1、礦井空氣中的有害氣體檢測及防治第一節(jié) 礦井空氣中的有害氣體及檢測礦井空氣中常見的有害氣體，主要有二氧化碳、氮氣、一氧化氮、硫化氫、氧化硫、二氧化氮、氨氣、氫氣、甲烷等。本節(jié)將重點介紹其中的部分氣體性質(zhì)、危害、濃度標準和檢測方法。一、 礦井空氣中的有害氣體及其基本性質(zhì)（一）一氧化碳（CO）一氧化碳是無色、無味、無臭的氣體，對空氣的相對密度為0.97，微溶于水，能燃燒，當體積密度達到13%-17%時遇火源有爆炸性。一氧化碳有劇毒。人體血液中的血紅素與一氧化碳的親和力比它與氧氣的親和力大250-300倍，因此，人體吸入含有一氧化碳的空氣時，一氧化碳首先與血紅素相結(jié)合，阻礙了氧氣的正常結(jié)合，從而造成人

2、體血液缺氧引起窒息和中毒。一氧化碳的中毒程度與中毒濃度、中毒時間、呼吸頻率和深度及人的體質(zhì)有關(guān)。一氧化碳中毒程度和中毒濃度的關(guān)系如下表：一氧化碳的中毒程度與濃度的關(guān)系一氧化碳濃度（體積）%主要癥狀0.016數(shù)小時后有頭痛、心跳、耳鳴等輕微中毒癥狀0.0481h可引起輕微中毒癥狀0.1280.5h-1h引起意識遲鈍、喪失行動能力等嚴重中毒癥狀0.40短時間失去直覺、抽筋、假死；30min內(nèi)即可死亡一氧化碳中毒除上述癥狀外，最顯著的特征是中毒者黏膜和皮膚呈櫻桃紅色。（二）硫化氫（H2S）硫化氫是無色、微甜、略帶臭雞蛋味的氣體，對空氣的相對密度為1.19，易溶于水，當濃度達4.3%-46%時具有爆炸

3、性。硫化氫有劇毒，它不但能使人體血液缺氧中毒，同時對眼睛及呼吸道黏膜具有強烈的刺激作用，能引起鼻炎和飛、氣管炎和肺水腫。當空氣中其濃度達到0.001%時可嗅到臭味，但當濃度較高時（0.005%-0.01%），因嗅覺神經(jīng)中毒麻痹，臭味“減弱”或“消失，”反而嗅不到。硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系如下表： 硫化氫的中毒程度與濃度的關(guān)系硫化氫濃度（體積）%主要癥狀0.0001有強烈的臭雞蛋味0.01流唾液和鼻涕、瞳孔放大、呼吸困難0.050.5h-1h嚴重中毒、失去直覺、抽筋、瞳孔變大、甚至死亡0.1短時間內(nèi)的、死亡礦井中硫化氫的主要來源有：坑木等有機物的腐爛；含硫礦物的水化；從老空區(qū)和舊巷積水中放出

4、。有些的礦區(qū)的煤層中也有硫化氫涌出。（三）二氧化硫（SO2）二氧化硫是無色、有強烈硫磺及酸味的氣體，當空氣中二氧化硫濃度達到0.0005%時即可嗅到刺激氣味。它以溶于水，對空氣的相對密度為2.32，是井下有害氣體密度最大的，常常積聚在礦井下巷道的底部。二氧化硫有劇毒，空氣中的二氧化硫遇到水后生成硫酸，對眼睛有刺激作用，礦工們稱其為“瞎眼氣體”。此外，也能對呼吸道的黏膜產(chǎn)生強烈的刺激作用，引起喉炎和肺水腫。 化硫的中毒程度與濃度的關(guān)系如下表：二氧化硫的中毒程度與濃度的關(guān)系二氧化硫濃度（體積）%主要癥狀0.0005嗅到刺激性氣味0.002頭痛、眼睛紅腫、流淚、喉痛0.05引起急性支氣管炎和肺水腫、

5、短時間內(nèi)有生命危險礦井中二氧化硫的主要來源有：含硫礦物的氧化與燃燒；在含硫礦物中的爆破；從含硫媒體中涌出。（四）二氧化氮（NO2）二氧化氮是一種紅褐色氣體，有強烈的刺激性氣味，對空氣的相對密度為1.59，易溶于水。二氧化氮是井下毒性最強的有害氣體，它遇到水后生成硝酸、對眼睛、呼吸道黏膜和肺部組織有強烈的刺激及腐蝕作用，嚴重時可引起肺水腫。二氧化氮的中毒有潛伏期，容易被人忽視。中毒初期僅是對眼睛和喉嚨有輕微的刺激癥狀，常不被注意，有的在嚴重中歐高度時尚無明顯感覺，還可堅持工作，但經(jīng)過6h甚至更長之間后才出現(xiàn)中毒征兆。主要特征是手指尖及皮膚出現(xiàn)黃色斑點、頭發(fā)發(fā)黃、吐黃色痰液，發(fā)生肺水腫，引起嘔吐甚

