矿井瓦斯防治基础知识课件.ppt

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1、第七章第七章第七章第七章矿矿矿矿 井井井井 瓦瓦瓦瓦 斯斯斯斯 防防防防 治治治治2023/2/142023/2/141 1学习本课程的意义学习本课程的意义1 1、众众所所周周知知，全全国国除除了了交交通通事事故故就就数数煤煤矿矿事事故故，矿矿井井自自然然灾灾害害包包括括水水、火火、瓦瓦斯斯、塌塌方方、粉粉尘尘、突突出出、地地热热等等，直接威胁、吞噬着矿工的生命，其中瓦斯灾害最为严重。直接威胁、吞噬着矿工的生命，其中瓦斯灾害最为严重。1990199019991999的的十十年年间间，我我国国煤煤矿矿一一次次3 3人人以以上上的的死死亡亡事事故故40024002次次，共共死死亡亡27495274

2、95人人，其其中中瓦瓦斯斯事事故故27672767次次，共共死亡死亡2062520625人，占死亡总数的人，占死亡总数的75.0175.01。2 2、我国几次较大的瓦斯爆炸事故、我国几次较大的瓦斯爆炸事故q19601960年年5 5月月山山西西大大同同老老白白沟沟煤煤矿矿发发生生瓦瓦斯斯爆爆炸炸，死死亡亡684684人。人。q19601960年年1111月平顶山五矿发生瓦斯爆炸，死亡月平顶山五矿发生瓦斯爆炸，死亡187187人。人。q20002000年年9 9月贵州木冲沟矿瓦斯煤尘爆炸，死亡月贵州木冲沟矿瓦斯煤尘爆炸，死亡162162人。人。2023/2/142023/2/142 2qq辽辽辽

3、辽宁宁宁宁省省省省阜阜阜阜新新新新矿矿矿矿业业业业(集集集集团团团团)有有有有限限限限责责责责任任任任公公公公司司司司孙孙孙孙家家家家湾湾湾湾煤煤煤煤矿矿矿矿海海海海州州州州立立立立井井井井“2.142.142.142.14”特特特特别别别别重重重重大大大大瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故瓦斯爆炸事故,214,214,214,214人死亡。人死亡。人死亡。人死亡。qq陕陕陕陕西西西西铜铜铜铜川川川川陈陈陈陈家家家家山山山山煤煤煤煤矿矿矿矿“11.28”11.28”11.28”11.28”特特特特别别别别重重重重大瓦斯爆炸事故调查情况，大瓦斯爆炸事故调查情况，大瓦斯爆炸事故调查情况，大瓦斯爆

4、炸事故调查情况，166166166166人死亡。人死亡。人死亡。人死亡。qq大大大大平平平平煤煤煤煤矿矿矿矿“10.20”10.20”10.20”10.20”特特特特大大大大煤煤煤煤与与与与瓦瓦瓦瓦斯斯斯斯突突突突出出出出和瓦斯爆炸事故概况，和瓦斯爆炸事故概况，和瓦斯爆炸事故概况，和瓦斯爆炸事故概况，148148148148人死亡人死亡人死亡人死亡。2023/2/142023/2/143 3主要内容主要内容主要内容主要内容1.1.矿井瓦斯基础知识矿井瓦斯基础知识2.2.瓦斯爆炸及其防治瓦斯爆炸及其防治3.3.煤与瓦斯突出及其防治煤与瓦斯突出及其防治 4.4.矿井瓦斯抽放矿井瓦斯抽放 5.5.瓦

5、斯事故勘查分析技术瓦斯事故勘查分析技术 2023/2/142023/2/144 4第一章第一章第一章第一章 矿井瓦斯基础知识矿井瓦斯基础知识矿井瓦斯基础知识矿井瓦斯基础知识 提要提要 本章重点对矿井瓦斯的概念、本章重点对矿井瓦斯的概念、性质及危害性质及危害,煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出量的概念、表示方法及影响因素等有关基础量的概念、表示方法及影响因素等有关基础知识进行讲解知识进行讲解,这些都是煤矿安全工作中经这些都是煤矿安全工作中经常遇到和要解决的问题。常遇到和要解决的问题。主要内容主要内容 第一节第一节 矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质第二

6、节第二节 煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出量煤层瓦斯含量与矿井瓦斯涌出量2023/2/142023/2/145 5第一节第一节 矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质矿井瓦斯的生成、赋存状态及性质一、矿井瓦斯的定义、生成及主要成分一、矿井瓦斯的定义、生成及主要成分 矿井瓦斯是指井下以甲烷矿井瓦斯是指井下以甲烷CHCH4 4为主的有毒、有害气体为主的有毒、有害气体的总你。有时单指甲烷。的总你。有时单指甲烷。矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。古代植物矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。古代植物遗体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物的纤遗体在形成泥炭过程中，由于厌氧菌的作用，植物的纤维质破分解、发酵，逐渐

7、生成腐植酸和沥青质，同时生维质破分解、发酵，逐渐生成腐植酸和沥青质，同时生成瓦斯；此后，在煤的炭化变质过程中，随着化学成分成瓦斯；此后，在煤的炭化变质过程中，随着化学成分和结构的变化，泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤，同时和结构的变化，泥炭转变成褐煤、烟煤和无烟煤，同时继续有大量瓦斯伴随生成。在长期的地质年代里，由于继续有大量瓦斯伴随生成。在长期的地质年代里，由于地层变动造成的断裂和裂隙地层变动造成的断裂和裂隙,部分瓦斯逸散到大气中去部分瓦斯逸散到大气中去,另一部分则被保存在煤体和围岩之中。另一部分则被保存在煤体和围岩之中。矿井瓦斯是各种气体的混合物矿井瓦斯是各种气体的混合物,其成分是很复杂的其成

