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1、煤矿安全,环境11-1,叶轶,据国家煤矿安全监察局统计表明，2001-2008年，全国共发生煤矿安全事故9037起，死亡23418人，受伤2498人。,第一节 矿井瓦斯及其防治,矿井瓦斯是指煤矿建设和生产过程中，从煤、岩体中涌出的以甲烷为主的包括乙烷 丙烷 二氧化碳 氮气 硫化氢 氢气稀有气体等.各种有害气体的总称。在描述瓦斯性质和防止瓦斯爆炸时，所说的瓦斯往往指的是甲烷。,定义,5月11日14时20分，四川省泸州市泸县富集镇桃子沟煤矿发生瓦斯爆炸事故，截至目前，事故导致28人遇难，8人重伤，10人轻伤。此次事故是一起重大责任事故，事故原因初步分析为，桃子沟煤矿涉嫌非法组织生产，在未批区域违规
2、设置多个作业点，在通风性差的条件下作业，导致瓦斯浓度增大，遇火爆炸。事故处理，“21人移送司法机关处理，22人被处分”。,四川泸县“511”瓦斯爆炸事故,瓦斯爆炸事故,2月22日2时20分,山西西山煤电集团屯兰煤矿南四盘区发生瓦斯爆炸事故。当班井下436人，经抢救，有362人安全升井。该事故已造成78人死亡,5月30日10时55分左右，重庆市松藻煤电有限公司同华煤矿观音桥三区安稳斜井掘进工作面发生煤与瓦斯突出事故。当班入井131人，其中：生还101人，死亡30人。,8月18日9时40分,辽宁沈阳市法库县柏家沟煤矿(地方国有矿)二水平301采煤工作面发生瓦斯爆炸，事故当班下井81人，共造成26,
3、8月24日11时10分，山西晋中和顺县山西星光煤业有限责任公司正在施工的新建井筒（回风立井）发生一起瓦斯爆炸事故，现场作业人员16人，14人死亡，2人生还。,9月8日1时0分,河南平顶山市新华区新华四矿井下发生瓦斯爆炸事故，当班93人下井，14人升井。截止9月9日16时55分，已造成43人死亡，36人下落不明。,10月14日，神华宁煤集团大峰矿羊齿采区工程A段，在实施深孔爆破装填作业时发生爆炸事故，当时共有22人作业，其中1人无事，共造成14人死亡、2人重伤、5人轻伤,5月15日5时50分,云南昭通地区镇雄县五德镇干沟村茶山煤矿发生一起瓦斯爆炸事故，事故发生时南翼有13人入井，其中10人死亡、
4、3人轻伤。,一、瓦斯的生成与煤层中瓦斯存在状态,煤层瓦斯在成煤过程中生成的。煤的形成大致可划分为两个阶段：第一阶段，泥炭化阶段，是生物化学成气时期此阶段生成的气体物质主要为CH4、C02和H20。第二阶段，煤化作用阶段，是煤质变化成气时期生成的气体主要为CH4和C02,1.瓦斯的生成,吸附态分为吸着和吸收两种。吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，气体分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层。吸收状态是瓦斯分子在高压作用下，深入到煤体分子团内部，如同气体溶解于液体的状态。,瓦斯在煤层中的存在形式可分为两种,游离状态,游离状态叫自由状态，瓦斯以自由气体形式存在煤层或围岩的缝隙和裂隙之中
5、。游离瓦斯量的多少与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯压力成反比,吸附状态,2.瓦斯的存在状态,二、矿井瓦斯涌出,一 瓦斯涌出量 瓦斯涌出量是指生产过程中单位时间内涌进巷道的瓦斯量。瓦斯涌出量大小的表示方法有两种：（一）绝对瓦斯涌出量 矿井在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3d或m3min，井下可以实测。,式中 Q瓦绝对瓦斯涌出量，m3min；Q风瓦斯涌出地区的风量，m3min；C风流中的瓦斯体积浓度，%。（二）相对瓦斯涌出量 矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤涌出的瓦斯量。其单位为m3t。,式中 q瓦相对瓦斯涌出量，m3t；T日日产煤量,t/d。如果月产量为A吨,则T的值可按下式求出：
6、T日=K产A/nn生产月天数；K产产量不均系数，取1.051.10,二 影响瓦斯涌出的因素（一）自然因素1.煤层、围岩的瓦斯含量 煤层、围岩的瓦斯含量含量越高，涌出量也越大。单一的薄煤层和中厚煤层开采时，瓦斯主要来自煤层暴露面和采落的煤炭。在近代开采深度内，矿井的相对瓦斯涌出量，一般不会超过1520m3/t。但如开层煤层附近赋存有瓦斯含量大的夹层、煤层或岩层时，由于煤层回采的影响，在采空区上下形成大量的裂隙，这些煤层、夹层或岩层中的瓦斯，就能不断地流向开采煤层的采空区，再进入生产空间，从而增加矿井的瓦斯涌出量。,2.地面大气压的变化 地面大气压变化，必然引起井下大气压的相应变化，对于从煤层暴露
