通風隊新工培訓教案

通風隊新工培訓教案二
培訓時間：2011年7月11-17日
教訓目的和要求、
掌握礦井巷道風流、瓦斯及其特性，瓦斯的湧出特性、瓦斯等級劃分。
重點和難點
礦井巷道風流、瓦斯的特性、瓦斯的湧出特性、瓦斯等級的劃分
教學內容
礦井瓦斯
一、瓦斯的概念及存在形式
1、瓦斯　礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體。有時單獨指甲烷。
二、CH4的性質
無色、無味、無嗅的氣體，可燃燒、爆炸；
難溶入水
三、 CH4的危害及其經濟價值
1、危害性
（1） 燃燒、爆炸
（2） 窒息
噴出、突出
2、重要能源
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O +Q
1m3CH4 釋放37022.2kJ 相當於1~1.5Kg煙煤。是重要的化工原料。
3、煤層瓦斯賦存的垂直分帶性
煤層瓦斯主要成分：CH4、CO2、N2。
形成原因：當煤層直達地表或直接為透氣性較好的第四係衝積層覆蓋時，由於煤層中瓦斯向上運移和地麵空氣向煤層中滲透，使煤層內的瓦斯呈現出垂直分帶特征。
四帶： CO2- N2帶、
N2帶、
N2—CH4帶、
CH4帶。
現場實際過程中，將前三帶總稱為瓦斯風化帶。
煤層瓦斯含量
4、瓦斯在煤層中的存在狀態
煤體是一種複雜的多孔性固體，包括原生孔隙和運動形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空間和孔隙表麵。
1)、遊離狀態
主要存在於大、中孔、裂隙空間內，其間瓦斯分子作自由熱運動，顯示相應的瓦斯壓力。
在現今采深下，占瓦斯總量的 5 ~ 12%。
2)、吸附狀態
主要存在於小孔和微孔空間內。分為表麵吸附和吸收兩種狀態。占瓦斯總量的 ＞80%。
5、影響煤層瓦斯含量的主要因素
煤層瓦斯含量主要取決於：
瓦斯生成量；
瓦斯運移條件；
煤層貯存瓦斯的性能。
具體包括以下幾點：
1）、煤的碳化程度
在碳化作用過程中，不斷地產生瓦斯，碳化程度越高，生成的瓦斯量越多。相同的條件下，煤的變質程度越高，煤層瓦斯含量越大。
2）、煤層的賦存狀態
（1）露頭
成煤的地質年代中，若有露頭長時間與大氣相通，瓦斯沿煤層流動，煤層瓦斯往往沿煤層露頭排放，瓦斯含量大為減少。
（2）煤層傾角
煤層傾角愈大，煤層瓦斯含量愈低。
（3）埋藏深度
埋深增加，地應力增高，煤層的透氣性變差，瓦斯向地表運移距離增加，有利於封存瓦斯。
第二節 礦井瓦斯湧出

包括：普通湧出和特殊湧出
一、瓦斯湧出的概念
1、瓦斯湧出量的含義
---- 指在礦井建設和生產過程中從煤與岩石內湧出的瓦斯量。
它是確定礦井瓦斯等級、進行礦井通風計算等方麵的依據。
2、瓦斯湧出量表示方法
A）絕對瓦斯湧出量
—-- 單位時間湧出的瓦斯體積，單位為m3/d或m3/min：
Qg=Q×C/100
式中 Qg－ 絕對瓦斯湧出量， m3/min；
Q－ 風量， m3/min；
C－ 風流中的平均瓦斯濃度，％。
B）相對瓦斯湧出量
---- 礦井正常生產條件下，平均日產一噸煤所湧出的瓦斯體積 。
qg=Qg/A
式中：qg － 相對瓦斯湧出量，m3/t；
Qg － 絕對瓦斯湧出量，m3/d；
A － 日產量，t/d
說明：
（1）相對瓦斯湧出量單位的表達式雖然與瓦斯含量的相同，但兩者的物理含義是不同的，其數值也是不相等的。