8、分是很复杂的,它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的重烃以及微量它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷。因此，习惯上所说的稀有气体等，但主要成分是甲烷。因此，习惯上所说的矿井瓦斯就是指甲烷而言。的矿井瓦斯就是指甲烷而言。2023/2/142023/2/146 6问问题题：为为什什么么煤煤体体中中能能够够储储存存一一定定数数量量的的 瓦斯？瓦斯？煤体之所以能煤体之所以能够够保存一定数量的瓦斯，保存一定数量的瓦斯，主要与煤的主要与煤的结结构状构状态态有密切关系。煤是一种有密切关系。煤是一种复复杂杂的孔隙性介的孔隙性介质质，有着十分，有着十分发发达的、大小达的、

9、大小不同的孔隙和裂隙，具有巨大的自由空不同的孔隙和裂隙，具有巨大的自由空间间和和孔隙内表面孔隙内表面积积(煤体孔隙的内表面煤体孔隙的内表面积积，每克，每克煤可达煤可达150150200m200m2 2)。因此，成煤。因此，成煤过过程中生程中生成的瓦斯就能以不同状成的瓦斯就能以不同状态态存在于存在于这这些裂隙和些裂隙和孔隙内。孔隙内。2023/2/142023/2/147 7二、二、瓦斯在煤体中的存在状瓦斯在煤体中的存在状态态及相互及相互间间的关系的关系 瓦斯通常是以如下瓦斯通常是以如下2 2种状态存在于煤体之中。种状态存在于煤体之中。1 1 游离状态游离状态(也称自由状态也称自由状态)这这种种

10、瓦瓦斯斯以以完完全全自自由由的的气气态态存存在在于于煤煤或或围围岩岩的的较较大大裂裂缝缝、孔孔隙隙或或空空洞洞之之中中(如如图图1-11-1中中l l所所示示)。游游离离瓦瓦斯斯可可以以自自由由运运动动或或从从煤煤(岩岩)层层的的裂裂隙隙中中散散放放出出来来,因因此此表表现现出出一一定定压压力力。煤煤体体内内游游离离瓦瓦斯斯的的多多少少取取决决于于储储存存空空间间的的容容积积、瓦瓦斯斯压压力力及及围围岩岩温温度等因素。度等因素。11游离瓦斯；游离瓦斯；22吸着瓦斯；吸着瓦斯；33吸收瓦斯吸收瓦斯图图1-1 1-1 瓦斯在煤体中的瓦斯在煤体中的 存在状态存在状态2023/2/142023/2/1

11、48 82 2 吸附状态吸附状态(也称结合状态也称结合状态)按按其其结结合合形形式式的的不不同同，又又分分为为吸吸着着和和吸吸收收2 2种种状状态态，吸吸着着状状态态是是瓦瓦斯斯气气体体分分子子在在其其与与煤煤粒粒固固体体分分子子间间的的引引力力作作用用下下而而被被吸吸着着在在煤煤体体孔孔隙隙的的内内表表面面上上所所呈呈现现的的状状态态。其其形形成成一一层层很很薄薄的的吸吸附附层层(如如图图1-11-1中中2 2所所示示)；吸吸收收状状态态是是瓦瓦斯斯分分子子进进入入煤煤体体胶胶粒粒结结构构内内部部与与煤煤分分子子结结合合而而呈呈现现的的一一种种状状态态，其其类类似气体溶解于液体的似气体溶解于

12、液体的现现象象(如如图图1-11-1中中3 3所示所示)。吸吸附附状状态态存存在在的的瓦瓦斯斯量量的的多多少少，取取决决于于煤煤的的结结构特点、炭化程度等。构特点、炭化程度等。2023/2/142023/2/149 9 游游离离状状态态与与吸吸附附状状态态的的瓦瓦斯斯并并不不是是固固定定不不变变的的，而而是是处处于于不不断断交交换换的的动动平平衡衡状状态态。当当条条件件发发生生变变化化，这这一一平平衡衡就就会会遭遭到到破破坏坏。在在压压力力降降低低、温温度度升升高高或或煤煤体体结结构构受受到到破破坏坏时时，部部分分吸吸附附状状态态的的瓦瓦斯斯就就转转化化为为游游离离状状态态，这这种种现现象象叫

13、叫解解吸吸；反反之之，当当压压力力增增大大或或温温度度降降低低时时，部部分分游游离离的的瓦瓦斯斯也也会会转转化化为为吸吸附附状状态态。这这种种现现象叫象叫吸附吸附。注注 意意2023/2/142023/2/141010三、瓦斯的性质三、瓦斯的性质 瓦瓦斯斯(通通常常指指甲甲烷烷CHCH4 4)是是一一种种无无色色、无无味味、无无臭臭的的气气体体、在在标标准准状状态态(温温度度为为00、大大气气压压力力为为101325Pa)101325Pa)下下，瓦瓦斯斯密密度度为为0.7168Kkg/m0.7168Kkg/m3 3，相相对对密密度度为为0.5540.554。由由于于瓦瓦斯斯较较轻轻，故故常常积

