矿井通风与瓦斯防治.docx

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矿井通风与瓦斯防治

老虎头煤矿安全技术培训中心

教案

培训工种：

输送机司机

课程：

矿井通风与瓦斯防治

课时：

（讲授8学时实验2学时）

编写教师：

曹文德

2005．9．29

第一节矿井通风。

教学目的：

1、通过培训，使每个学员深刻认识矿井通风的重要性，掌握安全生产方针，政策和法律法规，增强法制观念和安全意识，提高遵章守纪的自觉性，杜绝“三违”现象。

2、懂得井下工作人员必须有适量的新鲜空气。

并排出有害气体与粉尘，为安全生产创造良好条件。

重点讲解井下空气和风流有关规定。

一、矿井通风的任务是什么？

1、供给井下工作人员适量的新鲜空气；

2、稀释并排出有害气体与粉尘；

3、为井下创造良好的气候条件；

二、矿井空气

1、井下空气主要成分是什么？

来源有哪些？

井下空气主要成分：

A氧气B氮气C二氧化碳。

当压力为1个大气压Q2=20.96%、N2=79%、CO2=0.04%，压力增加，井下有害气体增加，空气温度升高。

《煤矿安全规程》第100条规定：

采掘工作面进风流中，O2不低于20%；CO2不超过0.5%，有害气体不超过表1规定。

2体及其安全标准。

a二氧化碳CO2

采掘面CO2进风流中不超过0.5%，矿井总回风或一翼回风巷瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因进行处理。

