1、矿井瓦斯危害及防治,一、瓦斯概念及性质二、瓦斯的主要危害三、瓦斯爆炸,一、瓦斯概念及性质,矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。在本章所描述的有关瓦斯的物理、化学性质等特性，均是针对甲烷而言。矿井瓦斯的组成成分及其比例关系因成因不同而有差别。一般情况下，含有甲烷（可达80%90%）和其它烃类，如乙烷、丙烷，以及CO2（如吉林营城煤矿）和稀有气体。个别煤层内含有H2、CO（如山东新汶矿务局）、H2S（如河南鹤壁四矿）。,一、瓦斯概念及性质,甲烷（CH4，俗称沼气），是无色、无味、无毒的气体。甲烷分子的直径为0.375810-9m，可以在微小的煤体空隙和裂隙里流
2、动。其扩散速度是空气的1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散的巷道空间。甲烷标准状态时的密度为0.716kg/m3，比空气轻，与空气相比的相对密度为0.554。如果巷道上部有瓦斯涌出源，风速低时，容易在顶板附近形成瓦斯积聚层。瓦斯微溶于水，在20C和0.103Mpa（1atm）时，100L水可以溶解3.31L甲烷，0C时可以溶解5.56L甲烷。,二、瓦斯的主要危害,1.使人窒息。甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57%，能使空气中氧浓度降低至10%以下。瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯。如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿并不鲜见。2.燃烧
3、及爆炸。瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。自1675年英国茅斯汀矿发生第一次瓦斯爆炸,二、瓦斯的主要危害,事故以后（我国最早关于瓦斯爆炸的文献记载见于1603年），世界各产煤国家都发生过各种损失程度的瓦斯爆炸事故。3.煤与瓦斯突出。在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。,三、瓦斯爆炸,瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一。我国最早关于煤矿瓦斯爆炸的文献记载见于山西省高平县志，万历三十一年（1603年），山西省高平县唐安镇一煤井发生瓦斯爆炸事故，文中描述瓦斯爆炸时的情形为：“火光满井，极为熏蒸，人急上之，身已焦烂而死
4、，须臾雷震井中，火光上腾，高两丈余”。国外文献记载的最早瓦斯爆炸事故，是1675年发生于英国茅斯汀煤矿的瓦斯爆炸。,三、瓦斯爆炸,世界煤矿开采史上最大的伤亡事故，是1942年发生于辽宁本溪煤矿瓦斯、煤尘爆炸，造成1549人死亡，146人受伤。1960年5月9日13时45分，大同矿务局老白洞矿发生瓦斯（有的资料说为煤尘）爆炸事故，死亡684人（有的资料说为682人）。,三、瓦斯爆炸,本世纪60年代以来，由于大型高效通风机的投入使用，自动遥测监控装置的使用和采取了瓦斯抽放等一系列技术措施，瓦斯爆炸事故已逐渐减少，但是还是不能完全杜绝。所以掌握瓦斯爆炸的原因、规律和防治措施，极为重要。,1.瓦斯爆炸
5、的条件,瓦斯的爆炸浓度理论分析和试验研究表明：在正常的大气环境中，瓦斯只在一定的浓度范围内爆炸，这个浓度范围称瓦斯的爆炸界限，其最低浓度界限叫下限，其最高浓度界限叫爆炸上限，瓦斯在空气中的爆炸下限为5%6%，上限为：14%16%。瓦斯浓度低于爆炸下限时，遇高温火源并不爆炸，只能在火焰外围形成稳定的燃烧层。浓度高于,1.瓦斯爆炸的条件,爆炸上限时，在该混合气体内不会爆炸，也不燃烧，如有新鲜空气供给时，可是在混合气体与空气的接触面上进行燃烧。在正常空气中瓦斯浓度为9.5%时，化学反应最安全，产生的温度与压力也最大。瓦斯浓度7%8%是最容易爆炸，这个浓度称最优爆炸浓度。必须强调指出，瓦斯爆炸界限不是
6、固定不变的，它受到许多因素的影响，其中重要的有：（1）氧的浓度（2）其它可燃气体（3）煤尘（4）空气压力（5）惰性气体,1.瓦斯爆炸的条件,（2）充足的氧含量氧气的浓度必须大于12%，氧浓度低于12%时，混合气体就失去爆炸性。（3）足够能量的点火源。温度不低于650；能量大于0.28mJ；持续时间大于爆炸感应期。,2.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。焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从正常的燃烧速度（12.5m/s）到爆轰式传播速度（2500m/s）。焰面温度可高达21502650。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发
7、生火灾。,2.瓦斯爆炸的危害,冲击波峰面压力由几个大气压到20大气压，冲击波叠加和反射时可达100大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成分为O26%10%，N282%88%，CO24%8%，CO2%4%。如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。,3.预防瓦斯爆炸的措施,（1）防止瓦斯积聚所谓瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过2%，其体积超过0.5m3的现象。加强通风及其管理有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效的方法。瓦斯矿井必须做到风流稳定，有足够的风量和风速，避免循环风，
8、局部通风机风筒末端要靠近工作面，放炮时间内也不能中断通风，向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速，等等。及时处理局部积存的瓦斯,3.预防瓦斯爆炸的措施,（2）防止瓦斯引燃防止瓦斯引燃的原则，是对一切非生产必须的热源，要坚决禁绝。生产中可能发生的热源，必须严加管理和控制，防止它的发生或限定其引燃瓦斯的能力。规程规定，严禁携带烟草和点火工具下井；井下禁止使用电炉，禁止打开矿灯；井口房、抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20m内禁止使用明火；井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应严格遵守有关规定；对井下火区必须加强管理；瓦斯鉴定灯的各个部件都必须符合规定，等等。,3.预防瓦斯爆炸的措施,采用防爆的电气设备。在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿安全炸药和瞬发雷管。如使用毫秒延期电雷管，最后一段的延期时间不得超过130ms。防止机械摩擦的火花。,
