瓦斯及瓦斯危害.docx

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瓦斯及瓦斯危害

瓦斯治理知识汇编

1、瓦斯的概念：

井下有毒有害气体的总称，其主要成分为甲烷（CH4）。

CH4的密度0.716kg/m3（1个大气压、0℃时），溶解度3.5L/100L水（1个大气压、20℃时），CH4无毒、不助燃。

空气密度1.29kg/m3（1个大气压、0℃时）。

2、煤系地层的瓦斯生成：

古植物腐烂，经高温、高压下炭化而产生的气体，其80%吸附于煤中。

3、瓦斯的释放形式：

1）泄出：

缓慢地释放出来；

2）喷出：

在20m巷道内、持续8小时泄出1m3/min及以上瓦斯。

是一种动力现象。

4、煤与瓦斯突出的鉴定：

1）煤的破坏类型（3、4、5级）；

2）瓦斯放散初速度（≥10△P）；

3）煤的坚固性系数f（≤0.5）；

4）煤层瓦斯压力（≥0.74MPa）；

以上4个指标确定临界值（各地指标不尽相同）。

5、“四位一体”防突措施：

1）瓦斯突出危险性预测；

2）防治突出措施；

3）防治突出措施的效果检验；

4）安全防护措施。

6、瓦斯涌出量及其影响因素

瓦斯涌出量是指开采过程中涌入开采空间的瓦斯量。

分为相对瓦斯涌出量（m3/t）和绝对瓦斯涌出量（m3/min）。

影响因素：

1）煤层瓦斯的含量；

2）开采规模（范围大，瓦斯涌出量大）；

3）开采顺序（初采层的瓦斯涌出量大）；

4）开采方法和顶板管理；

5）与生产工序有关（打眼、爆破时瓦斯涌出量大）；

6）与大气压有关；

7）与通风方式有关（抽出式涌出量大）；

8）与开采空间区域处理方法有关。

7、瓦斯浓度：

是按体积计算，即瓦斯在空气中所占的体积（%）。

8、瓦斯涌的不均衡系数：

指瓦斯最大绝对涌出量与平均涌出量的比值（一般为1.5~2.0）。

9、瓦斯压力：

瓦斯在煤层中的压力（游离瓦斯压力）。

用钻孔法测试。

10、瓦斯爆炸的概念：

瓦斯与空气中的氧气在高温作用下的化学反应。

瓦斯爆炸有：

局部爆炸、大型爆炸、连续爆炸。

11、瓦斯爆炸的条件：

1）瓦斯达到爆炸浓度（5~16%）；

2）引爆火源温度（650℃~750℃）；需在感应期（引爆时间）＞130ms。

3）氧气浓度在12%以上。

12、影响瓦斯爆炸的因素：

1）可燃性气体（乙烷、丙烷、乙烯、戊烷、氧气、CO、HS等）；

2）悬浮煤尘混入（如煤尘5g/m3、CH43%即可爆炸）；

3）惰性气体混入（氮气增加1%，CH4下限下降0.017%）；

4）混合气体的初始温度（20℃、6~13.4%CH4；700℃、3%CH4）；

5）瓦斯浓度（7~8%最易爆炸）；

6）混合气体的压力；

7）感应期（1000℃、6%CH4、0.039~1.64S）。

13、瓦斯检查仪（光干涉式）的使用及注意事项：

使用：

一、操作前的准备工作

1）瓦斯检查员应携带瓦检仪、检查棍、胶皮管、温度计、记录表格，如有自然发火煤层还应携带一氧化碳检定器。

2）在领取瓦检仪时应检查药品、电路、气密性、条纹是否符合要求；领取一氧化碳检定器时应检查气密性和螺栓。

二、检查瓦斯操作

1）在待测瓦斯地点的进风流中清洗瓦检仪瓦斯室，将微读数回零位，基线对零。

2）在待检测地点，带吸收管挤压吸气球5~7次，观察检定器读数窗，读出甲烷浓度（胶皮管吸气口距离顶板15~20cm）。

3）在检测地点检查二氧化碳浓度时，先按上述方法测出甲烷浓度，再将吸收管拨掉，用检查甲烷的方法测出混合气体浓度（胶皮管吸气口距离底板15~20cm），混合气体浓度减去甲烷浓度即得二氧化碳浓度。