6、至死亡。二氧化氮的中毒程度與濃度關(guān)系如下表：二氧化氮中毒程度與濃度關(guān)系二氧化氮濃度（體積）%主要癥狀0.0042h-4h內(nèi)不致顯著中毒、6h后出現(xiàn)中毒癥狀，咳嗽0.006短時間內(nèi)喉嚨感到刺激，咳嗽，胸痛0.01強烈刺激呼吸器官，嚴重咳嗽，嘔吐，腹瀉，神經(jīng)麻木0.025短時間即可致死礦井中二氧化氮的主要來源是爆破工作。炸藥爆破的時會產(chǎn)生一系列氮氧化物，如一氧化氮，二氧化氮等，是炮煙的主要成分。我國某礦1972年在煤層中掘進巷道時，工作面非常干燥，工人們放炮后立即迎著炮煙進入，結(jié)果因吸入炮煙過多，造成二氧化氮中毒，2名工人于次日死亡。因此，在爆破工作中，一定要加強通風，防止炮煙熏人事故。(五)氨氣

7、（NH3）氨氣是一種無色、有濃烈臭味的氣體，對空氣的相對密度是0.6，易溶于水，當空氣中的氨氣濃度達到30%時遇火有爆炸性。氨氣有劇毒，對皮膚和呼吸道黏膜有刺激作用，可引起喉頭水腫，嚴重時失去直覺，以致死亡。（六）氫氣（H2）氫氣是無色、無味、無毒，對空氣的相對密度是0.07，是井下最輕的有害氣體。空氣中的氫氣濃度達到4%-74%時遇到火源有爆炸危險。井下氫氣的主要來源是蓄電池充電。此外，礦井發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故中也會產(chǎn)生。除了上述有害氣體之外，礦井中最主要的有害氣體是甲烷（CH4）,它是一種具有窒息性和爆炸性的氣體，對煤礦安全生產(chǎn)的威脅最大。在煤礦生產(chǎn)中，通常把以甲烷為主的這些有害氣體總稱為瓦

8、斯。二、 礦井空氣中有害氣體的安全濃度標準 有害氣體對人體和安全生產(chǎn)造成危害，規(guī)程中對其安全濃度標準做了明確規(guī)定，其主要有害氣體的濃度標準如下表：礦井空氣中有害氣體最高允許濃度有害氣體名稱符 號最高允許濃度%一氧化碳CO0.0024二氧化氮NO20.00025二氧化硫SO20.0005硫化氫H2S0.00066氨NH30.004此外，規(guī)程還規(guī)定：井下充電室風流中以及局部積聚處的氫氣濃度不得超過0.5%。對礦井中涌出量較大的甲烷氣體，規(guī)程對其安全濃度和超限后的措施都有更為詳盡的規(guī)定。通過上述有害氣體的安全濃度標準可以看出，最高允許濃度的制定都留有較大的安全系數(shù)，只要在礦井生產(chǎn)中嚴格遵守規(guī)程規(guī)定，

9、不違章作業(yè)，人身安全是完全有保障的、。三、 有害氣體的檢測方法 近年來，隨著煤礦安全裝備水平的不斷提高，瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，有害氣體的檢測手段也日趨完善，各大中型礦井已經(jīng)形成了人工定點、定時檢測與自動檢測相結(jié)合的檢測體系。在人工檢測方法中，除了取樣分析法外，目前使用最廣泛的是快速測定法。1、瓦斯的快速檢測方法。煤礦中用于檢測瓦斯的儀器有光學瓦斯檢定器、瓦斯檢測報警儀、瓦斯斷電儀等。后面專題講解。2、CO NO2 H2S SO2 NH3 H2等有害氣體的濃度測定，普遍采用比長式檢測管法。它是根據(jù)待測氣體檢測管中的指示粉發(fā)生化學反應(yīng)后指示粉的變色長度來確定待測氣體的濃度的。下面以比長式CO檢測

