煤矿安全规程第二章.docx

煤矿安全规程第二章.docx

《煤矿安全规程第二章.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《煤矿安全规程第二章.docx（22页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

煤矿安全规程第二章

科目

煤矿安全

教时

2

授课班级

课题

矿井瓦斯防治技术

教学日期

教学目的

1.掌握矿井瓦斯知识和《煤矿安全规程》有关规定。

2.培养学生对煤矿现场安全管理知识和安全检查的方法。

教学重点难点

重点：

瓦斯的概念及性质，瓦斯的成因，瓦斯赋存规律。

难点：

瓦斯赋存和运移规律。

教学反思

教研组长签字

教务处签字

教学过程

新课导入：

瓦斯爆炸是煤矿生产的主要灾害之一。

近年来，我国连续发生了几起特别重大瓦斯爆炸事故，造成大量的人员伤亡和财产损失，带来严重的社会影响。

第二章矿井瓦斯防治技术

第一节瓦斯的性质与赋存

矿井瓦斯是矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体的总称。

有时单独指甲烷（沼气）。

广义：

井下除正常空气的大气成份以外，涌向采矿空间的各种有毒、有害气体总称。

狭义：

煤矿生产过程中从煤、岩内涌出的，以甲烷为主要成份的混合气体总称。

教学过程

矿井瓦斯成分很复杂，其主要成分是甲烷（CH4），其次是二氧化碳（CO2）和氮气（N2），还含有少量或微量的重烃类气体（乙烷、丙烷、丁烷、戊烷等）、氢（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、硫化氢（H2S）等。

由于甲烷（俗称沼气）是矿井瓦斯的主要成分，因而人们习惯上所说的瓦斯，通常指甲烷而言。

来源：

（1）煤、岩层涌出（烷烃、环烷烃、芳香烃）；

（2）生产过程中产生（CO2、NO2、H2等）

（3）井下化学、生物化学反应生成（CO2、H2S、SO2）；

（4）放射性元素蜕变过程生成（Rn、He等）

一、矿井瓦斯性质（物理化学性质）

瓦斯是煤矿开采过程中释放出来的无色、无味、无嗅的气体，可燃烧、爆炸；

分子量：

16.049，分子直径：

0.41nm，

密度：

0.716Kg/m3（气态）、424.5Kg/m3（液态）

相对空气密度：

0.554,

难溶入水:

101.3KPa,20℃,3.31l/100lH2O

瓦斯的燃烧、爆炸性是矿井主要灾害之一。

二、CH4的危害及其经济价值

1、危害性（有四大危害）：

（1）可以燃烧，引起矿井火灾；

（2）会爆炸，导致矿毁人亡；

（3）浓度过高时会导致人员缺氧窒息、甚至死亡；

（4）发生煤（岩）与瓦斯突出，摧毁、堵塞巷道，甚至引起人员窒息死三、瓦斯爆炸。

2、重要能源

CH4+2O2CO2+2H2O+Q

1m3CH437022.2kJ相当于1～1.5Kg烟煤。

是重要的化工原料。

教学过程

瓦斯在煤体内存在的状态

煤体是一种复杂的多孔性固体，包括原生

孔隙和运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。

煤层中瓦斯赋存两种状态：

游离状态（图中1）

图2-1瓦斯在煤内的存在形态示意图

1—游离瓦斯；2—吸着瓦斯；3—吸收瓦斯；4—煤体；5—孔隙

四、煤层中瓦斯垂直分带

1、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。

垂直分为四带：

四带：

CO2-N2带、N2带、N2—CH4带、CH4带。

现场实际过程中，将前三带总称为瓦斯风化带。

教学过程

五、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），单位为m3/m3（cm3/cm3）或m3/t（cm3/g）。

