矿井通风瓦斯防治基础知识Word格式.docx

1、（1）中央并列式 无论沿井筒走向和倾斜方向，进风井与出风井均位于井筒中央，布置在同一工业广场内。（2）中央分列式 进风井位于井筒中央，出风井位于井筒上部边界沿走向的中央，出风井的井底标高一般高于进风井底标高。2、对角式 进风井位于井筒中央，出风井分别位于井筒上部边界沿走向的两翼，根据出风井沿走向位置的不同又分为两翼对角式和分区对角式。（1）两翼对角式 进风井位于井筒中央，而在井筒浅部沿走向的两翼边界附近或边界采区的中央各开掘一个出风井。 - 3 - （2）分区对角式 进风井位于井筒中央，在每个采区的上部边界个开掘一个出风井。（3）混合式 混合式即中央式和对角式的混合布置。混合通风方式可以有以下

2、几种形式，中央并列式与两翼对角混合式，中央分列式与两翼对角混合式，混合式通风方式一般是老矿井深部开采时进行通风系统改造形成的通风方式。4、通风方式的比较 通过各种通风方式的分析，可以看出，中央并列式通风的优点是：初期开拓工程量小，投资少，投产快，地面建筑集中，便于生产管理，两个井筒集中，便于开拓和延伸，井筒安全支柱少，通风系统简单，易于实现矿井反风。其缺点是：矿井通风路线是折返的，通风阻力较大，进、出口风井距离近，容易造成漏风，使风流短路，特别是井底漏风较大，这种方式安全出口少。中央分列式和双翼对角式的布置方式与中央并列式的特点相反。矿井通风方式选取，应根据煤层赋存条件、地形条件、井筒面积、走

3、向长度以及矿井瓦斯和煤层自然发火等条件，从技术上、经济上和安全上加以分析，通过方案比较来确定。煤层倾角大、埋藏深，但井筒走向不大（小于4km）,而瓦斯和煤层发火均不严重，地表又无煤层露头的新建矿井，采用中 - 4 - 央并列式通风比较合理。煤层倾角小，埋藏较浅，但井筒走向不大（小于4km ），而瓦斯和煤层发火比较严重的新建矿井，适宜采用中央分列式通风。煤层埋藏较浅，井筒走向较大（大于4km）井型较大，因瓦斯和煤层自然发火比较严重的新建矿井，或者瓦斯等级较低，但矿井煤层走向较大，井型较大的新建矿井，适宜采用两翼对角式通风。煤层埋藏距地表较浅，瓦斯和煤层自然发火均严重，但地表山峦起伏总回风道，或者

4、地面小窑塌陷区严重，煤层露头多的新建矿井适宜采用分区对角通风，瓦斯等级高，或有煤与瓦斯突出危险，煤层自然发火危险性和煤尘爆炸性均较强，也适宜采用分区对角式通风。混合式通风不适用于新建矿井，更适合老矿井通风系统的改造。三、矿井通风网络的基本形式：矿井风流按照生产要求流经路线的结构形式，叫做矿井通风网络。形式有三种：串联网络、并联网络和角联网络。矿井通风动力 一、矿用通风机：1、按构造分类 - 5 - 可分为离心式通风机与轴流式通风机按通风机构造的不同， 两类。离心式通风机结构简单，维护方便，效率较高，运转可靠平 稳，噪音较低，便于调节通风机的工作点。轴流式通风机结构复杂紧凑，体积较小，各部分全装

5、在机壳内，维护困难，通风机效率高，可反转实现矿井反风，但高效区 域小，噪音较大。 、按服务范围分类2 矿井辅助通风机和矿井局部通风机。可分为矿井主要通风机、 二、通风机的附属装置 、风硐：是连接主要通风机和反风井的一般巷道。1为防止瓦斯爆炸时毁坏防火门：是装在通风机的井筒上，2、 通风机而安装的安全装置。 二、通风机的附属装置 1、风硐：为防止瓦斯爆炸时毁坏是装在通风机的井筒上，防火门：2、 通风机而安装的安全装置。 矿井风量的测定=n/t V1、风速的测定：表 高速 （10m/s） 使用风表：分三种 中速（0.510m/s） - 6 - 低速（0.30.5m/s） 实风速=1.14测得风速V

