1、第一章為礦井瓦斯災(zāi)害防治目錄，第一節(jié)為基本概念和理論概述，第二節(jié)為瓦斯爆炸與突出規(guī)律，第三節(jié)為瓦斯爆炸防治技術(shù)，第四節(jié)為煤與瓦斯突出防治，第五節(jié)為礦井瓦斯抽放綜述。1.礦井瓦斯的定義和性質(zhì)。礦井瓦斯成因及分區(qū)。煤層瓦斯賦存狀態(tài)。礦井瓦斯排放。瓦斯涌出的影響因素。礦井瓦斯等級1。礦井瓦斯的定義和性質(zhì)。從廣義上講，礦井瓦斯是指從煤層或巖層中釋放出來或在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生并注入礦井的各種氣體。從狹義上講，礦井瓦斯特指甲烷(CH4)。在后面的章節(jié)中討論的氣體的概念通常是甲烷。2.礦井瓦斯的性質(zhì)瓦斯無色、無味、無嗅、無毒。氣體比空氣輕，其比重為0.554，因此在煤礦中它經(jīng)常積聚在巷道頂部或上山。氣體的擴散能

2、力是空氣的1.6倍，滲透性很強。氣體微溶于水，水不支持燃燒，但是當(dāng)條件合適時，它會燃燒和爆炸。2.礦井瓦斯的成因及分區(qū)。1.礦井瓦斯成氣過程可分為兩個階段：第一階段是生化成氣期；第二階段是煤化變質(zhì)作用。2.煤層瓦斯垂向分帶根據(jù)地下煤層瓦斯的組成和含量，煤層瓦斯按不同賦存深度自上而下分為四個帶：N2CO2帶、N2帶、N2CH4帶和CH4帶(見圖1-1-1)。圖1-1-1 IN2-CO2各氣層煤層瓦斯組成變化；IIN2三價氮-甲烷；IVCH4、圖1-1-2煤體內(nèi)氣體賦存狀態(tài)示意圖1-游離氣；2-氣體的吸附；3-吸收氣體；4-煤；5-間隙、3。煤層瓦斯賦存狀態(tài)，1。瓦斯賦存狀態(tài)礦井瓦斯在煤巖層中存在

3、兩種狀態(tài)，即自由狀態(tài)和吸附狀態(tài)。自由狀態(tài)也叫自由狀態(tài)。吸附狀態(tài)可分為兩種形式，即吸附狀態(tài)和吸附狀態(tài)。自由氣體和吸附氣體的關(guān)系：它們處于動態(tài)平衡狀態(tài)，即自由氣體和吸附氣體在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。影響煤層瓦斯含量的因素(1)煤田地質(zhì)歷史(2)地質(zhì)構(gòu)造(3)煤層賦存條件(4)煤層圍巖性質(zhì)(5)煤層變質(zhì)程度(6)巖漿活動(7)水文地質(zhì)條件(3)煤層瓦斯壓力是指煤孔隙中所含自由氣體的壓力，即氣體作用于孔隙壁的壓力。4.礦井瓦斯涌出量，1礦井瓦斯涌出形式有煤層或圍巖瓦斯涌出兩種類型：(1)普通涌出(2)特殊涌出(2)礦井瓦斯涌出量(1)Q=QC6024 (1-1-1)，Q礦井總回風(fēng)量，m3/d；c返回空

4、氣中的平均氣體濃度，%。(2)q相=Q唯一n/T (1-1-2)，Q唯一礦井的絕對瓦斯涌出量，m3/d；礦井瓦斯鑒定月n個工作日，d/月；礦井瓦斯鑒定月產(chǎn)量，t/月。(1)煤層和圍巖的瓦斯含量(2)開采深度(3)開采規(guī)模(4)開采順序和開采方法(5)地壓變化(5)瓦斯涌出的影響因素。該條例規(guī)定，只要在一個煤(巖)層中發(fā)現(xiàn)氣體，就將一個礦井指定為瓦斯礦井，并根據(jù)礦井瓦斯等級的工作制度進行管理。高瓦斯礦井：10 m3以上。煤與瓦斯突出礦井：在開采過程中，只要煤與瓦斯突出發(fā)生一次，該礦井即為突出礦井，突出煤層被確定為突出煤層。，VI .礦井瓦斯等級，第二部分。瓦斯爆炸和突出的規(guī)律主要有：一、瓦斯爆炸

