矿井瓦斯涌出量预测与防治技术

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1、矿井瓦斯涌出量预测与防治技术矿井瓦斯灾害防治技术瓦斯是成煤过程中的伴生气体，它源于煤层又储于煤层，一旦开采煤炭就会有瓦斯涌出。瓦斯是一种灾害气体，它不但污染环境，而且可以诱发多种形式的灾害事故，对煤矿安全生产具有极大的危害性；同时，瓦斯又是一种高效、洁净的能源，合理地开发与利用瓦斯可以让瓦斯造福于人类。瓦斯虽然无形但有“常”，“常”指的是瓦斯的规律性。本章根据国内外最新研究成果，简要介绍煤矿瓦斯的危害、瓦斯成因、瓦斯赋存规律、瓦斯含量测试技术、矿井瓦斯涌出量预测技术方法和矿井瓦斯治理技术。第一章矿井瓦斯的赋存与瓦斯含量第一节　　矿井瓦斯的概论和性质

2、一、矿井瓦斯的概论广义上，瓦斯是煤矿井下有毒有害气体的总体；狭义上，瓦斯指的是甲烷。有四个来源：1、煤层与围岩中赋存的气体，在开采过程中涌入到矿井中2、矿井生产过程中生成的气体：呼吸、爆破、充电3、由化学或生物化学变化生成的气体4、放射性物质蜕变过程中生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡和惰性气体氦1、可燃性气体：甲烷、重烃、氢气2、窒息性气体：CO2、N2、CH4、H23、有毒性气体：CO、SO2、H2S、NO2、NO二、甲烷的性质甲烷是一种无色、无味、无嗅、可以燃烧或爆炸、微溶于水的气体，它具有如下的一些基本的物理性质。化学式：CH4；分子直径

3、：0.41×10-9m；分子量：16.042kg/kmol；分子体积：22.36m3/kmol（0℃，0.1MPa下）；密度：0.7168kg/m3（0℃，0.1MPa下）；对空气的比重：0.5545（空气的比重定义为1）；沸点：-161.7℃（0.1MPa下）；溶点：-182.5℃（0.1MPa下）；液态密度：415kg/m3；扩散系数：0.196cm2/s（0℃，0.1MPa）；水中的溶解度：55.6l/m3（0℃，0.1MPa），33.1l/m3（20℃，0.1MPa）；36矿井瓦斯涌出量预测与防治技术空气中的爆炸下限：5%（体积百分比，相当

4、于1m3空气中含33gCH4）；空气中的爆炸上限：15%（体积百分比，相当于1m3空气中含100gCH4）；发热量：35.994MJ/m3（相当于8568大卡/m3，这里指的是100%的CH4）。为便于应用参考，表1－1中列出了煤矿井下一些常见气体的部分物理性质。煤矿常见气体的部分物理性质　　表1－1性质甲烷二氧化碳一氧化碳硫化氢乙烷氢气CH4CO2COH2SC2H6H2分子量16.0444.0128.0134.0830.072.01密度，kg/m30.71681.981.251.541.360.09对空气的比重0.55451.530.971.17

5、1.050.07沸点，0℃，（0.1MPa下）-161.7-78.5-190-61.8-88.3-252.8爆炸上限，%5/12.54.334爆炸下限，%15/74.245.512.574.2发热量，MJ/m335.99/11.8623.5064.5311.94三、瓦斯的危害我国是世界上煤炭产量最大的国家，同时也是世界上煤矿瓦斯灾害最严重的国家。在我国现有的613个国有重点煤矿中，有高瓦斯矿井170个，占煤矿总数的27.73%，突出矿井127个，占煤矿总数的20.72%。据国家煤矿安全监察局统计，在1994～1997年间，我国煤矿各类灾害事故死亡人

6、数24759人，其中瓦斯灾害死亡人数为11600人，占同期煤矿灾害事故死亡人数的46.85%；四年间，国有重点煤矿各类灾害事故死亡人数为2784人，其中瓦斯灾害死亡1060人，占死亡人数的38.14%；地方煤矿各类灾害事故死亡人数为3771人，其中瓦斯灾害死亡1108人，占死亡人数的29.38%；乡镇煤矿各类灾害事故死亡18204人，其中瓦斯事故死亡8746人，占同期死亡总人数的48.04%。有关详细的统计数据详见表1-2～1-5。由此可以看出，瓦斯灾害是我国煤矿最严重的自然灾害。因此，只要煤炭生产不停止，瓦斯灾害治理就必定会是我国煤矿安全工作的重

7、中之重。瓦斯的危害是多方面，下面通过一些典型事例来说明瓦斯的危害。1．污染环境，加剧大气“温室效应”瓦斯对环境的污染主要表现为加剧大气“温室效应”。据有关研究成果报道，瓦斯（CH4）是仅次于氟利昂的温室气体，它产生的温室效应是CO2的25～30倍，且产生温室效应的时效长达100～150年之久。全世界煤矿每年向大气排放600多亿m3，其中我国煤矿排放到大气中的瓦斯就多达190多亿m3，约占全世界煤矿排入大气瓦斯总量的三分之一。过去200～300年来大气中瓦斯浓度已增加了一倍。据有关专家估算，大气中瓦斯浓度每增加0.0001%，可导致地球表面温度升高1

8、℃。近几年来，地球冰川消融、海平面升高、全球气候变暖等现象的加剧无疑是排入大气瓦斯总量增多、大气温室效应增强的恶果。2．可