煤矿矿井瓦斯防治【安全资格培训 国家统一题库】.ppt
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1、矿井瓦斯防治,国家统一题库 安全资格培训配套教材 新疆煤炭工业安全技术培训中心 时文玉 联系电话:7736901(办)4513060(宅),主要内容,一. 矿井瓦斯的性质 二. 煤层瓦斯的赋存及涌出 三. 矿井瓦斯等级及其鉴定; 四. 瓦斯抽放 五. 矿井瓦斯爆炸及预防措施 六. 矿井瓦斯浓度测定与瓦斯监控,第二节 矿井瓦斯的防治(201),一、矿井瓦斯的性质 1、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; 2、组成(广义):(1)、可燃气体:烷烃类(CnH2n2)、环烷烃类(CnH2n)、H2、CO、H2S;(2)、有毒气体:H2S、CO、SO2、NH3、NO2;(3)、
2、有害气体:N2、CH4、CO2、H2;(4)、放射性气体:氡气。 3、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)(201),二、特性(狭义) 1、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0.716kg/m3,相对密度0.554,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43%(氧气稀释到12%以下)有窒息危险。 4、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、 煤层瓦斯的存在形式及涌出(201),(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
3、其中; 2、瓦斯在一定的压力下以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1020%; (2)吸附瓦斯,静止状态,又分吸收、吸着两种, 约为瓦斯总量8090%; 如图621,瓦斯在煤层中的赋存状态,煤层中的瓦斯带状分布(204),氮气二氧化碳带;氮气带;氮气甲烷带;甲烷带,(二)煤层瓦斯含量及其影响因素 (202),煤层瓦斯含量:指单位质量或体积的煤中所含有的瓦斯量,包括游离和吸附两种形态单位m3/t或m3/m3 当前煤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。,煤层瓦斯含量的影响因素(202),1煤的变质程度; 2煤层露头; 3. 煤层的赋存深度:
4、4围岩性质; 5地质构造; 6. 煤层的倾角; 7. 水文地质条件:,(四) 煤层瓦斯压力(204),瓦斯压力:煤层中游离瓦斯的压力。 P=P0+m(H-H0) 其中 P深度H处的瓦斯压力,MPa; P0瓦斯风化深度的瓦斯压力,MPa; H0瓦斯风化深度,m m瓦斯压力梯度, MPa/ m,(五) 矿井瓦斯的涌出及预测(204),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、邻近煤层通过裂隙涌出的瓦斯及采落煤炭放散的瓦斯。 1、瓦斯涌出量:生产过程中瓦斯涌出到风流中的数量。 衡量指标: (1)绝对涌出量:单位时间内瓦斯涌出数量。立方米/分、立方米/天。 (计算如下),
5、(五) 矿井瓦斯的涌出及预测(204),QcH4=Q *C 单位:立方米/分,立方米/天 ;其中:QcH4瓦斯绝对涌出量(立方米/分,立方米/天) C总回风瓦斯量,%; Q总回风量(立方米/分) (2)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/吨; 计算公式:qcH4= QcH4 /A;单位:立方米/吨 其中: qcH4 -瓦斯相对涌出量; QcH4 -瓦斯绝对涌出量(立方米/天); A-煤产量(吨/天)。,(五) 矿井瓦斯的涌出及预测(204),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(或一般涌出和异常涌出)。 1、普通涌出:指在时间与空间上比较
6、均匀、普遍发生的不间断涌出,它是矿井正常状态下的涌出。 2、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) 矿井瓦斯的涌出及预测(204),2、影响因素 一)、自然因素 1、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; 2、埋藏特性。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。 3、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,二)、开采技术因素 1、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