6、表 2、风量的计算： 风量=风速断面积 Q=VS 单位：m/min=m/minm=m/min 332巷道面积按下式计算：（1）梯形：S=（a+b）*h/2 （a、b为上底和下底宽，h为巷道高） （2）半圆拱巷道：S=b*（h+0.39b）或S=b*（h+1/2*半圆拱半拱/4*b） （式中b为巷道底宽，h为墙高） （3）三型拱巷道：S=b*（h+0.26b）或S=b*（h+1/3*三型拱三型拱/4*b） 例1、某矿井进风大巷为梯形巷道上宽3m，下宽4m,测得风速为8m/s,求此矿井的进风量是多少？解：S=（a+b）*h/2=（3+4）*3/2=10.5m 2 V=8m/s=480m/min Q

7、=V*S=48010.5=5040m/min 3答：此矿井的进风量是5040 m/min。 3例2、某矿井风井的巷道为半圆拱巷道，底宽为4m，墙高 - 7 - 为1m,测得回风巷的风速为5m/s,求此矿井的排风量为多少？ S=b*（h+0.39b）=4*（1+0.39*4）=10.24m 2 V=5m/s=300m/min Q=V*S=30010.24=3072m/min 3答：此矿井的排风量为3072 m/min。 3例3、某矿井进风大巷为三型拱巷道，底宽为3m，墙高为1.1m,风表测得风速为3m/s，求进风量？风速V=3m/s=180m/min 实际风速V=180m/min1.14=205

8、.2m/min S=b*（h+0.26b）=3（1.1+0.263）=5.64m 2 Q=V*S=5.64205.2=1157.328m/min 3答：此矿井的进风量为1157.328m/min。 3 矿井瓦斯 矿井瓦斯是煤矿生产过程中必须遇到的有害气体。瓦斯灾害、煤尘灾害、火灾、水灾和顶板灾害构成了煤矿的五大自然灾害。一、矿井瓦斯的概念：矿井瓦斯是构成煤过程中的一种伴生气体，是指煤矿井下一甲烷（CH）为主的有毒有害气体的总称。有时单独指甲烷，由4于其中甲烷的含量占80以上，所以习惯上把甲烷称为瓦斯。分子为CH. 4 - 8 - 二、瓦斯的性质：1、矿井瓦斯是一种无色、无味、无臭、无毒的气体，

9、矿井中有时闻到轻微的苹果香味，是因为有芳香族的氢气体随瓦斯一起涌出的缘故。2、瓦斯的相对密度0.554，比空气轻一半，容易积聚在巷道的顶部，掘进上山工作面。标准状态（气温为0，大气压力为101361.53Pa）下，1m甲烷的质量为0.7168kg,而1 m空气33质量为1.293kg. 3、瓦斯的扩散性很强，是空气的1.6倍，所以它容易从裂隙渗到巷道空间。4、瓦斯微溶于水，在大气压101.325KPa和温度20时的溶解度为3.5. 5、瓦斯不助燃，但与空气混合达到一定的浓度后，遇火源可燃烧、爆炸，当温度达到516，遇火可爆炸，达到9.5时爆炸威力最强。反应式：CH+2O=CO+2HO+198.

10、44卡/mol 24226、瓦斯本身无毒，但不能供人呼吸，空气中瓦斯浓度增加很多时，氧气浓度相应减少，会导致人缺氧窒息。当空气中甲烷浓度为43，氧气浓度降至12，人们感觉到呼吸困难，当空气中甲烷浓度为57，氧气浓度降至9时，人处于昏迷状态。三、瓦斯在煤层中的赋存状态：瓦斯在煤层及围岩中的赋存状态有两种：一种是游离状态， - 9 - 一种是吸附状态。游离状态：以自由气体存在于煤层或围岩的孔洞之中，其分子可自由运动，处于承压状态。 是指瓦斯被吸着在煤体或岩体微孔表面，在表面形成 吸着状态： 瓦斯薄膜。即瓦斯是指瓦斯被溶解于煤体中于煤的分子相结合， 吸收状态：吸附状态 类似于气体溶解于液体的现分子进

