矿井瓦斯事故防范技术.ppt
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1、矿井瓦斯事故防范技术矿井瓦斯事故防范技术乐乐收集整理主要内容主要内容l一一.矿井瓦斯的性质矿井瓦斯的性质l二二.煤层瓦斯的赋存及涌出煤层瓦斯的赋存及涌出l三三.矿井瓦斯等级及其鉴定;矿井瓦斯等级及其鉴定;l四四.瓦斯抽放瓦斯抽放l五五.矿井瓦斯爆炸及预防措施矿井瓦斯爆炸及预防措施l六六.矿井瓦斯浓度测定与瓦斯监控矿井瓦斯浓度测定与瓦斯监控第二节 矿井瓦斯的防治矿井瓦斯的防治(201)一、矿井瓦斯的性质一、矿井瓦斯的性质l1、概念:煤矿井下以甲烷为主的有毒、有害气体、概念:煤矿井下以甲烷为主的有毒、有害气体的总称;一般单指甲烷;的总称;一般单指甲烷;l2、组成(广义):(、组成(广义):(1)、
2、可燃气体:烷烃类)、可燃气体:烷烃类(CnH2n2)、)、环烷烃类(环烷烃类(CnH2n)、)、H2、CO、H2S;(;(2)、)、有毒气体:有毒气体:H2S、CO、SO2、NH3、NO2;(;(3)、有害气体:)、有害气体:N2、CH4、CO2、H2;(4)、放射性气体:氡气。)、放射性气体:氡气。l3、来源:煤(岩)涌出、井下放炮、井下气体间反应等。瓦斯的性质(特性)(瓦斯的性质(特性)(201201)二、特性(狭义)二、特性(狭义)1、无色、无味、无嗅无色、无味、无嗅,但有时同其它气体混合产生苹果香味。2、标准状态下绝对密度绝对密度0.716kg/m3,相对密度相对密度0.554,扩散性
3、极强扩散性极强,无风时会首先积聚在巷道上部;扩散后有不可逆性;3、浓度达到浓度达到43%43%(氧气稀释到12%以下)有窒息危险有窒息危险。4、本身不燃不爆,与空气混合可燃可爆本身不燃不爆,与空气混合可燃可爆。注:因井下有空气,所以一般把瓦斯认为可燃性气体。二、二、煤层瓦斯的存在形式及涌出煤层瓦斯的存在形式及涌出(201)(一)煤层中的瓦斯存在状态(一)煤层中的瓦斯存在状态1、煤是多孔物质,瓦斯可以赋存在其中;2、瓦斯在一定的压力下以游离和吸附游离和吸附两种状态赋存在煤体中;(1)游离瓦斯,运动状态,约为瓦斯总量游离瓦斯,运动状态,约为瓦斯总量1020%1020%;(2 2)吸附瓦斯,静止状态
4、,又分吸收、吸着两种,)吸附瓦斯,静止状态,又分吸收、吸着两种,约为瓦斯总量约为瓦斯总量8090%8090%;如图如图621621瓦斯在煤层中的赋存状态瓦斯在煤层中的赋存状态煤层中的瓦斯带状分布煤层中的瓦斯带状分布(204)氮气二氧化碳带;氮气二氧化碳带;氮气带;氮气带;氮气氮气甲烷带;甲烷带;甲烷带甲烷带(二)煤层瓦斯含量及其影响因素(二)煤层瓦斯含量及其影响因素(202)l 煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量:指单位质量或体积的煤中指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量,包括所含有的瓦斯量,包括游离和吸附两种形态单单位位m3/tm3/t或或m3/m3m3/m3l 当前煤层瓦斯的含量取决于煤层瓦斯运移煤
5、层瓦斯的含量取决于煤层瓦斯运移的条件和保存瓦斯的能力的条件和保存瓦斯的能力。煤层瓦斯含量的影响因素(煤层瓦斯含量的影响因素(202)l1 1煤的变质程度;煤的变质程度;l2 2煤层露头;煤层露头;l3.3.煤层的赋存深度煤层的赋存深度:l4 4围岩性质围岩性质;l5 5地质构造;地质构造;l6.6.煤层的倾角;煤层的倾角;l7.7.水文地质条件水文地质条件:(四四)煤层瓦斯压力煤层瓦斯压力(204)(204)l 瓦斯压力:煤层中游离瓦斯的压力。瓦斯压力:煤层中游离瓦斯的压力。l P=P0+m(H-H0)l 其中l P深度H处的瓦斯压力,MPa;l P0瓦斯风化深度的瓦斯压力,MPa;l H0瓦