14、积聚聚在在巷巷道道的的顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。瓦瓦斯斯微微溶溶干干水水，在在2020、101.3kPa101.3kPa条条件件下下,溶溶解解度度为为3.5L/100L3.5L/100L水水。瓦瓦斯斯的的扩扩散散性性很很强强，扩扩散速度是空气的散速度是空气的1.341.34倍，会很快的在空气中扩散。倍，会很快的在空气中扩散。瓦瓦斯斯本本身身无无毒毒，但但不不能能供供人人呼呼吸吸。瓦瓦斯斯不不助助燃燃，但但与与空空气气混混合合达达到到一一定定浓浓度度后后，遇遇到到高高温温火火焰焰时时能能够够燃燃烧烧或爆炸。或爆炸。2023/2/142023/2/1411

15、11四、矿井瓦斯的危害四、矿井瓦斯的危害 矿矿井井瓦瓦斯斯是是一一种种有有害害气气体体。当当井井下下空空气气中中瓦瓦斯斯浓浓度度较较高高时时，会会相相对对地地降降低低空空气气中中的的氧氧气气浓浓度度，使使人人窒窒息息；另另外外，当当瓦瓦斯斯与与空空气气混混合合达达到到一一定定浓浓度度时时，遇遇火火就就能能燃燃烧烧或或爆爆炸炸，严严重重影影响响和和威威胁胁矿矿井井生生产产安安全全，一一旦旦形形成成灾灾害害事事故故，会会给给国国家家财财产产和和职职工工生生命命造造成成巨巨大大损损失失。瓦瓦斯斯是是矿矿井井六六大大自自然然灾害之首。灾害之首。问问题题：瓦瓦斯斯无无毒毒,为为什什么么人人误误入入高高浓

16、浓度度瓦瓦斯斯的的盲盲 巷中会发生死亡事故巷中会发生死亡事故?这这主主要要是是缺缺氧氧的的缘缘故故。瓦瓦斯斯本本身身虽虽然然无无毒毒，但但空空气气中中瓦瓦斯斯浓浓度度较较高高时时，象象氮氮气气一一样样，就就会会相相对对降降低低空空气气中中氧氧气气浓浓度度。在在压压力力不不变变的的情情况况下下，当当瓦瓦斯斯浓浓度度达达到到43%43%时时，氧氧的的浓浓度度就就会会被被冲冲淡淡到到12%,12%,人人就就会会感感到到呼呼吸吸困困难难,当当瓦瓦斯斯浓浓度度达达到到57%57%时时，氧氧气气浓浓度度就就会会降降到到9%,9%,这这时时人人若若误误入入其其中中,短短时时间间就会因缺氧窒息而死。就会因缺氧

17、窒息而死。2023/2/142023/2/141212六、矿井瓦斯涌出量的主要影响因素六、矿井瓦斯涌出量的主要影响因素 影响瓦斯涌出量的主要因素有以下几点：影响瓦斯涌出量的主要因素有以下几点：1.1.煤层瓦斯含量煤层瓦斯含量 它它是是影影响响瓦瓦斯斯涌涌出出量量的的决决定定因因素素。开开采采煤煤层层的的原始瓦斯含量越高，瓦斯涌出量就越大。原始瓦斯含量越高，瓦斯涌出量就越大。2.2.开采规模开采规模 开开采采规规模模是是指指矿矿井井的的开开采采深深度度、开开拓拓与与开开采采的的范范围围及及矿矿井井产产量量而而言言。开开采采深深度度越越深深，煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量越越高高，瓦瓦斯斯涌涌出出量量越

18、越大大；开开拓拓与与开开采采范范围围越越大大，瓦瓦斯斯涌涌出出的的暴暴露露面面积积越越大大，其其涌涌出出量量也也就就越越大大；在在其其他他条条件件相相同同时时，产产量量高高的的矿矿井井，其其瓦瓦斯斯涌出量一般较大。涌出量一般较大。3.3.开采程序开采程序 原原煤煤层层采采用用分分层层开开采采时时，首首先先开开采采的的分分层层，瓦瓦斯斯涌涌出出量量较较大大。这这是是由由于于采采动动影影响响，其其他他分分层层的的瓦斯也会沿裂隙渗入开采分瓦斯也会沿裂隙渗入开采分层层的的缘缘故。故。2023/2/142023/2/1413134.4.采煤方法与顶板管理方法采煤方法与顶板管理方法 机机械械化化采采煤煤,

19、煤煤破破碎碎严严重重,瓦瓦斯斯涌涌出出量量较较大大;采采用用全全部部陷陷落落法法管管理理顶顶板板时时,由由于于会会造造成成顶顶底底板板更更大大范范围围的的松松动动及及采采空空区区存存留留有有大大量量散散煤煤等等原原因因,其其瓦瓦斯斯涌涌出出量量比比采采用用充充填填法法管管理理顶顶板板时时要要大大。回回采采率率低低的采煤法，采空区瓦斯涌出量也较大。的采煤法，采空区瓦斯涌出量也较大。5.5.生产工序生产工序 从从煤煤体体暴暴露露面面和和采采落落的的煤煤炭炭中中涌涌出出的的瓦瓦斯斯量量，一一般般都都是是随随着着时时间间的的延延长长而而下下降降的的，因因此此，落落煤煤时瓦斯涌出量大于其他工序。时瓦斯涌

