矿井瓦斯基础知识

煤矿瓦斯基本技术知识1．瓦斯性质及瓦斯参数测定瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。

瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。

瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。

瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。

实测表明，在目前开采深度下(1000～xxm以内)煤层吸附瓦斯量占70％～95％，而游离瓦斯量占5％～30％。

煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。

煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。

煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。

影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。

2．矿井瓦斯涌出及瓦斯等级开采煤层时，煤体受到破坏或采动影响，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。

矿井瓦斯涌出形式可分普通涌出和特殊涌出两种。

矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，瓦斯涌出量的表示方法有两种：绝对瓦斯涌出量——单位时间涌入采掘空间的瓦斯量，单位为m3／min；相对瓦斯涌出量——单位质量的煤所放出的瓦斯数量，单位为m3／t。

影响矿井瓦斯涌出量的因素主要有煤层瓦斯含量、开采规模、开采程序、采煤方法与顶板管理方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式和采空区管理方法等。

《煤矿安全规程》规定，一个矿井中只要有一个煤(岩)层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。

瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。

山西省晋中灵石煤矿有限公司职工安全手册---瓦斯防治基本知识前言瓦斯灾害是煤矿安全生产的最大危害，是威胁矿工生命安全的“第一杀手”，纵观国内外煤矿事故，绝大多数集中在以瓦斯爆炸为主的“一通三防”事故上。

为深入贯彻落实“人人都是通风员”理念，加强井下员工对瓦斯治理重要性的认识，了解掌握瓦斯防治基础知识和管理技能，做到人人都懂通风知识，把住生产全过程通风工作的各个环节，及时排查消除事故隐患，实现安全生产。

特制作发放此安全手册，望广大职工认真学习，从而实现“人人懂、人人抓、为大家”的全员安全管理目标。

总经理：一、瓦斯的性质煤矿瓦斯是伴随煤层形成而形成的，是随煤而伴生的。

主要成分甲烷（CH4）是一种无色、无味、无臭的气体，它的重量较轻，一般浮在巷道的上半部，独头巷道和顶板冒落空间处，渗透性强，不溶解于水，具有燃烧性和爆炸性，能使人窒息。

主要危害是爆炸。

二、瓦斯爆炸的条件瓦斯爆炸应当具备三个条件：①瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%-16%。

②混合气体中氧的浓度不低于12%。

③有足够能量的点火火源，既引大温度，一般是450度-650度。

三、瓦斯的来源及积聚特点开采过程中，煤矿井下瓦斯主要有四个来源：一是从采落下来的煤炭中释放出来的瓦斯。

二是从采掘工作面煤壁内释放出来的瓦斯。

三是从煤巷两帮及顶板释放出来的瓦斯。

四是从采空区及围岩中释放出来的瓦斯。

煤矿生产过程中，井下瓦斯按它的四个来源不间断地向外释放，又被流过的风流稀释、带走，当井下风量不足或停风时，井下瓦斯浓度将升高，形成瓦斯积聚，瓦斯积聚只有快慢之分，没有积聚不积聚之别，简单的说，井下无风瓦斯就积聚，有风瓦斯就乘风而去，这就是瓦斯积聚的基本特点。

四、为什么采煤工作面上隅角容易集聚瓦斯：（1）采煤工作面后方采空区内积存着高浓度瓦斯，上隅角是采空区漏风的出口，漏风将采空区内的瓦斯携带到上隅角，又瓦斯相对密度小，采空区瓦斯沿倾斜方向向上移动，部分瓦斯将从上隅角附近逸散出来。