煤的瓦斯含量包括游离瓦斯和吸附瓦斯含量之和。

主要影响因素：

1、煤的吸附特性煤的吸附性能决定于煤化程度，一般情况下煤的煤化程度越高，存储瓦斯的能力越强。

2、.煤层赋存状态煤层如果有或曾经有过露头长时间与大气相通，瓦斯含量就不会很大。

反之，如果煤层没有通达地表的露头，瓦斯难以逸散，它的含量就较大。

（1）露头

成煤的地质年代中，若有露头长时间与大气相通，瓦斯沿煤层流动，煤层瓦斯往往沿煤层露头排放，瓦斯含量大为减少。

（2）煤层倾角

∵

∴煤层倾角愈大，煤层瓦斯含量愈低。

例如:

芙蓉矿，北翼：

40°~80°,

南翼：

6°~12°，

教学过程

（3）埋藏深度

在近代开采深度内，CH4带内，但是如果埋藏深度继续增大，瓦斯含量增加的速度将要减慢。

煤层的埋藏深度越深，煤层中的瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就越困难。

课后思考题：

1.瓦斯的性质有哪些？

2.瓦斯在煤岩层中的存在状态可分为？

3.影响瓦斯含量的主要因素有哪些？

科目

煤矿安全

教时

2

授课班级

机电十班

课题

矿井瓦斯防治技术

教学日期

教学目的

1.掌握瓦斯涌出量的表示方法；并理解划分矿井瓦斯等级的目的。

2.分析矿井瓦斯的来源。

教学重点难点

重点：

瓦斯涌出的形式；瓦斯涌出的表示方法；矿井瓦斯等级的划分，矿井瓦斯的来源分析。

难点：

矿井瓦斯来源分析。

教学反思

教研组长签字

教务处签字

教学过程

复习：

1.瓦斯的性质、瓦斯的赋存状态。

2.影响瓦斯含量的因素。

新课导入：

案例：

8月20日,关岭自治县一煤矿发生瓦斯涌出事件,6名矿工窒息昏倒在矿井内,其中2名最先清醒过来的矿工立即采取自救后安全撤离,在等待救援过程中,另一名清醒过来的矿工沿着井口慢慢往外爬,用了5个小时,终于爬到了地面。

随后,救护队赶到救出了仍窒息在矿井里的3矿工,不幸的是,1名矿工已经死亡。

鄂尔多斯煤炭技工学校教案（副页）

教学过程

　　煤矿事故4矿工被困

　　记者20日深夜11时半接到热线电话称:

位于关岭县花江镇下哨村的下哨煤矿当天下午发生瓦斯涌出事件,尚有4名矿工受困在矿井里,生死不明。

记者当即赶往事发煤矿,于21日凌晨3时许到达煤矿,得知井下4名矿工除1人在等待救援期间花5小时自己爬出外,其余3人已经全部被救出来,但其中一人已经死亡。

　　据下哨煤矿的矿长李兴印介绍,20日上午,蔡和祥、袁发友、杨春明、袁发启、刘道刚及瓦检员杨志文下到距井口800米远的掘进面井作业,下午4时许,李兴印自己也下到矿井,他们往掘进面的煤层上洒水时,突然听到两声沉闷的响声,瓦检员杨志文大叫一声“快跑”,大家便返身往洞口方向逃,但除瓦检员成功跑出洞口外,李兴印等6人因瓦斯窒息倒在了距掘进面约40米远的地方。

李兴印说,约几分钟后,他与矿工刘道刚先后醒来,看见袁发启等4名矿工仍昏倒在地,他与刘道刚吃力地将4人平躺在地,之后,又找来石块,将风带割破,让空气对着距离最近的矿工袁发启吹,随后,李兴印与刘道刚迅速离开了井底,回到地面,并迅速向主管部门作了汇报。

通过案例可以看出，矿井瓦斯涌出给煤矿生产带来多么大的危害及困难，如果没有有效的防范措施，就会发生伤亡事故。

一、分析上述案例瓦斯涌出形式

1.瓦斯涌出形式分为普通涌出和特殊涌出。

瓦斯涌出形式：

指矿井瓦斯在时间、空间上的分布形式。

教学过程

（1）普通涌出：

长时间地、均匀地从煤体中涌出瓦斯。

特点：

时间上：

连续不断

空间上：

普遍存在

涌出强度：

缓慢、均匀。

（2）特殊涌出：

矿井生产过程中，在某些特定地点、突然地于一段时间内大量涌出瓦斯的现象。

特点：

时间上：

突然地、间隔的

空间上：

非普遍存在

涌出强度：

产生动力破坏。

二、瓦斯涌出量

1、含义瓦斯涌出量是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯量，对应于整个矿井的叫矿井瓦斯涌出量，对应于翼、采区或工作面，叫翼、采区或工作面的瓦斯涌出量。