10、管為例說明檢測原理及檢測方法。如上圖所示，比長式CO檢測管式一支46，長150的玻璃管，以活性硅膠為載體，吸附化學試劑碘酸鉀和發(fā)煙硫酸充填于管中，當CO氣體通過式，與指示粉起反應(yīng)，在玻璃管壁上形成一個棕色環(huán)，棕色環(huán)隨著氣體通過向前移動，以佛那個的長度與氣樣中所含CO濃度成正比。因此，可以根據(jù)玻璃管上的刻度直接讀出CO的濃度。氣體有害氣體的比長式檢測管結(jié)構(gòu)及工作原理與CO基本相同，只是檢測管內(nèi)裝的指示粉各不相同，顏色變化各有差異。下表為我國煤礦用比長式氣體檢測管的主要性能。我國煤礦用比長式檢測管的主要性能檢測管名稱型號測量范圍（體積比）最小分辨率最小檢測濃度顏色變化CO1（550）1051051

11、0白棕褐色2(10-500)10201010103(100-5000)x102001010010CO210.2%-3.0%0.2%0.1%藍色白色21%-15%1%0.5%H2S1(3-100)10510310白棕色SO2(2.5-100)105102.510紫土黃色NO2(1-50)102.510110白黃綠色NH3(20-200)1020102010桔黃藍灰色O21%-21%1%0.5%白茶色H20.5%-3.0%0.5%0.3%白淡紅 與比長式檢測管配套使用的還有圓筒形壓入式手動采樣器。（見實物）采樣器有變換閥和活塞筒等部分組成，活塞筒是用來抽取其樣，變換閥可以改變氣樣流動方向或切斷氣流

12、。當閥門把手3處于垂直位置時，活塞筒與街頭膠管2相通；當閥門把手處于水平位置時，活塞筒與氣嘴1相通；當閥門把手處于45度位置時，變換閥將活塞筒與外界氣體割斷。在活塞拉桿7上刻有標尺，可以表示出手柄拉動到某一位置時吸入活塞筒的氣樣體積。使用時先將閥門把手轉(zhuǎn)到水平位置，在待測地點拉動活塞拉桿往復(fù)抽送氣23次，使待測氣體充滿活塞筒，再將把手扳至45位置，將將檢測管兩端用小砂輪片打開，按檢測管上的箭頭指向插入膠管接頭；將把手扳至垂直位置，按檢測管上規(guī)定的送氣時間（一般為100s）將氣樣均勻的送入檢測管，然后，拔出檢測管讀數(shù)。如果被測環(huán)境空氣中有害氣體的濃度很低，用低濃度檢測管也不易測出，可以用增加送氣

13、次數(shù)的方法來進行檢測。測得的濃度值除以送氣次數(shù)，即為被測對象的實際濃度。若被測氣體的濃度大于檢測管的上限，在優(yōu)先考慮測定人員的防毒措施后，可先將待測氣體稀釋后再進行檢定，但測定結(jié)果要根據(jù)稀釋的倍數(shù)進行換算。四 防止有害氣體危害的措施 1 加強通風。用通風的方法將各種有害氣體濃度沖淡到規(guī)程規(guī)定的安全標準以下，這是目前防止有害氣體的主要措施之一。2 加強對有害氣體的檢查。 按照規(guī)定的檢查制度，此案用合理的檢查方法和手段，及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患和問題，采取有效措施進行處理。3 瓦斯抽放。對煤層或圍巖中存在的大量瓦斯，可以采用抽放的方法加以解決，這既可以減少生產(chǎn)中的瓦斯涌出，減輕通風壓力，抽到地面的瓦斯還

14、可與加以利用，變廢為寶。4 放炮噴霧或使用水泥炮。噴霧器以及水炮泥爆破后產(chǎn)生的水霧能溶解炮煙中的二樣氧化氮，二氧化碳等有害氣體，降低其濃度，方法簡單有效。5 將強對通風不良處和井下盲巷的管理。工作面采空區(qū)應(yīng)及時封閉；臨時停風的巷道要切斷電源，設(shè)置柵欄，揭示警標，學要進入是必須先進行有害氣體檢查，確認無害時方可進入。6 井下人員必須隨身攜帶自救器。一旦礦井發(fā)生火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸事故，人員可迅速使用自救器撤離危險區(qū)。7對缺氧窒息或中毒人員及時進行急救。一般是先將傷員移到新鮮的風流中，根據(jù)具體情況采取人工呼吸（NO2 H2S中毒除外）或其它急救措施。 第二節(jié) 煤層瓦斯賦存礦井瓦斯是指煤礦建設(shè)和生產(chǎn)過

15、程中，從煤、巖體中涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的總稱。1、 瓦斯的生成瓦斯的成因有多種假說，多數(shù)人認為，煤層瓦斯是腐植型有機物在成煤過程中生成的。煤的形成大致可劃分為兩個階段。第一階段，泥炭化階段，是生物化學成氣時期。在植物沉積成煤初期的泥炭化過程中，有機物在隔絕外部氧氣進入的條件下，在其本身含有的氧氣和微生物的作用下，進行著緩慢的氧化分解過程，生成的氣體物質(zhì)主要為CH4、CO2和H2O。這一過和發(fā)生于地表附近，生成的氣體大部分散失于大氣中。隨地層沉積厚度的增加，生物化學作用終止。第二階段，煤化作用階段，是煤質(zhì)變化成氣時期。有機物在高溫、高壓作用下，揮發(fā)分減少，固定碳增加。這時生成的氣體主要

