文档介绍：矿井瓦斯防治
矿井瓦斯是煤矿生产中必然遇到的有害气体。在煤矿生产过程中,伴随着生产的进行,瓦斯涌出到生产空间,对井下安全生产构成威胁。瓦斯不论其涌出量多少,一直都是矿井主产量最主要的一个危险源,瓦斯灾害、粉尘灾害、火灾、火灾和顶板灾害构成了煤矿的五大自然灾害,瓦斯爆炸事故是矿井五大自然灾害之首。瓦斯灾害的治理是矿井最根本的、最重要的任务。
矿井瓦斯基础知识
矿井瓦斯的概念
矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。在组成瓦斯的各种气体中,甲烷往往占总量的90%以上,因此瓦斯的概念通常单独指甲烷。
矿井瓦斯来自煤层和煤系地层,它的形成经历了两个不同的造气时期,从植物遗体到形成泥炭,属于生物化学造气时期;从褐煤、烟煤到无烟煤,属于变质作用造气时期。由于在生化作用造气时期泥炭的埋藏较浅,覆盖层的胶结固化也不好,因此生成的气体通过渗透和扩散很容易排放到大气中,留存在现今煤层中的瓦斯,只是其中很少的部分。
瓦斯的性质
瓦斯通常指甲烷,分子式为CH4,它是一种无色、无味、无臭的气体。在标准状态下(气温为0℃,×105pa),,,因此,瓦斯比空气轻,()。因此,巷道顶板、冒落区顶部往往容易积聚瓦斯。瓦斯有很强的渗透性的扩散性,。
瓦斯具有燃烧和爆炸性。
矿井瓦斯的危害
瓦斯窒息
瓦斯本身虽然无毒,但空气中瓦斯浓度较高时,就会相对降低空中气氧气浓度。在压力不变的情况下,当瓦斯浓度达到43%时,氧气浓度就会被冲淡到12%,人就会感到呼吸困难;当瓦斯浓度达到57%时,氧气浓度就会降到9%,这时人若误入期中,短时间内就会因缺氧气窒息而死亡。因此《煤矿安全规程》规定,凡井下盲巷或通风不良的地区,都必须及时封闭或设置栅栏,并悬挂“禁止入内”的警标,严禁人员入内。
瓦斯的燃烧和爆炸
当瓦斯与空气混合达到一定浓度时,遇到高温火源就能燃烧或发生爆炸,一旦发生爆炸事故,会造成大量井下作业人员的伤亡,给国家财产造成巨大损失。
瓦斯的赋存状态
瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态有两种,一种是游离状态,另一种是吸附状态。
游离状态
这种状态的瓦斯以自由气体状态存在于煤层或围岩的孔洞中,其分子可自由运动,处于承压状态。
2、吸附状态
吸附状态的瓦斯按照结合形式的不同,又分为吸着状态和吸收状态。吸着状态是指瓦斯被吸着在煤体或岩体表面,在表面形成瓦斯薄膜;吸收状态是指瓦斯被溶解于煤体号煤的分子相结合,即瓦斯分子进入煤体胶粒结构,类似于气体溶解于液体的现象。
煤体中瓦斯存在的状态不是固定不变的,而是处于不断交换的动平衡状态,当条件发生变化时,这一平衡就会被打破。由于压力增高或温度降低使一部分游离瓦斯转化为吸附瓦斯的现象称为瓦斯吸附。
矿井瓦斯涌出
矿井瓦斯涌出的形式
当煤层被开采时,煤体受到破坏,贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间,这种现象称为瓦斯涌出。
(1)普通涌出。瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上,通过细小的孔隙缓慢而长时间的涌出。首先是游离瓦斯,而后是部分解吸的吸附瓦斯。普通涌出是矿井瓦斯涌出的主要形式,不仅范围广,而且数量大。
(2)特殊涌出。如果煤层或岩层中含有大量瓦斯、采掘时,这些瓦斯有时会在极短的时间内,突然地、大量地涌出,可能还伴有煤粉、煤块或岩块,瓦斯的这种涌出形式称为特殊涌出。瓦斯特殊涌出是一种动力现象,分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。瓦斯特殊涌出的范围是局部的、短暂的、突发生的,但其危害极大。
矿井瓦斯涌出量的概念与计算
矿井瓦斯涌出量是指在开采过程中,单位时间内或单位重量煤中涌出的瓦斯量,仅指普通涌出。表示矿井瓦斯涌出量的方法有两种。
(1)绝对瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量是指单位时间内涌入采掘空间的瓦斯数量,用m3/min或m3/d表示,可用下式进行计算:
QCH4=QC (6-1)
或 QCH4=1440QC (6-2)
式中QCH4——矿井(或采区)绝对瓦斯涌出量,m3/min或m3/d;
Q——矿井(或采区)总回量,m3/min;
C——矿井(或采区)总回风流中的瓦斯浓度,%;
1440——1昼夜的分钟数。
(2)相对瓦斯涌出量。相对瓦斯涌出量是指在矿井正常生产条件下,月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量,用m3/t表示。可用下式进行计算:
qCH4= (6-3)
式中qCH4——矿井(或采区)相对瓦斯涌出量,m3/t;
QCH4——矿井(或采区)绝对瓦斯涌出量,m3/min;
T——矿井瓦斯鉴定月矿井(或采区)的月产煤量,t;
n——矿井瓦斯鉴定月矿井(或采区)的月工作天数。
必须指出,对于抽放瓦斯的矿井,在计算矿井