（2）相對湧出量的單位： m3/t，過去采用： m3/(t.d)是不正確的。
3、瓦斯湧出形式
---- 指礦井瓦斯在時間、空間上的分布形式。
（1）普通湧出
----長時間地、均勻地從煤體中湧出瓦斯。
特點：時間上：連續不斷
空間上：普遍存在
湧出強度：緩慢、均勻。
（2）特殊湧出
---- 礦井生產過程中，在某些特定地點、突然地於一段時間內大量湧出瓦斯的現象。
特點：時間上：突然地、間隔的
空間上：非普遍存在
湧出強度：產生動力破壞。
一、煤與瓦斯突出概念及機理
（3）煤與瓦斯突出 煤（岩）與瓦斯突出 在地應力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤體岩體內突然向采掘空間拋出的異常的動力現象。
二、回采工作麵瓦斯湧出
1、瓦斯湧出來源
① 本開采煤層：煤壁、采空區、采落煤炭；
② 厚煤層未采分層；
③ 采動影響鄰近層；
④ 圍岩。
2、時空不均勻性
A）落煤、放煤時與平均瓦斯湧出相比。
水采：2~4倍；炮采：1.4~2.0倍；機采：1.3 ~ 1.6倍；風鎬：1.1 ~ 1.3倍。
B）從切眼起逐漸增大，達到一定距離後穩定（初次來壓後），隨老頂周期來壓，瓦斯湧出呈周期性變化。
C）對上行通風，從工作麵下口至上口，瓦斯濃度逐漸增大，上隅角達到最大。
3、影響瓦斯湧出量的主要因素
決定於自然因素和開采技術因素的綜合影響。
（一） 自然因素
1）、煤層和圍岩的瓦斯含量
它是決定瓦斯湧出量多少的最重要因素。一般地，煤層的瓦斯含量越高，開采時的瓦斯湧出量也越大。
Exp：焦作中馬村礦,
淮南謝二礦C13煤，
2）、地麵大氣壓變化。
對回采工作麵采空區和老空區、塌陷區、冒頂區瓦斯湧出有明顯影響。
美國：1910~1960，1/2的爆炸發生在氣壓急劇變化時期。
二）開采技術因素
1)、開采規模 開采規模指開采深度，開拓與開采範圍和礦井產量。
A、在甲烷帶內，隨著開采深度的增加，相對瓦斯湧出量增大。
B、開拓與開采的範圍越廣，煤岩的暴露麵就越大，因此，礦井瓦斯湧出量也就越大。
C、礦井產量與礦井瓦斯湧出量間的關係比較複雜，達產前、達產後及產量收縮期。
2)、開采順序與回采方法 首先開采的煤層（或分層）瓦斯湧出量大；采空區丟失煤炭多，回采率低的采煤方法，采區瓦斯湧出量大。頂板管理采用陷落法比充填法能造成頂板更大範圍的破壞和卸壓，臨近層瓦斯湧出量就比較大。回采工作麵周期來壓時，瓦斯湧出量也會大大增加。
3)、生產工藝 瓦斯從煤層暴露麵（煤壁和鑽孔）和采落的煤炭湧出的特點是，初期瓦斯湧出的強度大，然後大致按指數函數的關係逐漸衰減。所以落煤時瓦斯湧出量總是大於其它工序。
三、瓦斯積聚層
瓦斯積聚：瓦斯濃度超過2%，其體積超過0.5m3的現象。
瓦斯積聚層：瓦斯在其自身浮力作用下上升，積聚於巷道頂板形成穩定的瓦斯層。
原因：1）巷道周壁不斷湧出瓦斯（點或麵湧出）；
2）巷道風流含有瓦斯；
3）巷道風速低，不能造成瓦斯與空氣紊流混合。
層厚：幾cm ~ 幾十cm , 層長：幾m ~ 幾十m 層內瓦斯濃度由下至上逐漸升高。
四、礦井瓦斯等級劃分
原則：按礦井瓦斯湧出量的大小和瓦斯湧出形式。
意義：便於進行分級管理，使礦井瓦斯管理趨於科學化。
煤礦安全01manbetx 關於瓦斯的規定：
第一百三十三條 一個礦井中隻要有一個煤（岩）層發現瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。瓦斯礦井必須依照礦井瓦斯等級進行管理。
