矿井灾害防治技术(第一章 瓦斯)

第一章矿井瓦斯防治矿井瓦斯从广义上说是井下有毒有害气体的总称。

它的主要成分通常是以甲烷（沼气）为主的烃类气体。

它的来源一般分为四个方面：一是在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井的气体；二是生产过程中生成的气体，如放炮时产生的炮烟、充电过程产生的氢气；三是井下空气与煤岩、支架和其它材料之间的化学或生物化学的反应生成的气体；四是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Rn）及惰性气体氦。

第一节矿井瓦斯的生成与赋存一、矿井瓦斯的生成煤层瓦斯的来源主要是煤层和煤系地层，它主要是腐植型有机物在成煤过程中生成的。

一般分为两个成气时期：一是从植物遗体到形成泥炭属于生物化学成气时期；二是地层在高温高压作用下从褐煤到无烟煤属于煤的化学作用成气时期。

瓦斯生成的多少主要取决于原始母质的组成和煤的化学作用所处的阶段。

二、煤层瓦斯的赋存煤层进过漫长的地质年代煤化过程生成的瓦斯，在其压力和浓度差的驱动下进行运移，其中大部分脱离产气煤层排放到古大气中；当在运移中遇到良好的圈闭和储存条件下时，会聚集起来形成天然的气藏。

留存在现今煤层中的瓦斯，仅是其中的一小部分（占3%—24%）。

煤层瓦斯含量的多少，主要取决于封闭条件。

如煤层埋藏深度、煤层与围岩的透气性、地质构造与存储条件。

如煤的吸附能力、孔隙率、含水程度、温度与压力等。

三、瓦斯的存在状态瓦斯在煤层或岩层中存在的状态有两种：一种叫游离状态；另一种叫吸附状态。

游离瓦斯存在于煤层、岩层的裂隙或空洞中，它可以自由地从煤层或岩层的裂隙中散放出来。

吸附瓦斯是指被吸附在煤体或掩体孔隙壁上，形成一个极薄的薄膜或进入煤体内部，瓦斯分子与煤的分子之间由于引力作用，紧密的吸附着。

以吸附状态存在的瓦斯含量大小，决定于煤的孔隙结构特点、瓦斯压力、煤的温度和湿度等。

据估算，在天然条件下，煤体中以吸附状态储存的瓦斯约占90％，而以游离状态存在的瓦斯的约仅占10％。

这说明瓦斯绝大多数是以吸附状态存在。

防治煤与瓦斯突出细则第一章总则第一条为加强防治煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出（以下简称突出）工作（以下简称防突工作），预防煤矿事故，保障从业人员生命安全，根据《中华人民共和国安全生产法》《中华人民共和国矿山安全法》《煤矿安全规程》等，制定本细则。

第二条煤矿企业、煤矿和有关单位的防突工作，适用本细则。

第三条突出煤层是指在矿井井田范围内发生过突出或者经鉴定、认定有突出危险的煤层。

突出矿井是指在矿井开拓、生产范围内有突出煤层的矿井。

第四条煤矿企业主要负责人、矿长是本单位防突工作的第一责任人。

有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置防突机构，建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。

突出矿井应当建立突出预警机制，逐步实现突出预兆、瓦斯和地质异常、采掘影响等多元信息的综合预警、快速响应和有效处理。

第五条有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当依据本细则，结合矿井开采条件，制定、实施区域和局部综合防突措施。

区域综合防突措施包括下列内容：㈠区域突出危险性预测；㈡区域防突措施；㈢区域防突措施效果检验；㈣区域验证。

局部综合防突措施包括下列内容：㈠工作面突出危险性预测；㈡工作面防突措施；㈢工作面防突措施效果检验；㈣安全防护措施。

突出矿井应当加强区域和局部（以下简称两个“四位一体”）综合防突措施实施过程的安全管理和质量管控，确保质量可靠、过程可溯。

第六条防突工作必须坚持“区域综合防突措施先行、局部综合防突措施补充”的原则，按照“一矿一策、一面一策”的要求，实现“先抽后建、先抽后掘、先抽后采、预抽达标”。

突出煤层必须采取两个“四位一体”综合防突措施，做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标，否则严禁采掘活动。