16、為CH4和CO2。 這個階段中生成的瓦斯，由于煤的物理化學性質(zhì)變化和埋藏于地表以下而得以保存在煤層內(nèi)。在以后漫長的地質(zhì)年代中，隨地層的隆起、浸蝕和斷裂以及瓦斯本身在地層內(nèi)的流動，一部分或大部分瓦斯擴散到大氣中，或轉(zhuǎn)移到圍巖內(nèi)（在適合的條件下能形成煤氣田）。所以不同煤田，甚至同一煤田的不同地點的瓦斯含量可能差別很大。由植物變成煤炭的過程中，究竟生成多少瓦斯呢？有的研究人員認為，由褐煤轉(zhuǎn)化為長焰煤，瓦斯的生成量為70m3/t150m3/t，轉(zhuǎn)化為無煙煤，生成240m3/t。煤層的實地瓦斯含量則遠遠低于這個數(shù)字。據(jù)實驗室測定，煤的最大瓦斯含量一般不超過60m3/t。2、 瓦斯在煤體中的存在姿態(tài)煤體所

17、以能保存一定數(shù)量的瓦斯，與煤的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系。煤是一種復(fù)雜的孔隙性介質(zhì)，有著十分發(fā)達的、各種不同直徑的微孔隙和裂隙，形成了龐大的自由空間和孔隙表面。因此，成煤過程中生成的瓦斯就能以游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)存在于這些孔隙和裂隙內(nèi)。游離狀態(tài)也稱自由狀態(tài)，這種狀態(tài)的瓦斯符合自由氣體定律，存在于煤體或圍巖的裂縫和粗大孔隙內(nèi)，如圖2-1所示。即游離瓦斯量的大小與儲存的空間和瓦斯壓力成正比，與瓦斯溫度成反比。吸附狀態(tài)的瓦斯按其結(jié)合形式的不同，分為吸著和吸收兩種。吸著狀態(tài)是在孔隙表面的固體分子引力作用下，氣體分子被緊密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附層。吸收狀態(tài)是氣體分子緊密充滿于幾埃（1埃10-10m）到十

18、幾埃的微細孔隙內(nèi)（圖2-1），和氣體溶解于液體中的現(xiàn)象相似。吸附瓦斯量的大小，決定于煤的性質(zhì)、孔隙結(jié)構(gòu)特點、瓦斯壓力和溫度。游離狀態(tài)和吸附狀態(tài)的瓦斯含量在一定溫度和壓力條件下處于動平衡。條件變化時，平衡隨之變化。例如，當壓力升高或溫度降低時，一部分瓦斯由游離狀態(tài)轉(zhuǎn)化為吸附狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為吸附。反之，如果壓力降低或溫度升高時，一部分瓦斯就由吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)，這種現(xiàn)象為解吸。在煤層內(nèi)，無論淺部還是深部，吸附的瓦斯量約占煤層瓦斯含量的8090，游離狀態(tài)的瓦斯只占1020。但是在斷層、大的裂隙、孔洞和砂巖內(nèi)，主要為游離瓦斯。如果瓦斯的壓力較高，采掘工作接近這些地點時，瓦斯在高壓作用下，就能突然

19、大量涌出，造成事故。3、 煤層瓦斯含量及其影響因素瓦斯含量是指單位體積或單位質(zhì)量的煤或圍巖中自然所含有的瓦斯量，是游離瓦斯和吸附瓦斯的總和，通常以m3/t或m3/m3來表示。煤層瓦斯含量的大小，決定于成煤過程中生成的瓦斯量和煤層保存瓦斯的條件。如前所述，煤的變質(zhì)程度超高，生成的瓦斯量越多。根據(jù)實驗室的測定，煤層含有瓦斯的能力，一般不超過60m3/t。也就是說，成煤過程生成的瓦斯，大部分都已轉(zhuǎn)移到圍巖或大氣中去了。所以決定煤層實際瓦斯含量的因素，主要是煤炭生成后保存瓦斯的條件，如煤的結(jié)構(gòu)和物理化學特性，成煤后的地質(zhì)運動和地質(zhì)構(gòu)造，煤層的賦存條件，圍巖性質(zhì)等?，F(xiàn)就其主要因素概述如下：1 煤的變質(zhì)程