礦井瓦斯等級，根據礦井相對瓦斯湧出量、礦井絕對瓦斯湧出量和瓦斯湧出形式劃分為：
（一）低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯湧出量小於或等於10m3/t且礦井絕對瓦斯湧出量小於或等於40m3/min。
（二）高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯湧出量大於10m3/t或礦井絕對瓦斯湧出量大於40m3/min。
（三）煤（岩）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井。
第一百三十四條 低瓦斯礦井中，相對瓦斯湧出量大於10m3/t或有瓦斯噴出的個別區域（采區或工作麵）為高瓦斯區，該區應按高瓦斯礦井管理。
第一百三十五條 礦井總回風巷或一翼回風巷中瓦斯或二氧化碳濃度超過0.75%時，必須立即查明原因，進行處理。
第一百三十六條 采區回風巷、采掘工作麵回風巷風流中瓦斯濃度超過1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%時，必須停止工作，撤出人員，采取措施，進行處理。
第一百三十八條 采掘工作麵及其他作業地點風流中瓦斯濃度達到1.0％時，必須停止用電鑽打眼；爆破地點附近20m以內風流中瓦斯濃度達到1.0％時，嚴禁爆破。
采掘工作麵及其他作業地點風流中、電動機或其開關安設地點附近20m以內風流中的瓦斯濃度達到1.5％時，必須停止工作，切斷電源，撤出人員，進行處理。
采掘工作麵及其他巷道內，體積大於0.5m3的空間內積聚的瓦斯濃度達到2.0%時，附近20m內必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進行處理。
對因瓦斯濃度超過規定被切斷電源的電氣設備，必須在瓦斯濃度降到1.0%以下時，方可通電開動。
第一百三十九條 采掘工作麵風流中二氧化碳濃度達到1.5%時，必須停止工作，撤出人員，查明原因，製定措施，進行處理。
第一百四十條 礦井必須從采掘生產管理上采取措施，防止瓦斯積聚；當發生瓦斯積聚時，必須及時處理。
礦井必須有因停電和檢修主要通風機停止運轉或通風係統遭到破壞以後恢複通風、排除瓦斯和送電的安全措施。恢複正常通風後，所有受到停風影響的地點，都必須經過通風、瓦斯檢查人員檢查，證實無危險後，方可恢複工作。所有安裝電動機及其開關的地點附近20m的巷道內，都必須檢查瓦斯，隻有瓦斯濃度符合本01manbetx 規定時，方可開啟。
臨時停工的地點，不得停風；否則必須切斷電源，設置柵欄，揭示警標，禁止人員進入，並向礦調度室報告。停工區內瓦斯或二氧化碳濃度達到3.0%或其他有害氣體濃度超過本01manbetx 第一百條的規定不能立即處理時，必須在24h內封閉完畢。
恢複已封閉的停工區或采掘工作接近這些地點時，必須事先排除其中積聚的瓦斯。排除瓦斯工作必須製定安全技術措施。
嚴禁在停風或瓦斯超限的區域內作業。
第一百四十一條 局部通風機因故停止運轉，在恢複通風前，必須首先檢查瓦斯，隻有停風區中最高瓦斯濃度不超過1.0%和最高二氧化碳濃度不超過1.5%，且符合本01manbetx 第一百二十九條開啟局部通風機的條件時，方可人工開啟局部通風機，恢複正常通風。