20、出量大于其他工序。6.6.地面大气地面大气压压力的力的变变化化 当当大大气气压压力力突突然然降降低低时时，瓦瓦斯斯涌涌出出的的压压力力就就高高于于风风流流压压力力,就就破破坏坏了了原原来来的的相相对对平平衡衡状状态态,瓦瓦斯斯涌涌出出量量就就会会增增大大；反反之之,瓦瓦斯斯涌涌出出量量变变小小。因因此此,当当地地面面大大气气压压力力突突然然下下降降时时,必必须须百百倍倍警警惕惕，加加强强瓦斯瓦斯检查检查与管理与管理;否否则则,可能造成重大事故。可能造成重大事故。2023/2/142023/2/1414147.7.通风压力通风压力 采采用用负负压压通通风风(抽抽出出式式)的的矿矿井井，风风压压越

21、越高高，瓦瓦斯斯涌涌出出量量就就越越大大；而而采采用用正正压压通通风风(压压入入式式)的的矿矿井井，风风压压越越高高，瓦瓦斯斯涌涌出出量量就就越越小小；这这主主要要是是风风压与瓦斯涌出压力相互作用的结果。压与瓦斯涌出压力相互作用的结果。8.8.采空区管理方法采空区管理方法 一一般般说说来来，采采空空区区都都积积存存有有大大量量高高浓浓度度瓦瓦斯斯，如如果果该该封封闭闭而而未未封封闭闭或或密密闭闭质质量量很很差差，就就会会造造成成采采空空区区瓦瓦斯斯向向外外涌涌出出，从从而而导导致致瓦瓦斯斯涌涌出出量量增增大大，对对采采空空区区进进行行合合理理抽抽放放会会降降低低其其向向外外涌涌出出的的瓦瓦斯斯

22、量。量。总总之之，影影响响矿矿井井瓦瓦斯斯涌涌出出量量的的因因素素很很多多，但但有有主主有有次次，应应根根据据不不同同矿矿井井的的具具体体条条件件找找出出其其主主要要因素及影响规律。以采取针对性防治措施。因素及影响规律。以采取针对性防治措施。2023/2/142023/2/141515七、矿井瓦斯的来源及其测定方法七、矿井瓦斯的来源及其测定方法 从从瓦瓦斯斯涌涌出出的的地地点点和和分分布布状状况况看看，瓦瓦斯斯涌涌出出的的来源或构成可分为：来源或构成可分为：1.1.掘掘进进区区。即即煤煤或或半半煤煤岩岩掘掘进进时时，从从巷巷壁壁和和落落煤中涌出的瓦斯；煤中涌出的瓦斯；2.2.回回采采区区。即即

23、工工作作面面煤煤壁壁、巷巷壁壁和和落落煤煤中中涌涌出出的瓦斯；的瓦斯；3.3.已已采采区区。即即已已采采区区的的顶顶底底板板和和浮浮煤煤中中涌涌出出的的瓦斯。瓦斯。上上述述三三部部分分瓦瓦斯斯构构成成了了矿矿井井瓦瓦斯斯涌涌出出总总量量(不不包包括抽放量括抽放量)，其比例大多随生产条件的改变而改变。，其比例大多随生产条件的改变而改变。测定方法：测定方法：在在全全矿矿井井同同时时测测定定各各班班掘掘进进区区、回回采采区区和和已已采采区区的的绝绝对对瓦瓦斯斯涌涌出出量量，然然后后分分别别计计算算出出各各自自占占总总量的百分比。量的百分比。2023/2/142023/2/141616九、瓦斯压力九、

24、瓦斯压力 瓦瓦斯斯压压力力是是指指瓦瓦斯斯在在煤煤层层中中所所呈呈现现的的压压力力。它它是是由由煤煤层层孔孔隙隙和和裂裂隙隙中中的的游游离离瓦瓦斯斯的的自自由由热热运运动动对对孔孔隙隙和和裂裂隙隙的的空空间间壁壁面面所所产产生生的的作作用力而体现出来的。用力而体现出来的。瓦瓦斯斯压压力力是是衡衡量量煤煤层层瓦瓦斯斯含含量量大大小小的的一一个个重重要要指指标标，也也是是抽抽放放瓦瓦斯斯和和防防止止煤煤与与瓦瓦斯斯突突出的重要依据之一。出的重要依据之一。规规程程规规定定：开开采采有有煤煤与与瓦瓦斯斯突突出出危危险险的煤层时，必须测定煤层中的瓦斯压力。的煤层时，必须测定煤层中的瓦斯压力。2023/2

25、/142023/2/141717第二章第二章 瓦斯爆炸及预防瓦斯爆炸及预防 瓦瓦斯斯爆爆炸炸是是煤煤矿矿生生产产中中最最严严重重的的灾灾害害之之一一。我我国国最最早早关关于于煤煤矿矿瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的文文献献记记载载见见于于山山西西省省高高平平县县志志，1603 年年，山山西西省省高高平平县县唐唐安安镇镇一一煤煤井井发发生生瓦瓦斯斯爆爆炸炸事事故故，文文中中描描述述瓦瓦斯斯爆爆炸炸时时的的情情形形为为：“火火光光满满井井，极极为为熏熏蒸蒸，人人急急上上之之，身身已已焦焦烂烂而而死死，须须臾臾雷雷震震井井中中，火火光光上上腾腾，高高两两丈丈余余”。国国外外文文献献记记载载的的最最早早瓦瓦斯斯爆

