第十八章矿井运输和提升.ppt

河南理工大学《采煤概论》精品课程
第15章矿井瓦斯与矿尘
本章主要内容
第15章矿井瓦斯与矿尘
第一节矿井瓦斯的存在状态
第二节矿井瓦斯涌出量
第三节瓦斯爆炸及其预防
第四节瓦斯喷出与突出及其预防
第五节瓦斯抽放
第六节矿尘
第一节矿井瓦斯的存在状态
一、瓦斯的生成
瓦斯是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外,在高温、高压的环境下中,在成煤的同时,由于物理和化学作用,可继续生成瓦斯。
二、瓦斯的性质
瓦斯是无色、无味、无臭的气体,但有时可以闻到类似苹果的香味,这是出于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。,。助燃也不能维持呼吸,瓦斯在空气中达到一定浓度时,遇火能燃烧或爆炸。在煤矿的采掘过程中,当条件合适时,会发生瓦斯突出(喷出),产生严重的破坏作用。
第一节矿井瓦斯的存在状态
三、瓦斯的存在状态
瓦斯在煤体中存在的状态可分为两类:即游离状态和吸着状态。
游离状态也叫自由状态,这种瓦斯是以自由气体状态存在于煤体或周围岩体的裂缝孔隙之中,游离瓦斯量的大小与存储空间的容积、瓦斯压力成正比,与温度成反比。
吸着状态又称为结合状态,起特点是瓦斯与煤或某些岩石结合成一体,不再以自由气态形式存在。按其结合形式不同又可分为吸附吸收两种:吸附状态是由于固体粒子与瓦斯分子之间分子吸引力的作用,使瓦斯分子在固体颗粒表面上形成很薄的吸附层;吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部。
煤体是一种复杂的多孔性固体,在成煤过程中生成的瓦斯,经过漫长的地质年代,大部分已排放入大气,只有一小部分至今仍被保存在煤体或围岩中。
第二节矿井瓦斯涌出量
一、煤层瓦斯的含量
煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤体,在一定压力和温度下所含的瓦斯数量(即游离瓦斯和吸着瓦斯的总和),用m3/t或m3/m3表示。
二、瓦斯的涌出形式
(1)普通涌出:瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。这种涌出的方式涌出的面积大、时间长,是瓦斯涌出的主要形式。
(2)特殊涌出:特殊涌出又可以分为瓦斯喷出和煤(岩)与瓦斯突出两种。
第二节矿井瓦斯涌出量
三、瓦斯涌出量的计算
1)矿井绝对瓦斯涌出量:指矿井在一定时间或单位时间内所涌出的瓦斯数量,通常用m3/d或m3/min来表示。即:
15-1
15-2
15-3
15-4
第二节矿井瓦斯涌出量
四、矿井瓦斯等级
根据《规程》规定,一个矿井只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为:
(1)低瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
(2)高瓦斯矿井:矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出矿井
第三节瓦斯爆炸及其预防
一、瓦斯爆炸的条件及其影响因素
瓦斯爆炸的三个充分必要条件:瓦斯浓度、引火温度和氧的浓度。
1. 瓦斯浓度
瓦斯只在一定浓度范围内爆炸,该浓度范围称为瓦斯爆炸界限,其最低浓度界限叫爆炸下限,最高浓度界限叫爆炸上限,瓦斯在空气中的爆炸下限为5%~6%,上限为14%~16%。
当瓦斯浓度低于爆炸下限时,遇高温火源并不爆炸,但能在火焰外围形成稳定的燃烧层。当瓦斯浓度高于爆炸上限时,失去其爆炸性,但在空气中遇火仍会燃烧。%时,其爆炸威力最大。当瓦斯浓度为7%~8%时最容易爆炸。
第三节瓦斯爆炸及其预防
2、引火温度
瓦斯的引火温度受瓦斯浓度、火源性质及混合气体的压力等因素而变化,一般认为,瓦斯的引火温度为650~750℃,。当混合气体在压力增高时,引燃温度即降低。在引火温度相同时,火源面积越大、点火时间越长,越易引燃瓦斯。
3、氧的浓度
在煤矿井下巷道及采场等一般氧浓度均满足瓦斯爆炸条件(氧浓度>12%)。井下含瓦斯的混合气体中氧的浓度降低时,瓦斯爆炸界限随之提高。当氧的浓度低于12%时,混合气体即失去爆炸性。
第三节瓦斯爆炸及其预防
二、预防瓦斯爆炸的措施
1、防止瓦斯积聚的措施
1)加强通风
2)及时处理局部聚集的瓦斯
3)加强瓦斯监测检测
2、防止瓦斯引燃措施
1)在井口和井口房内,禁止使用明火。
2)在瓦斯矿井,要使用防爆型或安全火花型电器设备,对其防爆性能要经常检查,不符合要求的要及时更换。
3)严格执行放炮制度。
4)严格管理火区,防止密闭墙漏风,并定期测定火区温度。