11、入煤体胶粒状态， 象。而是处于不断交换煤体中瓦斯存在的状态不是固定不变的，的动平衡状态，当条件发生变化时，这一平衡就会被打破。由于压力增高或温度降低使一部分游离瓦斯转化为吸附瓦斯的现象由于压力降低或温度升高使一部分吸附瓦斯转化为叫瓦斯吸附。 游离瓦斯的现象，叫瓦斯解吸。 四、矿井瓦斯涌出：、瓦斯的含量：包括游离瓦斯和吸附瓦斯两部分。其中游1瓦斯含量.8020，吸附瓦斯约占9010离瓦斯约占一是成煤过程中伴生的气体和煤的大小决定于两个方面的因素： 的含瓦斯能力；二是煤系地层保存瓦斯的条件。煤的变质过程：在其他条件相同的情况下。变质程度高（1）的煤，瓦斯含量就大，煤的变质过程增高的顺序是褐煤、烟煤

12、、无烟煤，根据实验室测定：煤层含有瓦斯的最大能力，一般不超 - 10 - 过60m/t. 3（2）煤系地层保存瓦斯的条件：煤层有无露头； 煤层埋藏深度； 围岩的透气性； 煤层的地质史； 地质构造及其条件。煤层倾角小，瓦斯沿层运动的路径长、阻力大，煤层瓦斯不易流失，导致煤层瓦斯含量大，反之，则煤层瓦斯含量小。地下水活跃的矿区，通常煤层的瓦斯含量小。、是长期的地下水活动，但走了部分溶解的瓦斯；、是地下水渗透的通道，同样可以成为瓦斯渗透的通道；、是地下水带走了溶解度的矿物质，使围岩及煤层卸压透气性增大，造成了瓦斯的流失。2、矿井瓦斯涌出量的计算：（1）瓦斯涌出形成有两种:普通涌出和特殊涌出。普通涌出

13、：指瓦斯从采落的煤层暴露后通过微小孔隙长时间地、均用的放出的形成，普通涌出形式是矿井瓦斯涌出的主要形式。特殊涌出：包括喷出和突出两种。在短时间内，大量处于高压状态下的瓦斯，从采掘工作面的煤岩裂缝中突然涌出的现象，称为瓦斯喷出。在突然喷出的同时，伴随有大量的煤粉（或岩石）抛出，并 - 11 - 有强大的机械效应，则称为煤（岩）与瓦斯突出。（2）瓦斯涌出量的计算 、绝对瓦斯涌出量：是指矿井单位时间内涌出的瓦斯量。Q=QC 总CH4Q矿井绝对瓦斯涌出量m/min 3CH4Q矿井总回风量m/min 3总C矿井总回风巷中的瓦斯浓度 例、某矿井总排风量为60m/s,测得总排的瓦斯浓度为30.0024，求：

14、此矿井的绝对瓦斯涌出量？Q=QC=60600.0024=0.0864m/min 3总CH4 当瓦斯浓度为1时，矿井的绝对瓦斯涌出量 Q=QC=601=36m/min 3总CH4答：此矿井的绝对瓦斯涌出量为0.0864m/min。 3规程规定：矿井总回风式一翼回风巷中瓦斯或CO浓2度超过0.75时，必须查明原因并处理。采区回风巷、采掘工作面回风流中CH不得超过1.0，CO不得超过1.5. 24、相对瓦斯涌出量：矿井在正常瓦斯生产情况下，平均日产一吨煤涌出的瓦斯量。q=（ Q）24（N/T） CH4CH4q矿井相对瓦斯涌出量 CH4Q矿井绝对瓦斯涌出量 CH4N矿井日工作天数 - 12 - T矿井

15、月产煤量 例、某矿井总排风量为4200m/min,测得总排风瓦斯浓度为30.5，此矿井月产量为20万吨的矿井（工作日30天），求此矿井瓦斯绝对涌出量和相对涌出量？绝对涌出量：Q=QC=42000.5=21m/min 3总CH4 相对涌出量: q=（ Q）（N/T）=21CH4CH430/200000 =4.536m/t 33、矿井瓦斯的等级：煤矿安全规程规定：矿井瓦斯等级：根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形成划分为以下三种：（一）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m/t，且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m/min。 33（二）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于1

16、0m/t或矿3井绝对瓦斯涌出量大于40m/min。 3（三）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井 五、瓦斯爆炸的基本条件：1、一定的瓦斯浓度 最低爆炸浓度叫爆炸下限，最高爆炸浓度叫爆炸上限，瓦斯爆炸界限（在新鲜空气中）为516。当瓦斯浓度低于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，燃烧时，在火 - 13 - 焰周围形成比较稳定的、呈现蓝色或淡青色的燃烧层，观测这种浅蓝色火焰的高低，是安全部粗略检查CH浓度的依据，在瓦4斯浓度为9.5时，因为空气中的全部氧气都能参与反应，所以这时的爆炸力最强，当浓度高于16时，氧气不足，不能爆炸。2、一定的引火温度 点燃瓦斯所