20、度煤的變質(zhì)程度（通常以揮發(fā)分含量表示）不僅影響瓦斯生成量，而且對煤的結(jié)構(gòu)、孔隙率和吸附性等，即煤層儲存瓦斯的能力也有明顯的影響。一般說來，不同煤田間的實際瓦斯含量與變質(zhì)程度的關(guān)系，沒有一定的規(guī)律。同一煤田的瓦斯含量可以隨變質(zhì)程度的增加而有規(guī)律的增長。所以計算瓦斯含量的經(jīng)驗公式，只適用于本煤田或類似的煤田。2 煤層露頭煤層在形成后的地質(zhì)年代中或現(xiàn)代，如果有露頭長時間與大氣相通，瓦斯能沿煤層流動，逸散到大氣中去，煤層的瓦斯含量就不大。例如，安徽閘河煤田成煤于石炭二疊紀，其后經(jīng)過長期的風化浸蝕，雖然煤系地層在以后被第四紀沖積層所覆蓋，沒有近代露頭，整個煤田的瓦斯含量還是很小。反之，如果煤層沒有通達地

21、表的露頭，瓦斯難以逸散，它的含量就較大。3 煤層的賦存深度淺部煤層，特別是有露頭存在時，煤層中瓦斯含量較少。一般來說，煤層的瓦斯含量隨著深度的增加而逐漸增加。4 圍巖性質(zhì)煤系巖性組合和煤層圍巖性質(zhì)對煤層瓦斯含量影響很大。如果圍巖為致密完整的低透氣性巖層，特別是頂板圍巖致密完整，如泥巖、完整的石灰?guī)r，煤層中的瓦斯就容易保存下來；反之，瓦斯容易逸散。典型的例子是大同煤田與撫順煤田，盡管前者沉積年代早，炭化程度高，但是瓦斯含量比后者小得多。因為大同煤層的頂板為孔隙發(fā)達的砂質(zhì)頁巖、砂巖和礫巖，瓦斯容易逸散；而撫順煤田的頂板為百余米厚的致密油母頁巖和綠色頁巖，大量瓦斯補保存下來，成為世界聞名的高瓦斯煤田

22、。5 地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造是影響煤層瓦斯含量的最重要因素之一。同一礦區(qū)不同地點瓦斯含量的差別，往往是地質(zhì)構(gòu)造因素造成的結(jié)果。地質(zhì)構(gòu)造附近，煤層遭到破壞，裂隙孔隙發(fā)達，游離瓦斯含量增加。如果地質(zhì)構(gòu)造為圈閉型，圍巖又致密難透氣，就能形成良好的儲存瓦斯的條件；反之，瓦斯能轉(zhuǎn)移到其他地點或大氣中去，煤層瓦斯含量就減少。閉合的和傾伏的背斜或穹隆，通常是儲存瓦斯的構(gòu)造。頂板如為致密巖層而又遭破壞時，瓦斯在背斜軸部積聚，形成所謂“氣頂”，瓦斯含量明顯增高。如果背斜軸頂板因張力形成連通地表或其他儲氣構(gòu)造的裂隙時，瓦斯就因能夠轉(zhuǎn)移而減少。向斜軸部的瓦斯容易通過構(gòu)造裂隙和透氣性較好的煤層轉(zhuǎn)移而減少。如果向斜軸部頂板巖

23、層受到的擠壓應(yīng)力比底板巖層強烈，使頂板巖層和兩翼煤層透氣性變小，瓦斯就能儲存于向斜軸部。構(gòu)造形成的大型煤包時，其周圍煤層在應(yīng)力作用下壓薄，造成對煤包的封閉條件，煤包內(nèi)的瓦斯難于擴散，瓦斯含量增大。同理，由兩條封閉性斷層與致密巖層圈閉的地壘或地塹構(gòu)造，也可成為瓦斯含量增高區(qū)。斷層對煤層瓦斯含量的影響比較復(fù)雜。一方面要看斷層（帶）的封閉性，另一方面要看與煤層接觸的對盤巖層的透氣性。開放型斷層（一般為張性、張扭性或?qū)膲盒詳鄬樱?，不論其和地表是否直接相通，斷層附近的煤層瓦斯含量都會降低。封閉型斷層（壓性、壓扭性不導水斷層），煤層對盤巖性透氣性低時，可以阻止瓦斯的釋放。如果斷層的規(guī)模大而斷距長時，在