矿井通风基础知识矿井通风的基本任务：1、供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要。

2、排出或冲淡有害气体，使之达到无害浓度，以保证安全生产。

3、调节井下气候。

4、在处理事故时，创造一个比较合适的救灾条件。

矿井通风系统是矿井通风方法、通风方式和通风网络的总称。

矿井通风方法：是指矿井主要通风机对矿井的供风方式。

分为抽出式、压入式和混合式。

矿井通风方式：是指矿井进风井筒与回风井筒的布置方式。

分为中央式、对角式和混合式。

矿井通风网络：是指风流流经路线的连接形式。

分为串联、并联和复杂连接形式。

一、矿井的通风方法：1、抽出式通风抽出式通风又称负压通风。

通风机从井下或局部地点抽出污浊空气的通风方式，目前，我国大部分矿井采取抽出式通风。

抽出式通风在矿井主要通风机的作用下，矿井内空气的压力低于同标高大气压力，处于负压状态。

抽出式通风的主要优点是矿井主要进风巷道无需安设风门，便于运输、行人；矿井通风管理工作容易，另外在瓦斯矿井采用抽出式通风，由于矿井风流处于负压状态，当主要通风机因故停风时，井下风流压力提高，在短时间内可抑制采空区内瓦斯等有害气体的涌出，相对压入式通风，抽出式通风较安全。

2、压入式通风压入式通风又称正压通风，通风机向井下或风筒输送空气的通风方法。

压入式通风在矿井主要通风机的作用下，矿井内空气的压力高于同标高大气压力处于正压状态。

压入式通风机的缺点是矿井通风线路上需要设置控制风流的设施（如：风门、风窗等），从而漏风较大，通风管理工作较困难，且压入式通风使井下风流处于正压状态，当主要通风机因故停时风，井下风流压力降低，在短时间内采空区内瓦斯等有害气体的涌出量增加，造成瓦斯积聚，对安全不利。

当开采煤田上部第一水平，瓦斯涌出量小，且地面塌陷区分布较广时，宜采用压入式通风，此时可用一部分回风把塌陷区的有害气体压到地面，形成短路风流，避免了塌陷区有害气体的危害，因此，当矿区火区比较严重，若采用抽出式通风易将火区中的有害气体抽到井巷中，威胁安全，在这种情况下，可采用压入式通风。

（矿井瓦斯基础知识部分）矿井瓦斯1、矿井瓦斯的成分1）基本成分：CH4、CO2、N2；2）其他成分：CO、H2S、H2、SO2（其他碳氢化合物“甲、乙、丙、丁烷”）。

以上气体（瓦斯的组分）除CO2、N2为窒息性气体以外，其它均为可燃气体，多数还具有爆炸的危险性。

2、沼气的基本性质1）物理性质①沼气是一种无色、无味、无臭的气体；②比空气轻，比重为0.554，在标准状态下，重0.716Kg/m3；巷道在微风或无风的状态下，瓦斯都浮在巷道的顶部，形成瓦斯层流。

所以《煤矿安全规程》对风速进行了必要的规定（回采工作面与煤及半煤巷掘进工作面的最低风速0.25 m/s，岩巷掘进工作面和其他行人巷道不允许低于0.15m/s；架空线机车运行的巷道最低风速 1.0 m/s），主要是防止巷道中的瓦斯在顶部形成瓦斯层流。

③沼气有较强的扩散性和渗透性。

沼气的扩散性比空气略大1.34倍。

在现场我们经常发现盲巷密闭或采空区的结束密闭前有瓦斯泄出。

所以，要求经常对密闭进行巡回检查，防止密闭前瓦斯超限。

2）化学性质①沼气微溶于水（在标准大气压下，20℃时，100升水可溶3.31升瓦斯；底板有水鼓气泡，检查瓦斯浓度很高；）。

②沼气无毒。

但浓度很高时，氧含量相对减少，能使人窒息死亡； {（当O2含量小于等于12%，死亡界线）；),%1(2142CH O -⨯=}； ③沼气不助燃。

但它与空气混合后具有可燃性和可爆性（民用瓦斯输送浓度不低于30%，可燃烧却为低浓度瓦斯）。

3、瓦斯可燃、可爆性及影响因素 1）瓦斯的可燃性、可爆性当它在空气混合达到一定浓度时，遇火源则能燃烧。

瓦斯浓度很低时，在火焰周围形成浅兰色的火焰，当火源熄灭，则燃烧停止，这说明低浓度瓦斯燃烧时，产生的热能不足以向邻近的未燃烧层传播（50年代以前很多小煤窑用燃油灯检查瓦斯！）。