注意事项：

1）空气室未排净；

2）对零地点的气温、气压不同（温度超过2℃、压力超过100Pa需要校正）；

3）瓦斯检查仪不能碰撞；

4）光干涉条纹不清晰（缺点、湿度大）；

5）空气中有HS、CO需要加药剂（颗粒活性炭滤HS、加40%氧化剂滤CO）；

6）密闭内的浓度高，O2降1%，CH4偏大0.2%；

7）高原地区气压低，需要校正；

8）不用时取出电池；

9）定期校验仪器（半年~1年）。

14、瓦斯自动检测报警系统的构成：

传感器、分站、线路、中心站（主机）。

主机有KJ78、90、101型。

注意：

有无备用主机、备用电源，传感器是否7天校验，传感器悬挂位置（距离巷帮≥20cm，距离巷顶≤30cm）。

15、排放瓦斯规定（制度）

1）局扇停风或其他原因瓦斯超限，必须制定措施；

2）停电、撤人，排放时瓦斯浓度不超过1.5%；

3）设置排放地点；

4）排放措施由总工审批；

5）排放人员站在新风流一侧；

6）CH4浓度在1%时，才能送电；

7）排放瓦斯人员应学习措施，应由救护队员设警戒或排放，由组织人下令排放。

（1）CH4浓度1.0~1.5%，由通风值班领导制订措施，瓦斯检察员执行；

（2）CH4浓度1.5~3.0%，由通风部门制订措施并组织排放；

（3）CH4浓度≥3.0%，由通风部门制订措施，总工批准，组织通风、救护队人员排放；

（4）启封密闭，由总工组织，救护队执行；

（5）全风压通风，局部（空洞、上隅角）瓦斯超限，由通风部门组织排放；

有下列情况不得排放瓦斯：

（1）无排放措施；

（2）未组织排放人员学习排放措施；

（3）无排放组织、指挥人；

（4）现场无人负责；

（5）排放人员不齐；

（6）停电、警戒、撤人、通风设施位置未在图上标明；

（7）无计划停电、停风作为未遂事故追查。

16、独头巷道瓦斯计算：

实测CH4平均浓度×实测风量。

17、煤的破坏类型：

1）一类——坚硬型；

2）二类——非坚硬型；

3）三类——严重破坏型；

4）四类——块、团状；

5）五类——粉状。

18、通风计算公式

1）掘进工作面需风量计算

①按照瓦斯涌出量计算：

Q掘=100×QCH4×KCH4，m3/min

式中：

Q掘——掘进工作面需要风量，m3/min；

QCH4——掘进工作面瓦斯绝对涌出量，根据瓦斯日报和测风记录近期连续一个月的数据统计，该面回风瓦斯平均浓度、平均风量计算QCH4（m3/min）。

KCH4——瓦斯涌出不均匀系数，根据瓦斯日报表和测风记录近期连续一个月的数据统计，该面日最大绝对瓦斯涌出量与月平均瓦斯绝对涌出量的比值。

②按照每次最大炸药使用量计算：

Q掘1=25A，m3/min

式中：

A——掘进工作面一次爆破使用的最大炸药量。

③按照局部通风机吸风量计算：

Q掘1=Q吸+60×S×0.15，m3/min

式中：

Q吸——局部通风机吸入风量（现场实际测得吸入风量、m3/min）；

S——局部通风机安设处至回风口巷道的断面积（m2）。

④按照工作面最多人数计算：

Q掘1=4N，m3/min

式中：

4——每人每分钟应供给的最低风量，m3/min；

N——掘进工作面同时工作的最多人数。

⑤掘进（半煤巷）工作面按照风速验算：

按照最低风速验算：

Q掘1≥60×0.25×S（m3/min）；

按照最高风速验算：

Q掘1≤60×4×S（m3/min）。

式中：

S——巷道的断面积（m2）。

2）风表换算风量（见风表修正公式）

V真=0.917V读+0.063（m3/min）

3）主要通风机运行合理性的验证

利用主要通风机的实际特性曲线和矿井风阻曲线验证

（1）主要通风机出口断面速压计算

①空气密度（

）

，kg/m3

式中：

——主要通风机出口断面大气压力（现场实测，Pa）；

——主要通风机出口断面空气的温度（现场实测、℃）。

②主要通风机出口断面风速（

）

，m/s

式中：

f——主要通风机出口风量，m3/s；现场实测；

——主要通风机出口断面（m2），现场实测。

③主要通风机出口断面速压（

）

，Pa

（2）主要通风机全压（hft）计算

式中：

hs——主要通风机出口相对静压，Pa；现场实测；

hv——主要通风机出口断面速压，Pa；。

（3）矿井风阻（

）计算

①矿井自然风压（hn）

hn=

，Pa

式中Qn—矿井自然风量值，m3/s；

实测得主要通风机出口排风量（

f），m3/s。

主要通风机停风后，实测得自然风量（Qn）m3/s。

风向与主要通风机运转时相反，矿井自然风压按照上式计算。

②矿井通风阻力（h）的计算

，Pa

③矿井风阻（R）及等积孔（A）的计算

式中R——主要通风机工作风阻，Ns2/m8；

A——矿井等积孔，m2；

4）主要通风机工况点及其运行合理性分析

矿井主要通风机为KZT60№14-1-B型轴流式矿用防爆风机，主要通风机为一级叶轮，叶片安装角度为33.67°，无主要通风机实际特性曲线。

在图3-1中，H0为主要通风机模型全压曲线。

实测风井空气密度为

，H1为进行密度修正后的主要通风机全压曲线，实测主要通风机全压为391Pa，风量为17.3m3/s，M2为实际运转工况点，H2为近似绘出主要通风机的实际全压曲线。

由此可见，H2曲线离H1曲线较远。

R为根据矿井风阻值绘制出矿井风阻曲线。

由主要通风机实际运行工况点M2的位置可见，主要通风机的全压小于风压曲线最高全压的90%。

图3－1矿井主要通风机性能曲线

从图3-1中可见主要通风机实际运转全压特性曲线（H2）与模拟全压特性曲线（H0）相差较大，不宜从图中确定主要通风机全压效率，本次核定根据主要通风机和电机运转的各项参数计算其风机全压效率如下：

1）矿井的主要通风机输入功率（NSfr）

Nfr=（

×U×I/1000）×cosφ×η电×η传kW

式中

U—主要通风机电机电压值，伏特；

I—主要通风机电机电流强度值，安培；

η电—电机效率，%；

cosφ—电机功率因数，%；

η传—主要通风机传动效率，%。

现场实测得电压（伏特），电流强度（安培）；功率因数为0.85；根据电机名牌数据，电机效率为90%，传动效率为100%。

2）主要通风机的输出功率（Nfc）

kW

式中Q—主要通风机入风量，m3/s

该主要通风机风量经实测，m3/s。

3）主要通风机的全压效率（ηft）

ηft