26、爆炸炸事事故故，是是1675年年发发生生于于英英国国茅茅斯斯汀汀煤煤矿矿的的瓦瓦斯斯爆爆炸炸。世世界界煤煤矿矿开开采采史史上上最最大大的的伤伤亡亡事事故故，是是1942 年年发发生生于于辽辽宁宁本本溪溪煤煤矿矿的的瓦瓦斯斯、煤煤尘尘爆爆炸炸，造造成成1549人人死死亡亡，146人人受受伤伤。20世世纪纪60年年代代以以来来，由由于于大大型型高高效效通通风风机机的的投投入入使使用用，自自动动遥遥测测监监控控装装置置的的使使用用和和采采取取了了瓦瓦斯斯抽抽放放等等一一系系列列技技术术措措施施，瓦瓦斯斯爆爆炸炸事事故故已已逐逐渐渐减减少少，但但是是还还是是不不能能完完全全杜杜绝绝。所所以以掌掌握握瓦

27、瓦斯斯爆爆炸炸的的原原因因、规规律律和和防防治治措措施施，极极为重要。为重要。2023/2/142023/2/141818第二章第二章第二章第二章 瓦斯爆炸及预防瓦斯爆炸及预防瓦斯爆炸及预防瓦斯爆炸及预防 提要提要 本章主要介绍矿井瓦斯爆炸的本章主要介绍矿井瓦斯爆炸的概念、条件、影响因素及其危害，其目的就概念、条件、影响因素及其危害，其目的就是为了预防矿井瓦斯爆炸事故的发生及防止是为了预防矿井瓦斯爆炸事故的发生及防止爆炸灾害事故的扩大。爆炸灾害事故的扩大。主要内容主要内容 第一节第一节 瓦斯爆炸的概念及其爆炸条件瓦斯爆炸的概念及其爆炸条件 第二节第二节 瓦斯爆炸的影响因素瓦斯爆炸的影响因素 第

28、三节第三节 瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害 第四节第四节 瓦斯爆炸事故的防治瓦斯爆炸事故的防治2023/2/142023/2/141919第一节第一节 瓦斯爆炸的概念及其爆炸条件瓦斯爆炸的概念及其爆炸条件一、瓦斯爆炸及其爆炸事故分类一、瓦斯爆炸及其爆炸事故分类1.1.概念概念 瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的实实质质，就就是是一一定定数数量量的的瓦瓦斯斯与与空空气气中中的的氧氧气气进进行行剧剧烈烈化化学学反反应应的的结结果果。在在这这个个过过程程中中能能产产生生巨巨大大的的冲冲击击力力和和响响声声，可可使使沿沿途途巷巷道道支支架架和和设设备备受受到到损损坏坏，人人员员出出现现伤伤亡亡。瓦瓦斯斯爆爆炸炸有有十

29、十分分严严重重的的危危害害性性和和破破坏坏性，性，为为煤煤矿矿各种灾害之首。各种灾害之首。2.2.分类分类 根据瓦斯爆炸的特点和波及范根据瓦斯爆炸的特点和波及范围围，瓦斯爆，瓦斯爆炸事故一般可分炸事故一般可分为为3 3类类：局部瓦斯爆炸、大：局部瓦斯爆炸、大型瓦斯爆炸和瓦斯型瓦斯爆炸和瓦斯连续连续爆炸。爆炸。2023/2/142023/2/142020二、瓦斯燃烧与爆炸的区别二、瓦斯燃烧与爆炸的区别 瓦瓦斯斯是是一一种种能能够够燃燃烧烧和和爆爆炸炸的的气气体体。在在高高温温作作用用下下，一一定定浓浓度度的的瓦瓦斯斯与与空空气气中中的的氧氧气气会会发发生生激激烈烈复复杂杂的的氧氧化化反反应应,生

30、生成成二二氧氧化化碳碳和和水水,并并放放出出大大量量的的热热，而而这这些些热热量量又又能能够够使使生生成成的的二二氧氧化化碳碳和和水水蒸蒸汽汽迅迅速速膨膨胀胀，从从而而形形成成高高温温、高高压压并并以以极极高高的的速速度度(每每秒秒可可达达数数百百米米)向向外外冲冲击击的的冲冲击击波波，并并伴有声响，这就形成了瓦斯爆炸。伴有声响，这就形成了瓦斯爆炸。当当瓦瓦斯斯与与氧氧的的化化学学反反应应比比较较缓缓慢慢，无无明明显显动动力力效效应应时时，就就是是燃燃烧烧；如如果果化化学学反反应应进进行行得得十十分分剧剧烈并且有显著的动力效应，就是瓦斯爆炸。烈并且有显著的动力效应，就是瓦斯爆炸。三、瓦斯爆炸的

31、条件三、瓦斯爆炸的条件 瓦瓦斯斯爆爆炸炸必必须须具具备备三三个个基基本本条条件件，缺缺一一不不可可。一一是是空空气气中中瓦瓦斯斯浓浓度度达达到到5%5%16%16%；二二是是要要有有温温度度为为650650750750的的引引爆爆火火源源；三三是是空空气气中中氧氧含含量量不不低于低于12%12%。2023/2/142023/2/142121四、瓦斯爆炸界限四、瓦斯爆炸界限 瓦瓦斯斯只只有有在在5%5%16%16%这这个个浓浓度度范范围围内内才才能能爆爆炸炸，这这个个范范围围称称为为瓦瓦斯斯爆爆炸炸界界限限。5%5%是是最最低低爆爆炸炸浓浓度度，叫爆炸下限；叫爆炸下限；16%16%是最高爆炸浓度

