矿井瓦斯灾害防治.ppt

1、煤矿灾害防治技术,课 件,目 录,第一章 矿井瓦斯灾害防治,第二章 矿井火灾防治,第三章 矿尘防治,第四章 矿井水灾防治,第五章 煤矿爆破事故防治,第六章 煤矿顶板灾害防治,第七章 煤矿灾害防治检测技术,第八章 煤矿安全管理技术,第一章 矿井瓦斯灾害防治目 录,第一节 基本概念和理论概述第二节 瓦斯爆炸及突出的规律第三节 瓦斯爆炸的防治与处理技术第四节 煤与瓦斯突出防治与处理第五节 矿井瓦斯抽放 复习题 问题思考,第一节 基本概念和理论概述主 要 内 容,一、矿井瓦斯的定义及性质二、矿井瓦斯的成因和分带三、煤层瓦斯的赋存状态四、矿井瓦斯的涌出五、瓦斯涌出的影响因素六、矿井瓦斯等级,一、矿井瓦斯

2、的定义及性质,1矿井瓦斯的定义 从广义上讲，矿井瓦斯是指从煤层或岩层中放出或生产过程中产生并涌入到矿井内的各种气体。狭义的讲，矿井瓦斯专指甲烷（CH4）。后面章节中所谈的瓦斯概念，一般为甲烷。2矿井瓦斯的性质 瓦斯是无色、无味、无臭、无毒的气体。瓦斯比空气轻，其比重为O.554，因此在煤矿井下常积聚在巷道顶部或上山迎头。瓦斯的扩散能力是空气的1.6 倍，且渗透能力很强。瓦斯微溶于水，瓦斯不助燃，但条件适宜时能发生燃烧和爆炸。,二、矿井瓦斯的成因和分带,1、矿井瓦斯的成因 成气过程可分为两个阶段：第一阶段为生物化学成气时期；第二阶段为煤化变质作用时期。2.煤层瓦斯垂直分带 根据井下煤层瓦斯组分和

3、含量，将煤层瓦斯按赋存深度不同自上而下分为4 个带：N2CO2带、N2带、N2CH4 带和CH4带（见图1-1-1）。,图1-1-l 顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化IN2-CO2；IIN2；IIIN2-CH4；IVCH4,三、煤层瓦斯的赋存状态,1、瓦斯的赋存状态 矿井瓦斯在煤、岩层中以两种状态存在，即自由状态和吸附状态。自由状态又称游离状态。吸附状态分为两种表现形式，即吸着状态和吸收状态。自由瓦斯和吸附瓦斯关系：二者是处于一种动平衡状态，即在一定条件下自由瓦斯和吸附瓦斯可以互相转化。,2.影响煤层瓦斯含量的因素（1）煤田地质史。（2）地质构造。（3）煤层的赋存条件。（4）煤层的围岩

4、性质。（5）煤的变质程度。（6）岩浆活动。（7）水文地质条件。3.煤层瓦斯压力 煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力。,四、矿井瓦斯的涌出,1矿井瓦斯涌出形式 瓦斯从煤层或围岩中涌出的形式有两种：（1）普通涌出。（2）特殊涌出。2矿井瓦斯涌出量（1）Q绝=QC6024（1-1-1）式中 Q矿井总回风道风量，m3/d；C回风流中的平均瓦斯浓度，%。（2）q相=Q绝n/T（1-1-2）式中 Q绝矿井绝对瓦斯涌出量，m3/d；n矿井瓦斯鉴定月的工作天数，d/月；T矿井瓦斯鉴定月的产量，t/月。,（1）煤层和围岩的瓦斯含量（2）开采深度（3）开采规模（4）开采顺序与

5、开采方法。（5）地面气压的变化。,五、瓦斯涌出的影响因素,规程规定：一个矿井中，只要有一个煤（岩）层中发现过瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行管理，矿井瓦斯等级，按照平均日产一吨煤涌出瓦斯量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井：10 m3 及其以下；高瓦斯矿井：10 m3以上。煤与瓦斯突出矿井：矿井在采掘过程中，只要发生过一次煤与瓦斯突出，该矿井即为突出矿井，发生突出的煤层定为突出煤层。,六、矿井瓦斯等级,第二节 瓦斯爆炸及突出的规律主 要 内 容,一、瓦斯爆炸二、煤(岩)与瓦斯突出,（一）瓦斯爆炸的过程及其危害 1.瓦斯爆炸的化学反应过程 最终的化学反应式为：CH42O

6、2CO2+2H2O 如果煤矿井下O2不足，反应的最终式为：CH4+O2CO+H2+H2O 2瓦斯爆炸的产生与传播过程 3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。,一、瓦斯爆炸,1、瓦斯爆炸的基本条件 瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为516；混合气体中的氧浓度不低于12；有足够能量的点火源 以上三条件必须同时具备。,柯瓦德爆炸三角形,（二）瓦斯爆炸的条件及影响因素,瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性，间隔的这段时间称感应期。,表1-2-1 瓦斯爆炸感应期火源温度/,柯瓦德爆炸三角形,2、影响瓦斯爆炸发生的因素（1）其它可燃气体的影响（2）氧浓度和过量惰气的影响（表1-2-2）（3）温度的影响。（4）气压的影响。,表1-2-2 可燃气体H2、CH4、CO失爆所需的惰气量,（三）矿井瓦斯爆炸的致因 1瓦斯积聚 瓦斯积聚是指体积超过0.5m3时的空间瓦斯浓度超过2的现象。积聚原因主要有以下几个方面：（1）通风系统不合理。（2）正常生产时期，煤矿井下的通风设施被随意改变其状态。（3）采掘工作面的串联通风。（4）局部通