6、斯风化深度,ml m瓦斯压力梯度,MPa/m(五五)矿井瓦斯的涌出及预测矿井瓦斯的涌出及预测(204)(204)l 补充:涌出来源补充:涌出来源:矿井瓦斯涌出按其来源可分为三个方面,即:煤壁涌出的瓦斯、邻近煤壁涌出的瓦斯、邻近煤层通过裂隙涌出的瓦斯及采落煤炭放散的瓦煤层通过裂隙涌出的瓦斯及采落煤炭放散的瓦斯。斯。l 1、瓦斯涌出量瓦斯涌出量:生产过程中瓦斯涌出到风流中的数量。l 衡量指标衡量指标:l(1)绝对涌出量:单位时间内瓦斯涌出数量。绝对涌出量:单位时间内瓦斯涌出数量。立方米立方米/分、立方米分、立方米/天。天。(计算如下)(计算如下)(五五)矿井瓦斯的涌出及预测矿井瓦斯的涌出及预测(2
7、04)(204)l QcQcH4H4=Q*C 单位单位:立方米立方米/分分,立方米立方米/天天l;其中:QcQcH4H4瓦斯绝对涌出量(立方米/分,立方米/天)l C总回风瓦斯量,%;l Q总回风量(立方米/分)l(2)相对瓦斯涌出量:正常生产条件下,生产每吨煤)相对瓦斯涌出量:正常生产条件下,生产每吨煤瓦斯涌出数量;单位:立方米瓦斯涌出数量;单位:立方米/吨;吨;l 计算公式:计算公式:qcH4cH4=QcQcH4H4/A;单位单位:立方米立方米/吨吨l其中:qcH4cH4-瓦斯相对涌出量;l QcQcH4H4-瓦斯绝对涌出量(立方米/天);l A-煤产量(吨/天)。(五五)矿井瓦斯的涌出及
8、预测矿井瓦斯的涌出及预测(204)(204)l 补充:涌出形式补充:涌出形式:按瓦斯涌出的形式可以分为普通涌出和特殊涌出普通涌出和特殊涌出(或一般涌出和异常涌出)。l1、普通涌出普通涌出:指在时间与空间上比较均匀、普遍发生的不间断涌出,它是矿井正常状态下的涌出。l2、特殊涌出特殊涌出:指在时间与空间上突然、集中发生的涌出,涌出速率很不均匀,如瓦斯喷出、煤与瓦斯突出。(五五)矿井瓦斯的涌出及预测矿井瓦斯的涌出及预测(204)(204)2、影响因素、影响因素l一)、自然因素一)、自然因素l1、煤层的瓦斯含量及特性。瓦斯含量越高,瓦斯压力越高,涌出量越大;煤层透气性越好,涌出量越大;l2、埋藏特性。
9、开采深度越大,瓦斯涌出量增大;相邻煤层越多,瓦斯涌出量增大。l3、地面大气压的影响。大气压力越高,瓦斯涌出量降低;大气压力越低,瓦斯涌出量增高。二、矿井瓦斯涌出量l二)、开采技术因素二)、开采技术因素l1、开采规模(强度和产量)。回采速度越快,绝对瓦斯涌出量越大,而相对瓦斯涌出量影响不大。l2、开采顺序和回采工艺。先开采的煤层涌出量大,后开采的煤层涌出量减少;l 全部陷落法和放顶煤开采,瓦斯涌出量大,充填法开采,瓦斯涌出量减少。l3、生产工艺。落煤时瓦斯涌出量越大。l4、工作面通风方式和通风压力。在保证采掘供风的基础上,工作面采取均压措施,可减少采空区的瓦斯涌出量。工作面负压越高,瓦斯从上隅角
10、涌出越大。三、矿井瓦斯等级的划分三、矿井瓦斯等级的划分划分依据:瓦斯绝对涌出量、相对涌出量划分依据:瓦斯绝对涌出量、相对涌出量。划分等级及标准:1、低瓦斯矿:q0=10m/t 且且 q10m/t 或或 q 40m/min;3、煤与瓦斯突出矿;4、规程规定:一个矿井只要有一个煤层发现瓦斯,该矿井煤层即为瓦斯矿井。三、矿井瓦斯等级及其鉴定三、矿井瓦斯等级及其鉴定l1、鉴定时间:一般78月份l2、鉴定条件:正常生产条件下(至少设计产量60%以上);l3、鉴定要求:鉴定月的上、中、下旬各一天;l4、瓦斯绝对涌出量计算:q=Q*qw*60;q每班的瓦斯涌出量(m/min);Q总回风量m/s);qw总回风
11、瓦斯浓度%;l每班相对涌出量:qo=q*(A/T)(m/t);qo每班相对瓦斯涌出量;q每班绝对瓦斯涌出量;T每班工作时间A每班煤产量。l5、每年必须对煤矿进行CH4、CO2鉴定,报省级煤炭管理部门审批,并报省级煤炭安监机构备案。四、瓦斯抽放(四、瓦斯抽放(208)l(一)、抽放条件(一)、抽放条件:l1、当一个煤矿的最大通风能力不能稀释瓦斯而达到安全浓度时;l2、规程145条规定(1)、一个采煤工作面的瓦斯一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于涌出量大于5m5m3 3/min时,(时,(2 2)、一个掘进工作面瓦斯绝)、一个掘进工作面瓦斯绝对涌出量大于对涌出量大于3m3m3 3/min ,采用通风方