停風區中瓦斯濃度超過1.0%或二氧化碳濃度超過1.5%，最高瓦斯濃度和二氧化碳濃度不超過3.0%時，必須采取安全措施，控製風流排放瓦斯。
停風區中瓦斯濃度或二氧化碳濃度超過3.0%時，必須製訂安全排瓦斯措施，報礦技術負責人批準。
在排放瓦斯過程中，排出的瓦斯與全風壓風流混合處的瓦斯和二氧化碳濃度都不得超過1.5%，且采區回風係統內必須停電撤人，其他地點的停電撤人範圍應在措施中明確規定。隻有恢複通風的巷道風流中瓦斯濃度不超過1.0%和二氧化碳濃度不超過1.5%時，方可人工恢複局部通風機供風巷道內電氣設備的供電和采區回風係統內的供電。
第一百四十九條 礦井必須建立瓦斯、二氧化碳和其他有害氣體檢查製度，並遵守下列規定：
（一）礦長、礦技術負責人、爆破工、采掘區隊長、通風區隊長、工程技術人員、班長、流動電鉗工下井時，必須攜帶便攜式甲烷檢測儀。瓦斯檢查工必須攜帶便攜式光學甲烷檢測儀。安全監測工必須攜帶便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學甲烷檢測儀。
（二）所有采掘工作麵、硐室、使用中的機電設備的設置地點、有人員作業的地點都應納入檢查範圍。
（三）采掘工作麵的瓦斯濃度檢查次數如下：
1．低瓦斯礦井中每班至少2次；
2．高瓦斯礦井中每班至少3次；
3．有煤（岩）與瓦斯突出危險的采掘工作麵，有瓦斯噴出危險的采掘工作麵和瓦斯湧出較大、變化異常的采掘工作麵，必須有專人經常檢查，並安設甲烷斷電儀。
（四）采掘工作麵二氧化碳濃度應每班至少檢查2次；有煤（岩）與二氧化碳突出危險的采掘工作麵，二氧化碳湧出量較大、變化異常的采掘工作麵，必須有專人經常檢查二氧化碳濃度。本班未進行工作的采掘工作麵，瓦斯和二氧化碳應每班至少檢查1次；可能湧出或積聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯或二氧化碳應每班至少檢查1次。
（五）瓦斯檢查人員必須執行瓦斯巡回檢查製度和請示報告製度，並認真填寫瓦斯檢查班報。每次檢查結果必須記入瓦斯檢查班報手冊和檢查地點的記錄牌上，並通知現場工作人員。瓦斯濃度超過本規程有關條文的規定時，瓦斯檢查工有權責令現場人員停止工作，並撤到安全地點。
（六）在有自然發火危險的礦井，必須定期檢查一氧化碳濃度、氣體溫度等的變化情況。
（七）井下停風地點柵欄外風流中的瓦斯濃度每天至少檢查1次，擋風牆外的瓦斯濃度每周至少檢查1次。
（八）通風值班人員必須審閱瓦斯班報，掌握瓦斯變化情況，發現問題，及時處理，並向礦調度室彙報。
通風瓦斯日報必須送礦長、礦技術負責人審閱，一礦多井的礦必須同時送井長、井技術負責人審閱。對重大的通風、瓦斯問題，應製定措施，進行處理。
第一百五十條 高瓦斯礦井煤巷掘進工作麵應安設隔（抑）爆設
第三節 礦井瓦斯爆炸及其預防
一、概述
危害:
一種極其嚴重的災害，一旦發生，不僅造成大量人員傷亡，而且還會嚴重摧毀礦井設施、中斷生產。
可能引起煤塵爆炸、礦井火災、井巷垮塌和頂板冒落等二次災害，使生產難以在短期內恢複。
世界上最大一次瓦斯爆炸：
1942年，遼寧本溪，死亡：1549人，傷:146人。
新中國發生的最大一次瓦斯爆炸：
大同，白洞礦
瓦斯爆炸的條件
瓦斯爆炸時，必須同時具備以下3 個條件：1．瓦斯濃度在5％～16％(9.5%時爆炸力最強)；2．引火溫度為650～750C(電火花、放炮、摩擦火花、吸煙等明火都可以達到這個溫度)。3．有足夠的含氧量。空氣中的含氧量在12％以上。防止瓦斯爆炸的措施有：
