二、煤礦瓦斯及其防治技術(shù)

　　(一)瓦斯性質(zhì)及瓦斯參數(shù)測定

　　1.瓦斯性質(zhì)

　　瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體，有時單獨指甲烷。瓦斯是一種無色、無味、無臭、可以燃燒或爆炸的氣體，難溶于水，擴(kuò)散性較空氣高。瓦斯無毒，但濃度很高時，會引起窒息。

　　2.煤層瓦斯賦存狀態(tài)

　　瓦斯在煤層中的賦存形式主要有兩種狀態(tài)：在滲透空間內(nèi)的瓦斯主要呈自由氣態(tài)，稱為游離瓦斯或自由瓦斯，這種狀態(tài)的瓦斯服從理想氣體狀態(tài)方程;另一種稱為吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒內(nèi)部，占據(jù)著煤分子結(jié)構(gòu)的空位或煤分子之間的空間。實測表明，在目前開采深度下(1000～2000m以內(nèi))煤層吸附瓦斯量占70%～95%，而游離瓦斯量占5%～30%。

　　3.煤層瓦斯含量及測定

　　煤層瓦斯含量是指單位質(zhì)量煤體中所含瓦斯的體積，單位為m3/t。煤層瓦斯含量是確定礦井瓦斯涌出量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)及瓦斯抽放設(shè)計的重要參數(shù)。煤層在天然條件下，未受采動影響時的瓦斯含量稱原始含量;受采動影響，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤層中的瓦斯量，稱殘存瓦斯含量。

　　影響煤層原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤層賦存條件、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等。

　　煤層瓦斯含量測定方法目前主要有地勘鉆孔測定法，實驗室間接測定法和井下快速直接測定法3種。

　　4.煤層瓦斯壓力及測定方法

　　煤層瓦斯壓力是存在于煤層孔隙中的游離瓦斯分子熱運動對煤壁所表現(xiàn)的作用力。煤層瓦斯壓力是用間接法計算瓦斯含量的基礎(chǔ)參數(shù)，也是衡量煤層瓦斯突出危險性的重要指標(biāo)。測定方法主要有直接測定法和間接測壓法。

　　(二)礦井瓦斯涌出及瓦斯等級

　　1.礦井瓦斯涌出的形式

　　開采煤層時，煤體受到破壞或采動影響，貯存在煤體內(nèi)的部分瓦斯就會離開煤體而涌入采掘空間，這種現(xiàn)象稱為瓦斯涌出。礦井瓦斯涌出形式可分普通涌出和特殊涌出兩種。

　　2.礦井瓦斯涌出量及主要因素

　　礦井瓦斯涌出量是指開采過程中正常涌入采掘空間的瓦斯數(shù)量，瓦斯涌出量的表示方法有兩種：絕對瓦斯涌出量——單位時間涌入采掘空間的瓦斯量，單位為m3/min;相對瓦斯涌出量——單位質(zhì)量的煤所放出的瓦斯數(shù)量，單位為m3/t。

　　影響礦井瓦斯涌出量的因素主要有煤層瓦斯含量、開采規(guī)模、開采程序、采煤方法與頂板管理方法、生產(chǎn)工序、地面大氣壓力的變化、通風(fēng)方式和采空區(qū)管理方法等。

　　3.礦井瓦斯等級及其鑒定

　　《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，一個礦井中只要有一個煤(巖)層發(fā)現(xiàn)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(jìn)行管理。

　　根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為：低瓦斯礦井、高瓦斯礦井和煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。

　　低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/min;

　　高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min;

　　煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井：礦井在采掘過程中，只要發(fā)生過一次煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出，該礦井即定為煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。

　　《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：每年必須對礦井進(jìn)行瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定。

　　(三)瓦斯噴出及預(yù)防

　　1.瓦斯噴出

　　礦井瓦斯噴出是指從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯異常涌出的現(xiàn)象。在20m巷道范圍內(nèi)，涌出瓦斯量大于或等于1.0m3/min，且持續(xù)時間在8h以上時，該采掘區(qū)域即定為瓦斯噴出危險區(qū)域。

　　瓦斯噴出的預(yù)兆：礦壓活動顯現(xiàn)激烈，煤壁片幫嚴(yán)重、底板突然鼓起、支架承載力加大甚至破壞，煤層變軟、潮濕等。

　　2.瓦斯噴出的預(yù)防

　　(1)加強(qiáng)礦井地質(zhì)工作，摸清采掘地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造情況;

　　(2)在可能發(fā)生噴出的地區(qū)掘進(jìn)巷道時，打前探鉆孔或抽排鉆孔;

　　(3)加大噴出危險區(qū)域的風(fēng)量;

　　(4)將噴出的瓦斯直接引入回風(fēng)巷或抽放瓦斯管路;

　　(5)掌握噴出的預(yù)兆，及時撤離工作人員，并配備自救器，安設(shè)壓氣自救系統(tǒng);

　　(6)掌握礦壓規(guī)律，避免礦壓集中，及時處理頂板，以防大面積突然卸壓造成瓦斯噴出。

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