第205篇 矿井灾害防治 课后习题答案 第1章矿井瓦斯爆炸及其防治.docx

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第205篇矿井灾害防治课后习题答案第1章矿井瓦斯爆炸及其防治

第205篇矿井灾害防治课后习题答案第1章矿井瓦斯爆炸及其防治

1.1什么是矿井瓦斯？

广义指煤矿井下各种有害气体的总称。

狭义指甲烷。

瓦斯对煤矿安全生产有哪些主要危害？

瓦斯爆炸，煤与突出，瓦斯喷出，瓦斯窒息。

1.2试述瓦斯的主要性质。

了解这些性质对于预防和处理瓦斯危害有何意义？

1.2.1.无色无味无嗅的气体，决定了不能依靠人的感觉来判断瓦斯，瓦斯浓度的检测必须借助于仪器仪表。

1.2.2瓦斯密度较小，具有较强的上浮力。

因此，瓦斯容易在巷道上部、顶板冒落的空洞处积聚。

1.2.3瓦斯微溶于水。

1m3水可以溶解0.042m3的瓦斯。

1.2.4瓦斯的扩散性和渗透性都很强。

从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。

瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍。

1.2.5瓦斯本身无毒，但具有窒息性。

空气中瓦斯浓度增高时，氧气浓度相对降低，会因缺氧而使人窒息。

1.2.6瓦斯具有燃烧性和爆炸性。

当瓦斯和空气混合达到一定浓度时，遇到高温火源会发生燃烧或者爆炸。

1.2.7瓦斯是一种温室气体，同比产生的温室效应是二氧化碳的20倍。

1.3矿井瓦斯的利用方式有哪几种。

家庭燃料、工业发电、汽车动力燃烧。

1.4瓦斯是如何生成的。

.煤体内实际含有的瓦斯量是否等于生成量。

矿井瓦斯是成煤过程中的一种伴生产物。

2种生成方式，一种是植物遗体到形成泥炭的生物化学作用生成。

一种是从褐煤、烟煤到无烟煤的煤化变质阶段生成。

煤体中的瓦斯有游离和吸附两种状态，实际含有的瓦斯量小于生成量。

1.5瓦斯在煤体内赋存状态有哪些?

相互之间有何关系。

煤体内的瓦斯主要以哪种状态赋存。

煤体中的瓦斯有游离和吸附两种状态，吸附状态又分为吸着状态和吸收状态。

压力降低、温度升高、煤体结构破坏，部分吸附状态瓦斯转化为游离状态。

这种现象叫解吸。

压力增大或温度降低时，部分游离状态瓦斯转化为吸附状态。

这种现象叫吸附。

煤层中的瓦斯主要以吸附状态存在，占瓦斯总量的80%以上。

1.6什么是煤层瓦斯垂直分布带？

确定瓦斯风化带的深度有什么意义。

怎样确定瓦斯风化带的深度。

煤层内瓦斯在其自身压力和浓度差的驱动下，逐渐运移到地表，同时大气也向煤层渗透和扩散。

由此形成煤层中各种气体成分由浅到深有规律变化，使煤层内的瓦斯呈现垂直分带特征。

瓦斯风化带以下的瓦斯带，是大多数矿井进行采掘活动的主要区域。

在瓦斯带内，煤层的瓦斯含量、瓦斯压力以及瓦斯涌出量都随深度的增加而有规律的增大，不少矿井还出现了瓦斯喷出和煤与瓦斯突出等特殊涌出现象。

因此，掌握煤层瓦斯垂直分带的特征，确定瓦斯风化带的深度，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。

瓦斯风化带下部界限的确定依据主要是瓦斯成分。

可以下列指标中任何一项确定瓦斯风化带的下部界限。

1.6.1煤层内瓦斯及重烃浓度之和占气体组分的80%。

1.6.2煤层内瓦斯压力为0。

1-0.15Mpa.