瓦斯爆炸的傳播及其後果
爆炸分類
爆炸：物質從一種狀態迅速變成另一種狀態，並在瞬間放出大量能量的同時，產生巨大聲響的現象。
1、根據反應後的產物分為：
（1）物理爆炸
物理變化引起，物質因狀態or壓力發生突然變化而形成。
特點：爆炸前後物理性質、化學成份均不改變。
如：鍋爐爆炸、氣體超壓爆炸。
（2）化學爆炸
物質發生迅速的化學反應，產生高溫、高壓而引起的爆炸。
特點：爆炸前後物理性質、化學成份均發生改變。
如：瓦斯爆炸、放炮、液化氣爆炸。
2、根據爆炸傳播速度分為：
（1）爆燃 v = 數十cm ~ 幾m/s
（2）爆炸 v = 幾m ~ 幾百m/s
（3）爆轟 v = 聲速 ~ 數千m/s
3、瓦斯爆炸的危害
1、火焰鋒麵
----瓦斯爆炸時沿巷道運動的化學反應帶和燃燒帶的總稱。
特點：
（1）傳播速度 幾m/s ~ 2500m/s；
（2）溫度大於1000℃；
（3）傳播距離 幾十m ~ 幾百m 。
危害：
（1）造成人員大麵積皮膚深度燒傷，呼吸器官粘膜燙傷；
（2）破壞電氣設備；
（3）引燃井巷可燃物。
2、衝擊波
正向衝擊波：波峰壓力 幾十kP ~ 2 Mpa。
反向衝擊波：壓力波疊加，壓力高達10MPa，
衝擊波傳播速度 ≮ 音速。
傳播距離 幾千m ，甚至波及地麵 。
危害：
（1）造成人體創傷；
（2）移動、翻倒和破壞電氣設備、機械設備；
（3）破壞支架、引起冒落，堵塞巷道；
（4）破壞通風設施和通風係統，不僅擴大災情，而且會使搶險救災、救人困難化複雜化。
3、井巷大氣成分變化
特點：
（1）O2 ；
（2）產生大量有毒、有害氣體（CO2、CO、H2O）；
（3）形成爆炸性氣體（ CO ）；
（4）影響範圍極遠，與通風係統、通風量及爆炸時對通風係統的破壞情況等有關。
危害：
（1）引起人員中毒和死亡；
（2）造成人員窒息死亡；
（3）造成後果嚴重。
四、煤礦爆炸性氣體的安全技術參數
1、爆炸界限及其主要影響因素
爆炸界限---- 在正常的大氣環境中，可燃氣體與空氣或氧氣混合，遇火源可以爆炸的極限濃度。
最低濃度----爆炸下限；
最高濃度----爆炸上限。
如：CH4在空氣中的爆炸下限為5～6％，上限為14～16％。
＜ 5% 時，發生燃燒。
＞15% 時，新鮮空氣界麵處燃燒。
CCH4= 9.5%時，爆炸最劇烈。
CCH4= 7 ~8 %時，爆炸最容易。
爆炸界限受多種因素影響:
1、環境溫度
隨著溫度升高甲烷的爆炸下限下降、上限上升。即爆炸界限擴大。
2、氣壓
爆炸初始時環境的氣壓對烷空氣體的爆炸界限有很大的影響，氣壓增大時甲烷的爆炸下限變化很小，上限上升。
3、煤塵的影響
降低CH4的爆炸下限。
因為煤塵本身有爆炸性，且煤塵遇熱會幹餾出可燃氣體，使爆炸下限降低。
4、其它可燃氣體
當甲烷和空氣的混合氣體中有可燃氣體參加時，爆炸下限降低。
5、引火源點火能量的影響
引火源向鄰近的甲烷和空氣的混合氣體傳輸的能量愈大，爆炸範圍愈大。
6、惰性氣體的影響
惰性氣體參加時，甲烷爆炸下限提高，上限降低，即爆炸範圍縮小。
煤礦瓦斯爆炸原因03manbetx
1、瓦斯爆炸條件
1）、CH4濃度處於爆炸範圍內（正常條件 5 ~ 15 %）;
2）、氧濃度超過失爆氧濃度（在CO2惰化下，＞12%，在N2惰化下， ＞9 %）；