5、二。煤(巖)與瓦斯突出，一、瓦斯爆炸過程及危害1。瓦斯爆炸的化學(xué)反應(yīng)過程最終的化學(xué)反應(yīng)公式為：CH42O2CO2 2H2O如果煤礦中O2不足，最終的反應(yīng)公式為：CH4 O2 H2 O2 H2O 2 H2O 2瓦斯爆炸的產(chǎn)生和傳播過程3瓦斯爆炸1。瓦斯爆炸的基本條件瓦斯?jié)舛仍诒O限內(nèi)，一般為516；混合氣體中的氧濃度不低于12；有足夠能量的點火源。瓦斯爆炸的充要條件是上述三個條件必須同時滿足。(2)瓦斯爆炸的條件和影響因素。氣體與高溫?zé)嵩唇佑|后，不會立即燃燒或爆炸，而是經(jīng)過一個很短的間隔時間，稱為點火延遲，這個間隔時間稱為誘導(dǎo)期。表1-2-1氣體爆炸誘導(dǎo)期內(nèi)的火源溫度/，科沃德爆炸三角形，2。

6、影響氣體爆炸的因素(1)其他可燃?xì)怏w的影響(2)氧氣濃度的影響和過量惰性氣體(表1-2-2) (3)溫度的影響。(4)氣壓的影響。表1-2-2可燃?xì)怏wH2、CH4和CO損失所需的惰性氣體(3)礦井瓦斯爆炸原因1瓦斯積聚瓦斯積聚是指當(dāng)體積超過0.5m3時，空間瓦斯?jié)舛瘸^2的現(xiàn)象。積聚的主要原因如下：(1)通風(fēng)系統(tǒng)不合理；(2)正常生產(chǎn)期間，煤礦通風(fēng)設(shè)施隨意改變；(3)采煤工作面串聯(lián)通風(fēng)；(4)停止局部通風(fēng)機運行可能使掘進工作面很快達(dá)到瓦斯爆炸極限；(5)對關(guān)閉一段時間的封閉區(qū)域或工作面恢復(fù)通風(fēng)，且未制定專門的瓦斯排放措施；(6)采空區(qū)和盲巷中經(jīng)常積聚大量高濃度瓦斯。(7)當(dāng)工作面推進到異常地質(zhì)

7、構(gòu)造區(qū)時，可能發(fā)生異常瓦斯涌出，導(dǎo)致瓦斯積聚。(8)由于通風(fēng)不良，巷道冒落腔內(nèi)容易形成瓦斯積聚。(9)除上述方面外，小煤礦瓦斯積聚有以下幾點：獨眼井開采。主通風(fēng)機沒有安裝。用局部通風(fēng)機代替主通風(fēng)機?；仫L(fēng)井也用于提升，礦井漏風(fēng)嚴(yán)重，通風(fēng)機不能發(fā)揮作用。礦井停風(fēng)或掘進工作面停風(fēng)。井下通風(fēng)系統(tǒng)混亂，串聯(lián)通風(fēng)嚴(yán)重。掘進工作面無局部通風(fēng)機。沒有氣體檢查和監(jiān)控系統(tǒng)。沒有專門的安全技術(shù)人員從事安全管理。瓦斯爆炸的點火源(1)井下爆破引起的瓦斯爆炸和燃燒事故呈上升趨勢，主要問題有：使用不符合安全要求的炸藥或炸藥已超過安全有效期；不合格的灌槍泥漿導(dǎo)致爆破火焰存在時間過長；炮眼布置不合理，阻力極限過低，或暴露、粘

8、貼炮眼；爆破電路連接不合格，產(chǎn)生電火花；爆炸裝置不合格或采用光亮電爆等。(2)電火花引起的瓦斯爆炸與電氣設(shè)備不合格和人員違章操作有關(guān)；(3)摩擦火花有時難以避免；(4)地下嚴(yán)禁明火；(五)其他情形。(1)煤(巖)與瓦斯突出的分類根據(jù)突出物質(zhì)的不同，突出可分為煤與瓦斯突出、巖石與瓦斯突出、砂巖與二氧化碳突出、煤與巖石、二氧化碳與瓦斯突出。根據(jù)突起的不同動力源，突起可分為倒出、壓出和突起。(2)煤(巖)與瓦斯突出的機理和條件。突出機理煤(巖)與瓦斯突出是一種力學(xué)現(xiàn)象，是地應(yīng)力、瓦斯和煤(巖)物理力學(xué)性質(zhì)三個因素綜合作用的結(jié)果。地應(yīng)力、瓦斯和煤(巖)強度是主要的自然因素，突出的發(fā)生取決于這三個因素的