采区回风巷，采掘工作面回风巷中二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。

b瓦斯CH4

瓦斯是各种有害气体的总称。

它的主要成分为甲烷CH4，瓦斯爆炸的下限为5%，上限为16%；9.5%爆炸威力最强。

瓦斯具有窒息性，燃烧性和爆炸性。

比空气轻。

控制瓦斯在安全含量以下，杜绝一切引燃引爆火源，瓦斯事故是可以避免的。

c一氧化碳CO

一氧化碳主要在爆破过程，矿井火灾及瓦斯煤尘爆炸时产生。

它无色无味，无嗅，是一毒性很大的气体。

当空气浓度达0.4%时，短时间内会使人丧失知觉，以致死亡。

d二氧化氮NO2

二氧化氮主要来源于爆破，它是一种剧毒气体，对人的眼睛，呼吸道及肺组织有强烈的腐蚀作用，能引起肺水肿，浓度达0.025%时，人短时间内死亡。

e二氧化硫SO2

二氧化硫无色，但具有硫磺气味。

它主要由含硫煤炭的氧化和自燃，以及在含硫煤层中进行爆破时产生。

SO2对人的眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用。

浓度达0.05%时，会引起支气管炎，肺气肿，短时间内能导致人死亡。

f硫化氢H2S

硫化氢是一种无色有臭鸡蛋味的气体，它是一种剧毒气体，对人的眼睛粘膜有强烈的刺激作用。

达6%遇火源能爆炸，达0.1时%，短时间会使人死亡。

《规程》规定CO最高浓度0.0024%

二氧化碳NO2最高浓度0.00025%

二氧化硫SO2最高浓度0.0005%

硫化氢H2S最高浓度0.00066%

氨NH3最高浓度0.004%

氢H2最高浓度0.5%

3我国《规程》对井下温度有何规定？

最适宜的温度为15°C—20°C，采掘工作面的气温不得超过26°C；机电硐室的气温不得超过30℃。

4巷中的风速有何规定？

见《规程》101条规定。

5巷中的风流有哪三种压力？

静压、位压及速压。

详细风矿井通风B类13页。

第二节矿井通风系统

一、通风系统：

矿井通风系统是指矿井的通风方法、通风方式、通风网络和通风设施的总称。

它包括从进风到回风的全部路线。

1、通风方法：

分抽出式，压入式和混合式三种。

2、矿井通风方式分：

中央式、对角式和混合式三类。

3、通风网络联接形式：

A串联网络B并联网络C角联网络

二、矿井漏风与通风设施

1、什么叫有效风量？

经通风系统送到用风地点的风量称为有效风量。

2、矿井漏风有哪些危害？

矿井通风中的漏风是普遍存在的现象。

可分为：

外部漏风和内部漏风。

在抽出式通风矿井中，外部漏是指地表塌陷裂隙和通风机漏风。

内部漏风是指矿井内部的各种漏风。

如A、局部漏风B、连续分布漏风。

（以上讲述）

漏风使有效风量低，通风机风量增加，影响安全生产和工作人员的身体健康，漏风会使有自燃倾向的物质自然发火，甚至酿成井下火灾。

由于漏风能使通风系统的可能性和稳定性遭到破坏，会使某些角联风路出现风量反向，因此可能酿成瓦斯事故。

抽出式通风矿井的地表漏风，将会把有害气体带入井下，使井下气候条件恶化和影响安全生产。

3、矿井通风设施

通风设施是控制井下风流流动的设施，是矿井通风系统的重要组成部分。

为了在正常情况下保证风流按照规定的方向、定量流动，而在灾变时期仍维持正常通风或便于调整风流，就必须在矿井井巷中某些地点设置一系列通风构筑物，这些通风构筑物统称为通风设施。

主要通风设施有：

风门、风桥、风硐、防爆门、反风装置、风墙和风窗。

第三节、矿井瓦斯防治

一、瓦斯的性质与赋存状态

1、什么叫矿井瓦斯？

它是怎样生成的？

矿井瓦斯是有害气体的总称，有时单独指甲烷。

瓦斯来自煤层和煤系地层，它的形成经历了两个不同的造气时期，从植物遗体到形成泥炭，属于生物化学造气时期，从褐煤，烟煤到无烟煤，属于变质作用造气时期；生化时期埋藏较浅，气体通过渗透和扩散很容易排到大气中，一般不会保留在煤层内。

现今煤层的瓦斯，仅是变质作用生成的气体总量的3%—24%。

2、瓦斯有哪些性质？

矿井瓦斯有什么危害？

矿井瓦斯是一种无色、无味、无嗅、无毒的气体，比空气轻。

它混合到空气中，看不见、摸不到、闻不出，但它在空气中占的比例大了，会使空气中氧气含量减低，能造成人员缺氧窒息死亡。

甲烷在空气中达到一定浓度，遇到高温热源能燃烧和爆炸。

3、什么叫矿井瓦斯涌出和矿井瓦斯涌出量？

煤矿开采过程中，由于煤层被破坏和煤层原始力状态的改变，赋存在煤层中的瓦斯缓慢地、连续地、长时间地涌入开采空间的现象，称为矿井瓦斯涌出。

矿井瓦斯涌出量是指在开采过程中，单位时间内或单位重量煤中放出的瓦斯量。

4、矿井瓦斯涌出量有几种表示方法？

相互关系怎样？

如何进行计算？

表示方法有两种。

⑴绝对瓦斯涌出量。

是指单位时间内涌入采掘空间的瓦斯数量。

用m³/min或m³/d表示。

计算公式QCH4=QC

式中：

QCH4——矿井绝对瓦斯涌出量，m³/min

Q——（或采区）总回风量m³/min

C——（或采区）总回风流中的瓦斯浓度%

1440——1昼夜的分钟数。

⑵相对瓦斯涌出量

是指在矿井正常生产条件下，月平均日产1T煤所涌出的瓦斯数量，用m³/t表示。

公式qcH41440QCH4N/A

式中：

qcH4——矿井（或采区）相对瓦斯涌出量m³/t

QCH4——矿井（或采区）绝对瓦斯涌出量m³/min

A——矿井（或采区）月产煤量t

N——矿井（或采区）的月工作天数

影响矿井瓦斯涌出量的因素：

矿井瓦斯涌出量并不是固定不变的，它随自然条件和开采技术条件的变化而变化。

⑴煤层瓦斯含量

⑵地面大气压力的变化

⑶开采规模

⑷开采程序

⑸采煤方法与顶板管理

⑹生产工序

⑺通风压力

⑻采空区管理。

详见书7—8页。

6、矿井等级的划分（矿井通风教案已有，省略）

7、如何进行矿井瓦斯等级的鉴定工作？

凡瓦斯矿井，每年都必须进行一次矿井瓦斯等级的鉴定工作。

⑴准备工作：

成立鉴定小组，编制实施方案，备齐所需测定仪器和记录，测算所用的表格等物品；校正所用仪器。

⑵井下测定：

a选定测点。

b测定内容。

风量；风流瓦斯浓度；风流二氧化碳；气象条件（地面和井下的气温、气压、温度等）。

c测定时间与方法。

一般为7月或8月，间隔10d，早中晚三班测定；每班应在班前、班中、和班末各测一次，取平均值；同一断面上中下分别测定，取风流瓦斯浓度，二氧化碳浓度和温度等的平均值。

