礦井瓦斯危害及防治

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1、礦井瓦斯危害及防治一、瓦斯概念及性質(zhì)二、瓦斯的主要危害三、瓦斯爆炸一、瓦斯概念及性質(zhì)礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)過程中，從煤、巖內(nèi)涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的總稱。在本章所描述的有關(guān)瓦斯的物理、化學(xué)性質(zhì)等特性，均是針對甲烷而言。礦井瓦斯的組成成分及其比例關(guān)系因成因不同而有差別。一般情況下，含有甲烷（可達(dá)80%～90%）和其它烴類，如乙烷、丙烷，以及CO2（如吉林營城煤礦）和稀有氣體。個別煤層內(nèi)含有H2、CO（如山東新汶礦務(wù)局）、H2S（如河南鶴壁四礦）。一、瓦斯概念及性質(zhì)甲烷（CH4，俗稱沼氣），是無色、無味、無毒的氣體。甲烷分子的直徑為0.37

2、58×10-9m，可以在微小的煤體空隙和裂隙里流動。其擴(kuò)散速度是空氣的1.34倍，從煤巖中涌出的瓦斯會很快擴(kuò)散的巷道空間。甲烷標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時的密度為0.716kg/m3，比空氣輕，與空氣相比的相對密度為0.554。如果巷道上部有瓦斯涌出源，風(fēng)速低時，容易在頂板附近形成瓦斯積聚層。瓦斯微溶于水，在20oC和0.103Mpa（1atm）時，100L水可以溶解3.31L甲烷，0oC時可以溶解5.56L甲烷。二、瓦斯的主要危害1.使人窒息。甲烷雖然無毒，但其濃度如果超過57%，能使空氣中氧濃度降低至10%以下。瓦斯礦井通風(fēng)不良或不通風(fēng)的煤巷，往往積存大

3、量瓦斯。如果未經(jīng)檢查就貿(mào)然進(jìn)入，因缺O(jiān)2而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此類事故在煤礦并不鮮見。2.燃燒及爆炸。瓦斯在適當(dāng)?shù)臐舛饶苋紵捅āＷ?675年英國茅斯汀礦發(fā)生第一次瓦斯爆炸二、瓦斯的主要危害事故以后（我國最早關(guān)于瓦斯爆炸的文獻(xiàn)記載見于1603年），世界各產(chǎn)煤國家都發(fā)生過各種損失程度的瓦斯爆炸事故。3.煤與瓦斯突出。在煤礦的采掘生產(chǎn)過程中，當(dāng)條件合適時，會發(fā)生瓦斯噴出或煤與瓦斯突出，產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞作用，甚至造成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。三、瓦斯爆炸瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。我國最早關(guān)于煤礦瓦斯爆炸的文獻(xiàn)記載見于山西省《高

4、平縣志》，萬歷三十一年（1603年），山西省高平縣唐安鎮(zhèn)一煤井發(fā)生瓦斯爆炸事故，文中描述瓦斯爆炸時的情形為：“火光滿井，極為熏蒸，人急上之，身已焦?fàn)€而死，須臾雷震井中，火光上騰，高兩丈余”。國外文獻(xiàn)記載的最早瓦斯爆炸事故，是1675年發(fā)生于英國茅斯汀煤礦的瓦斯爆炸。三、瓦斯爆炸世界煤礦開采史上最大的傷亡事故，是1942年發(fā)生于遼寧本溪煤礦瓦斯、煤塵爆炸，造成1549人死亡，146人受傷。1960年5月9日13時45分，大同礦務(wù)局老白洞礦發(fā)生瓦斯（有的資料說為煤塵）爆炸事故，死亡684人（有的資料說為682人）。三、瓦斯爆炸本世紀(jì)60年代以來

5、，由于大型高效通風(fēng)機(jī)的投入使用，自動遙測監(jiān)控裝置的使用和采取了瓦斯抽放等一系列技術(shù)措施，瓦斯爆炸事故已逐漸減少，但是還是不能完全杜絕。所以掌握瓦斯爆炸的原因、規(guī)律和防治措施，極為重要。1.瓦斯爆炸的條件⑴瓦斯的爆炸濃度理論分析和試驗(yàn)研究表明：在正常的大氣環(huán)境中，瓦斯只在一定的濃度范圍內(nèi)爆炸，這個濃度范圍稱瓦斯的爆炸界限，其最低濃度界限叫下限，其最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為5%～6%，上限為：14%～16%。瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，遇高溫火源并不爆炸，只能在火焰外圍形成穩(wěn)定的燃燒層。濃度高于1.瓦斯爆炸的條件爆炸上限時，在

6、該混合氣體內(nèi)不會爆炸，也不燃燒，如有新鮮空氣供給時，可是在混合氣體與空氣的接觸面上進(jìn)行燃燒。在正?？諝庵型咚?jié)舛葹?.5%時，化學(xué)反應(yīng)最安全，產(chǎn)生的溫度與壓力也最大。瓦斯?jié)舛?%～8%是最容易爆炸，這個濃度稱最優(yōu)爆炸濃度。必須強(qiáng)調(diào)指出，瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到許多因素的影響，其中重要的有：（1）氧的濃度（2）其它可燃?xì)怏w（3）煤塵（4）空氣壓力（5）惰性氣體1.瓦斯爆炸的條件（2）充足的氧含量氧氣的濃度必須大于12%，氧濃度低于12%時，混合氣體就失去爆炸性。（3）足夠能量的點(diǎn)火源。①溫度不低于650℃；②能量大于0.28mJ；③

7、持續(xù)時間大于爆炸感應(yīng)期。2.瓦斯爆炸的危害礦內(nèi)瓦斯爆炸的有害因素是：高溫、沖擊波和有害氣體。焰面是巷道中運(yùn)動著的化學(xué)反應(yīng)區(qū)和高溫氣體，其速度大、溫度高。從正常的燃燒速度（1～2.5m/s）到爆轟式傳播速度（2500m/s）。焰面溫度可高達(dá)2150～2650℃。焰面經(jīng)過之處，人被燒死或大面積燒傷，可燃物被點(diǎn)燃而發(fā)生火災(zāi)。2.瓦斯爆炸的危害沖擊波峰面壓力由幾個大氣壓到20大氣壓，沖擊波疊加和反射時可達(dá)100大氣壓。其傳播速度總是大于聲速，所到之處造成人員傷亡、設(shè)備和通風(fēng)設(shè)施損壞、巷道垮塌。瓦斯爆炸后生成大量有害氣體，某些煤礦分析爆炸后的氣體成分

8、為O26%～10%，N282%～88%，CO24%～8%，CO2%～4%。如果有煤塵參與爆炸，CO的生成量更大，往往成為人員大量傷亡的主要原因。3.預(yù)防瓦斯爆炸的措施（1）防止瓦