礦井瓦斯防治及粉塵防治課件

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1、第一章礦井瓦斯防治礦井瓦斯從廣義上說是井下有毒有害氣體的總稱。它的主要成分通常是以甲烷（沼氣）為主的烴類氣體。它的來源一般分為四個方面：一是在煤層與圍巖內(nèi)賦存并能涌入到礦井的氣體；二是生產(chǎn)過程中生成的氣體，如放炮時產(chǎn)生的炮煙、充電過程產(chǎn)生的氫氣；三是井下空氣與煤巖、支架和其它材料之間的化學(xué)或生物化學(xué)的反應(yīng)生成的氣體；四是放射性物質(zhì)蛻變過程生成的或地下水放出的放射性惰性氣體氡（Rn）及惰性氣體氦。第一節(jié)礦井瓦斯的生成與賦存一、礦井瓦斯的生成煤層瓦斯的來源主要是煤層和煤系地層，它主要是腐植型有機(jī)物在成煤過程中生成的。一般分為兩個成氣時期：一是從植物遺體

2、到形成泥炭屬于生物化學(xué)成氣時期；二是地層在高溫高壓作用下從褐煤到無煙煤屬于煤的化學(xué)作用成氣時期。瓦斯生成的多少主要取決于原始母質(zhì)的組成和煤的化學(xué)作用所處的階段。二、煤層瓦斯的賦存煤層進(jìn)過漫長的地質(zhì)年代煤化過程生成的瓦斯，在其壓力和濃度差的驅(qū)動下進(jìn)行運(yùn)移，其中大部分脫離產(chǎn)氣煤層排放到古大氣中；當(dāng)在運(yùn)移中遇到良好的圈閉和儲存條件下時，會聚集起來形成天然的氣藏。留存在現(xiàn)今煤層中的瓦斯，僅是其中的一小部分（占3%—24%）。煤層瓦斯含量的多少，主要取決于封閉條件。如煤層埋藏深度、煤層與圍巖的透氣性、地質(zhì)構(gòu)造與存儲條件。如煤的吸附能力、孔隙率、含水程度、溫度

3、與壓力等。三、瓦斯的存在狀態(tài)瓦斯在煤層或巖層中存在的狀態(tài)有兩種：一種叫游離狀態(tài)；另一種叫吸附狀態(tài)。游離瓦斯存在于煤層、巖層的裂隙或空洞中，它可以自由地從煤層或巖層的裂隙中散放出來。吸附瓦斯是指被吸附在煤體或掩體孔隙壁上，形成一個極薄的薄膜或進(jìn)入煤體內(nèi)部，瓦斯分子與煤的分子之間由于引力作用，緊密的吸附著。以吸附狀態(tài)存在的瓦斯含量大小，決定于煤的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、瓦斯壓力、煤的溫度和濕度等。據(jù)估算，在天然條件下，煤體中以吸附狀態(tài)儲存的瓦斯約占90％，而以游離狀態(tài)存在的瓦斯的約僅占10％。這說明瓦斯絕大多數(shù)是以吸附狀態(tài)存在。但是，在一定條件下，煤體中的游離瓦

4、斯和吸附瓦斯又是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如，當(dāng)外界壓力升高或溫度降低時，部分瓦斯將由游離狀態(tài)瓦斯轉(zhuǎn)化為吸附狀態(tài)瓦斯。反之，如外界壓力降低或溫度升高時，就會有部分吸附狀態(tài)瓦斯轉(zhuǎn)化為游離狀態(tài)瓦斯。四、影響煤層瓦斯含量的因素煤層瓦斯含量的大小主要取決于煤層保存瓦斯的地質(zhì)條件，即煤層和圍巖的透氣性，地質(zhì)構(gòu)造的圈閉條件以及煤層本身的存儲條件等。1.埋藏深度煤層埋藏深度的增加，不僅會因地應(yīng)力增高而使煤層及圍巖的透氣性差，而且瓦斯向地表運(yùn)移的距離也增大，兩者都不利于瓦斯的封存。當(dāng)深度不大時，煤層瓦斯含量隨埋深呈線性增加；當(dāng)埋深很大時，煤層瓦斯含量趨于常量。2.煤層和圍

5、巖的透氣性：煤系地層巖性組合及其透氣性對煤層瓦斯含量有很大影響。煤層及其圍巖的透氣性越大，瓦斯越易流失，煤層瓦斯含量就越??；反之，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量大。3.煤層傾角在同一埋深下，煤層傾角越小，煤層瓦斯含量越高。4.地質(zhì)構(gòu)造：地質(zhì)構(gòu)造是影響煤層瓦斯賦存及含量的最重要條件之一。第二節(jié)礦井瓦斯的涌出一、瓦斯涌出的形式與特征瓦斯自煤層或巖層中涌出，有普通涌出和特殊涌出兩種形式：普通涌出是煤礦井下瓦斯涌出的一種形式，也是井下瓦斯的主要來源。他的特點(diǎn)是涌出范圍大、持續(xù)時間長，均勻而緩慢地從巷道、采掘工作面、采空區(qū)等地點(diǎn)的煤層或巖層的所用暴露面，從肉眼

6、看不見的細(xì)微孔隙，或裂縫中散放出來。涌出的首先是游離瓦斯，而后是吸附瓦斯轉(zhuǎn)化為游離瓦斯。這種涌出一般察覺不出來。但在濕潤的煤壁上有時能聽到微弱的“吱吱”聲；這種現(xiàn)象稱為瓦斯涌出，它是煤礦井下瓦斯的主要來源。特殊涌出又稱異常涌出，這種涌出主要受礦山壓力、煤體瓦斯壓力的影響，在短時間內(nèi)突然涌出大量瓦斯，突然涌出的同時往往帶有大量的煤粉、巖石拋出。其特點(diǎn)是：涌出強(qiáng)度大，只影響局部地區(qū)，而且時間短，伴隨機(jī)械動力作用而產(chǎn)生。特殊涌出的形式主要有以下4種：1.瓦斯噴出。瓦斯噴出的主要原因是在含瓦斯的煤巖中，在某些地質(zhì)破壞帶內(nèi)天然的空洞或裂縫中，往往積存有高壓的

7、瓦斯，當(dāng)采掘工作面或鉆孔接近這些地點(diǎn)時，瓦斯便急劇地向低壓區(qū)涌出。特點(diǎn)：時間突然，空間上集中，動力效應(yīng)。2.煤壓出。煤壓出的主要原因是當(dāng)煤層結(jié)構(gòu)不均勻并有軟分層煤存在時，工作面前方在應(yīng)力集中和煤層瓦斯壓力的作用下，破壞了煤體的完整性，壓碎煤炭向工作面拋出，同時伴有大量瓦斯噴出。3.煤傾出。主要是在煤質(zhì)松軟和工作面指甲不良，瓦斯含量較大的煤層，煤因自重塌落而同時涌出大量的瓦斯。二、礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量分為絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量。礦井瓦斯涌出量的大小，取決于自然因素和開采技術(shù)因素的綜合影響。（1）自然因素1）煤層和鄰近層的瓦斯含量煤層和

8、鄰近層的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的決定因素。開采煤層的瓦斯含量高，瓦斯的涌出量就大。當(dāng)開采煤層的上部或下部都有瓦斯含量大的