并将测定数据及时记录表中。

⑶资料整理（见11页表）

⑷注意事项：

⑸确定矿井瓦斯等级。

需要说明的是，对矿井的二氧化碳涌出量也要进行鉴定。

根据鉴定结果，提出确定矿井等级的意见，连同有关资料一同报上级主管部门审批、备案。

二、瓦斯爆炸及其防治

1、什么叫瓦斯爆炸？

瓦斯爆炸的基本条件是什么？

瓦斯在高温火源下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热，这些热量能够使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压并以极高的速度向外冲击产生动力现象，这就是瓦斯爆炸。

三个基本条件是：

⑴一定的瓦斯浓度5%—16%。

⑵一定的引火温度：

一般为650°C—750°C，明火，煤炭自燃，电气火花、吸烟、放炮、架线火花等都是足以引燃瓦斯。

⑶充足的氧气含量：

当氧气浓度降到12%时，混合气体中的瓦斯就失去爆炸性。

氧气低于12%时，短时间内就能导致人窒息死亡。

因此《规程》规定，井下工作地点的氧气含量不得低于20%。

2、什么是界限？

为什么在爆炸之外瓦斯不能爆炸？

瓦斯爆炸具有一定浓度范围，只有在这个浓度范围内，瓦斯才能够爆炸。

这个范围为瓦斯爆炸的界限。

瓦斯爆炸的界限一般认为是5%—16%。

低于5%时，由于参加化学反应的瓦斯较少，不能形成热量积聚，因此，不能爆炸，只能燃烧。

高于16%。

时，空气中的氧气不足，只能部分瓦斯与氧气发生反应，所生成的热量被多余的瓦斯和周围介质吸收而降温，所以也就不能发生爆炸。

3、影响瓦斯爆炸的主要因素。

⑴影响瓦斯爆炸界限的主要因素有可燃性气体，煤尘，惰性气体及混合气体的初始温度等。

⑵影响瓦斯爆引火温度的主要因素有瓦斯浓度，混合气体压力及火源性质等。

见32页。

4、影响瓦斯爆炸的主要危害有哪些？

影响瓦斯爆炸的主要表现以下三个方面。

⑴爆炸温度：

当瓦斯浓度为9.5%时，爆炸瞬时温度可达1850°—2650°，不仅会烧伤人员，烧坏设备，还可引起井下火灾。

⑵爆炸压力：

瓦斯爆炸产生的高温使气体突然膨胀，爆炸处以每秒几百米的速度向前冲击，称做正向冲击。

爆炸后，由于爆炸气体从爆源处高速向外冲击，生成的一部分水蒸气又很快冷却凝集形成低压稀薄区，在压差作用下，爆炸气体连同爆源外围气体又以极高的速度反向冲回爆炸地点、遇未灭火源，就可产生第二次爆炸。

又称反向冲击。

⑶有毒有害气体：

据分析瓦斯爆炸后气体成分为：

氧气Q26%—10%，氮气N282%—88%，二氧化碳CO24%—8%，一氧化碳2%—4%。

爆炸后产生大量一氧化碳是造成人员伤亡的主要原因。

如果有煤尘参与爆炸，一氧化碳的生成量会更大，危害就更为严重。

5、瓦斯积聚发生有哪些规律？

⑴局部通风机停止运转引起瓦斯积聚；

⑵风筒断开或严重漏风引起瓦斯积聚；

⑶采掘工作面风量不足引起瓦斯积聚；

⑷风流短路引起瓦斯积聚；

⑸通风系统不合理，不完善引起瓦斯积聚；

⑹采空区或盲巷瓦斯积聚；

⑺巷道支架后空间及高顶区瓦斯积聚；

⑻瓦斯涌出异常引起瓦斯积聚；

⑼局部地点瓦斯积聚；

6、什么叫“一炮三检”和“三人连锁放炮”制？

“一炮三检”是要求放炮工在井下爆破工艺过程中的装药前、放炮前和放炮后，都要分别进行瓦斯检查。

并填“一炮三检”的记录手册。

三人连锁是：

瓦斯工携带放炮器“钥匙”，生产组长携带“工作牌”，放炮工携带“放炮牌”，放炮前由三人检查风流瓦斯浓度和其他放炮安全事项，符合要求后，开始交换牌子和钥匙；生产组长和瓦斯工交换，组长持钥匙进行连炮工艺，用手中的钥匙换放炮工手中的放炮牌，之后由放炮工起爆；炮响后，瓦斯工检查瓦斯合格后，生产组长换回放炮工钥匙去连炮，周而复始，直到放炮结束。

