小甘沟煤矿瓦斯防治措施
第一章 矿井瓦斯基础知识
一、瓦斯的性质
1、瓦斯的概念：瓦斯是指矿井种主要有煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。
从广义上讲，瓦斯由于其组成成分的不同，形制具有很大的差别。从安全的角度可以将这些组分划分为四类：(1)可燃性气体，这些气体具有可燃烧的特性，在一定浓度范围内与空气的混合气体往往具有爆炸性，对煤矿安全构成严重威胁;(2)有毒性气体，这些气体达到一定浓度时，会直接威胁人体的健康甚至生命;(3)窒息性气体，这些气体往往赋存在煤体或其围岩内，开采过程中大量涌出到生产空间，从而使空气中氧气浓度降低，造成人员窒息;(4)放射性气体
矿井中的瓦斯主要来源于煤层及围岩内涌出到矿井中的气体。
2、瓦斯的基本性质
瓦斯是无色、无味的气体，标准状态下密度为0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍。瓦斯在空气中具有较强的扩散性，局部地点较高浓度的瓦斯会自动向低浓度的区域扩散，从而使瓦斯浓度趋于均匀。
在无风或微风的巷道，一方面涌出的瓦斯会挤占空气的空间，使空气中的氧气浓度下降，从而使空气具有窒息性。另一方面，涌出的瓦斯只依赖扩散作用与空气混合，在涌出源附近它首先会上升并集聚在巷道顶板上，形成瓦斯层，随着距涌出源距离的增加，瓦斯与空气的混合才逐渐均匀。
3、瓦斯的燃烧爆炸性
瓦斯是一种可燃性气体，当其在空气中的浓度达到某一范围时，遇适当的点火源就会发生爆炸。按照瓦斯在空气中发生燃烧的性状不同，可以将它分为三个区间：(1)助燃区间，瓦斯浓度大于0%至小于爆炸下限5%。(2)爆炸区间，瓦斯浓度在爆炸界限内(5%---16%);(3)扩散燃烧区间，瓦斯浓度大于爆炸上限(16%)。
4、瓦斯的检测
光学甲烷检定仪，在装备有二氧化碳过滤器时，它可以分别检测出二氧化碳和甲烷浓度。但是，在任何条件下，他都无法分辨甲烷与一氧化碳、氢气，乙烯及其他烯炔类气体，而只能测定其混合物的影响。
二、煤矿井下瓦斯的存在
1、瓦斯在煤层中的赋存
瓦斯在一定压力下以游离和吸附两种状态赋存在煤体中。游离瓦斯存在与煤的孔隙和裂隙中，吸附瓦斯积聚在孔隙壁面上。游离瓦斯和吸附瓦斯处在动平衡状态。
在煤矿开采过程中，游离的瓦斯首先散到开采空间，使得靠近开采空间的煤层中瓦斯压力降低，游离瓦斯量减少，这是，煤中吸附的瓦斯就解析出来，成为新的游离态瓦斯。这一过程不断重复，从而使煤层中的瓦斯源源不断地涌出到开采空间。
2、煤层瓦斯含量
煤层瓦斯含量是指单位质量或体积的煤中所含的瓦斯量。
影响煤层瓦斯含量的因素：(1)煤田地质史;(2)地质构造;(3)煤层的赋存条件;(4)煤的变质程度;(5)煤层围岩的性质;(6)水文地质条件
3、煤层的瓦斯压力
煤层的瓦斯压力是指赋存在煤层孔隙中的游离瓦斯所表现出来的气体压力，它是决定煤层瓦斯含量、瓦斯涌出速率及瓦斯动力现象的一个重要参数。
4、井下空气中的瓦斯：(1)静止空气中的瓦斯;(2)层流风流中的瓦斯;(3)紊流风流中的瓦斯。
5、井下瓦斯检查和管理：(1)瓦斯检查区域的划分;(2)检查点的确定;(3)瓦斯检查工的交接班制度;(4)瓦斯检查的请示报告制度、审查制度。
三、开采过程中瓦斯的运动
由于受采动影响，瓦斯在其压力作用下会涌出到开采空间，这一现象可以分为两个相连的过程，即瓦斯在煤层内的运移和瓦斯从围岩、煤壁的涌出。矿井瓦斯的涌出除包括围岩、煤壁涌出的瓦斯外，还包括采落煤炭放散的瓦斯和采空区涌出的瓦斯等。
1、煤层中的瓦斯流动
煤层是由宏观裂隙和微观孔隙组成的多孔介质，一般情况下，以承压状态赋存在煤层中的瓦斯，当回采、掘进、打钻等工作破坏了煤层中原有的压力平衡后，便会由高压向低压流动。
气体在多孔介质中的流动主要包括两个方面，即扩散运动和渗流运动。在尺寸较大的裂隙系统中，瓦斯运动属于渗流运动，而在孔隙结构的微孔中，则是扩散运动。
流动的形态：(1)单项流动;(2)径向流动;(3)球向流动。
2、采动影响下邻近煤层瓦斯的流动
当开采煤层的顶底板地层中有邻近煤层时，受到本每层开采影响，顶底板地层都会发生不同程度的位移和应力的重新分布，而在地层中再乘大量的裂隙，使邻近煤层中的瓦斯可以通过这些裂隙涌出到开采空间。
3、矿井瓦斯涌出
按照瓦斯涌出的形式可以分为普通涌出和特殊涌出。普通涌出是指在时间上和空间上比较均匀、普遍发生的不断涌出，它是矿井正常状态下的涌出。特殊涌出是指在时间上与空间上突然、集中发生的涌出，涌出速率很不均匀，如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。(1)煤岩壁瓦斯涌出，采煤工作面煤壁瓦斯涌出;掘进工作面瓦斯涌出;(2)采空区瓦斯涌出。