9、一定組合。煤(巖)與瓦斯突出的典型過程可分為四個階段：準(zhǔn)備、激發(fā)、發(fā)展2.煤(巖)與瓦斯突出，2。突出條件突出必須同時滿足以下三個條件：(1)工作面附近煤(巖)應(yīng)力狀態(tài)突然變化，導(dǎo)致煤(巖)局部突然破壞，是突出的誘發(fā)條件；(2)突出誘發(fā)后，煤(巖)暴露面處于高地應(yīng)力、高瓦斯壓力區(qū)，煤(巖)自然連續(xù)破裂，是突出的發(fā)育條件；(3)煤(巖)和碎煤(巖)能迅速放出氣體(包括游離氣和吸附氣)，形成能拋出碎煤(巖)的氣流，這是突出發(fā)展的必要條件。(3)煤(巖)與瓦斯突出的一般規(guī)律和征兆1。煤(巖)與瓦斯突出的一般規(guī)律(1)危險性隨著開采深度和煤層厚度的增加而增加；(2)大部分發(fā)生在掘進工作面；(3)引起應(yīng)

10、力狀態(tài)突變的區(qū)域：(4)主要誘發(fā)因素是采礦作業(yè)，其次是爆破、風(fēng)鎬和手鎬作業(yè)。2.突出預(yù)兆突出預(yù)兆主要包括以下幾種類型：聲音預(yù)兆；煤結(jié)構(gòu)變化預(yù)兆；地面壓力的跡象；氣體預(yù)兆；其他跡象。第三節(jié)，瓦斯爆炸防治技術(shù)主要需要的內(nèi)容。一是防止瓦斯積聚的技術(shù)措施。第二，防止點火源。第三，加強氣體檢查和監(jiān)測。第四，瓦斯爆炸的處理要點。一是防止瓦斯積聚的技術(shù)措施。(1)按規(guī)定要求做好通風(fēng)工作。(1)礦井通風(fēng)必須采用機械通風(fēng)；(2)所有未封閉的巷道必須保持足夠的風(fēng)量和風(fēng)速，以將氣體稀釋到規(guī)定的限度；(3)采煤工作面必須保持風(fēng)流暢通，避免形成串聯(lián)通風(fēng)；(4)掘進工作面的供風(fēng)是最容易出現(xiàn)安全問題的。(5)高瓦斯礦井必須

11、使用“三專兩鎖”；(6)全礦生產(chǎn)與通風(fēng)相匹配。(2)局部積聚瓦斯的及時處理(1)工作面上隅角瓦斯積聚的技術(shù)處理方法有幾種：1)增風(fēng)吹除法(1)擋風(fēng)板排水法(2)液壓局部通風(fēng)機吹除法(3)脈動通風(fēng)技術(shù)吹除法(2)無火花設(shè)備抽排氣法(1)風(fēng)道噴吹導(dǎo)風(fēng)法(2)移動泵站排水法(3)尾巷排水特殊瓦斯抽放巷不得進行生產(chǎn)作業(yè)和設(shè)置電氣設(shè)備；專用瓦斯抽放巷風(fēng)速不小于0.5m/s；專用瓦斯抽放巷道必須使用不燃材料，并采取安全措施防止靜電、摩擦和撞擊火花；專用瓦斯抽放巷必須貫穿整個工作面推進長度，不得留有盲巷；瓦斯傳感器必須安裝在專用瓦斯抽放巷內(nèi)，并懸掛在距專用瓦斯抽放巷回風(fēng)出口15m處；有自燃傾向的煤層不容易自

12、燃。處理刮板輸送機底槽瓦斯積聚的技術(shù)方法有幾種：(1)派專人清理輸送機下遺留的煤，確保底槽暢通，防止瓦斯積聚；(2)經(jīng)常保持輸送機運轉(zhuǎn)，即使不產(chǎn)煤也要保持輸送機運轉(zhuǎn)，防止瓦斯積聚；(3)如果發(fā)現(xiàn)輸送機底部槽內(nèi)有氣體超限部分，可提升輸送機，使空氣循環(huán)，排除氣體；(4)在有壓縮空氣管道的地方，壓縮空氣可以被引導(dǎo)到底部溝槽進行通風(fēng)，以消除積聚的氣體。3綜采工作面瓦斯積聚的治理(1)增加工作面進風(fēng)量；(2)減少氣體排放的不均勻性；(3)煤壁瓦斯抽放和注水；(4)當(dāng)采煤機附近有局部瓦斯積聚時，可在采煤機的截割部或牽引部安裝小型局部風(fēng)機或液壓噴射器，將積聚的瓦斯吹走。4頂板瓦斯積聚的處理1)頂板附近瓦斯分