32、，叫爆炸上限。是最高爆炸浓度，叫爆炸上限。必必须须指指出出，瓦瓦斯斯爆爆炸炸界界限限并并不不是是固固定定不不变变的的，当当受受到到定定因因素素影影响响时时，爆爆炸炸界界限限会会相相应应缩缩小小或或扩扩大。大。当当瓦瓦斯斯浓浓度度低低于于5%5%时时，由由于于参参加加化化学学反反应应的的瓦瓦斯斯数数量量较较少少，不不能能形形成成热热量量积积聚聚，因因此此，只只能能燃燃烧烧，不不能能爆爆炸炸；当当瓦瓦斯斯浓浓度度高高于于16%16%时时，由由于于空空气气中中的的氧氧气气相相对对减减少少和和不不足足，满满足足不不了了氧氧化化反反应应的的全全都都需需要要,只只能能有有一一部部分分的的瓦瓦斯斯与与氧氧气

33、气发发生生反反应应，因因所所生生成成的的热热量量还还会会被被多多余余的的瓦瓦斯斯和和周周围围介介质质吸吸收而降温，所以也不能爆炸。收而降温，所以也不能爆炸。2023/2/142023/2/142222五、爆炸威力最强的瓦斯浓度五、爆炸威力最强的瓦斯浓度1.1.理论浓度理论浓度 在在新新鲜鲜空空气气中中,瓦瓦斯斯爆爆炸炸最最强强烈烈的的浓浓度度是是9.5%9.5%。因因为为这这时时混混合合气气体体中中的的全全部部氧氧气气和和瓦瓦斯斯都都能能参参与与化化学学反反应应，既既无无多多余余的的瓦瓦斯斯，也也无无多多余余的的氧氧气气，化化学学反反应应最最完完全全，最最充充分分，生生成成的的热热也也最最多多

34、，因因而这时的爆炸力最强，威力最大。而这时的爆炸力最强，威力最大。2.2.理论分析理论分析 从从理理论论上上分分析析,一一个个体体积积的的瓦瓦斯斯要要有有两两个个体体积积的的氧氧气气才才能能进进行行最最充充分分、最最完完全全的的化化学学反反应应。众众所所周周知知，新新鲜鲜空空气气中中氧氧气气占占20.96%20.96%，剩剩余余的的79.04%79.04%为为氮氮气气和和其其他他气气体体。如如果果把把空空气气中中的的氧氧气气看看为为1 1个个体体 积积，那那 么么，氮氮 气气 和和 其其 他他 惰惰 性性 气气 体体 就就 是是79.0420.9679.0420.963.773.77个个体体积

35、积，整整个个空空气气就就可可看看作作1+3.77=4.771+3.77=4.77个体积。个体积。2023/2/142023/2/142323五、爆炸威力最强的瓦斯浓度五、爆炸威力最强的瓦斯浓度3.3.理论计算理论计算 根根据据上上述述分分析析可可知知：如如果果有有一一个个体体积积的的氧氧气气参参加加化化学学反反应应，就就要要有有4.774.77个个体体积积的的空空气气。由由于于一一个个体体积积的的瓦瓦斯斯需需要要有有2 2个个体体积积的的氧氧气气才才能能进进行行充充分分完完全全的的化化学学反反应应，因因而而这这时时的的空空气气应应为为24.7724.779.549.54个个 体体 积积,所所

36、以以,此此 时时 的的 瓦瓦 斯斯 浓浓 度度 为为1/(1+9.54)100%1/(1+9.54)100%9.5%9.5%。4.4.实际浓度实际浓度 上上述述是是在在地地面面新新鲜鲜空空气气条条件件下下的的理理论论计计算算。对对煤煤矿矿井井下下空空气气，实实测测表表明明，爆爆炸炸威威力力最最强强的的实实际际瓦瓦斯斯浓浓度度为为8.5%8.5%左左右右，这这是是因因为为井井下下空空气气氧氧浓浓度度减减小小、湿湿度度较较大大，氧氧化化反反应应不不可可能能进进行行得得十十分分充充分的分的缘缘故。故。2023/2/142023/2/142424第二节第二节 影响瓦斯爆炸的因素影响瓦斯爆炸的因素一、瓦

37、斯爆炸的主要影响因素一、瓦斯爆炸的主要影响因素 影影响响瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的因因素素很很多多、很很复复杂杂，其其主主要因素有：要因素有：1.1.可燃性气体的混入可燃性气体的混入 当当瓦瓦斯斯和和空空气气的的混混合合气气体体中中混混入入可可燃燃性性气气体体时时,由由于于这这些些气气体体(如如氢氢、硫硫化化氢氢、乙乙烷烷、一一氧氧化化碳碳等等)本本身身具具有有爆爆炸炸性性，不不仅仅增增加加了了爆爆炸炸气气体体的的总总浓浓度度，而而且且会会使使瓦瓦斯斯爆爆炸炸下下限限降降低低。从从而而扩扩大大了了瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的界界限限。因因此此，井井下下发发生生火火灾灾或或产产生生有有其其他他可可燃燃性性气气

38、体体时时，即即使使平平时时瓦瓦斯斯涌涌出出量量不不大大的的矿矿井井，也也可可能能发发生瓦斯爆炸，生瓦斯爆炸，应应特特别别引起注意。引起注意。2023/2/142023/2/142525一、瓦斯爆炸的主要影响因素一、瓦斯爆炸的主要影响因素2.2.爆炸性煤尘的混入爆炸性煤尘的混入 如如果果混混入入有有爆爆炸炸性性煤煤尘尘时时，由由于于煤煤尘尘本本身身遇遇到到火火源源能能够够放放出出可可燃燃性性气气体体，因因此此能能使使瓦瓦斯斯爆爆炸炸下下限限降降低低。当当空空气气中中煤煤尘尘含含量量为为5g/m5g/m3 3时时，瓦瓦斯斯爆爆炸炸下下限限降降到到3%3%；煤煤尘尘含含量量为为8g/m8g/m3 3