1.6.3煤层相对瓦斯涌出量为2-3m3/t。

1.6.4煤层瓦斯含量达到如下数值：

无烟煤5-7m3/t。

瓦斯风化带的深度取决于煤层地质条件和赋存情况。

1.7影响煤层瓦斯含量的因素有哪些。

煤层瓦斯含量的大小取决于成煤过程中生成的瓦斯量和保存瓦斯的条件。

主要有以下五个方面的影响因素：

1.7.1煤的变质程度。

煤的变质程度越高，生成的瓦斯量就越大，孔隙率也越高，煤的有效面积也越大，煤吸附瓦斯的能力和储存瓦斯量就越大。

1.7.2煤层赋存条件影响。

煤层有无露头。

如果有露头，煤层中存在大量裂隙，瓦斯沿煤层流动而逸散到大气中，瓦斯含量减少。

如果没有露头，瓦斯难以逸散，瓦斯含量也就越大。

煤层倾角影响。

煤层倾角越小，瓦斯沿煤层运移路线长，阻力大，煤层瓦斯不易流失，导致煤层瓦斯含量增高。

煤层埋藏深度影响。

埋藏越深，煤层中瓦斯向地表运移的距离就越长，散失就越困难。

煤层埋藏深度增加使煤层地应力作用降低了透气性，有利于瓦斯保存。

埋藏深度增加，煤层瓦斯含量呈线性增加。

1.7.3围岩透气性影响1.7.4地质构造影响。

地质构造对煤层瓦斯的保存具有封闭和释放两重性。

断裂构造。

有封闭性断层和开放性断层。

背斜构造。

顶板致密岩层，背斜轴部瓦斯容易积聚，形成瓦斯含量较高的气顶。

背斜轴部煤岩层有连通地表的裂隙时，瓦斯会流失。

向斜构造。

向斜轴部瓦斯容易通过构造裂隙和透气性较好的煤层转移而减少。

如果向斜轴部顶板岩层受到挤压应力比底板岩层强烈，使顶板岩层和两翼煤层透气性变少，瓦斯储存于向斜轴部。

其他构造。

.局部煤层突然变厚形成大“煤包”由两条封闭断层与致密围岩圈闭合而形成“地垒”或“地堑”。

瓦斯难以扩散或排放，煤层瓦斯含量较其他地点较高。

1.7.5水文地质条件。

地下水活跃的地区，煤层瓦斯含量较小。

1.地下水能带走溶解的瓦斯。

2.地下水的渗透通道也可成为瓦斯渗透通道。

地下水溶蚀围岩中的可溶性矿物质，增加了煤系地层的透气性，导致煤层瓦斯流失。

1.8矿井瓦斯涌出形式有哪些。

煤层中瓦斯向采掘空间的运动可分为流动和涌出两个过程。

瓦斯在煤层内运动称为流动。

瓦斯从煤层暴露的自由面向采掘空间释放过程称为涌出.矿井瓦斯涌出分为普通涌出和特殊涌出。

瓦斯的普通涌出是指受采动影响的煤岩层及采落的煤、矸石向井下空间均匀放出瓦斯的现象。

涌出的首先是游离瓦斯，而后是部分解吸的吸附瓦斯。

普通涌出是矿井瓦斯涌出的主要形式，特点是范围广，时间长，速度缓慢、累积总量大。

瓦斯的特殊涌出是指时间上突然、空间上集中的大量瓦斯涌出，有时还伴有煤粉、煤块或岩块的大量抛出。

瓦斯特殊涌出又分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出两种形式。

1.9为什么井下采掘过程中瓦斯能持续持久的涌出。

普通涌出是矿井瓦斯涌出的主要形式，特点是范围广，时间长，速度缓慢、累积总量大。

1.10什么是绝对瓦斯涌出量。

什么是相对瓦斯涌出量。

影响瓦斯涌出量的因素有哪些。

绝对瓦斯涌出量是指矿井生产过程中涌向采掘空间的瓦斯量。

相对瓦斯涌出量，是指矿井正常生产条件下，平均日产1t煤所涌出的量。

矿井瓦斯涌出量受自然因素和开采技术因素的综合影响。

自然因素。

煤层和围岩的瓦斯含量。

地面大气压的变化。

开采技术因素

开采规模。

开采顺序]。

采煤方法与顶板管理。

生产工序。

通风压力。

采空区管理。

1.11某矿井的月产量9000t，9000t月工作日为30天，在矿井总回风巷中测得的风量为480立方米每分钟，瓦斯浓度为0.32%，求该矿井的绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。

矿井的绝对瓦斯涌出量0.32%*480=1.53m3/min

相对瓦斯涌出量:

1.53/9000/30=0.0051m3/t

1.12什么是瓦斯涌出不均衡系数。

如何计算。

正常生产过程中，矿井绝对瓦斯涌出量受各种因素影响是经常变化，但在一段时间内只在一个平均值上下波动，峰值与平均值的比值称为瓦斯涌出不均衡系数。

1.13矿井瓦斯等级是如何划分的。

如何进行矿井瓦斯等级鉴定。

低瓦斯矿井：

同时满足下列条件为低瓦斯矿井。

1、矿井相对瓦斯涌出量不大于10m3/t,2矿井绝对瓦斯涌出量不大于40m3/min，3矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量不大于3m3/min，4，矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量不大于5m3/min.

高瓦斯矿井：

具备下列条件之一。

11、矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t,2矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min，3矿井任一掘进工作面绝对瓦斯涌出量大于3m3/min，4，矿井任一采煤工作面绝对瓦斯涌出量大于5m3/min.突出矿井。

瓦斯等级鉴定：

每2年必须对低瓦斯矿井进行瓦斯等级鉴定和二氧化碳涌出量鉴定工作。

1.14某矿于8月份进行矿井瓦斯等级鉴定，该月的产量为0.21Mt,月工作日31天31，该月抽出的瓦斯量为20.2立方米每分钟20.2m3/min，在总回风巷中测得风量和瓦斯浓度如表所列，试确定矿井瓦斯等级。

绝对瓦斯涌出量：

风量与瓦斯浓度的积。

相对瓦斯涌出量：

绝对瓦斯涌出量/日平均产量。

绝对瓦斯涌出量=排放量+抽放量

1.15矿井瓦斯涌出是预测方法有哪些?