但空气中的瓦斯浓度很高时，燃烧分解速度加剧，加速了传播速度，当传播速度超过了声速，则转变为爆轰反应，形成瓦斯爆炸。

第一节矿井瓦斯基础知识
一、概述
1、矿井瓦斯：在煤矿生产中，从煤岩层中涌出的以
甲烷为主的有毒有害气体。

（矿井瓦斯是指井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气
体的总程，是成煤过程中的一种伴生物。

古代植物遗
体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物纤维
被分解、发酵、生成了瓦斯）
2、瓦斯的性质
瓦斯是一种无色、无味的气体。

（由于瓦斯常积聚在巷
道的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中，瓦斯的扩
散性很强，扩散性是空气的1.34倍，会很快的在空气
中扩散。

瓦斯本身五毒，但不能供人呼吸，瓦斯不助
燃，但与空气混合达到一定浓度后，遇到高温火焰时
能够燃烧或爆炸。

3、瓦斯的危害
①窒息（矿井瓦斯是一种有毒有害气体，当井下空
气中瓦斯浓度较高时，会相对地降低空气中的氧
气浓度，人也会感到呼吸困难，使人窒息。

②瓦斯的燃烧和爆炸。

（当瓦斯与空气混合达到一
定浓度时，遇火就能燃烧或爆炸）
4、瓦斯的赋存
为什么煤体之所以能够保存一定数量的瓦斯，主要与煤的结构状态有密切关系，煤是一种复杂的。

第一章矿井瓦斯基础知识在煤矿生产过程中，伴随着生产的进行,瓦斯涌出到生产空间,岁井下生产构成威胁。

瓦斯，不论其涌出量的多少，一直是矿井生产最主要的一个危险源，瓦斯灭害的治理就成为矿井最根本的、最重要的任务。

本章介绍煤矿井下瓦斯灭害治理的一些基本知识，包括瓦斯的基本特性以及瓦斯在煤矿井下的赋存、运动规律。

第一节瓦斯的性质一、瓦斯的概念瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主要有害气体，有时单独指甲烷。

由此可见，瓦斯指的是一种混合气体，其组分主要包括井下煤层中含有的所有的有毒有害气体.在外啊的各组分中，由煤体及巷道围岩涌出的甲烷往往占总量的90%以上，因此瓦斯的概念通常单独指甲烷（本书中如不特别指明，则瓦斯单独指甲烷)。

从广义上,瓦斯由于其组成成分的不同，性质具有很大的差别,从安全的角度可以将这些组分划分为四类：①可燃性气体，如甲烷等同系烷烃（CnH2n+2）、环烷烃（CnH2n）、H2、CO、H2S等等，这些气体具有可燃烧的特性，在一定浓度范围内与空气的混合气体往往具有爆炸性，对煤矿安全构成严重威胁；②有毒性气体，如H2S、CO、SO2、NH3、NO、NO2等等，这些气体达到一定的浓度时,会直接威胁人体的健康甚至生命；③窒息性气体如N2、CH4、CO2、H2等等，这些气体往往赋存在煤体或其围岩内，开采过程中大量涌出到生产空间，从而使空气中氧气的浓度降低,造成人员窒息；④放射性气体，如氡气。

矿井中的瓦斯主要来源于煤层及围岩内涌出到矿井中的气体。

此外，矿井生产中生产的气体如放炮生产的炮烟,井下空气于煤、岩、矿用材料等反应生成的气体以及井下人员呼吸生成的气体等也都混入井下风流中，从而增加回风流中的瓦斯浓度.二、瓦斯的基本性质瓦斯是无色、无味的气体，标准状态下的密度为0.716kg/m3，为空气密度的0.554倍。

瓦斯在空气中具有较强的扩散性，局部地点较高浓度的瓦斯会自动向低浓度的区域扩散，从而使瓦斯浓度趋于均匀。