦斯涌出形式可分普通涌出和特殊涌出两种。 矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，瓦斯涌出量的表示方法有两种绝对瓦斯涌出量单位时间涌入采掘空间的瓦斯量，单位为m3／min；相对瓦斯涌出量单位质量的煤所放出的瓦斯数量，单位为m3／t。 影响矿井瓦斯涌出量的因素主要有煤层瓦斯含量、开采规模、开采程序、采煤方法与顶板管理方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式和采空区管理方法等。 煤矿安全规程规定，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。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。 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低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤岩与瓦斯二氧化碳突出矿井。 低瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3／t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3／min； 高瓦斯矿井矿井相对瓦斯涌出量大于10m3／t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3／min； 煤岩与瓦斯二氧化碳突出矿井矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤岩与瓦斯二氧化碳突出，该矿井即定为煤岩与瓦斯二氧化碳突出矿井。 煤矿安全规程规定每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定。 3．瓦斯喷出 矿井瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。在20 m巷道范围内，涌出瓦斯量大于或等于1．0m3／min，且持续时间在8h以上时，该采掘区域即定为瓦斯喷出危险区域。 瓦斯喷出的预兆矿压活动显现激烈，煤壁片帮严重、底板突然鼓起、支架承载力加大甚至破坏，煤层变软、潮湿等。 另外，还存在煤岩与瓦斯二氧化碳突出，即在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤岩和瓦斯二氧化碳由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。煤岩 与瓦斯二氧化碳突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯二氧化碳和煤岩冲出等特点，能摧毁井巷设施、破坏通风系统、造成人员窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故，是煤矿最严重的灾害之一。突出发生前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻夹钻、煤壁温度降低、散发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆。 4．瓦斯爆炸 矿井瓦斯不助燃，但它与空气混合成一定浓度后，遇火能燃烧、爆炸。瓦斯爆炸时会产生3个致命的因素爆炸火焰、爆炸冲击波和有毒有害气体。瓦斯爆炸不仅造成大量的人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设施、中断生产。矿井瓦斯爆炸往往引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷坍塌和顶板冒落等二次灾害。 引起瓦斯燃烧与爆炸必须具备3个条件一定浓度的甲烷、一定温度的引火源和足够的氧气。