瓦斯喷出

第七章矿井瓦斯•瓦斯，又称沼气，是在煤的形成过程中生成并保存在煤层和围岩中的多成分混合气体。

化学成分以甲烷（CH4）为主。

(11、17解)•瓦斯是地质成因的，是地质作用的产物。

•在煤矿建设和生产中，煤层及围岩中的瓦斯会进入到采掘工作面中，并因其存在而降低井下空气的含氧量。

当氧气下降到12％以下时，可导致井下人员中毒窒息事故发生；井下空气中瓦斯达到一定浓度条件（5～16％），遇引爆火源可发生矿井瓦斯爆炸事故。

矿井瓦斯•一、瓦斯的形成与分带•1．瓦斯成分及其性质•瓦斯成分：CH4（主要）、N2、CO2。

•狭义的瓦斯指甲烷（CH4）。

甲烷为无色、无味、无嗅、无毒的气体，比空气轻，因而在井下它停积在巷道上部。

空气中甲烷浓度达到5～16％，遇引火源即可发生燃烧或爆炸。

•CO2为无色、无嗅、略带酸味并有一定毒性的气体，它的比重比空气大，在井下主要分布在巷道的下部。

大量二氧化碳在井下突然喷出可使人窒息。

矿井瓦斯•2．瓦斯的成因•瓦斯是在煤化作用过程中形成的。

泥炭化阶段，泥炭转变为褐煤，这一阶段以生物化学作用为主，可以产生甲烷。

•随着深度增加，地温进一步升高，约50～160℃时，煤化作用处于气煤到肥煤阶段，它不仅产生大量甲烷，而且在中晚期也是大量出油的阶段。

•当温度大于160～200℃时，煤转变为无烟煤，复杂的碳氢化合物遭到破坏，只能产生甲烷而不能生成石油。

矿井瓦斯❿3．瓦斯在煤层内的赋存状态❿（1）游离状态瓦斯❿瓦斯分子存在于煤体、围岩的空隙中。

❿（2）吸着状态瓦斯❿吸附瓦斯：瓦斯分子被吸附在煤体或岩体孔隙的表面。

❿吸收瓦斯：瓦斯分子在煤体内部。

矿井瓦斯❿4.瓦斯的垂直分带随深度增加混合气体中各组分相对含量有规律变化沿垂向可分三个带：CO 2-N 2带： CH 4＜ 10﹪ N 2-CH 4 带：CH 4＜ 10-80﹪ CH 4带：CH 4＞ 80﹪❿其中，前两个带统称为瓦斯风化带，其深度视地质情况而异。

❿“CH 4带”称为甲烷带，煤层瓦斯随深度增加而有规律的增长，但增长的梯度因地质条件而异。

矿井瓦斯：在煤炭开采过程中，从煤层中涌出的以甲烷为主的有毒有害气体的统称，在地质学上称为煤尘气。

瓦斯性质：无色无味无嗅的气体，化学性质不活泼，微溶于水瓦斯喷出：大量处于承压或卸压状态的瓦斯从煤、岩裂缝或孔洞中快速放出的动力现象。

瓦斯喷出分类：可分为两大类，即煤、岩裂缝或孔洞承压（地质构造）瓦斯喷出和煤层卸压（采掘地压）瓦斯喷擦。

瓦斯喷出预防与处理措施：一些发生过瓦斯喷出的矿井，在吸收深刻教训的基础上总结出了“探、排、引、堵、风”的综合技术措施。

探就是探明地质构造与瓦斯储存情况；排则是排放或抽放瓦斯；引是把瓦斯引至回风流或工作面后方20m以外的区域；堵则是将裂隙裂缝等堵住而不让瓦斯喷出；风则是加大瓦斯喷出地点的供风量。

分类预防处理：㈠承压瓦斯喷出预防处理措施：①探明地质构造和瓦斯存储情况②采用引排、抽放综合措施处理（引排瓦斯、钻孔抽放瓦斯、巷道抽放瓦斯）；③加强通风管理；㈡卸压瓦斯喷出预防处理：①搞好地质工作②加大对卸压瓦斯的抽放强度③加强职工安全教育④加强顶板管理⑤搞好工作面通风。

煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出：在极短时间内，煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）由煤体向巷道或采掘空间大量喷出的动力现象。

煤与瓦斯突出预兆：突出的预兆分为有声预兆和无声预兆。

按预兆的产生原因，又分为：⑴地压显现方面的预兆：①媒体发出闷雷声、鞭炮声、机枪声、嘈杂声、沙沙声、嗡嗡声等②工作面压力增大，支架被压发出的嘎嘎声和劈裂折断声③煤岩开裂、片帮、掉渣、底鼓、煤岩自行剥落④煤壁颤动，手抚煤壁感到震动和冲击⑤钻孔变形，垮孔，顶钻，夹钻杆，钻机过负荷等；⑵瓦斯涌出方面的预兆①瓦斯涌出异常，瓦斯浓度忽高忽低，涌出量忽大忽小②工作面工作温度、气味异常③煤壁温度下降，煤壁有水珠④打钻喷瓦斯、喷煤，钻孔有气体流过发出的哨声、风声、蜂鸣声；⑶煤层结构与构造方面的预兆①煤的层理紊乱，煤变暗淡，无光泽②煤层强度松软或不均匀，煤尘增大（煤尘雾）③煤层变厚，倾角变陡，挤压褶曲，波状隆起④煤体干燥，顶底板阶梯凸起等。

瓦斯喷出的分类及预防瓦斯喷出是指在矿井、隧道、油气井等地下空间中，由于压力释放、管道破裂、设备故障等原因，导致瓦斯大量喷出的现象。

瓦斯具有易燃、易爆、无色无味等特点，一旦发生喷出，极易引发火灾、爆炸等事故，严重威胁人员生命安全。

因此，对瓦斯喷出进行分类和预防是非常重要的。

一、瓦斯喷出的分类1. 瞬时喷出：瞬时喷出是指瓦斯在短时间内突然喷出，喷出量大、速度快。

这种喷出往往由于突然的压力释放或管道破裂等原因引起，危险性较高。

2. 持续喷出：持续喷出是指瓦斯在连续的时间内持续喷出，喷出量相对较稳定，速度相对较慢。

这种喷出往往由于设备故障或管道泄漏等原因引起，时间较长但危险性相对较低。

3. 高频喷出：高频喷出是指瓦斯在一段时间内频繁地喷出，喷出间歇性较短。

这种喷出往往由于地质条件不稳定、岩层变动等原因引起，危险性较高。

4. 低频喷出：低频喷出是指瓦斯在一段时间内喷出频率较低，喷出间歇性较长。

这种喷出往往由于地质条件相对稳定、岩层较固定等原因引起，危险性相对较低。

二、瓦斯喷出的预防1. 坚决执行安全作业规程：矿井、隧道等地下空间应制定完善的安全作业规程，并坚决执行，对瓦斯喷出的可能性和预防措施进行详细规定，确保人员严格按照规程进行作业，减少事故发生的可能性。

2. 定期检查维护设备：矿井、油气井等地下空间内的设备应定期进行检查和维护，确保设备的正常运行和安全性。

特别是瓦斯检测设备、通风设备等与瓦斯喷出直接相关的设备，必须要经常检查和维修，确保其可靠性和准确性。

3. 加强通风管理：瓦斯喷出通常与空气流通不畅密切相关。

因此，在矿井、油气井等地下空间内应加强通风管理，确保空气流通顺畅，及时排除瓦斯积聚的可能性。

4. 提高操作人员安全意识：瓦斯喷出事故的发生往往与人为因素有关，如违章操作、安全意识淡漠等。

因此，必须提高操作人员的安全意识，加强他们的技能培训，使其能够正确判断和应对瓦斯喷出事故。

5. 使用适当的安全设备：在矿井、油气井等地下空间作业时，操作人员应正确使用适当的安全设备，如瓦斯检测仪、防爆工具等，确保其能够及时发现瓦斯喷出的迹象，并采取必要的措施进行避让或处理。