24、斷層附近也可能出現(xiàn)一定寬度的瓦斯含量降低區(qū)。圖2-3（C）為煤層被兩條逆斷層分割成三個段塊時，煤層瓦斯可能的分布情況。段塊上有露頭，下無深部瓦斯補充來源，煤層瓦斯含量最低；段塊，上下都被斷層封閉，瓦斯含量居中；段塊，上部被斷層封閉，下部有深部瓦斯補給，瓦斯含量最高。此外，火成巖侵入體附近，煤的碳化程度增高，煤層瓦斯含量可能增大。6 煤層傾角瓦斯沿煤層層面流動比垂直層面流動容易，所以在相同條件下，煤層的傾角越小，瓦斯含量越大。例如，淮南煤田東部的九龍崗礦為急傾斜煤層，地表有露頭，采深830m處的瓦斯涌出量只有5.3m3/t。煤田西部的謝二礦為傾斜煤層，無露頭，表土沖積層厚28m30m，采深350

25、m處的瓦斯涌出量就達27.2m3/t。7 水文地質(zhì)條件甲烷在水中的溶解度很小。但是，如果煤層中有較大的含水裂隙或流通的地下水通過時，經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代，就能從煤層中帶走大量瓦斯，降低煤層的瓦斯含量。例如，焦作王封礦與李封礦相鄰，后者較前者的地下水大，在開采同一深度時，前者的瓦斯涌出量則大于后者。第3節(jié) 瓦斯爆炸及其預(yù)防一、瓦斯爆炸的機理物質(zhì)從一種狀態(tài)迅速變成另一種狀態(tài)，并在瞬間放出大量能量的同時產(chǎn)生巨大聲響的現(xiàn)象稱為爆炸。瓦斯爆炸是瓦斯和氧氣組成為爆炸性混合氣體遇火源點燃所產(chǎn)生的一種復(fù)雜的激烈的氧化反應(yīng)。其化學反應(yīng)式為 CH42O2CO22H2O882.6 kJ/mol上述反應(yīng)是放熱反應(yīng)，當反

26、應(yīng)生成熱的速度大于散熱速度時，則熱量積聚，反應(yīng)物的溫度上升，反應(yīng)速度進一步加快，最后形成爆炸。礦井瓦斯爆炸是一種熱鏈反應(yīng)過程（也稱連鎖反應(yīng)）。當爆炸混合物吸收一定能量后，反應(yīng)分子的鏈即行斷裂，離解成兩個或兩個以上的游離基（也稱自由基）。這類游離基具有很大的化學活性，成為反應(yīng)連續(xù)進行的活化中心。在適合的條件下，每一個游離基又可以進一步分解，再產(chǎn)生兩個或兩個以上的游離基。這樣循環(huán)不已，游離基越來越多，化學反應(yīng)速度也越來越快，最后發(fā)展為燃燒或爆炸式的氧化反應(yīng)。2、 瓦斯爆炸的效應(yīng)爆炸效應(yīng)是指爆炸的效果或結(jié)果，亦即爆炸對礦井造成的危害。（1） 產(chǎn)生高溫高壓瓦斯爆炸時反應(yīng)速度極快，瞬間放出大量熱量，使氣

27、體的溫度和壓力驟然升高。試驗表明，空氣中瓦斯?jié)舛葹?.5%時，在自由窨內(nèi)爆炸后，氣體溫度可達1875；在密閉空間內(nèi)可達21502650。爆炸壓力是由于爆炸時產(chǎn)生的高溫引起的。根據(jù)計算，當溫度為21502650時，相應(yīng)的爆炸壓力為700 kPa100kPa。發(fā)生邊疆爆炸時，爆炸后的壓力可能會更高。（2） 產(chǎn)生沖擊波和火焰鋒面爆炸時產(chǎn)生的高溫高壓，促使爆源附近的氣體以極大的速度（可達每秒幾百米）向外傳播，形成沖擊波，它能造成人員傷亡，破壞巷道和器材設(shè)施，揚起大量煤塵使之參與爆炸，還可能引燃坑木等可燃物而引起火災(zāi)。瓦斯爆炸會產(chǎn)生兩種沖擊：一是正向沖擊，即爆炸后的高溫氣體以很大的壓力自爆源向外擴張。正

28、向沖擊往往將積聚瓦斯沖出，使煤塵飛揚，給二次爆炸創(chuàng)造條件。二是爆炸發(fā)生時，爆源附近的氣體向外沖出，加之反應(yīng)產(chǎn)物生成的水蒸氣凝成液態(tài)體積縮小，在爆源附近形成氣體稀薄的低壓區(qū)。因此，爆炸又從外圍反向沖回爆源，這種現(xiàn)象稱為反向沖擊。雖然這種沖擊比正向沖擊力量小，但是，由于它是在已遭破壞基礎(chǔ)上進行的，所以破壞的后果更嚴重。反向沖擊時，如果氣體中含有可爆的烷空氣體，則可能造成二次爆炸，后果就更加嚴重。如遼源太信礦一井1751準備區(qū)掘進工排放瓦斯時，因明火引導燃瓦斯，導致大巷內(nèi)瓦斯爆炸，在救護隊處理事故過程中和采區(qū)封閉后，六天內(nèi)連續(xù)爆炸32次。伴隨沖擊波產(chǎn)生的另一危害因素是火焰鋒面?；鹧驿h面是瓦斯爆炸時沿