7、什么是“三专两闭锁”？

高、突矿井（区域或掘进工作面）的局部通风机和掘进工作面中的电气设备要实现“三专”（专用变压器、专用开关、专用线路），两闭锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）。

低瓦斯矿井的采、掘工作面的供电要分开。

三、煤与瓦斯突出及其防治

1、什么叫瓦斯喷出？

瓦斯喷出分哪几类？

矿井瓦斯喷出是指大量承压状态的瓦斯从肉眼可见的煤岩裂缝中快速喷出的现象。

瓦斯喷出的通道有两类：

一类为原始地质构造孔洞，裂隙等，从此类通道喷出的瓦斯的特点是流量大、持续时间长、无明显地压显现；另一类为采掘地压显现时生成的裂隙，此类与地质构造有关。

他的特点是：

喷出持续时间较短；流量与卸压区面积、瓦斯压力和瓦斯含量大小等因素有关。

2、瓦斯喷出有哪些预兆？

有地压增大，发生底鼓、破坏支架，煤层变软，瓦斯涌出忽大忽小，有时出现嘶嘶声。

3、井下最易积聚的地点有哪些？

①采煤工作面的上隅角；

②独头掘进巷道上角；

③顶板冒落的空洞内；

④停风和盲巷；

⑤采空区边界区；

⑥采掘机械切割机周围；

⑦其它低风速等区域。

4、什么叫煤与瓦斯突出？

矿井突出现象分为哪几类？

煤与瓦斯突出是指煤矿井下采掘过程中，在很短时间（几秒到几分钟）内从煤（层）体内部空间突然喷出大量煤“岩”和瓦斯（二氧化碳）的一种动力现象。

将突出现象分成4类，即煤与瓦斯突出，煤的突然压出，煤的突然倾出，岩石与瓦斯突出。

5、发生煤与瓦斯突出前有哪些预兆？

⑴地压显现预兆：

煤炮声、支架断裂、岩煤开裂掉碴，底鼓、岩煤自行剥落，煤壁颤动、钻孔变形、垮孔、顶钻、夹钻杆、钻机过负荷等。

⑵瓦斯涌出预兆：

瓦斯涌出异常，忽大忽小，煤尘增大、气温异常、气味异常，打钻喷瓦斯、喷煤粉、哨声、蜂鸣声等。

⑶煤结构预兆：

层理紊乱、强度降低、松软或不均质，暗淡无光泽、厚度增大、软分层厚度增大，倾角变陡、挤压褶曲、波状隆起，煤体干燥、煤体断裂等。

6、什么叫“四位一体”的防突措施？

即突出危险性预测，防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施。

7、防治岩石与瓦斯突出有哪些主要措施？

有岩石与瓦斯突出的岩层内掘进巷道时，可采取取岩芯法或突出预兆法预测岩层的突出危险性。

有突出危险时，必须采取防治岩石与瓦斯突出的措施。

①在一般或中等程度突出危险地带可采用浅孔爆破降低突出频率和强度。

②在严重突出危险带，可采用超前钻孔和深孔松动爆破措施。

③在严重突出危险地带中掘进放炮时，在工作面附近应安设挡栏，以限制突出强度。

8、水力冲孔是在安全岩（煤）柱保护下，向有自喷能力的煤层打钻，同时送入高压水，使煤体应力和瓦斯得以释放，以减少或消除突出危险性。

9、超前钻孔是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔，其有效影响半径大于0.7M，钻孔长度不得小于10M，超前距不得小于5M，以排放瓦斯。

10、深孔松动爆破是在工作面前放打若干个一定深度的炮眼，通过爆破使周围煤体破碎，使应力集中带向煤体深部推移，达到卸压和排放瓦斯的作用。

11、深孔控制卸压爆破：

与一般深孔松动爆破相比，其有两个特点：

一是将爆破孔长度由8M—10M增加到20M—25M；二是在爆破孔附近打了不装药的控制孔，以增大卸压和排放瓦斯的效果。

12、前、探支架：

前探支架一般是向工作面前方打钻孔，孔内插入钢管或钢轨，其长度为两次掘进长度再加0.5M。

掘是每循环一次，打一排钻孔，形成两排钻孔交替前进，钻孔间距为0.2M—0.3M。