39、时时，瓦瓦斯斯爆爆炸炸下下限限降降到到2.5%2.5%。可可见见，作作好好防防尘尘工工作作对对防防止止瓦瓦斯斯爆爆炸炸有着十分重要的意义。有着十分重要的意义。3.3.惰性气体的混入惰性气体的混入 当当混混入入惰惰性性气气体体(如如二二氧氧化化碳碳、氮氮气气等等)时时，将将使使氧氧气气浓浓度度减减少少,降降低低瓦瓦斯斯爆爆炸炸危危险险性性。如如每每加加入入1%1%的的氮氮气气,瓦瓦斯斯爆爆炸炸下下限限就就提提高高0.017%0.017%、上上限限降降低低O.54%;O.54%;每每加加入入1%1%的的二二氧氧化化碳碳,瓦瓦斯斯爆爆炸炸下下限限就就提提高高0.0033%0.0033%、上上限限降降

40、低低0.26%0.26%。二二氧氧化化碳碳还还能能降降低低瓦瓦斯斯爆爆炸炸压压力力和和延延迟迟爆爆炸炸时时间间。当当二二氧氧化化碳碳增增加加到到25.5%25.5%时时,无无论论瓦斯瓦斯浓浓度有多大度有多大,都不会都不会发发生爆炸。生爆炸。2023/2/142023/2/142626一、瓦斯爆炸的主要影响因素一、瓦斯爆炸的主要影响因素4.4.混合气体的初始温度混合气体的初始温度(即爆炸前混合气体温度即爆炸前混合气体温度)试试验验表表明明,初初始始温温度度越越高高,瓦瓦斯斯爆爆炸炸界界限限就就越越大大。当当初初始始温温度度为为2020时时,瓦瓦斯斯爆爆炸炸界界限限为为6.0%6.0%13.4%;

41、13.4%;初初始始温温度度为为700700时时,爆爆炸炸界界限限为为3.25%3.25%18.75%18.75%。因因此此,井井下下发发生生火火灾灾或或爆爆炸炸时时，高高温温会会使使原原来来并并未未达达到到爆爆炸炸浓浓度度的的瓦瓦斯斯发生爆炸，这一点在救灾时应特别注意。发生爆炸，这一点在救灾时应特别注意。5.5.瓦斯浓度与引火温度瓦斯浓度与引火温度 不不同同的的瓦瓦斯斯浓浓度度，所所需需的的引引火火温温度度(引引起起爆爆炸炸的的最最低低温温度度)也也不不同同。一一般般说说来来,当当瓦瓦斯斯浓浓度度为为7%7%8%8%时时,其其引引火火温温度度最最低低,就就是是说说,瓦瓦斯斯最最容容易易引引爆

42、爆的的浓浓度度是是7%7%8%8%；高高于于或低于这个浓度或低于这个浓度,所需引火温度都较高。所需引火温度都较高。6.6.混合气体的压力混合气体的压力 压压力力越越大大，所所需需引引火火温温度度越越低低。当当混混合合气气体体瞬瞬间间被被压压缩缩到到原原来来体体积积的的1/201/20时时，由由于于混混合合气气体体被被压压缩缩而而自自身身产产生生的的热热量量就就能能使使其其自自行行爆爆炸炸。煤煤矿矿生生产产中中的的放放炮炮作作业业,能能造造成成很很大大的的气气体体压压力力,从从而而大大大大降降低低了了引引火火温温度度,就就比比较较容易容易发发生瓦斯爆炸事故。生瓦斯爆炸事故。2023/2/1420

43、23/2/142727二、瓦斯爆炸感应期及其意义二、瓦斯爆炸感应期及其意义1.1.概念概念 瓦瓦斯斯爆爆炸炸需需要要有有引引火火源源。若若引引火火源源存存留留时时间间短短，也也不不能能使使瓦瓦斯斯立立刻刻爆爆炸炸，而而需需要要延延迟迟一一个个很很短短的的时时间间，才才能能使使瓦瓦斯斯爆爆炸炸。瓦瓦斯斯的的这这种种延延迟迟一一个个很很短短时时间间才才爆爆炸炸的的现现象象称称为为引引火火延延迟迟现现象象，而而引引火火延迟的时间称为延迟的时间称为瓦斯爆炸感应期瓦斯爆炸感应期。2.2.意义意义 利利用用这这一一特特性性，想想办办法法缩缩短短高高温温火火源源的的存存在在时时间间，使使其其不不超超过过瓦瓦

44、斯斯爆爆炸炸的的感感应应期期，从从而而大大大大减减少少或或消消除除爆爆炸炸的的可可能能性性。例例如如，目目前前使使用用的的毫毫秒秒雷雷管管和和安安全全炸炸药药，在在一一定定程程度度上上就就是是根根据据这这一一特性而研制和生产的。特性而研制和生产的。严严格禁止存留格禁止存留时间长时间长、超、超过过瓦斯爆炸感瓦斯爆炸感应应期期的高温火源。如明火、的高温火源。如明火、电电火等，在瓦斯火等，在瓦斯矿矿井中都井中都要要严严加防止。加防止。2023/2/142023/2/142828二、瓦斯爆炸感应期及其意义二、瓦斯爆炸感应期及其意义瓦瓦斯斯爆爆炸炸的的感感应应期期，对对煤煤矿矿安安全全生生产产意意义义很