13、層積聚的處理預(yù)防和處理瓦斯分層積聚有兩種方法：(1)提高巷道內(nèi)的空氣流速；(2)提高屋頂附近的風(fēng)速；(3)黃泥縫制法；(4)瓦斯抽放方法，如圖1-3-9所示。圖1-3-9鉆孔抽放裂隙帶瓦斯，2)冒頂腔內(nèi)積聚瓦斯的處理，1)隔離法，如圖1-3-10所示。(2)風(fēng)致吹除法，常用方法如下：圖1-3-10隔離法，圖1-3-11擋風(fēng)板1-擋風(fēng)板對洞內(nèi)氣體的風(fēng)致處理；2-坑木；3-風(fēng)管和導(dǎo)風(fēng)板吹除方法(如圖1-3-11所示)；風(fēng)筒支吹方法，如圖1-3-12所示；壓縮空氣管道的分支吹制方法。圖1-3-12掘進工作面瓦斯涌出的夯分支法，5掘進工作面局部瓦斯積聚治理技術(shù)(1)對于瓦斯涌出量大的掘進工作面，盡量采

14、用雙巷掘進，并定期開挖聯(lián)絡(luò)巷，形成全負(fù)壓通風(fēng)；(2)盲巷應(yīng)設(shè)置局部通風(fēng)機供風(fēng)；(3)掘進工作面及其巷道易出現(xiàn)冒落洞或裂隙發(fā)育帶，對這些地方積聚的瓦斯應(yīng)及時采用上述相關(guān)方法進行處理；6.修復(fù)有瓦斯積聚的盲巷或開啟密閉時應(yīng)注意以下幾點：(1)最好在非生產(chǎn)班進行；(2)卸貨工作一般由救援隊操作；(3)啟動局部通風(fēng)機前，檢查局部通風(fēng)機附近20 m內(nèi)瓦斯?jié)舛仁欠癯瑯?biāo)，啟動后檢查局部通風(fēng)機附近是否有循環(huán)風(fēng)；(4)當(dāng)瓦斯積聚較大時，應(yīng)分段恢復(fù)通風(fēng)；(5)對巷道積聚的瓦斯采用自動控制排放裝置。1加強管理，提高防火意識2預(yù)防爆破火源(1)煤礦爆破必須使用符合煤礦安全規(guī)程要求的安全炸藥；(2)爆破作業(yè)的工作面必須

15、嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”的瓦斯檢查制度；(3)禁止使用外露接頭或外露射擊場。要嚴(yán)格執(zhí)行“三人連鎖拍攝”制度；(4)炮孔的深度、位置和裝藥量應(yīng)符合工作面操作規(guī)程的要求；(五)禁止暴露和粘貼槍支；(6)嚴(yán)格執(zhí)行地下火藥和雷管儲運管理規(guī)定。第二，防止點火源的出現(xiàn)，第三，防止電火源和靜電火源，第四，防止摩擦和沖擊點火，第五，防止明火點燃。(1)嚴(yán)禁攜帶煙草和點火物品入井，嚴(yán)禁攜帶易燃物品入井；(2)井口房、通風(fēng)房、氣泵房周圍20 m范圍內(nèi)嚴(yán)禁使用明火、煙霧或使用爐灶取暖。(3)不允許在井下和井口房進行電焊作業(yè)。(4)嚴(yán)禁在地下存放汽油、煤油和變壓器油。(5)嚴(yán)禁地下電爐或燈泡加熱。6為防止其他火源，1井下

16、各處允許的瓦斯?jié)舛戎导俺薮胧┮?guī)定對井下各處允許的瓦斯?jié)舛认拗导俺迺r應(yīng)采取的措施做了明確規(guī)定，如表1-3-1所示。第三，加強對瓦斯的檢查和監(jiān)測，表1-3-1允許的瓦斯?jié)舛戎岛统迺r的措施，2礦井瓦斯檢查制度規(guī)定礦井瓦斯檢查的主要地點包括：所有采掘工作面、硐室、使用中的機電設(shè)備的安裝地點、人員工作的地點、瓦斯可能超限或積聚的地點等。檢查要求如下：(1)工作面瓦斯?jié)舛葯z查次數(shù)：低瓦斯礦井每班至少檢查兩次，高瓦斯礦井每班至少檢查三次。采煤工作面有煤(巖)與瓦斯突出危險，有瓦斯突出危險的采煤工作面和瓦斯涌出量大且變化異常的采煤工作面，必須有專人經(jīng)常檢查瓦斯，并安裝甲烷隔離開關(guān)。(2)采煤工作面CO2濃度每班至少檢查兩次；有煤(巖石)和二氧化碳突出的危險，而且肯定有(3)在有自燃危險的礦井