29、巷道運動的化學反應(yīng)帶和燒熱的氣體總稱。其傳播速度可在寬闊的范圍內(nèi)變化，從每秒數(shù)米到最大的爆轟傳播速度達2500m/s?；鹧驿h面好象沿巷道運動的活塞一樣，把烷空氣體收集起來并點燃。這種活塞的火焰鋒面最慢傳播時的幾十厘米到爆轟時的幾十米。（3） 產(chǎn)生有毒有害氣體瓦斯爆炸后生成大量有害氣體，實驗中對某些煤礦爆炸后的氣體成分進行分析，結(jié)果為O2：610，N2：8288，CO2：48，CO：24。如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量將更大，往往成為人員大量傷亡的主要原因。例如，日本三池煤礦在1963年發(fā)生物大瓦斯煤塵爆炸，死亡1200余人，其中90以上為中毒致死。3、 瓦斯爆炸的條件瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)

30、爆炸，這個濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限。其最低濃度界限為爆炸下限，最高濃度界限為爆炸上限。瓦斯在新鮮空氣中的爆炸下限為56，上限為1416。濃度在516以外只燃燒不爆炸4、 案例第4節(jié) 瓦斯管理與檢測瓦斯管理與檢測是煤礦安全生產(chǎn)中的一項重要內(nèi)容，搞好瓦斯管理與檢測對煤礦安全生產(chǎn)有著重要的意義，本節(jié)重點介紹瓦斯管理與檢查的基本方法與常用的瓦斯檢測儀器。1、 礦井瓦斯管理 （一）建立健全礦井瓦斯管理制度各礦井，尤其是高突礦井應(yīng)該根據(jù)規(guī)程有關(guān)規(guī)定，結(jié)合本礦井的實際情況，建立和健全礦井瓦斯管理的有關(guān)規(guī)定和制度。這主要包括：健全專業(yè)機構(gòu)，配足檢查人員，定期培訓和不斷提高專業(yè)人員技術(shù)素質(zhì)的規(guī)定；建立各級領(lǐng)導和

31、檢查人員（包括瓦斯檢查工）區(qū)域分工巡回檢查、匯報制度，建立礦長、總工程師每天閱簽瓦斯日報的制度；建立盲巷、舊區(qū)和密閉啟封等瓦斯管理規(guī)定；健全放炮過程中的瓦斯管理制度；健全排放瓦斯的有關(guān)規(guī)定及瓦斯監(jiān)測裝備的使用管理的有關(guān)規(guī)定；健全礦井瓦斯抽放、防止煤與瓦斯突出的規(guī)定等。（2） 加強掘進工作面的通風管理統(tǒng)計資料表明，有60以上的瓦斯爆炸事故發(fā)生在掘進工作面。因此，加強掘進工作面的通風管理是防止瓦斯爆炸的重點工作之一。1 嚴格局部通風機管理（1） 局部通風機要掛牌指定專人管理或派專人看管。局部通風機和啟動裝置必須安設(shè)在新鮮風流中，距回風口不得小于10m。（2） 一臺局部通風機只準給一個掘進工作面供風

32、，嚴禁單臺局部通風機供多頭的通風方式。（3） 安設(shè)局部通風機的進風巷道所通過的風量，必須大于局部通風機的吸風量，保證局部通風機不發(fā)生循環(huán)風。（4） 局部通風機不準任意開停。有計劃停電、停風要編制安全措施，履行審批手續(xù)，并嚴格執(zhí)行。停風、停電前，必須先撤出人員和切斷電源； 恢復(fù)通風前，必須檢查瓦斯，符合規(guī)定后，方可人工開啟局部通風機。2 嚴格風筒“三個末端”管理嚴格風筒“三個末端”管理是指風筒末端距掘進工作面距離必須符合作業(yè)規(guī)程要求，風筒末端出口風量要大于40m3/min，風筒末端處回風瓦斯?jié)舛缺仨毞弦?guī)程規(guī)定。3 高、突礦井掘進工作面局部通風機供電的要求在瓦斯噴出區(qū)域、高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出

