矿井瓦斯及其防治

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1、什么是瓦斯？瓦斯是一个外来语，其本意是煤层气，广义上瓦斯是以甲烷为主的矿井有害气体的总称。在研究矿井瓦斯的早期阶段，认为瓦斯成份就是沼气（CH4占矿井有害气体的80％左右），所以过去习惯上就把沼气叫做瓦斯，流传至今，这就是狭义瓦斯的概念。我们在现场所说的瓦斯一般就是指沼气。6/19/20211矿井瓦斯及其防治一、沼气的生成沼气是伴随煤碳同时生成的。古代的植物在成煤的过程中，经厌氧菌的作用，植物的纤维质分解产生大量沼气；此后在煤的碳化过程中，继续有沼气不断生成。每生成一吨煤，可生成1000M3左右的沼气。6/19/20212矿井瓦斯及其防治二、沼气的性质（一）物理性质1.沼气难溶于水，在标准

2、状态下（一个大气压，20℃）的溶解度为3.5％；2.沼气是一种无色、无味、无臭的气体；3.沼气的比重为0.554，比空气轻一半，容易在较高的地方积聚；4.沼气的扩散性很强，是空气的1.6倍，容易穿过煤岩层的裂隙而到其它煤层的采空区和巷道中去。（二）化学性质1.沼气不助燃，但当空气中沼气浓度达到一定数值时，遇到高温火源能引起燃烧或爆炸；2.沼气本身无毒，也不能维持呼吸，空气中的沼气浓度增加时，氧气浓度就要下降，会因缺氧而使人窒息。6/19/20213矿井瓦斯及其防治三、矿井沼气涌出与等级划分（一）沼气的涌出形势1.普通涌出：沼气从暴露的煤岩表面的细微的缝隙中缓慢、均匀、持久的涌出。主是矿井沼

3、气的主要涌出形式。2.特殊涌出：包括沼气喷出及煤与沼气突出。（二）矿井沼气涌出量1.绝对沼气涌出量。单位时间内涌出的沼气体积量。、（M3/h、M3/min、M3/s）2.相对沼气涌出量。平均日生产一吨煤涌出的沼气量。（M3/t）6/19/20214矿井瓦斯及其防治三、矿井沼气涌出与等级划分（三）矿井沼气等级的划分《规程》规定：在一个矿井中，只要有一个煤、岩层中发现一次沼气，该矿井即定为沼气矿井，并依照矿井沼气等级的工作制度进行管理。《规程》还规定：矿井沼气等级，按照平均日产一吨煤沼气涌出量和沼气涌出形式，划分为：低沼气矿井：10M3/日.T及其以下；高沼气矿井：10M3/日.T以上；煤与沼

4、气突出矿井。6/19/20215矿井瓦斯及其防治四、矿井沼气爆炸沼气爆炸是煤矿生产的主要灾害之一，国内外已有不少由于沼气爆炸而造成人员伤亡和严重影响生产的惨痛教训。因此，必须很好地了解沼气爆炸发生、发展的规律，从而有针对性地采取有效措施，杜绝此类事故的发生，确保矿井的安全生产。沼气爆炸实质是一定浓度的沼气与空气中的氧混合，在高温火源点燃的条件下，发生激烈的氧化反应。CH4+2O2→CO2+2H2O+热量（51.92kj/g）如果井下氧气不足时，反应式为CH4+O2→CO+H2O+H26/19/20216矿井瓦斯及其防治五、矿井沼气爆炸的危害瓦斯爆炸的危害是极其严重的，主要表现在以下几个方面

5、。1.瓦斯爆炸产生高温高压气体及冲击；温度：通常在1850至2650℃之间；压力：7.4至10.2个大气压；气体冲击（正向冲击）：每秒可达数百米，甚至上千米。造成人员伤亡、巷道和机械设备被破坏。2.产生反向冲击沼气爆炸后，爆源附近将形成气体稀薄的低压区。于是，冲出去的气体又以高速反向冲回爆源地。这种反向冲击，力量不如前次大，但会导致更大的破坏，甚至引起沼气的二次爆炸。3.引起煤尘爆炸具有煤尘爆炸危险的矿井，在正常情况下，飞扬在空气中的煤尘浓度一般不会达到爆炸浓度。但在沼气爆炸的冲击作用下，降落在巷道中的煤尘必然飞扬起来参与爆炸。从而使灾害扩大。4.引起连续爆炸如果反向冲击的空气中有足够的沼

6、气和氧气，而爆源附近又有尚未熄灭的火源就有可能造成二次爆炸和连续爆炸。例如：1940年日本帝国主义侵占我国东北时，抚顺的龙凤矿曾在一昼夜内连续爆炸43次。5.产生大量有害气体氧气6％∽10％，氮气82％∽88％，二氧化碳4％∽8％，一氧化碳2％∽4％，可以看出沼气爆炸所产生的有毒窒息性气体，是造成大量人员伤亡的主要原因。因此，发生沼气或煤尘爆炸事故后，末恢复通风前，只允许带氧气呼吸器的救护队员可以进入灾区侦察、救人外，严禁其它人员进入，以免扩大作伤亡。6/19/20217矿井瓦斯及其防治六、沼气爆炸的条件一沼气的浓度：5％-----16％时具有爆炸性。沼气浓度低于5％--6％时遇火能燃烧，

7、这个浓度称为沼气爆炸的下限。当沼气的浓度高于15％---16％时混合气体即不燃烧也不爆炸，但有新鲜空气从外面供给时，混合气体与新鲜空气的接触面上遇火可以燃烧。这个界限称为沼气爆炸的上限。沼气浓度7％---8％时，最容易发生爆炸；9.1％--9.5％爆炸威力最强，前者需要的引燃能量最小，特别容易点燃，后者沼气和氧气的匹配恰到好处，爆炸时，反应最完全，放出的热量最大，反应速度最快。需要说明的是，沼气爆炸的下限在外部条件发生变