12、法解决瓦斯问题不,采用通风方法解决瓦斯问题不合理时,应采取抽放瓦斯措施合理时,应采取抽放瓦斯措施。(3)、瓦斯绝对涌出量达到以下条件的)、瓦斯绝对涌出量达到以下条件的1)、)、q40m/min;2)、)、年产量年产量10-15Mt,q30m/min;3)、)、年产量年产量06-10Mt,q25m/min;4)、)、年产量年产量04-06Mt,q20m/min;5)、)、年产量年产量15m/min;6)、煤与瓦斯突出矿井。)、煤与瓦斯突出矿井。(二)、抽放方法(二)、抽放方法(208)l1、按抽放区域和瓦斯来源可分:、按抽放区域和瓦斯来源可分:l(1)本煤层抽放;)本煤层抽放;l(2)邻近煤层抽
13、放;)邻近煤层抽放;l(3)采空区抽放;)采空区抽放;l(4)围岩抽放;)围岩抽放;l2、按抽放瓦斯煤层是否卸压可分:、按抽放瓦斯煤层是否卸压可分:l(1)未卸压煤层抽放瓦斯;)未卸压煤层抽放瓦斯;l(2)卸压煤层抽放瓦斯;)卸压煤层抽放瓦斯;l3、按抽放时间顺序分:、按抽放时间顺序分:l(1)采掘前预抽;)采掘前预抽;l(2)边采边抽;)边采边抽;l(3)采后抽放;)采后抽放;l4、按抽放施工方法分:、按抽放施工方法分:l(1)钻孔抽放;)钻孔抽放;l(2)巷道抽放;)巷道抽放;l(3)钻孔钻孔混合抽放。)钻孔钻孔混合抽放。临时抽放瓦斯泵站的抽放浓度(补充)临时抽放瓦斯泵站的抽放浓度(补充)
14、l 井下临时抽放瓦斯泵站抽出的瓦斯可引排到总回风巷、一翼回风巷,但稀释后的风流稀释后的风流瓦斯浓度不得超过瓦斯浓度不得超过0.75;引排到采区回风巷;引排到采区回风巷则不得超过则不得超过1。如果临时抽放泵站抽出的瓦斯直接送至永久抽放系统的管路中,则必须送至永久抽放系统的管路中,则必须保证永久抽放系统管路内的瓦斯浓度不得低保证永久抽放系统管路内的瓦斯浓度不得低于于25(干式抽放设备干式抽放设备),利用瓦斯时则不得,利用瓦斯时则不得低于低于30。五.瓦斯爆炸机理和事故原因(210)l 瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件,即:瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件,即:瓦斯瓦斯浓度在爆炸界限内,一般为浓
15、度在爆炸界限内,一般为5%5%16%16%。混合气体中氧的浓混合气体中氧的浓度不低于度不低于12%12%。有足够能量的点火源。有足够能量的点火源。l 以一个断面积8m2的煤巷掘进工作面为例,若正常通风时期供风量为200m3/min,回风流瓦斯浓度0.5%,则工作面绝对瓦斯涌出量为1m3/min。假设新揭露断面及距该断面10m范围内的煤壁涌出的瓦斯占掘进工作面总瓦斯涌出量的50%,则如果工作面停止供风,该10m范围内平均瓦斯浓度达到爆炸下限5%只需要:五五.瓦斯爆炸机理和事故原因(补充)瓦斯爆炸机理和事故原因(补充)l警告:瓦斯爆炸下限5%,上限16%是指瓦斯空气混合气体爆炸的大致范围,随下列因
16、素将使瓦斯爆炸界限扩大:l1 1)其它可燃气体和煤尘的混入;)其它可燃气体和煤尘的混入;l2 2)氧浓度增高;)氧浓度增高;l3 3)气压增高;)气压增高;l4 4)环境温度升高;)环境温度升高;l5 5)点燃源的能量增大等等。)点燃源的能量增大等等。瓦斯煤尘爆炸惨像瓦斯煤尘爆炸惨像l 瓦斯煤尘爆炸惨状瓦斯煤尘爆炸惨状l l 瓦斯瓦斯 煤尘爆炸现场遗留物煤尘爆炸现场遗留物l 瓦斯爆炸的主要防治措施(瓦斯爆炸的主要防治措施(212)一、防瓦斯积聚一、防瓦斯积聚l1、保证工作面的供风量,加强通风管理;l2、加强瓦斯的检查和监测;严格按规程管理;l3、及时处理采掘工作面瓦斯局部积聚(具体见213);
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