在采掘生产和综合防突措施实施过程中，发现有喷孔、顶钻等明显突出预兆或者发生突出的区域，必须采取或者继续执行区域防突措施。

第七条突出矿井发生突出的必须立即停产，并分析查找原因；在强化实施综合防突措施、消除突出隐患后，方可恢复生产。

地下矿山灾害及防治技术地下矿山灾害是指在地下矿井开采过程中可能发生的各种事故和灾害，如瓦斯爆炸、煤尘爆炸、顶板坍塌、矿井水灾等。

这些灾害会导致人员伤亡、矿井设备损坏、采矿生产受阻，甚至导致整个矿井的关闭。

为了防止和减少地下矿山灾害的发生，矿山防治技术必不可少。

本文将介绍一些地下矿山灾害及其防治技术。

1. 瓦斯爆炸瓦斯爆炸是地下矿山中常见的灾害之一。

煤矿瓦斯主要由甲烷组成，是一种易燃气体。

当煤矿中的瓦斯浓度超过特定范围时，一旦遇到火源，就会发生爆炸。

为了防止瓦斯爆炸，可以采取以下技术措施：- 排瓦斯技术：通过排放瓦斯，减少煤矿中瓦斯浓度，降低爆炸风险。

- 通风技术：合理设计和管理矿井通风系统，保证矿井中空气流通，有效控制瓦斯浓度。

- 火源控制技术：采取防火措施，减少火源的发生和存在，如使用防爆设备、加强火源管理等。

2. 煤尘爆炸煤尘爆炸是地下矿山中的另一种常见灾害。

煤尘是煤矿生产过程中产生的颗粒状固体物质，具有易燃性和爆炸性。

当煤尘浓度达到一定程度，遇到火源时，就会发生爆炸。

为了防止煤尘爆炸，可以采取以下技术措施：- 煤尘控制技术：通过湿式喷雾等方法控制煤尘的扬尘和积尘，减少煤尘的堆积和浓度。

- 防火技术：加强火源管理，使用防爆设备，如防爆电器、防爆灯具等。

- 标记技术：在矿井中设置标记，提示工人注意防火和防尘。

3. 顶板坍塌顶板坍塌是地下矿山中常见的顶板事故之一，出现顶板坍塌会对矿山施工和人员安全造成重大威胁。

为了防治顶板坍塌，可以采取以下技术措施：- 采用支护技术：采用支护技术对矿井顶板进行支撑和加固，如锚杆支护、拱形支护等。

- 顶板预紧技术：通过预紧顶板，提前消除顶板变形和裂缝，减少顶板坍塌风险。

- 顶板监测技术：采用顶板监测设备对顶板进行实时监测，及时发现顶板变形和裂缝的迹象，做出相应的处理。

4. 矿井水灾矿井水灾是地下矿山中最常见的灾害之一，当矿井中的地下水突然涌入，会造成矿井的淹水和倒塌。

防治瓦斯灾害的四道防线防治瓦斯灾害是保障矿山安全生产的重要措施之一。

瓦斯灾害发生时，不仅会造成人员伤亡，还会对矿井设备造成严重损坏，甚至导致矿山停产。

为了防止瓦斯灾害的发生，保障矿山安全生产，需要建立一系列的防线措施。

下面将介绍四道防线，以确保矿山瓦斯灾害的防治。

一、瓦斯检测防线瓦斯检测是防治瓦斯灾害的第一道防线。

矿井地下瓦斯是矿井中常见的危险因素之一，瓦斯含量一旦超过安全范围，就有可能引发爆炸事故。

因此，需要在矿井中设置瓦斯检测仪器，实时监测矿井中的瓦斯浓度。

一旦检测到瓦斯超标，就要立即停止生产，采取相应的措施，确保矿井的安全。

瓦斯检测行业有关部门通常会制定严格的瓦斯检测标准，规定矿井中瓦斯浓度的合理范围，并确定相应的预警值和警戒值。

矿井中的瓦斯检测仪器需要定期检修和校准，以确保其稳定可靠。

此外，矿工在工作期间也需要佩戴个人瓦斯检测仪，随时监测个人周围的瓦斯浓度，确保自身安全。

二、通风防线通风是防治瓦斯灾害的第二道防线。

合理的通风系统可以有效地降低矿井中的瓦斯浓度，减少瓦斯积聚的可能性，从而降低爆炸事故的发生概率。

通风系统通常包括主风机、支风机、安全阀等设备，通过调节气流方向和速度，使矿井中的瓦斯排出到安全区域。

通风系统的设计需要根据矿井的实际情况进行调整和优化。

一方面，需要根据矿井的地质条件、矿层厚度、瓦斯生成量等因素确定通风的主要风向和风量；另一方面，需要根据具体的矿井工作面情况，灵活调整通风系统的运行状态。