2、瓦斯涌出量表示方法

1）绝对瓦斯涌出量

单位时间涌出的瓦斯体积，单位为m3/d或m3/min：

Qg=Q×C/100

式中Qg绝对瓦斯涌出量，m3/min；

Q风量，m3/min；

C风流中的平均瓦斯浓度，％。

2）相对瓦斯涌出量

平均日产一吨煤同期所涌出的瓦斯量，单位是m3/t。

qg=Qg/A

教学过程

式中：

qg相对瓦斯涌出量，m3/t；

Qg绝对瓦斯涌出量，m3/d；

日产量，t/d

说明：

（1）相对瓦斯涌出量单位的表达式虽然与瓦斯含量的相同，但两者的物理含义是不同的，其数值也是不相等的。

（2）相对涌出量的单位：

m3/t，过去采用：

m3/（t.d）是不正确的。

三、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，

它是决定瓦斯涌出量多少的最重要因素。

一般地，煤层的瓦斯含量越高，开采时的瓦斯涌出量也越大。

Exp：

焦作中马村矿,

淮南谢二矿C13煤，

2、地面大气压变化。

地面大气压变化引起井下大气压的相应变化，它对采空区（包括回采工作面后部采空区和封闭不严的老空区）或坍冒处瓦斯涌出的影响比较显著。

美国：

1910~1960，1/2的爆炸发生在气压急剧变化时期。

（二）开采技术因素

1、开采规模

教学过程

（1）矿井达产之前，绝对瓦斯涌出量随着开拓范围的扩大而增加。

绝对瓦斯涌出量大致正比于产量，相对瓦斯涌出量数值偏大而没有意义。

（2）矿井达产阶段后，绝对瓦斯涌出量基本随产量变化并在一个稳定数值上下波动。

对于相对瓦斯涌出量来说，如果矿井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤炭，产量变化时，对绝对瓦斯涌出量的影响虽然比较明显，但对相对瓦斯涌出量影响却不大，

（3）开采工作逐渐收缩时，绝对瓦斯涌出量又随产量的减少而减少，并最终稳定在某一数值，这是由于巷道和采空区瓦斯涌出量不受产量减少的影响，这时相对瓦斯涌出量数值又会因产量低而偏大，再次失去意义。

2、开采顺序与回采方法

首先开采的煤层（或分层）瓦斯涌出量大。

采空区丢失煤炭多，回采率低的采煤方法，采区瓦斯涌出量大。

顶板管理采用陷落法比充填法能造成顶板更大范围的破坏和卸压，临近层瓦斯涌出量就比较大。

3、生产工艺

瓦斯从煤层暴露面（煤壁和钻孔）和采落的煤炭内涌出的特点是，初期瓦斯涌出的强度大，然后大致按指数函数的关系逐渐衰减。

4、风量变化

矿井风量变化时，瓦斯涌出量和风流中的瓦斯浓度会发生扰动，但很快就会转变为另一稳定状态。

5、采区通风系统

采区通风系统对采空区内和回风流中瓦斯浓度分布有重要影响。

6、采空区的密闭质量

教学过程

采空区内往往积存着大量高浓度的瓦斯（可达60～70%），如果封闭的密闭墙质量不好，或进、回风侧的通风压差较大，就会造成采空区大量漏风，使矿井的瓦斯涌出增大。

四、矿井瓦斯等级及其鉴定

1.矿井瓦斯等级划分

依据：

《2009版规程133条》规定：

一个矿井中，只要有一个煤（岩）层中发现过瓦斯，该矿井即定为瓦斯矿井，并依照矿井瓦斯等级的工作制度进行管理，矿井瓦斯等级按照日产吨煤涌出瓦斯量（相对瓦斯涌出量）和瓦斯涌出形式分为：