4、影响矿井瓦斯涌出量的因素
一个矿井，在生产过程中涌出到风流中的瓦斯总量称为矿井瓦斯涌出量。矿井瓦斯涌出量的大小通常用两个参数来表示，即矿井绝对瓦斯涌出量和矿井相对瓦斯涌出量。
矿井瓦斯涌出量受到诸多因素的影响。这些因素大体可分为两种，即自然因素和开采因素。
(1)自然因素，煤层的瓦斯含量及特性;煤层的埋藏特性;地面大气压力的变化;(2)开采因素，开采顺序和回采工艺;开采强度和产量;工作面的通风方式和通风压力。
5、矿井瓦斯等级划分及鉴定
(1)矿井瓦斯等级的划分
矿井瓦斯等级根据矿井相对涌出量、矿井绝对涌出量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井：q0≤10m3/t且q<40m3/min;高瓦斯矿井：q0>10m3/t或q>40m3/min;煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。
低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯喷出的个别区域(采区或工作面)为高瓦斯区，应按照高瓦斯矿井管理
(2)矿井瓦斯等级鉴定。鉴定进行的时间;鉴定时的生产条件;测定的内容和要求;瓦斯涌出量的计算;鉴定报告;基建矿井的瓦斯鉴定;煤与瓦斯突出矿井的测定。
瓦斯爆炸及其防治
1、瓦斯爆炸的基本条件。瓦斯爆炸的发生必须具备三个条件，一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%----16%;二是混合气体中氧的浓度不低于12%;三是有足够能量的点火源。
2、瓦斯爆炸条件在煤矿井下存在的可能性。通风不良，造成瓦斯积聚;氧浓度容易具备;点火源很多，明火火焰;炙热表面和炙热气体;机械摩擦及撞击火花;电火花。
3、影响瓦斯爆炸发生的因素，(1)其他可燃气体的影响;(2)氧浓度和过量惰气的影响;(3)温度的影响;(4)气压的影响;点火源能量的影响。
4、煤矿井下瓦斯爆炸的过程及危害。(1)瓦斯爆炸的原理和过程;(2)瓦斯爆炸的主要危害，爆炸冲击波;火焰锋面;大气成分的变化。
5、瓦斯爆炸事故的预防。(1)瓦斯爆炸事故的原因分析，依据对以往瓦斯爆炸事故的统计，在引起瓦斯爆炸事故的原因中，除违章作业、违章指挥等现场管理因素外，安全生产技术措施不完善、不落实，安全技术水平不高是造成事故的主要原因。从瓦斯爆炸发生的地点看，绝大多数都发生在采煤工作面和掘进工作面，这类事故占事故总量的90%以上。从引起爆炸的火源看，以1996年的统计为例，以爆破火焰引燃居多，其它依次为明灯、失爆、撞击、吸烟和摩擦火焰等。(2)瓦斯积聚。所谓瓦斯积聚是指体积超过0.5m3的空间瓦斯浓度超过2%的现象。局部地点的瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根源。对井下瓦斯状况的不了解、矿井通风系统不合理布置、通风设施的毁坏等，都容易造成瓦斯积聚。工作面风量不足引起瓦斯积聚;通风设施质量差、管理不善引起瓦斯积聚、串联通风、不稳定分支等引起的瓦斯积聚;局部通风机停止运转造成的瓦斯积聚;恢复通风排放瓦斯时期容易造成瓦斯事故;采空区及盲巷中积聚的瓦斯;瓦斯异常涌出造成的瓦斯积聚;巷道冒落空洞等的瓦斯积聚;小煤矿瓦斯积聚的原因。独眼井开采，没有形成通风系统;未安装主要通风机，依靠自然风压进行通风;使用局部通风机代替主要通风机，风机能力不匹配，井下风量过小;回风井筒兼做提升，矿井漏风严重;矿井或工作面停工停风;井下通风系统紊乱;掘进工作面无通风机或一台通风机给多个掘进面供风;矿井瓦斯检查制度执行不严格，仪器仪表送损坏或失效;矿进技术力量配备不足。(3)瓦斯爆炸的点火源。井下爆破;电火花;摩擦撞击火花;明火点燃。
6、预防煤矿爆炸事故的技术措施。(1)防止瓦斯积聚的技术措施。保证工作面的供风量;处理采煤工作面回风隅角的瓦斯积聚。挂风障引流;尾巷排放瓦斯法;风筒导风法;掘进工作面局布瓦斯积聚处理。充填法;引风法;风筒分支排放法、黄泥抹缝法;钻孔抽放裂隙带的瓦斯;刮板输送基地槽瓦斯积聚的处理;通风异常或瓦斯涌出异常时期因特别注意的事项;(2)防止点火源的出现。加强管理，提高防火意识;防止放炮火源;防治电器火源和静电火源;防止摩擦和撞击点火;防止明火点燃;防止其他火源;(3)加强瓦斯的检查和检测。
7、防止灾害扩大的措施。分区通风;隔爆、阻爆装置。用岩粉阻隔爆炸的蔓延;用水预防和阻隔爆炸;自动式防爆棚;编制矿井灾害预防和处理计划。当前矿井安全状况、生产状况;灾害处理计划。
新疆呼图壁县煤炭多种经营责任有限公司小甘沟煤矿
“瓦斯治理示范”活动
矿井瓦斯防治措施
编 制： 范 旺 中
审 核： 陈 斌
矿 长： 降 红 兵
日 期： 2011年2月
