礦井瓦斯的有關(guān)知識(shí)

1、礦井瓦斯的有關(guān)知識(shí)什么是礦井瓦斯？礦井瓦斯是礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。 有時(shí)單獨(dú)指甲烷 （沼氣） 。它是在煤的生成和煤的變質(zhì)過(guò)程中伴生的氣 體。在成煤的過(guò)程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維 素和有機(jī)質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。另外，在高溫、高壓的環(huán)境 中，在成煤的同時(shí)，由于物理和化學(xué)作用，繼續(xù)生成瓦斯。瓦斯是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體，但有時(shí)可以聞到類似蘋果的香 味，這是由于芳香族的碳?xì)錃怏w同瓦斯同時(shí)涌出的緣故。瓦斯對(duì)空氣 的相對(duì)密度是 0.554 ，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瓦斯的密度為 0.716kg ，所以，它 常積聚在巷道的上部及高頂處。瓦斯的滲透能力是空氣的 1.6 倍，

2、難 溶于水，不助燃也不能維持呼吸，達(dá)到一定濃度時(shí)，能使人因缺氧而 窒息，并能發(fā)生燃燒或爆炸。瓦斯的燃燒、爆炸性是礦井主要災(zāi)害之 一。瓦斯在煤體或圍巖中是以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)存在的。 游離狀態(tài)也稱為自由狀態(tài)，這種瓦斯以自由氣體狀態(tài)存在于煤體 或圍巖的裂縫、孔隙之中，其量的大小主要決定于貯存空間的體積、 壓力和溫度。吸著狀態(tài)又稱結(jié)合狀態(tài)，其特點(diǎn)是瓦斯與煤或某些巖石結(jié)合成一 體，不再以自由氣態(tài)形式存在。按其結(jié)合形式不同又可分為吸附及吸 收兩種。吸附狀態(tài)是由于固體粒子與氣體分子之間分子吸引力的作 用，使氣體分子在固體粒子表面上緊密附著一個(gè)薄層；吸收狀態(tài)是氣 體分子已進(jìn)入煤分子團(tuán)的內(nèi)部。幾種狀態(tài)的瓦斯處

3、于不斷變化的動(dòng)平衡之中，在一定條件下會(huì)互 相轉(zhuǎn)化。當(dāng)壓力、溫度變化時(shí)，游離瓦斯轉(zhuǎn)化為吸著瓦斯稱為吸附， 吸附瓦斯轉(zhuǎn)化為游離瓦斯稱解吸。礦井瓦斯等級(jí)的劃分 礦井瓦斯等級(jí)是以相對(duì)瓦斯涌出量的大小來(lái)劃分的。煤礦安全 規(guī)程規(guī)定，在一個(gè)礦井中，只要有一個(gè)煤 （ 巖） 層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井 即定為瓦斯礦井，并依照礦井瓦斯等級(jí)工作制度進(jìn)行管理。礦井瓦斯等級(jí)，根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量 和瓦斯涌出形式劃分為：（1）低瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于 10 立方米噸 且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于 40 立方米分。（2）高瓦斯礦井：礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于 10 立方米噸且礦井 絕對(duì)瓦斯涌出量

4、大于 40 立方米分。（3）煤（巖）與瓦斯（二氧化碳 ）突出礦井。什么是瓦斯噴出和煤 （ 巖） 與瓦斯突出？瓦斯噴出和煤 （巖） 與瓦斯突出是瓦斯的特殊涌出形式。瓦斯的涌 出形式分為普通涌出和特殊涌出。普通涌出，是指瓦斯從煤層或巖層表面非常細(xì)微的縫隙中緩慢、 均勻而持久地涌出。其涌出的面積廣、時(shí)間長(zhǎng)，是瓦斯涌出的主要形 式。特殊涌出可以分為瓦斯噴出和煤 （ 巖） 與瓦斯突出兩種。 瓦斯噴出是指大量瓦斯突然噴出的現(xiàn)象，噴出的時(shí)間可長(zhǎng)、可短 （數(shù)天或數(shù)年 ） 。每晝夜的噴出量可達(dá)數(shù)百立方米。煤（巖） 與瓦斯突出 （簡(jiǎn)稱突出 ） ，是在一瞬間 （幾秒鐘或幾分鐘 ） 突 然噴出大量瓦斯和煤炭 （巖石）

5、 ，并伴隨有強(qiáng)烈的聲響和強(qiáng)大的沖擊動(dòng) 力現(xiàn)象。什么是瓦斯突出？ 瓦斯突出是指隨著煤礦開(kāi)采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤 層中形成了在地應(yīng)力作用下，瓦斯釋放的引力作用下，使軟弱煤層突 破抵抗線，瞬間釋放大量瓦斯和煤而造成的一種地質(zhì)災(zāi)害。煤礦開(kāi)采 深度越深，瓦斯瞬間釋放的能量也會(huì)越大。煤和瓦斯突出主要發(fā)生在 煤層平巷掘進(jìn)、上山掘進(jìn)和石門揭煤時(shí)，有的礦井在回采工作面也發(fā) 生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是兩個(gè)概念，但災(zāi)害都來(lái)自于 瓦斯。瓦斯突出是一種地質(zhì)災(zāi)害，在大量的有害氣體瞬間涌入后，會(huì) 形成窒息，但不一定會(huì)發(fā)生爆炸事故。但如果出現(xiàn)以下三種情況后， 會(huì)引發(fā)爆炸事故，一是與空氣中氧氣含量達(dá)到 1