17、需的最低温度，称为引火温度。瓦斯的引火温度一般认为是650750. 明火、煤炭自燃、电器火花、赤热的金属表面、吸烟放炮、安全灯网罩、架线火花、甚至撞击和摩擦产生的火花等都足以引燃瓦斯。3、充足的氧气含量 当氧气含量低于12时，混合气体中的瓦斯就失去了爆炸性，遇火也不会爆炸。复习题：1、矿井瓦斯有哪些性质？2、矿井瓦斯等级是如何划分的？3、矿井瓦斯的涌出量有几种表示方法？相互关系怎样？如何进行计算？4、为什么人误入具有高浓度甲烷的盲巷会发生死亡事故？5、瓦斯爆炸的基本条件？6、爆炸威力最强的瓦斯浓度是多少？为什么？ - 14 - 瓦斯爆炸及其防治 一、瓦斯爆炸的概念：瓦斯是一种能够燃烧和爆炸的气

18、体，瓦斯爆炸就是空气中的O与CH进行剧烈氧化反应的结果，其化学反应式为： 42CH+2OCO+2HO+882.6KJ/mol 2242从上式中可以看出：瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水蒸气，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而产生动力现象，这就是瓦斯的爆炸。二、瓦斯爆炸的危害：1、爆炸温度：当瓦斯浓度为9.5时，爆炸时产生的瞬时温度，在自由空间内可达1850，在封闭的空间内高达2650，由于井下巷道是半封闭空间，其中的瓦斯爆炸温度在1850与2650之间，而这样高的温度，不仅会烧伤人员烧坏设备，还

19、可能引起井下火灾，扩大灾情。2、爆炸压力：瓦斯爆炸产生的高温，会使气体突然膨胀而引起气体压力的骤然增大，再加上爆炸波的叠加作用或瓦斯连续爆炸，爆炸产生的冲击压力会越来越高。据测定瓦斯爆炸后的压力约为爆炸前的 - 15 - 10倍。在高温高压的作用下，爆炸处的气体以每秒几百米的速度向前冲击。瓦斯爆炸时，常常拌有两种冲击，正向冲击和反向冲击。3、有毒有害气体：瓦斯爆炸后，将产生大量有害气体。据分析，瓦斯爆炸后的气体成分为O:6%10%;N:82%88%;CO:4%2228%;2%4%，爆炸后生成的如此大量的CO是造成人员大量伤亡的主要原因，如果有煤尘参与爆炸CO的生成量就会更大，危害就更为严重。统

20、计资料表明在发生的瓦斯、煤尘爆炸事故中，死于CO中毒的人数占总死亡人数的70%以上，因此规程规定，入井人员必须佩戴自救器。三、瓦斯爆炸发生的规律：国内外矿井瓦斯爆炸事故统计资料表明，矿井内的任何地点都有发生瓦斯爆炸事故的可能性，但在90%以上的瓦斯爆炸事故发生在采掘工作面。采掘工作面容易发生瓦斯爆炸事故的原因：（1）是容易发生瓦斯积聚的地点多，导致瓦斯积聚和爆炸的自然因素复杂；（2）是引起瓦斯爆炸的引爆火源出现概率最高；（3）是工作面风流中氧气充足；（4）是人多手杂，“三违”现象频率出现高。瓦斯爆炸事故发生的规律可以从以下几个方面阐述： - 16 - 1、瓦斯积聚发生的规律：局部通风机何止运转

21、引起瓦斯积聚；风筒断开或严重漏风引起瓦斯积聚；采掘工作面风量不足引起瓦斯积聚；风流短路引起瓦斯积聚；通风系统不合理、不完善引起瓦斯积聚；采空区或高巷瓦斯积聚；巷道支架后空间及高顶区瓦斯积聚；瓦斯涌出异常引起瓦斯积聚；局部地点瓦斯积聚。2、引爆火源发生的规律：电火花 由于管理不善或操作不当由井下照明和设备的电源、电器装置而产生的电火花，是引起瓦斯爆炸的主要火源之一，其中矿灯失爆、电缆明接头及带电作业比例较大，由杂散电流引爆瓦斯的事故也时有发生。电火花引起瓦斯爆炸事故的比重约为40%。放炮火花 放炮火花引起瓦斯爆炸的比重约为40%。撞击摩擦火花 明火 静电火花和地面雷击 四、防治瓦斯爆炸的一般措施