45、很大大。在在井井下下高高温温热热源源是是不不可可避避免免的的，但但关关键键是是控控制制其其存存在在时时间间在在感感应应期期内内。例例如如，使使用用安安全全炸炸药药爆爆炸炸时时，其其初初温温能能达达到到20002000度度左左右右，但但高高温温存存在在时时间间只只有有1010-6-6 1010-7-7s s，都都小小于于瓦瓦斯斯的的爆爆炸炸感感应应期期，所所以以不不会会引引起起瓦瓦斯斯爆爆炸炸。如如果果炸炸药药质质量量不不合合格格，炮炮泥泥充充填填不不紧紧或或放放炮炮操操作作不不当当，就就会会延延长长高高温温存存在在时时间间，一一旦旦时时间间超超过过感感应应期期，就就能能发发生生瓦瓦斯斯燃燃烧烧

46、或或爆爆炸炸事事故故。为为了了安安全全，井井下下电电气气设设备备必必须须采采用用安安全全火火花花型型或或隔隔爆爆型型，将将电电火火花花存存在在的的时时间间控控制制在在1010-2-2 1010-6-6s s 内，电弧存在时间在内，电弧存在时间在1010-4-4 1s 1s 内。内。2023/2/142023/2/142929第三节第三节 瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害一、瓦斯爆炸的主要危害一、瓦斯爆炸的主要危害 瓦斯爆炸的危害主要表现在以下瓦斯爆炸的危害主要表现在以下3 3个方面。个方面。1.1.爆炸产生高温爆炸产生高温 试试验验研研究究表表明明，当当瓦瓦斯斯浓浓度度为为9.5%9.5%时时，爆

47、爆炸炸产产生生的的瞬瞬间间温温度度可可达达1850185026502650。这这样样高高的的温温度度，不不仅仅会会烧烧伤伤人人员员、烧烧坏坏设设备备，还还可可能能点点燃燃木木材材、支支架架和和煤煤尘尘，引引起起井井下下火火灾灾和煤和煤尘尘爆炸事故，爆炸事故，扩扩大灾情。大灾情。2023/2/142023/2/1430302.2.爆炸产生高压爆炸产生高压 经经实实验验和和理理论论计计算算，瓦瓦斯斯爆爆炸炸后后的的气气体体压压力力是是爆爆炸炸前前的的7 71010倍倍。气气体体压压力力的的骤骤然然增增大大，将将形形成成强强大大的的冲冲击击波波(每每秒秒几几百百米米或或几几千千米米)向向前前冲冲击击

48、，从从而而推推倒倒支支架架、损损坏坏设设备备、使使巷巷道道或或工工作作面面顶顶板板坍塌和人员伤亡，使矿井遭受严重破坏。坍塌和人员伤亡，使矿井遭受严重破坏。3.3.爆炸产生大量有害气体爆炸产生大量有害气体 瓦瓦斯斯爆爆炸炸后后,不不仅仅氧氧减减少少而而且且会会产产生生大大量量有有害害气气体体。据据分分析析,瓦瓦斯斯爆爆炸炸后后的的气气体体为为：O O2 26%6%10%10%、N N2 282%82%88%88%、COCO2 28 84%4%、C04%C04%2%2%。而而当当空空气气中中一一氧氧化化碳碳浓浓度度达达到到0.4%0.4%时时，人人就就会会中中毒毒死死亡亡；当当氧氧气气浓浓度度减减

49、少少到到10%10%12%12%时时，人人就就会会失失去去知知觉觉窒窒息息而而死死。统统计计表表明明,在在瓦瓦斯斯、煤煤尘尘爆爆炸炸事事故故中中,死死于于一一氧氧化化碳碳中中毒毒的的人人占占总总死死亡亡人人数数的的70%70%以以上上。因因此此，强强调调入井人入井人员员佩佩带带自救器是非常必要的。自救器是非常必要的。2023/2/142023/2/143131二、瓦斯爆炸的正、反向冲击与危害二、瓦斯爆炸的正、反向冲击与危害1.1.正向冲击正向冲击 瓦瓦斯斯爆爆炸炸产产生生的的高高温温、高高压压使使爆爆源源附附近近的的气气体体以以极极大大的的速速度度向向四四周周扩扩散散，在在所所经经过过的的路路

50、程程上上形形成成威威力力巨巨大大的的冲冲击击波波现现象象，称称为为正正向向冲冲击击(也也称称进进程程冲冲击击)。正正向向冲冲击击由由于于是是高高温温、高高压压气气流流，因因此此，能能造造成成人人员员伤伤亡亡、巷巷道道和和设设施施破破坏坏，还还能能扬扬起起大大量量煤煤尘尘使使之之参参与与爆爆炸炸，从从而而造造成成更更大大的的破破坏坏，还还可可点点燃燃坑坑木木或其他可燃物而引起火灾。或其他可燃物而引起火灾。2023/2/142023/2/143232二、瓦斯爆炸的正、反向冲击与危害二、瓦斯爆炸的正、反向冲击与危害2.2.反向冲击反向冲击 爆爆炸炸发发生生后后，由由于于爆爆炸炸气气体体从从爆爆源源点