33、礦井的所有掘進工作面的局部通風機，都應(yīng)安裝“三專兩閉鎖”設(shè)施。所謂“三專”，即是專用變壓器、專用開關(guān)、專用線路； 所謂“兩閉鎖”，是指局部通風機安設(shè)的“風電閉鎖”和“瓦斯電閉鎖”裝置。風電閉鎖：（1） 當局部通風機停止運轉(zhuǎn)時，能自動切斷局部通風機供風的一切動力電源；（2） 局部通風機啟動，工作面風量符合要求后，才可向供風區(qū)域送電。瓦斯電閉鎖：（1） 當掘進巷道內(nèi)瓦斯超限時，能自動切斷局部通風機供風巷道中的一切動力電源而局部通風機照常運轉(zhuǎn)。（2） 若供風區(qū)內(nèi)瓦斯超限，該區(qū)域的電器設(shè)備無法送電，只有排除瓦斯，濃度低于1時，才可解除閉鎖，人工送電。（三）加強盲巷子和采空區(qū)瓦斯日常管理（1）對于掘進施

34、工的獨頭巷道，局部通風機必須保持正常運轉(zhuǎn)，臨時停工也不得停風。如因臨時停電或其他原因，局部通風機停止運轉(zhuǎn)，要立即切斷巷道內(nèi)一切電氣設(shè)備的電源（安設(shè)風電閉鎖裝置可自動斷電）和撤出所有人員，在巷道口設(shè)置柵欄，并掛有明顯警標，嚴禁人員入內(nèi)，瓦斯檢查工每班在柵欄處至少檢查一次。如果發(fā)現(xiàn)柵欄內(nèi)側(cè)1m處瓦斯?jié)舛瘸^3或其他有害氣體超過允許濃度的，必須在24h內(nèi)用木板予以密閉。（2） 長期停工、瓦斯涌出量較大的巖石巷道也必須封閉，沒有瓦斯涌出或涌出量不大（積存瓦斯?jié)舛炔怀^3）的巖巷子可不封閉，但必須在巷口設(shè)置柵欄、揭示警標，禁止人員入內(nèi)并定期檢查。（3） 凡封閉的巷道，要對密閉堅持定期檢查，至少每周一次，

35、并對密閉質(zhì)量、內(nèi)外壓差、密閉內(nèi)氣體成分、溫度等進行和分析，發(fā)現(xiàn)問題采取相應(yīng)措施及時處理。（4） 恢復(fù)有瓦斯積存的盲巷，或打開密閉時，瓦斯處理工作應(yīng)特別慎重，事先必須編制專門的安全措施，報礦總工程師批準。處理前應(yīng)由救護隊佩帶呼吸器進入瓦斯積聚區(qū)域檢查瓦斯?jié)舛龋⒐浪惴e聚的瓦斯數(shù)量，然后按規(guī)定排放瓦斯。(四)、加強爆破過程中的瓦斯管理規(guī)程規(guī)定：爆破地點附近20m以內(nèi)風流中的瓦斯?jié)舛冗_到1時，嚴禁爆破。嚴格執(zhí)行爆破過程中的瓦斯管理，必須嚴格檢查制度嚴格執(zhí)行“一炮三檢”和“三人連鎖放炮”制度。1、 “一炮三檢”制度“一炮三檢”是要求爆破工在井下爆破工藝過程中的裝藥前、爆破前和爆破后必須分別檢查爆破地點

36、附近20m內(nèi)風流中的瓦斯?jié)舛?，只有在瓦斯?jié)舛确弦?guī)程有關(guān)規(guī)定時，方準許進行裝藥、爆破。2、 “ 三人連鎖放炮”制度“三人連鎖放炮”制度，是為安全爆破而采取的有效措施，既可防止瓦斯燃爆事故的發(fā)生，又可防止爆破傷人。三人連鎖放炮中的“三人”，是指生產(chǎn)小組長（隊長）、爆破工和瓦斯檢查工；連鎖的方法是，瓦斯檢查工攜帶爆破起爆器的“鑰匙”，生產(chǎn)組長攜帶“工作牌”，爆破工攜帶“爆破牌”。爆破前由爆破工、瓦斯檢查工和生產(chǎn)組長三人檢查風流瓦斯?jié)舛群推渌瓢踩马?，當符合?guī)程要求、允許爆破時，開始交換牌子和鑰匙；生產(chǎn)組長把自己攜帶的工作牌與瓦斯檢查工攜帶的起爆器鑰匙交換，生產(chǎn)組長持起爆器鑰匙連接炮藥引火導線后，用手中的鑰匙換爆破工手中的爆破牌，之后，生產(chǎn)組長與瓦斯檢查工一起躲避在安全處，由爆破工起爆放炮；炮聲響過、瓦斯檢查工檢查瓦斯合格后，生產(chǎn)組長再用手中的爆破牌換回爆破工手中的鑰匙去連接爆破導線，直到