22、： - 17 - 1、建立健全矿井瓦斯管理规章制度；2、建立完善合理的矿井通风系统；3、加强高巷和采空区瓦斯的治理；4、加强排放瓦斯的分级管理；5、加强放炮过程中的瓦斯管理；规程规定：放炮地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1%时，严禁放炮。“一炮三检”制度：是要求放炮工在井下爆破工艺过程中的装药前、放炮前和放炮后分别检查放炮地点附近20m内风流中的瓦斯浓度和有无瓦斯积聚，只有在瓦斯浓度符合规程有关规定时，方准许进行装药、放炮。“三人连锁放炮”制度：是指生产小组组长（队长）、放炮工和瓦检工。三专两闭锁：“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。6、加强瓦斯引

23、爆火源的治理；防止明火；防止炮火；防止点火；其他引火源的治理。7、防止瓦斯爆炸灾害扩大；编制灾害预防与处理计划 安设安全装置：安设防爆门；安设反风装置；安设隔爆设 - 18 - 施；佩戴自救器。五、局部瓦斯积聚的处理方法：矿井瓦斯积聚是发生瓦斯事故的物质基础。采掘工作面内，体积大于0.5m的空间内积3聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内必须停止工作、撤出人员、切断电源进行处理。1、采掘工作面上隅角处瓦斯积聚的处理方法： 引导风流法：风障引导风流法、风筒导排风流法、尾巷排放法。 全风压巷道排放法； 瓦斯抽放法； 充填置换法； 风压调节法； 调整通风方式法。2、掘进巷道积聚瓦斯的处理方法：增加风量

24、稀释法；引导风流排放法：导风板引导排放法、风筒分支排放法。充填置换法。3、全风压通风巷道局部积聚瓦斯的处理方法：4、治理掘进工作面和巷道中瓦斯积聚的脉冲通风法；5、综合机械化机组附近积聚瓦斯的处理方法；6、乱板输送机下瓦斯积聚的处理方法； - 19 - 7、防止钻孔瓦斯积聚和引燃的安全措施。1、瓦斯积聚发生哪些规律？2、引爆火源出现有哪些规律？3、什么叫“一炮三检”和“三人连锁放炮”？4、什么是“三专两闭锁”？5、引爆火源出现哪些规律？煤与瓦斯突出及其防治 矿井瓦斯动力现象包括瓦斯喷出和煤与瓦斯突出两大类型，它能摧毁井下巷道及设施，破环通风系统，造成瓦斯窒息及爆炸事故，给煤矿安全生产带来严重威

25、胁。一、瓦斯喷出与防治： 矿井瓦斯喷出是指大量承压状态的瓦斯从肉眼可见的煤炭裂缝中快速喷出的现象，喷出的瓦斯量可以从几立方米到几十万立方米，喷出持续的时间可以从几分钟到几年。1、瓦斯喷出的主要特征：瓦斯喷出通道有两类：一是原始地质构造孔洞、裂隙，如地质破碎带、断层带、石灰岩溶洞裂隙区背斜轴部储瓦斯区或其它储瓦斯构造附近的原始孔洞、裂隙等，从此娄通道喷出瓦斯的特点是流量大、持续时间长，无明显的地压显现；二是采掘地压显 - 20 - 现时生成的裂隙，此娄裂隙也往往与地质构造有关，因为各种地质构造破坏影响区内，原有处于封闭状态的构造裂隙在采掘地压与瓦斯压力综合作用下很容易张开，成为瓦斯喷出的通道，特

26、点是：喷出的时间较短，流量和御压区面积，瓦斯压力和瓦斯含量大小等因素有关。2、瓦斯喷出预兆：瓦斯喷出前常见现象有：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、瓦斯喷出的防治：（1） 探明地质情况；（2） 封堵、引排、抽放综合治理。二、煤与瓦斯突出的基本特征：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（岩）体内部向采掘空间突然喷出大量煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）的一种动力现象。分为四类：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。矿井瓦斯的抽放 矿井瓦斯抽放，是指为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出来的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的方法。 - 21 - 瓦斯抽放的重要意义在于：瓦斯抽放是消除重大瓦斯事故的治本措施；能解