低瓦斯矿井：

10m3及其以下且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米／分；

高瓦斯矿井：

10m3以上且矿井绝对瓦斯涌出量大于40立方米／分；

煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

五、矿井瓦斯来源分析

编号：

QD-0507-02

教学过程

复习：

1.矿井瓦斯涌出的形式？

2.影响矿井瓦斯涌出的因素？

新课导入：

一、概述

瓦斯的最大危害就是发生爆炸。

不仅能造成人员伤亡，而且会严重摧毁井下设施，中断生产。

有时还会引起煤尘爆炸和井下火灾，从而加重灾害，使生产难以在短期内恢复。

教学过程

危害:

Ø一种极其严重的灾害，一旦发生，不仅造成大量人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设施、中断生产。

Ø可能引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌和顶板冒落等二次灾害，使生产难以在短期内恢复。

世界上最大一次瓦斯爆炸：

1942年日本霸占我国东北时期，在本溪煤矿由电气火花引起的瓦斯爆炸和煤尘爆炸，共有1549人死亡伤:

146人。

2000年贵州木冲沟“9·27”162

2004年河南大平“10·20”148

2004年陕西陈家山“11.28”166

2005年辽宁孙家湾“2·14”214

发展趋势：

Ø随着开采深度增加，瓦斯涌出量增大，发生爆炸的可能性增大；

Ø机械化程度的提高，火源点增多，摩擦火花增多；

Ø导致伤亡的爆炸事故仍然不少，未杜绝；

Ø后果严重性没什么改变；

Ø多数事故是人为的、组织管理上的缺陷；

Ø爆炸次数与矿井瓦斯涌出量之间无必然联系，1/3的爆炸发生在低瓦斯矿井。

∴预防矿井瓦斯爆炸是一项重大的任务，研究和掌握瓦斯爆炸的防治技术，对煤矿安全生产具有重要意义。

教学过程

二、瓦斯爆炸的危害

矿内瓦斯爆炸的有害因素是，高温、冲击波和有害气体。

焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。

从正常的燃烧速度（1～2.5m/s）到爆轰式传播速度（2500m/s）。

焰面温度可高达2150～2650°C。

焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾。

冲击波锋面压力由几个大气压到20大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100大气压。

其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡，设备和通风设施损坏，巷道垮塌。

瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成份为O2：

6％～10％，N2：

82％～88％，CO2：

4％～8％，CO：

2％～4％。

如果有煤尘参与爆炸，CO的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。

主要危害有：

1）、火焰锋面----瓦斯爆炸时沿巷道运动的化学反应带和燃烧带的总称。

特点：

（1）传播速度几m/s～2500m/s；

（2）温度大于1000℃；

（3）传播距离几十m～几百m。

危害：

（1）造成人员大面积皮肤深度烧伤，呼吸器官粘膜烫伤；

（2）破坏电气设备；

（3）引燃井巷可燃物。

2）、冲击波

教学过程

危害：

冲击波通过时会对人体造成危害，多数情况下，这些创伤具有综合（创伤、烧伤等）多样的特点。

冲击波前沿剩余压力对人的作用特点如下：

0.003～0.01MPa:

无创伤

0.011～0.02MPa:

头昏、轻伤

0.04MPa：

中度创伤：

震伤、失去知觉、骨折

0.06MPa：

重伤：

内脏受伤，严重脑震荡、骨折

0.3MPa：

有较大死亡可能性（75%）

0.4MPa：

死亡率为100%

在瓦斯爆炸过程中，由于能力突然释放即会产生冲击波，它是由压力波发展而成的。

正向冲击波传播时，其压力一般为10kPa～2MPa，但其遇叠加或反射时，常常可形成高达10MPa的压力。

冲击波的传播速度高于音速（340m/s）。

正向冲击波：

波峰压力几十kP～2Mpa。

反向冲击波：

压力波叠加，压力高达10MPa，

冲击波传播速度≮音速。

传播距离几千m，甚至波及地面。