6、2以上，二是瓦斯?jié)?度達(dá)到 5至 16之間，三是遇到明火，點(diǎn)火溫度達(dá)到 650 度以上。 煤和瓦斯突出有預(yù)兆嗎？煤和瓦斯突出前大多數(shù)都有預(yù)兆，歸納起來(lái)分有聲預(yù)兆和無(wú)聲預(yù) 兆。1. 有聲預(yù)兆1）響煤炮。在煤層內(nèi)發(fā)出像機(jī)關(guān)槍、炮擊聲。由于條件不同，聲 音大小、間隔時(shí)間也不相同。2）突然壓力增大。支柱來(lái)勁，發(fā)出咔咔的響聲，或發(fā)出劈裂折斷 的響聲，手摸煤壁能感到?jīng)_擊和震動(dòng)；有煤巖層的破裂聲；有時(shí)會(huì)聽(tīng) 到氣體穿過(guò)含水裂縫時(shí)的“吱吱”聲等。2. 無(wú)聲預(yù)兆第 3 頁(yè) 共 5 頁(yè)1）壓力增大。預(yù)板來(lái)壓，片幫、掉碴、煤壁向外鼓，煤巖自行剝 落。2）煤層發(fā)生變化。層理紊亂、變軟，暗淡無(wú)光，煤層粉碎，煤質(zhì) 干燥。3

7、）瓦斯及溫度變化。瓦斯涌出異常，忽大忽小，煤塵增大，氣味 異常，發(fā)悶，打鉆時(shí)噴煤、噴瓦斯，煤壁發(fā)冷，氣溫下降等。應(yīng)當(dāng)指出的是，上述預(yù)兆，并不是在每次突出之前都同時(shí)出現(xiàn)， 而是僅僅出現(xiàn)一種或幾種。什么是瓦斯爆炸？瓦斯爆炸的條件是什么？ 礦井瓦斯爆炸是一種熱一鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（也叫鏈鎖反應(yīng)）。當(dāng)爆炸混 合物吸收一定能量（通常是引火源給予的熱能）后，反應(yīng)分子的鏈即 行斷裂，離解成兩個(gè)或兩個(gè)以上的游離基（也叫自由基）。這類游離 基具有很大的化學(xué)活性，成為反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的活化中心。在適合的條 件下，每一個(gè)游離基又可以進(jìn)一步分解，再產(chǎn)生兩個(gè)或兩上以上的游 離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來(lái)越多，化學(xué)反應(yīng)速度也越來(lái)越快，

8、 最后就可以發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。所以，瓦斯爆炸就其本 質(zhì)來(lái)說(shuō)，是一定濃度的甲烷和空氣中度作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)。 的氧氣在一定溫度作用下產(chǎn)生的激烈氧化反應(yīng)。瓦斯爆炸的條件是：一定濃度的瓦斯、高溫火源的存在和充足的 氧氣。（1）瓦斯?jié)舛韧咚贡ㄓ幸欢ǖ臐舛确秶覀儼言诳諝庵型咚褂龌鸷竽芤?爆炸的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為 5 16。當(dāng)瓦斯?jié)舛鹊陀?5時(shí)，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒 層，當(dāng)瓦斯?jié)舛葹?9 5時(shí)，其爆炸威力最大 ( 氧和瓦斯完全反應(yīng) ) ； 瓦斯?jié)舛仍?16以上時(shí)，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會(huì)燃燒。瓦斯爆炸界限并不是固定不變的，它還受溫度、壓

9、力以及煤塵、 其它可燃性氣體、惰性氣體的混入等因素的影響。(2) 引火溫度 瓦斯的引火溫度，即點(diǎn)燃瓦斯的最低溫度。一般認(rèn)為，瓦斯的引 火溫度為 650 750。但因受瓦斯的濃度、火源的性質(zhì)及混合氣體 的壓力等因素影響而變化。當(dāng)瓦斯含量在 7一 8時(shí)，最易引燃；當(dāng) 混合氣體的壓力增高時(shí)，引燃溫度即降低；在引火溫度相同時(shí)，火源 面積越大、點(diǎn)火時(shí)間越長(zhǎng)，越易引燃瓦斯。高溫火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要條件之一。井下抽煙、 電氣火花、違章放炮、煤炭自燃、明火作業(yè)等都易引起瓦斯爆炸。所 以，在有瓦斯的礦井中作業(yè)，必須嚴(yán)格遵照煤礦安全規(guī)程的有關(guān) 規(guī)定。(3) 氧的濃度 實(shí)踐證明，空氣中的氧氣濃度降低時(shí)，瓦斯爆炸界限隨之縮小， 當(dāng)氧氣濃度減少到 12以下時(shí)