煤矿安全.ppt
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1、河南理工大学,煤矿安全,安全第一 预防为主,隐患险于明火 防范胜于救灾 责任重于泰山,矿井灾害防治,第一章 矿井瓦斯防治 第二章 矿井粉尘防治 第三章 矿井火灾防治 第四章 矿井水灾防治,第一章 矿井瓦斯防治,第一节 煤层瓦斯概述,一、矿井瓦斯的概念和性质,(一)瓦斯的定义 瓦斯是井下以甲烷(CH4)为主的有毒、有害气体的总称。 根据其危害性可分为三类: 1、具有燃烧和爆炸性的气体,主要是甲烷。 2、具有窒息性的气体,主要是二氧化碳。 3、具有毒性的气体,主要是一氧化碳、硫化氢、二氧化硫和二氧化氮等。 在煤矿,瓦斯的主要成份是甲烷,因此,长期以来,习惯把甲烷称为瓦斯。,(二)瓦斯的性质 1、无
2、色、无味、无臭的气体。比空气轻。 2、扩散能力较强,是空气的16倍。 3、有燃烧和爆炸性。,(三)瓦斯的生成 两种学说: 1、原生说: 地球的原始大气中曾经存在有大量的瓦斯气体,由于地壳的变动而埋藏于地层深处。(参考) 2、分解说: 煤系地层中的瓦斯是植物残骸在成煤过程中的伴生产物。,(四)瓦斯的存在状态,1、游离状态 2、吸附状态 说明: 游离状态和吸附状态处在一种动态平衡当中。 矿井瓦斯含量是指瓦斯游离状态量和吸附状态量之和。,瓦斯存在状态示意图,1游离状态, 2吸附状态,二、影响煤层瓦斯含量的因素,煤的瓦斯含量是指单位体积或重量的煤在自然状态下所含有的瓦斯量(标准状态下的瓦斯体积),单位
3、为m3/t。 煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。,影响因素包含以下七点:,1、煤的变质程度, 煤的煤化程度越高,存储瓦斯的能力越强。 2、煤层露头 3、煤层的埋藏深度 -深,瓦斯大 4、煤层倾角-大,瓦斯小,小,瓦斯大 5、围岩透气性、泥岩、完整石灰岩低透气性 6、地质构造-封闭地质,瓦斯大,开放的,瓦斯小 7、水文地质条件-水流,带走瓦斯,三、煤层中瓦斯垂直分带,形成原因: 当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时,由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透,使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。 四带: CO2- N2带、N2带、N2CH4带、CH4带。,瓦斯风化带下界
4、深度确定依据:,可以根据下列指标中的任何一项确定。 (1)煤层的相对瓦斯涌出量等于2m3/t处; (2)煤层内的瓦斯组分中甲烷及重烃浓度总和达到80%(体积比); (3)煤层内的瓦斯压力为0.2MPa;,四、煤层内的瓦斯压力,瓦斯流动动力高低以及瓦斯动力现象的基本参数。 瓦斯压力测定:打钻、封孔、测压,瓦斯带内瓦斯压力变化规律:,末受采动影响的煤层内的瓦斯压力,随深度的增加而有规律地增加,可以大于、等于或小于静水压。 瓦斯压力梯度: 式中 P预测的甲烷带内深H(m)处的瓦斯压力,MPa m瓦斯压力梯度,MPa/m P0-甲烷带上部边界处瓦斯压力,取0.2MPa 。 H0-甲烷带上部边界深度,m
5、。,第二节 矿井瓦斯涌出,矿井瓦斯涌出包括: 普通涌出 特殊涌出,、矿井瓦斯涌出量,(一)绝对瓦斯涌出量 1、定义:每分钟内涌入巷道的瓦斯的立方 米数。 2、单位:立方米/分 3、符号:Q绝,(二)相对瓦斯涌出量 1、定义:每采一吨煤涌入巷道的瓦斯的立方 米数。 2、单位:立方米/吨 3、符号:q相,(三)绝对涌出量与相对涌出量的关系 Q绝 = T q 相 T :每分钟产煤量(吨) 如果年产量为A吨,则 A = T 365 24 60,( 四)瓦斯浓度 1、定义:空气中瓦斯体积和空气体积 的百分比。 瓦斯浓度=瓦斯体积/空气体积 2、瓦斯浓度与涌出量的关系 C = Q绝 / Q风 Q风 :风量
6、,例题 已知某矿日产量3000吨,总回风巷回风量为7600立方米/分,相对瓦斯涌出量为25立方米/吨,求总回风巷的瓦斯浓度?该浓度是否符合规程规定? 解:C= Q绝 /Q风 但Q绝 = q相 T = 25 3000 /(2460) =52.1立方米/分 故C= Q绝 /Q风=52.1 / 7600=0.68 因0.68 0.75, 所以总回风巷瓦斯浓度符合规程规定,二、影响瓦斯涌出的因素,决定于自然因素和开采技术因素的综合影响。 (一) 自然因素 1、煤层和围岩的瓦斯含量, 2、地面大气压变化。,(二)开采技术因素,1、开采规模产量与瓦斯涌出量的关系复杂 2、开采顺序与回采方法 -先开采,大;