7、面涌出的瓦斯量影响甚微，但对采空区或坍冒处瓦斯涌出的影响比较显著。3.开采深度 在甲烷带内,随着开采深度的增加,相对瓦斯涌出量增大,这是因为煤层和围岩的瓦斯含量随深度而增加的缘故。由于深度的增加,岩层的透气性减小,开采时来自围岩和采空区瓦斯源所占的比重将有所增加。,（二）开采技术因素1.开采规模 开采规模指开采深度，开拓与开采范围和矿井产量。矿井的开采深度越深，煤、岩的瓦斯含量就越大，开拓与开采的范围越广，煤、岩的暴露面就越大。因此，矿井的瓦斯涌出量也就越大。浅井整个建井时期的瓦斯涌出量都可能很小，但是大型深井，一旦进入煤巷掘进时，瓦斯涌出量就能很快地不断增加。,2.开采顺序与回采方法首先回采
8、的煤层(或分层)除其本煤层(或本分层)的瓦斯涌出外，邻近的煤层(或未采的其它分层)的瓦斯，也要通过回采产生的裂隙与孔洞渗透出来，流入开采煤层(或分层)，使瓦斯涌出增大。因此，瓦斯涌出量大的煤层群回采时，如有可能应首先回采瓦斯含量较小的煤层，同时采取抽放瓦斯的措施。顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶板更大范围的破坏，瓦斯涌出量也就比较大，回采工作面周期来压时，瓦斯涌出量也会大大增加。据焦作焦西矿资料，周期性顶板来压时比正常生产时瓦斯涌出量增加50%80。,3.工作面通风系统4.通风压力与采空区密闭质量5.落煤工艺与基本顶来压步距,6.生产工艺瓦斯涌出量与回采工艺过程的工序有关。焦西矿炮采工作面不
9、同生产工序时的瓦斯涌出量,三 瓦斯爆炸及防治,一 瓦斯爆炸条件1、CH4浓度处于爆炸范围内（正常条件 5 15%）;2、氧浓度超过失爆氧浓度（在CO2惰化下，12%，在N2惰化下，9%）；3、引火源的能量大于最小点火能量（0.28mJ）、温度高于最低点火温度（595）且高温热源存在时间大于瓦斯引火感应期。注：一般矿井中，O212%，只要瓦斯积存和火源两因素同时具备，即会发生瓦斯爆炸。,二 预防瓦斯爆炸的措施,1.防止瓦斯积存与超限瓦斯积存：局部（体积超过0.5m3）瓦斯浓度超过2%的现象。加强矿井通风，风障引导风流 尾巷排放 严格瓦斯检查制度要求：严格执行煤矿安全规程中关于瓦斯检查制度及时发现
10、瓦斯超限、瓦斯积存和防止瓦斯事故的措施。及时清理局部积聚瓦斯上隅角，采煤机附近，巷道顶板冒落处 瓦斯抽放瓦斯抽放法。瓦斯抽放法即进行采空区的瓦斯抽放。开滦矿务局采用可移动瓦斯泵抽放上隅角瓦斯，收到很好的效果。,3.防止瓦斯引燃的措施 原则：严禁和杜绝一切非生产火源；严格管理和限制生产中可能发生的、热源。具体有：防治明火；防止出现电火花；防止出现爆破火焰4.防止瓦斯爆炸事故扩大的措施 原则：一旦发生瓦斯爆炸，为防止灾情扩大，应使灾区局限在尽可能小的区域和防止二次灾害。实行分区通风，消灭串联通风。安全出口、防爆门、反风装置符合规定；隔爆、阻爆装置符合规定。加强瓦斯事故防范的培训教育，提高安全意识。
11、必须由矿井技术负责人组织编织灾害预防和处理计划并认真实施。,四 瓦斯喷出和煤与瓦斯突出及其防治,一 瓦斯分类及其特点 定义：大量的承压状态的瓦斯从可见的煤、岩裂缝中快速喷射涌出的的现象称为瓦斯喷出。瓦斯喷出的发生必须具备两个条件：存在承压状态的瓦斯；存在瓦斯喷出的通道，即周围煤岩裂隙的存在。根据喷瓦斯裂隙显现的原因不同，瓦斯喷出可分为“地质来源”和“采掘地压形成”两类,1.瓦斯沿原始地质构造洞缝喷出,地点：这类喷出大多数发生在地质破坏带、石灰岩溶洞裂缝区、背斜或向斜轴部储瓦斯区以及其它一些储瓦斯构造附近有原始洞缝相通的区域。特点：喷出的瓦斯流量较大，持续的时间较长，无明显的地压显现预兆。喷出瓦
12、斯的裂缝多属于开放性裂缝（张性或张扭性断裂），它们与储气层（煤层、砂岩层），溶洞或断层带相通,2.瓦斯沿采掘地压生成的裂缝喷出 地点：往往与地质构造有关，在地质破坏区，原来处于封闭状态的构造裂隙容易被利用，即在采掘地压和瓦斯压力联合作用下会突然张开，成为瓦斯喷出通道。特点：喷出时有地压显现，有显著的预兆（工作面来压、支架响、掉碴、支架折断），持续时间较短。,二 瓦斯喷出的防治 1.第一类瓦斯喷出的防治 加强地质工作 采取打前探钻孔查明采掘区域前方地质构造、溶洞裂缝的位置分布及其瓦斯储量。根据瓦斯压力、瓦斯量和地质采掘条件制订防治瓦斯喷出的设计与安全措施。利用封堵缝口（瓦斯量小，裂缝不大时），引排瓦斯、加强通风等综合措施治理喷出瓦斯。,2.第二类瓦斯喷出的防治 加强地质工作，掌握层间岩性与厚度变化，邻近层的瓦斯压力与瓦斯含量，地压大小，顶底板的活动规律。根据初期卸压面积估算卸压瓦斯量，以确定抽放卸压钻孔的数量及孔位。加强工作面维护 加强通风管理。,图为 两种治理瓦斯喷出源方法示意图a 竖井井壁瓦斯喷出治理；b 平巷较大面积瓦斯喷出治理1引排瓦斯罩；2引排软管；3瓦斯排放管路,