通风系统的管理和维护也非常重要，定期检查和清理通风通道，确保通风设备的正常运行。

三、防爆防线防爆是防治瓦斯灾害的重要手段，也是矿井安全生产的重要防线。

在矿井中，由于爆炸的可能性较高，矿井中的设备和工具都需要经过防爆设计和防爆检测，确保其不会引发瓦斯爆炸。

防爆措施主要包括使用防爆电气设备、防爆灯具、防爆工具等，以及合理设置和使用防爆隔离带。

防爆设备需要符合相关的标准和规定。

防爆电气设备需要具备防爆和防尘的能力，具备自动断电保护和防止火花飞溅的功能。

瓦斯防治意识提升培训教案教学内容矿井瓦斯防治意识提升授课人路桥教学目的通过教学讲解煤层瓦斯的性质、生成、赋存和涌出的规律与主要影响影响因素；近期瓦斯事故案例讲解，进一步加强职工对矿井瓦斯防治的理解和认识，并提升瓦斯防治的意识教学重点、难点 1.矿井瓦斯基础知识2.矿井瓦斯爆炸及其预防3.事故案例讲解教学方法讲述、讨论、提问、案例教具幻灯、投影小结通过以上学习，同学们对煤矿瓦斯性质、生成、赋存和涌出的规律及其防治已经有所了解，大家要认真学习掌握，并在以后的实际工作中细心体会，不断总结经验，用理论指导工作导入新课:矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的因素之一；矿井瓦斯造成的灾害有：突出，爆炸，窒息；预防瓦斯灾害对矿井的安全生产具有重要的意义；预防瓦斯灾害的关键是掌握相应的原理及技术；今天我们就讲讲矿井瓦斯防治。

讲授顺序:第一章矿井瓦斯基础知识1、矿井瓦斯的概念与性质广义的矿井瓦斯是指由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体的总称。

2、煤层瓦斯的生成一般经历两个成气时期：从植物遗体到泥炭属于生物化学成气时期；在地层的高压高温作用下从褐煤到烟煤直到无烟煤属于煤化变质作用成气时期。

3、煤层瓦斯赋存的垂向分带瓦斯风化带是I：“CO2—N2”、II：“N2”与III：“N2—CH4”带的统称；甲烷带4、煤的孔隙特征渗透容积：小孔至可见孔的孔隙体积之和煤的孔隙率：吸附容积与渗透容积之和称为总孔隙体积，总孔隙体积占煤的体积的百分比成为煤的孔隙率。

5、瓦斯在煤层内存在的状态游离状态；吸附状态6、煤的吸附性能吸附与解吸是可逆的7、煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力是煤层孔隙内气体分子自由热运动撞击所产生的作用力，它在某一点上各向大小相等，方向与孔隙壁垂直。

8、影响煤层瓦斯含量的主要因素煤层理藏探度；煤层和围岩的透气性；煤层倾角；煤层露头；地质构造；煤化程度；地层的地质史；水.文地质条件知识重点讲授顺序第二章矿井瓦斯涌出2-1 矿井瓦斯涌出概念:在煤矿采掘生产过程中，由受采动影响的煤层、岩层，以及由采落的煤、矸石向井下空间均匀地放出瓦斯的现象。

煤矿瓦斯防治技术煤矿发生瓦斯灾害事故有诸多方面的影响因素，但归结起来主要有自然条件、管理和技术三方面因素，要控制瓦斯灾害事故，必须从后两方面同时人手，强化管理和监督，提升防灾技术和装备水平。

近几年，国家执行关井压产、安全生产责任追究制、建立健全安全生产法规、制定相应的经济制约政策、强化安全监察体系的建立等，主要是从改变管理因素方面着手，取得了好的效果，但仍有一个完善过程。

在技术和装备方面，近几年也有长足的进展，形成了一套行之有效的防灾技术体系。

I．煤矿瓦斯防治方针瓦斯作为煤矿的五大灾害之一，历届国家煤炭工业管理部门都非常重视瓦斯防治工作，特别是近十几年来，把防治瓦斯作为煤矿安全生产的头等大事来抓，先后制定了许多有效的规章制度和配套措施。