7、响不大。 2、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; 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。 3、生产工艺。落煤时瓦斯涌出量越大。 4、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,瓦斯从上隅角涌出越大。,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。 划分等级及标准: 1、低瓦斯矿:q010m/t 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,1、鉴定时间
8、:一般78月份 2、鉴定条件:正常生产条件下(至少设计产量60%以上); 3、鉴定要求:鉴定月的上、中、下旬各一天; 4、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总回风瓦斯浓度%; 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。 5、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(208),(一)、抽放条件: 1、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; 2、规程145条规定(1)、一个
9、采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3 /min时,(2)、一个掘进工作面瓦斯绝对涌出量大于3m3 /min ,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 。 (3)、瓦斯绝对涌出量达到以下条件的 1)、q40m/min; 2)、年产量10-15Mt, q30m/min; 3)、年产量06-10Mt, q25m/min; 4)、年产量04-06Mt, q20m/min; 5)、年产量15m/min; 6)、煤与瓦斯突出矿井。,(二)、抽放方法(208),1、按抽放区域和瓦斯来源可分: (1)本煤层抽放; (2)邻近煤层抽放; (3)采空区抽放; (4)围岩抽放; 2、按抽放瓦斯煤层是否卸压
10、可分: (1)未卸压煤层抽放瓦斯; (2)卸压煤层抽放瓦斯; 3、按抽放时间顺序分: (1)采掘前预抽; (2)边采边抽; (3)采后抽放; 4、按抽放施工方法分: (1)钻孔抽放; (2)巷道抽放; (3)钻孔钻孔混合抽放。,临时抽放瓦斯泵站的抽放浓度(补充),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,但稀释后的风流瓦斯浓度不得超过0.75;引排到采区回风巷则不得超过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,则必须保证永久抽放系统管路内的瓦斯浓度不得低于25(干式抽放设备),利用瓦斯时则不得低于30。,五.瓦斯爆炸机理和事故原因(210),瓦斯爆炸的发生必
11、须具备三个基本条件,即:瓦斯浓度在爆炸界限内,一般为5%16%。混合气体中氧的浓度不低于12%。有足够能量的点火源。 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.瓦斯爆炸机理和事故原因(补充),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,随下列因素将使瓦斯爆炸界限扩大: 1)其它可燃气体和煤尘的混入; 2)
12、氧浓度增高; 3)气压增高; 4)环境温度升高; 5)点燃源的能量增大等等。,瓦斯煤尘爆炸惨像,瓦斯煤尘爆炸惨状,瓦斯 煤尘爆炸现场遗留物,瓦斯爆炸的主要防治措施(212),一、防瓦斯积聚 1、保证工作面的供风量,加强通风管理; 2、加强瓦斯的检查和监测;严格按规程管理; 3、及时处理采掘工作面瓦斯局部积聚(具体见213); 二、防瓦斯引燃 1、加强管理,提高防火意识; 2、严防放炮、电器、静电、机械、明火等火源出现;,瓦斯爆炸的主要防治措施(215),三、防事故扩大 1、实行分区通风,消灭串联通风; 2、安全出口、防爆门、反风装置符合规定; 3、隔爆、阻爆装置符合规定;如下图 4、加强瓦斯事
13、故防范的培训教育,提高安全意识。 5、必须由矿井技术负责人组织编织灾害预防和处理计划并认真实施。,隔爆水袋示意图,形同虚设的隔爆水袋,六、矿井瓦斯浓度测定与瓦斯监控(215),煤矿井下瓦斯浓度的检测,是了解瓦斯涌出情况,掌握其变化规律,防止瓦斯事故的 前提。煤矿安全规程第一百四十九条规定:矿井必须建立瓦斯、二氧化碳和其他有害气 体检查制度,矿长,矿技术负责人,爆破工,采、掘、通风的区队长,工程技术人员,班 长,流动电钳工下井时,必须携带便携式甲烷检测仪。,六、矿井瓦斯浓度测定与瓦斯监控(216),煤矿瓦斯检测按其方法可分为四大类: 一是实验室分析法,即从井下采取气样送到地面实验室进行分析测定。
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