7、回采率低,大;顶板管理 3、生产工艺-初期大,呈指数下降 4、风量变化-单一煤层,随风量减而增,煤层群 5、采区通风系统 6、采空区的密闭质量,三、矿井瓦斯涌出来源的分析与分源治理,按划分目的的不同,对矿井瓦斯来源有三种划分方式: .按水平、翼、采区来进行划分,作为风量分配的依据之一; .按掘进区、回采区和已采区来划分,它是日常治理瓦斯工作的基础; .按开采区、临近区划分,它是采煤工作面治理瓦斯工作的基础,四、瓦斯涌出不均系数,正常生产过程中,矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响其数值是经常变化的,但在一段时间内只在一个平均值上下波动,峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均系数。 矿井瓦斯涌出不均系
8、数表示为: kg=Qmax/Qa 式中:kg给定时间内瓦斯涌出不均系数; Qmax该时间内的最大瓦斯涌出量,m3/min; Qa该时间内的平均瓦斯涌出量,m3/min; 方法:确定区域,进回风量、瓦斯浓度,五、矿井瓦斯等级鉴定 1、鉴定等级 (1)低瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10立方米/吨,且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米/分。 (2)高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于10 立方米/吨,或矿井绝对瓦斯涌出量大于40立方米/分。 (3)煤与瓦斯突出矿井。,六、矿井瓦斯涌出量预测,瓦斯涌出量的预测:指根据某些已知相关数据,按照一定的方法和规律,预先估算出矿井或局部区域瓦斯涌出量
9、的工作。,瓦斯涌出量的预测的方法: (1)统计法 A、瓦斯涌出量梯度:深度与相对涌出量的比值 B、 物理含义 C、计算 (2)计算法: 以煤层瓦斯含量为基础进行计算。,(2)签定工作 鉴定时间:一般在每年夏季7月或8月份进行,鉴定月中,每隔10天签定一次,取三天签定结果的最大值作为最后结果。 测点布置:一般应布置在采区的回风巷道中,第二节 瓦斯爆炸及其预防,一、瓦斯爆炸的原因,瓦斯爆炸是瓦斯和氧气组成的爆炸性混合气体遇火源点燃产生的一种复杂的激烈的氧化反应。 CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O + 882.6kJ/mol,二、瓦斯爆炸的效应,(一)产生高温高压, 1、高温:18502
10、650 C 2、高压:7001000 kPa (二)生成大量有毒有害气体, CO = 4 CO2 = 8 O2 = 6 N2 = 82,三、瓦斯爆炸的条件,(一)瓦斯与空气混合成适当的浓度,(516) 说明: 1、 最猛烈的爆炸浓度为9.5; 2 、有煤尘飞扬时,爆炸浓度降至3;,规程的有关规定: 1、采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0,或二氧化碳浓度超过1.5时,必须停止工作 ,撤出人员,采取措施,进行处理。 2、采掘工作面及其它作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0时,必须停止用电钻打眼,爆破地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1.0时,严禁爆破。 3、采掘工作面及其它作业地
11、点风流中、电动机或其开关安设地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1.5时,必须停止工作 ,切断电源,撤出人员,进行处理。,(二)高温火源 1、点燃瓦斯所需的最低温度,叫做引火温度。 例如瓦斯浓度为6.5%时,引火温度为512 C,瓦斯浓度为14.7%时,引火温度为565 C; 2、瓦斯与高温热源接触时,并不立即燃烧和爆炸,而需经过一个很短的间隔时间,这种现象,叫做引火延迟性,其间隔时间,称为感应期。 瓦斯浓度越高,感应期越长,火源温度越高,感应期越短。,(三)足够的氧含量 当氧浓度降到12时,瓦斯失去爆炸性。 规程规定:井下工作地点的氧气浓度不得低于20 。,四、顶防瓦斯爆炸的措施,(一)防
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