2022年煤矿瓦斯危害形式分析与预防措施.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 煤矿瓦斯危急性分析和安全防护措施【摘 要】 矿井瓦斯事故是煤矿安全生产中最严峻的危害之一,在煤 矿生产过程中,假如对瓦斯熟悉不足、掌握不当或治理不到位,很 可能造成灾难性事故;文章以分析煤矿瓦斯危害形式与防治计策为 切入点,介绍预防和掌握瓦斯灾难事故的技术措施及进展趋势,说 明瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一项系统工程,必需放在 安全工作的首位,才能使瓦斯爆炸事故及其他灾难事故大幅度减 少;【关键词】煤矿瓦斯;危害形式;分析;防治计策一、前言 近几年来,煤矿事故已经明显下降,但是,瓦斯爆炸事故是当 前煤矿安全生产中威逼最大、最突出的一个问题
2、;从每年的事故统计中来看,煤矿发生一次死亡10 人以上的特大事故中,绝大多数是由于瓦斯爆炸,约占特大事故总数的 70%左右,特别是高瓦斯矿井或由于煤层瓦斯压力较高、地质构造较复杂、地应力较大、煤层破坏严峻时,在此区域作业的采掘工作面极易发生煤与瓦斯突出导致瓦斯事故的发生;二、试验:原理1、瓦斯性质:名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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
3、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 从抱负气体状态方程;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;实测说明,在目前开采深度下10002000m以内 煤层吸附瓦斯量占 7095,而游离瓦斯量占 530;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;煤层在自然条件下,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,
4、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;瓦斯和空气混合后,在肯定条件下,遇高温热源发生的热 -链式氧化反应,并伴有高温及压力 压强上升的现象;瓦斯爆炸有肯定的浓度范畴,我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范畴称为瓦斯爆炸界限;瓦斯爆炸界限为516;当瓦斯浓度低于 5时,遇火不爆炸,但能在火焰外围形成燃烧层,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当瓦斯浓度为 95时,其爆炸威力最大 氧和瓦斯完全反应 ;瓦斯浓度在 16以上时,失去其爆炸性
5、,但在空气中遇火仍会燃烧;一般认为,瓦斯的引火温度为650750;但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化;当瓦斯含量 在 7一 8时,最易引燃;当混合气体的压力增高时,引燃温度即 降低;在引火温度相同时,火源面积越大、点火时间越长,越易引燃瓦斯;实践证明,空气中的氧气浓度降低时,瓦斯爆炸界限随之缩小,当氧气浓度削减到12以下时,瓦斯混合气体即失去爆炸性;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 瓦斯涌出形式可分一般涌出和特别涌出两种;矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘
6、空间的瓦斯数 量,瓦斯涌出量的表示方法有两种:肯定瓦斯涌出量单位时间涌入采掘空间的瓦斯量,单位为m3min;相对瓦斯涌出量单位质量的煤所放出的瓦斯数量,单位为 m3t;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、采煤方法与顶板治理方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式和采空区治理方法等;煤矿安全规程规定,一个矿井中只要有一个煤 岩层发觉瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井;瓦斯矿井必需依照矿井瓦斯等级进行名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 治理;依据矿井相对瓦斯涌出量、矿井肯定瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划
7、分为:低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤 矿井;岩与瓦斯 二氧化碳 突出低瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量小于或等于 10m3t 且矿井肯定瓦斯涌出量小于或等于 40m3min;高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于 斯涌出量大于 40m3min;10m3t 或矿井肯定瓦煤岩与瓦斯 二氧化碳 突出矿井:矿井在采掘过程中,只要发 生过一次煤 岩与瓦斯 二氧化碳 突出,该矿井即定为煤 岩与瓦斯 二氧化碳 突出矿井;煤矿安全规程规定:每年必需对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定;3瓦斯喷出 矿井瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯反常涌出的现象;在20 m 巷道范畴内,涌出瓦斯量大于或等于10m3m