3）、引火源的能量大於最小點火能量（0.28mJ）、溫度高於最低點火溫度（595℃）且高溫熱源存在時間大於瓦斯引火感應期。
注：一般礦井中，O2＞12%，隻要瓦斯積存和火源兩因素同時具備，即會發生瓦斯爆炸。
2、瓦斯積存
---- 體積大於0.5m3的空間內積聚的瓦斯濃度達到2.0%的現象。
原因：瓦斯不斷大量湧出；而衝淡的風量、風速不足；停止工作時間長。
瓦斯積存地點：任何地點。大多發生在采掘工作麵。
采煤工作麵：工作麵上隅角、采煤機附近、括板運輸機機頭、放煤口等。
掘進工作麵：掘進機機頭 、微風區。
其它：排放瓦斯下風側巷道、閉封附近、高冒區、瓦斯噴出孔附近等。
3、引火火源
1）、主要參數：點火能量、溫度、作用時間。
2）、火源分類：
（1）化學火源：明火、煤炭自燃、炮火、導火索等。
（2）衝擊火源：衝擊、摩擦、絕熱壓縮高溫；
（3）電氣火源：電火花、電弧、靜電；
（4）高溫火源：高溫表麵（機械設備、皮帶摩擦）、熱輻射。
3）、煤礦常見火災：
（1）明火
原因：高溫、明火本身燃燒反應生成鏈載體。
種類：火柴明火（1200℃）、香煙（吸煙時達650℃~800℃ ）、火災。
(2）炮火
原因：不合格炸藥、放糊炮、炮孔封孔不嚴。
（3）衝擊、摩擦火源
原因：金屬器具衝擊、堅硬頂板冒落；皮帶摩擦出火、截齒切割。
包括：岩石與岩石，岩石與金屬，金屬與金屬之間的強力撞擊或摩擦。
（4）電火花
包括：電器失爆、電焊作業、架線電機車運行、放炮母線短路、不合格礦燈等
（5）靜電火花
高電阻物體或處於絕緣狀態的物體，緊密接觸後分離或摩擦時，產生靜電。
(6）熱輻射
大功率白熾燈取暖烤焦木板著火。
4)、引爆火源統計
我國，1970~1979
電器火花：＞ 50 %
放炮 ：≈ 30 %
4、人為因素
（1）違反技術下政策；
（2）瓦斯檢查製度執行不嚴；
（3）局部通風管理不好；
（4）違章放炮；
（5）井下電氣設備失爆。
預防瓦斯爆炸的技術措施
技術措施包括：
1、防止瓦斯積存與超限
（超過《煤礦安全規程》規定值 ）
瓦斯積存：局部（體積超過0.5m3）瓦斯濃度超過2%的現象。
要求：
每一個礦井必須從采掘工作、生產管理上采取措施，防止瓦斯積存；
發生瓦斯積存時，必須及時處理。
具體措施主要有：
（1）通風異常的原因、類別和對策
a）停電
是停風的根本原因。包括：主要通風機停電、局扇停電。
b）通風係統或通風設施破壞或異常。
如：風門未關好、風道堵塞、風筒脫節或破壞等。
c）反風
（2）瓦斯湧出異常的類別與對策
a）煤與瓦斯突出
b）瓦斯噴出
c）衝擊地壓和頂板大麵積陷落
d）大氣壓急劇下降
e）采掘作業
2、嚴格瓦斯檢查製度
要求 ：嚴格執行《煤礦安全規程》中關於瓦斯檢查製度及時發現瓦斯超限、瓦斯積存和防止瓦斯02manbetx.com 的措施。
3、防止瓦斯引燃的措施
原則：嚴禁和杜絕一切非生產火源；嚴格管理和限製生產中可能發生的、熱源。
具體有：
4、防止瓦斯爆炸02manbetx.com 擴大的措施
原則：一旦發生瓦斯爆炸，為防止災情擴大，應使災區局限在盡可能小的區域和防止二次災害。

七、課後習題
瓦斯的概念是什麼？
瓦斯湧出的概念是什麼？
瓦斯湧出的兩種表示方式是什麼？
瓦斯積聚的概念是什麼？
如何礦井瓦斯等級，分哪些？
《煤礦安全規程》關於采掘工作麵的瓦斯有規定？
瓦斯爆炸需具備哪些條件？
瓦斯爆炸產生的危害有哪些？
影響瓦斯爆炸界限的因數有哪些？
如何防止瓦斯爆炸？