矿山统计法预测矿井瓦斯涌出量的基本原理是什么。

预测方法1矿山统计法。

2分源计算法。

3类比法。

4瓦斯地质学预测法。

5趋势面预测法。

6.灰色系统预测法。

7.神经网络预测法。

矿山统计法预测矿井瓦斯涌出量的基本原理。

根据矿井已采区域历年测定的相对瓦斯涌出量及相应的开采深度，采用数理统计的方法建立两者之间的线性或非线性回归方程。

经过统计检验，确认回归方程有意义后，用于对深部未采区域瓦斯涌出量作出预测。

1.16某矿井根据已经开采和现有生产水平的资料分析，找到开采深度与相对瓦斯涌出量的关系如表所示。

求该矿井的瓦斯涌出量梯度，并预测开采深度延至500m时的矿井相对瓦斯涌出量。

瓦斯涌出量梯度，是指开采深度每增加1米时，相对瓦斯涌出量的平均增加值。

开采深度与相对瓦斯涌出量关系表

开采深度/m

320

370

410

瓦斯涌出量/（立方米每吨）

25.7

28.2

33.0

瓦斯涌出量梯度=（33.0-25.7）/（-320+410）=7.3/90=0.08

预测开采深度延至500米时，矿井相对瓦斯涌出量是90*0.08=7.2+33=40.2

1.17瓦斯爆炸的危害有哪些。

高温高压、冲击波，和大量有毒有害气体。

1.18瓦斯爆炸的基本条件是什么。

。

瓦斯浓度在爆炸界限内。

5%-16%.混合气体中氧气浓度不低于12%。

5%-16%.点火源能量大于最小点燃能量。

温度高于最低点燃温度。

存在时间长于引火感应期。

1.19影响瓦斯爆炸界限的因素有哪些。

其他可燃气体、煤尘、惰性气体、混合气体的初时温度和初时压力。

1.20假设某矿井封闭区域内可燃气体的组成和浓度为4.5%，CO:

1.5%,C2H4：

0.1%，H2:

0.05%,计算该混合气体的爆炸界限，并判断其爆炸性。

爆炸界限是（可燃气体占可燃气体总和的体积百分比/可燃气体爆炸界限）气体总体积（1.5+1.5+0.1+0.05）%/可燃气体爆炸界限。

界限查资料。

1.21煤矿井下什么地点以及什么条件下最容易发生瓦斯爆炸事故。

地点：

瓦斯矿井任何地点都有可能发生瓦斯爆炸的可能性。

2发生在含瓦斯煤层的采掘工作面。

掘进工作面占多数。

3.采煤工作面易发生瓦斯爆炸的地点是上隅角以及采煤机工作时切割机构附近。

条件：

瓦斯积聚、由于通风系统不合理不完善，采掘工作面风量不足，风流短路、局部通风机出现循环风。

局部通风机停止运转。

风筒断开或漏风严重。

采空区或盲巷积存瓦斯。

1.22何谓瓦斯的引火延迟性。

煤矿生产中如何利用这一特性。

由于热链反应时，大量活化中心的产生与形成需要一定的时间。

达到爆炸浓度的瓦斯遇到高温火源并不能立即发生爆炸，而是要经过一个很短的时间间隔才爆炸。

这种现象称为引火延迟性，间隔的这段时间称为感应期。

可以利用这一特性，设法缩短一些高温火源的存在时间，使其不超过瓦斯爆炸的感应期，从而减少或消除瓦斯爆炸的可能性。

2严禁存在时间超过瓦斯爆炸感应期的高温火源。

1.23井下瓦斯爆炸事故有哪些一般规律。

瓦斯矿井任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性。

2发生在含瓦斯煤层的采掘工作面。

掘进工作面占多数。

3.采煤工作面易发生瓦斯爆炸的地点是上隅角以及采煤机工作时切割机构附近。

1.24什么是瓦斯积聚。

防止瓦斯积聚的措施有哪些。

瓦斯积聚，是指体积大于0.5立方米的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%的现象。

防止瓦斯积聚措施：

1.加强通风管理，系统合理，设施完好，风量充足，风流稳定。

2加强瓦斯检查与监控。

3.及时处理局部瓦斯积聚。

1.25井下瓦斯引爆源有哪几种？

防止瓦斯引爆火源的措施有哪些。

1防止出现明火。

2防止出现电火花。

3.防止出现爆破火焰。

4防上出现摩擦撞击火花。

1.26如何防止瓦斯爆炸灾害事故扩大。

1.技术措施，实行分区通风.2简化通风系统：

简单可靠，进回风井之间和进回风巷之间的每条联络巷中，砌筑永久性风墙。

通风设施完好，回风系统中无盲巷。

3增设安全出口，4编制灾害预防和处理计划。