原煤炭部1993年6月公布的《关于国有煤矿防治重大瓦斯煤尘事故的规定》，就提出高瓦斯掘进工作面必须执行“三专、两闭锁〞措施，煤与瓦斯特别危险的采掘工作面必须执行“四位一体〞综合防突措施，并提出瓦斯抽放矿井执行“多钻孔、严封闭、综合抽〞的九字方针。

1994年9月，以部长令的形式重申了防治国有、地方、乡镇煤矿重大瓦斯事故的“三个十条〞规定。

1996年6月，原煤炭部专门在山西阳泉、矿务局召开防治瓦斯现场经验交流会，全面推广了阳泉局健全通风、抽放、监控三大系统，保持先抽后采、以风定产的经验。

同时结合淮南局当年发生的“〞特大事故，决定在淮南建设瓦斯治理示范工程，保持先抽后采。

1997年4月原煤炭部又专门公布了《矿井瓦斯抽放管理规范》。

1998年1月原煤炭部公布的第1号文件又针对防治瓦斯灾害，提出“六个不准，，的要求。

依据我国煤矿安全生产的实际状况，在认真总结借鉴煤矿瓦斯治理工作经验教训的基础上，国家煤矿安全监察局提出了“先抽后采、监测监控、以风定产〞的十二字方针。

2．改善煤矿安全状况综合配套和关键技术研究“改善煤矿安全状况综合配套和关键技术的研究〞是“九五〞国家重点科技攻关项目，该项目充分发挥了煤炭行业科研院校及示范矿区煤炭企业的整体优势，以平顶山煤业(集团)有限责任公司、阳泉煤业(集团)有限责任公司和煤炭科学研究总院、中国矿业大学等16个产学研单位相结合的方式，通过近5年的集中攻关试验，解决了煤矿安全生产的许多关键技术和共性技术，使我国矿井防灾减灾的总体综合能力在“八五〞的基础上得到了进一步的完善配套，并建成了平顶山矿区瓦斯灾害综合治理示范基地和阳泉矿区瓦斯抽放与利用试验基地。

矿井瓦斯灾害防治技术瓦斯是成煤过程中的伴生气体，它源于煤层又储于煤层，一旦开采煤炭就会有瓦斯涌出。

瓦斯是一种灾害气体，它不但污染环境，而且可以诱发多种形式的灾害事故，对煤矿安全生产具有极大的危害性；同时，瓦斯又是一种高效、洁净的能源，合理地开发与利用瓦斯可以让瓦斯造福于人类。

瓦斯虽然无形但有“常”，“常”指的是瓦斯的规律性。

本章根据国内外最新研究成果，简要介绍煤矿瓦斯的危害、瓦斯成因、瓦斯赋存规律、瓦斯含量测试技术、矿井瓦斯涌出量预测技术方法和矿井瓦斯治理技术。

第一章矿井瓦斯的赋存与瓦斯含量第一节矿井瓦斯的概论和性质一、矿井瓦斯的概论广义上，瓦斯是煤矿井下有毒有害气体的总体；狭义上，瓦斯指的是甲烷。

有四个来源：1、煤层与围岩中赋存的气体，在开采过程中涌入到矿井中2、矿井生产过程中生成的气体：呼吸、爆破、充电3、由化学或生物化学变化生成的气体4、放射性物质蜕变过程中生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡和惰性气体氦1、可燃性气体：甲烷、重烃、氢气2、窒息性气体：CO2、N2、CH4、H23、有毒性气体：CO、SO2、H2S、NO2、NO二、甲烷的性质甲烷是一种无色、无味、无嗅、可以燃烧或爆炸、微溶于水的气体，它具有如下的一些基本的物理性质。

化学式：CH4；分子直径：0.41×10-9m；分子量：16.042kg/kmol；分子体积：22.36m3/kmol（0℃，0.1MPa下）；密度：0.7168kg/m3（0℃，0.1MPa下）；对空气的比重：0.5545（空气的比重定义为1）；沸点：-161.7℃（0.1MPa下）；溶点：-182.5℃（0.1MPa下）；液态密度：415kg/m3；扩散系数：0.196cm2/s（0℃，0.1MPa）；水中的溶解度：55.6 l/m3（0℃，0.1MPa），33.1 l/m3（20℃，0.1MPa）；空气中的爆炸下限：5%（体积百分比，相当于1m3空气中含33g CH4）；空气中的爆炸上限：15%（体积百分比，相当于1m3空气中含100g CH4）；发热量：35.994MJ/m3（相当于8568大卡/m3，这里指的是100%的CH4）。