矿井瓦斯防治及粉尘防治课件

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1、第一章矿井瓦斯防治矿井瓦斯从广义上说是井下有毒有害气体的总称。它的主要成分通常是以甲烷（沼气）为主的烃类气体。它的来源一般分为四个方面：一是在煤层与围岩内赋存并能涌入到矿井的气体；二是生产过程中生成的气体，如放炮时产生的炮烟、充电过程产生的氢气；三是井下空气与煤岩、支架和其它材料之间的化学或生物化学的反应生成的气体；四是放射性物质蜕变过程生成的或地下水放出的放射性惰性气体氡（Rn）及惰性气体氦。第一节矿井瓦斯的生成与赋存一、矿井瓦斯的生成煤层瓦斯的来源主要是煤层和煤系地层，它主要是腐植型有机物在成煤过程中生成的。一般分为两个成气时期：一是从植物遗体

2、到形成泥炭属于生物化学成气时期；二是地层在高温高压作用下从褐煤到无烟煤属于煤的化学作用成气时期。瓦斯生成的多少主要取决于原始母质的组成和煤的化学作用所处的阶段。二、煤层瓦斯的赋存煤层进过漫长的地质年代煤化过程生成的瓦斯，在其压力和浓度差的驱动下进行运移，其中大部分脱离产气煤层排放到古大气中；当在运移中遇到良好的圈闭和储存条件下时，会聚集起来形成天然的气藏。留存在现今煤层中的瓦斯，仅是其中的一小部分（占3%—24%）。煤层瓦斯含量的多少，主要取决于封闭条件。如煤层埋藏深度、煤层与围岩的透气性、地质构造与存储条件。如煤的吸附能力、孔隙率、含水程度、温度

3、与压力等。三、瓦斯的存在状态瓦斯在煤层或岩层中存在的状态有两种：一种叫游离状态；另一种叫吸附状态。游离瓦斯存在于煤层、岩层的裂隙或空洞中，它可以自由地从煤层或岩层的裂隙中散放出来。吸附瓦斯是指被吸附在煤体或掩体孔隙壁上，形成一个极薄的薄膜或进入煤体内部，瓦斯分子与煤的分子之间由于引力作用，紧密的吸附着。以吸附状态存在的瓦斯含量大小，决定于煤的孔隙结构特点、瓦斯压力、煤的温度和湿度等。据估算，在天然条件下，煤体中以吸附状态储存的瓦斯约占90％，而以游离状态存在的瓦斯的约仅占10％。这说明瓦斯绝大多数是以吸附状态存在。但是，在一定条件下，煤体中的游离瓦

4、斯和吸附瓦斯又是可以相互转化的。例如，当外界压力升高或温度降低时，部分瓦斯将由游离状态瓦斯转化为吸附状态瓦斯。反之，如外界压力降低或温度升高时，就会有部分吸附状态瓦斯转化为游离状态瓦斯。四、影响煤层瓦斯含量的因素煤层瓦斯含量的大小主要取决于煤层保存瓦斯的地质条件，即煤层和围岩的透气性，地质构造的圈闭条件以及煤层本身的存储条件等。1.埋藏深度煤层埋藏深度的增加，不仅会因地应力增高而使煤层及围岩的透气性差，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，两者都不利于瓦斯的封存。当深度不大时，煤层瓦斯含量随埋深呈线性增加；当埋深很大时，煤层瓦斯含量趋于常量。2.煤层和围

5、岩的透气性：煤系地层岩性组合及其透气性对煤层瓦斯含量有很大影响。煤层及其围岩的透气性越大，瓦斯越易流失，煤层瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤层的瓦斯含量大。3.煤层倾角在同一埋深下，煤层倾角越小，煤层瓦斯含量越高。4.地质构造：地质构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的最重要条件之一。第二节矿井瓦斯的涌出一、瓦斯涌出的形式与特征瓦斯自煤层或岩层中涌出，有普通涌出和特殊涌出两种形式：普通涌出是煤矿井下瓦斯涌出的一种形式，也是井下瓦斯的主要来源。他的特点是涌出范围大、持续时间长，均匀而缓慢地从巷道、采掘工作面、采空区等地点的煤层或岩层的所用暴露面，从肉眼

6、看不见的细微孔隙，或裂缝中散放出来。涌出的首先是游离瓦斯，而后是吸附瓦斯转化为游离瓦斯。这种涌出一般察觉不出来。但在湿润的煤壁上有时能听到微弱的“吱吱”声；这种现象称为瓦斯涌出，它是煤矿井下瓦斯的主要来源。特殊涌出又称异常涌出，这种涌出主要受矿山压力、煤体瓦斯压力的影响，在短时间内突然涌出大量瓦斯，突然涌出的同时往往带有大量的煤粉、岩石抛出。其特点是：涌出强度大，只影响局部地区，而且时间短，伴随机械动力作用而产生。特殊涌出的形式主要有以下4种：1.瓦斯喷出。瓦斯喷出的主要原因是在含瓦斯的煤岩中，在某些地质破坏带内天然的空洞或裂缝中，往往积存有高压的

7、瓦斯，当采掘工作面或钻孔接近这些地点时，瓦斯便急剧地向低压区涌出。特点：时间突然，空间上集中，动力效应。2.煤压出。煤压出的主要原因是当煤层结构不均匀并有软分层煤存在时，工作面前方在应力集中和煤层瓦斯压力的作用下，破坏了煤体的完整性，压碎煤炭向工作面抛出，同时伴有大量瓦斯喷出。3.煤倾出。主要是在煤质松软和工作面指甲不良，瓦斯含量较大的煤层，煤因自重塌落而同时涌出大量的瓦斯。二、矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量分为绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。矿井瓦斯涌出量的大小，取决于自然因素和开采技术因素的综合影响。（1）自然因素1）煤层和邻近层的瓦斯含量煤层和

8、邻近层的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的决定因素。开采煤层的瓦斯含量高，瓦斯的涌出量就大。当开采煤层的上部或下部都有瓦斯含量大的