安全工程学十二ppt课件.ppt

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1、第六章矿山安全技术第一节矿井瓦斯防治第二节矿尘防治1第一节矿井瓦斯防治1、煤层瓦斯赋存与含量2、矿井瓦斯涌出3、瓦斯喷出4、煤与瓦斯突出及其预防21、煤层瓦斯赋存与含量1.1矿井瓦斯的概念与性质一、矿井瓦斯的含义广义：井下除正常空气的大气成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害气体总称。狭义：煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混合气体总称。3矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷(CH4)，其次是二氧化碳(CO2)和氮气(N2)，还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)等。来源：（1）

2、煤、岩层涌出（烷烃、环烷烃、芳香烃）；（2）生产过程中产生（CO2、NO2、H2等）（3）井下化学、生物化学反应生成（CO2、H2S、SO2）；（4）放射性元素蜕变过程生成（Rn、He等）4二、CH4的性质无色、无味、无嗅的气体，可燃烧、爆炸；分子量：16.049，分子直径：0.41nm，密度：0.716Kg/m3(气态)、424.5Kg/m3(液态)相对空气密度：0.554,难溶入水三、CH4的危害及其经济价值1、危害性（1）燃烧、爆炸（2）窒息（3）喷出、突出52、重要能源CH4+2O2→CO2+2H2O+Q1m3CH4→37022.2kJ相当于1~1.5Kg烟煤。1.2煤层

3、瓦斯的成因煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。两个阶段：（1）生物化学阶段（从植物遗体到泥炭）特点：埋藏浅，覆盖层胶结不好，煤层保存气体少。6（2）变质阶段（从泥炭到烟煤）泥炭褐煤烟煤无烟煤如：4C16H18O5C57H56O10+4CO2+3CH4+2H2OC57H56O10C54H42O5+CO2+2CH4+3H2OC54H42O5C13H4+2CH4+H2O（泥炭）（褐煤）（褐煤）（烟煤）（烟煤）（无烟煤）7特点：（1）碳化过程生成的大量气体。初期：主要为CO2，CH4不多。随着碳化程度的提高，CO2减少，CH4增多，同时生成重烃。（2）碳化的同时，煤的物质分

4、子式、结构发生变化（3）因覆盖层增厚，生成的气体大多得以保存。但煤层瓦斯含量远小于生成量。减少的原因：（1）地质构造运动；（2）运移到适于贮存地点，形成气藏；（3）溶解于水中（长久地质年代过程中）；（4）逸散于大气中（从煤层露头）。8（3）其它主要气体CO2，成因：①变质生成。易逸散于大气中，溶解于水，生成碳酸盐，所以，深部煤层中很少含有CO2；②生物化学作用，浅部生物圈内(微生物生化作用)③火山活动，岩浆接触变质，生成大量CO2。如：窑街、营城局；④煤氧化。特别是煤的低温氧化。N2来自大气。He放射性元素蜕变的产物。91.3煤层瓦斯赋存的垂直分带性煤层瓦斯主要成分：CH4、CO

5、2、N2。形成原因：当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。瓦斯空气-1000m-800m-600m-400m-200mCO2-N2N2N2-CH4CH410四带：CO2-N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带。CO2－N2带N2带N2－CH4带CH4带瓦斯风化带瓦斯垂直分带性11划分的意义：掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。煤层垂向各带气体组份表121.4煤的孔隙特征煤是一种复杂的孔隙性介质，

6、有着十分发达的各种不同直径的孔隙和裂隙。形成庞大的自由空间和表面。煤是一种孔隙----裂隙性介质，它决定煤----CH4体系的许多特性。EX：集气性----CH4的存在形态、含量，etc;渗透性----流态、流出形式、涌出量；力学特性----强度、弹性、脆性。131.5煤的吸附特性一、概述1、吸附现象气体分子与固体表面分子间相互作用，气体分子暂时停留在固体表面上的现象。吸附剂----能吸附其它物质的介质，如：煤；吸附质----被吸附的物质，如CH4。2、吸附分类①根据吸附方式分：表面吸附（吸着）----在吸附剂表面吸附一层或多层吸附质分子。容积吸附（吸收）----吸附质分子紧密地

7、充满于吸附剂的微小孔隙内，类似于溶质溶解于溶剂中。14②根据吸附作用力分：A）物理吸附特点：Ⅰ、作用力为范德华力，作用距离极小（1/r7）,仅限于界面附近；Ⅱ、可逆的----不稳定的动平衡。Ⅲ、吸附是一种放热反应，解吸，吸热。如：煤-------CH4，吸附热：0.5~1.2Kj/molB）化学吸附作用力为离子键，不可逆。PortPort解吸吸附15二、影响煤与瓦斯吸附量的主要因素1、瓦斯压力t=const,PX2、温度P=consttX温度每升高1℃，吸附瓦斯的能力降低约8%。