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第六章 矿山安全技术
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第一节 矿井瓦斯防治
第二节 矿尘防治
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第一节 矿井瓦斯防治
添加副标题
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
1、煤层瓦斯赋存与含量
矿井瓦斯的概念与性质
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。
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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）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）
二、CH4的性质
无色、无味、无嗅的气体，可燃烧、爆炸；
分子量：，分子直径：，
密度：(气态)、(液态)
相对空气密度：,
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
2、重要能源
CH4 + 2O2→CO2 + 2H2O + Q
1m3CH4→ 相当于1~。
煤层瓦斯的成因
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。
（2）变质阶段（从泥炭到烟煤）
泥炭 褐煤 烟煤 无烟煤
如：
4C16H18O5 C57H56O10+4CO2+3CH4 +2H2O
C57H56O10 C54H42O5 + CO2 +2CH4 + 3H2O
C54H42O5 C13H4 + 2CH4 + H2O
（泥炭）
（褐煤）
（褐煤）
（烟煤）
（烟煤）
（无烟煤）
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）。
（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。
煤层瓦斯赋存的垂直分带性
煤层瓦斯主要成分：CH4、CO2、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
-200m
CO2-N2
N2
N2-CH4
CH4
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