8第八章 矿井安全生产(8)

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1、1第八章矿井安全生产矿井安全生产也称矿井灾害防治技术。它是人们在长期生产中不断总结经验教训、探索规律、研究对策，建立理论体系而逐渐形成的一门科学，主要研究矿井瓦斯、煤尘、水、火和顶板等自然灾害发生规律及预防措施，防止各种灾害事故的发生，创造良好的井下工作环境。2第一节矿井瓦斯及防治一、煤层瓦斯赋存与含量1、矿井瓦斯及其性质在矿井生产过程中，从煤层或岩层中涌出的各种有毒、有害气体统称为矿井瓦斯，其主要成分为甲烷（CH4）。除甲烷外，还有乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、二氧化碳（CO2）、氮气（N2）及少量硫化氢（H2S）、氢气（H2）和稀有气体等。由于矿井瓦斯的主

2、要成分是甲烷，因此，从狭义上讲，矿井瓦斯即指甲烷。甲烷又称沼气，它是一种无色、无味、无臭并在一定条件下可以燃烧和爆炸的气体，其对空气的相对密度为0.554。因此甲烷易在巷道的顶部、顶板冒落空洞处、由下向上施工的掘进工作面和其它较高空间的地方积聚。甲烷的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧和爆炸。3第一节矿井瓦斯及防治2、瓦斯的生成矿井瓦斯是在煤炭的生成和变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外，在高温、高压环境的成煤时期，由于物理和化学

3、作用，继续生成瓦斯。3、瓦斯在煤体或围岩中的存在状态瓦斯在煤体或围岩中的存在状态可分为两类：即游离状态和吸附状态。游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦斯以自由气体的形式存在于煤体或围岩的孔隙和裂隙之中。游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反比。吸附状态又可分为吸着状态和吸收状态。吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层；而吸收状态是瓦斯分子在较高的气体压力作用下，深入到煤的分子团内部，如同气体溶解于液体中的状态。4第一节矿井瓦斯及防治瓦斯在煤岩体中的存在状态不是固定不变的，游离状态和吸附状态

4、的瓦斯处于不断变化的动平衡状态，在一定条件下会相互转化。当压力降低或温度升高时，部分游离状态瓦斯转变为吸附状态，这种现象成为吸附现象；同时又会有部分吸附状态瓦斯转变为游离状态，这种现象成为解吸现象。4、瓦斯含量瓦斯含量是指在自然条件下单位体积或单位重量的煤体或围岩中所含有的瓦斯量，通常以m3/m3或m3/t表示。它是游离瓦斯和吸附瓦斯的总和。二、瓦斯涌出1、瓦斯涌出形式瓦斯涌出是指由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、矸石向井下空间放出瓦斯的现象。根据瓦斯涌出特性的不同，可分为普通涌出和特殊涌出两种形式。5（1）普通涌出瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的裂隙中缓慢、

5、均匀而持久地涌出。这种涌出的范围广，时间长，涌出量所占比重最大，是矿井瓦斯涌出的主要形式。（2）特殊涌出特殊涌出形式包括瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯突出。瓦斯喷出是指在开采过程中，从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中异常大量涌出瓦斯的现象。瓦斯喷出一般持续时间较短。煤（岩）与瓦斯突出是指采掘生产过程中，在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。煤（岩）与瓦斯突出持续时间极短，一般为数秒或数十秒。第一节矿井瓦斯及防治62、矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量是指煤层在开采过程中，单位时间内从煤层本身、围岩和邻近煤层涌出的瓦斯数量的总

6、和，它仅指普通涌出，不包括特殊涌出的瓦斯量。瓦斯涌出量可分为绝对涌出量和相对涌出量两种。矿井绝对瓦斯涌出量是指矿井在单位时间内涌出的瓦斯量，单位为m3/d或m3/min。矿井相对瓦斯涌出量是指矿井在正常生产情况下，平均日产1t煤所涌出的瓦斯量，单位为m3/t。3、影响瓦斯涌出量的因素影响瓦斯涌出量的主要因素，见表8－1表8－1影响瓦斯涌出量的主要因素影响因素简要说明1、自然因素煤岩瓦斯含量煤岩瓦斯含量越高，其相对瓦斯涌出量越大开采深度开采深度越深，相对瓦斯涌出量越大地面大气压力变化地面大气压力下降，采空区瓦斯涌出量增加2、开采技术因素开采顺序与回采方法首采煤层（或分

7、层）的相对瓦斯涌出量大，而后开采的煤层（或分层），其瓦斯涌出量减少；回采率越低，相对瓦斯涌出量越大回采速度与产量绝对瓦斯涌出量随回采速度或产量的增加而增高量低于线性增量；故在高瓦斯综采面，快采快运可明显减少瓦斯涌出落煤工艺与老顶来压步距两者对瓦斯涌出量的峰值与波动即瓦斯涌出不均匀系数有显著影响。采用浅截深的连续落煤工艺和缩短老顶来压步距能显著减少瓦斯涌出不均匀系数通风压力与采空区密闭质量通风压力小，采空区密闭质量好，老采区瓦斯涌出不均匀系数及涌出量小采场通风系统顺槽设在采空区比设在煤体内的绝对瓦斯涌出量高3.2倍第一节矿井瓦斯及防治74、矿井瓦斯等级矿井瓦斯等级