8、in,且连续时间在 8h 以上时,该采掘区域即定为瓦斯喷出危急区域;瓦斯喷出的预兆:矿压活动显现猛烈,煤壁片帮严峻、底板突然鼓起、支架承载力加大甚至破坏,煤层变软、潮湿等;另外,仍存在煤 岩与瓦斯 二氧化碳 突出,即在地应力和瓦斯的共同作用下,破裂的煤岩和瓦斯 二氧化碳 由煤体或岩体内突然名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 向采掘空间抛出的反常动力现象;煤岩 与瓦斯 二氧化碳 突出具有突发性、极大破坏性和瞬时携带大量瓦斯 二氧化碳 和煤岩冲出等特点,能摧残井巷设施、破坏通风系统、造成人员窒息,甚至引起瓦斯爆炸和火灾事
9、故,是煤矿最严峻的灾难之一;突动身生前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻夹钻、煤壁温度降低、散发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆4瓦斯爆炸矿井瓦斯不助燃,但它与空气混合成肯定浓度后,遇火能燃烧、爆炸;瓦斯爆炸时会产生3 个致命的因素:爆炸火焰、爆炸冲击波和有毒有害气体;瓦斯爆炸不仅造成大量的人员伤亡,而且仍 会严峻摧残矿井设施、中断生产;矿井瓦斯爆炸往往引起煤尘爆 炸、矿井火灾、井巷坍塌和顶板冒落等二次灾难;瓦斯爆炸必需具备的三个条件 瓦斯浓度;在新奇空气中,瓦斯爆炸的界限一般为 5%16%;引火温度;瓦斯的引火温度一般认为是 量;氧气浓度不低于 12%;瓦斯爆炸的危害65
10、0750;充分的氧气含瓦斯爆炸的危害性表现在以下几个方面:瓦斯爆炸后产生剧毒气体一氧化碳;井下发生瓦斯爆炸以 后,将会产生大量的一氧化碳;空气中的一氧化碳浓度,按体积量 达到 0.4时,人在短时间内就会中毒死亡;一氧化碳中毒是瓦斯爆 炸造成人员伤亡的主要缘由;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 瓦斯爆炸后产生高温;瓦斯浓度为9.5时,瓦斯爆炸的瞬时温度可达 18502650 摄氏度;这样高的温度对井下人员和设备有很大 的危害,仍可能伴生火灾;瓦斯爆炸以后产生高压气体;瓦斯爆炸以后,巷道中的空气压力约为爆炸前的7 倍左
11、右;高压空气以每秒几百M 的冲击波浪向四周扩张,不仅摧残巷道支架和设备,同时也是造成人员伤亡的重要 缘由之一;仍可扬起煤尘,引发煤尘爆炸;瓦斯爆炸后,在爆炸地点,由于空气淡薄,温度急剧下降,水 蒸气凝聚成水,在爆源邻近会快速形成低压区,因而爆炸波又会反 向冲击,这对巷道的破坏性更大;当低压区快速积聚瓦斯,或反向 冲击的空气中带来的瓦斯足够多,又有充分的氧气和引爆火源时,就可形成二次爆炸;方法及数据处理 1、光学瓦斯鉴定器,用来测定瓦斯浓度,依据测量范畴分为:010%和 0100两种; 2、矿井安全监控系统及甲烷报警断电装置;2、矿井瓦斯浓度及火源监测技术 2.1 矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监
12、测对于防止瓦斯爆炸特别 重要,当发觉瓦斯反常或有火源产生,立刻实行措施可防止爆炸事故的发生;我国目前开发了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型号的矿井安全监控系统,以及各类检测传感器、报警仪和断电 仪;很多矿井安装了矿井安全综合监控系统,监控系统的安装极大 地提高了煤矿的安全治理自动化水平,防止了很多事故的发生;名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.2 井下火源防治对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施,除炸药安全性检验、电器防
13、爆检验、摩擦火花检验外、仍需防止火 源与瓦斯积聚在同时同地点显现,如放炮时检测瓦斯浓度,采纳风 电闭锁、瓦斯电闭锁等措施;另外加强明火的治理,严格动火制 度,排除引爆瓦斯的火源; 2.3 优化通风网络及通风系统合理牢靠的通风系统是防止瓦斯事故和掌握灾难扩大的重要措施,为此,瓦斯防治工程与采掘工程,必需同时设计,超前施工,同时投入使用; 2.4 隔爆措施 矿井隔爆装置是掌握瓦斯爆炸的最终一道屏障,当瓦斯爆炸发生后,依靠预先设置的装置可以阻挡爆炸的传播,限制火焰的传播范畴,主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置; 2.4.1 被动式隔爆棚;隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚 因成本低、安装便利,因而得到
14、了广泛的使用,其中隔爆水袋棚的使用最为广泛;目前研制的XGS 型和 KYG 型隔爆棚,具有适应性强,安装、拆卸和移动便利的特点; 2.4.2 自动式抑爆装置;使用压力或温度传感器,在爆炸发生时探测爆炸波,准时将预先放置的水、岩粉、道中,从而达到抑制爆炸火焰传播的目的;如N2 . CO2 等喷洒到巷 ZGB-Y 型自动隔爆装名师归纳总结 置采纳高压氮气引射消焰剂,能将爆炸限制在距爆源40-60m 之第 7 页,共 17 页内;YBW-1 型无电源触发式抑爆装置,适合安装在距爆源20-45m- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 的巷道中; ZYB-S 型自动产
15、气式抑爆装置采纳实时产气原理,当传 感器接收到燃烧或爆炸火焰时,触发气体发生器快速产生的高压气 体喷洒消焰剂,抑制火焰的传播;三、分析过程1、煤矿瓦斯的详细危害性分析 其主要危害形式有瓦斯窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸 引起的煤尘爆炸或火灾等; 1 1 瓦斯窒息 矿井瓦斯涌出量较大,假如通风系统治理不善;通风巷道风流 反向、采空区或煤层中高浓度瓦斯涌出;工作人员误入未准时封闭 停风的巷道;或由于停风导致瓦斯积聚而未实行相应措施等,都可 能导致人员误入,缺氧窒息而亡; 1 2 瓦斯燃烧 煤层瓦斯含量较高,生产过程中瓦斯涌出量较大,通风不能将 瓦斯准时稀释并排出,将在局部地点形成瓦斯积聚,一旦
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