第五章  礦井災(zāi)害防治

第二節(jié) 礦井瓦斯防治

一、礦井瓦斯基本知識(shí)

（一）概述

1、瓦斯的概念

        礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)過程中，從煤、巖內(nèi)涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的總稱。

        它是一種混合氣體：

       （1）甲烷(CH4)占80～90%

     （2）其他烴類如乙烷、丙烷，以及CO2   H2、CO等氣體        瓦斯從安全角度可以將這些組分劃分為四類。       ① 可燃性氣體：甲烷等同系烷、烴、 H2、CO H2S等      ② 有毒性氣體：如H2S CO SO2  NH3  NO NO2      ③ 窒息性氣體：N2  CH4  CO2 H2      ④ 放射性氣體：氡氣

2、瓦斯的基本性質(zhì)    （1）瓦斯是無色、無味、無臭、無毒的氣體。    （2）甲烷分子非常小      其分子的直徑為0.3758×10-9 m，可以在微小的煤體孔隙和裂隙里流動(dòng)。    （3）瓦斯具有擴(kuò)散性，其擴(kuò)散速度是空氣的1.34倍，從煤巖中涌出的瓦斯會(huì)很快擴(kuò)散到巷道空間。    （4）甲烷的比重為0.554，比空氣輕，如果巷道上部有瓦斯涌出源，且風(fēng)速低時(shí)，容易在頂板附近形成瓦斯積聚層。

    （5）瓦斯具有窒息性。甲烷雖然無毒，但其濃度增加，可相對(duì)地使氧氣濃度下降。        當(dāng)空氣中瓦斯?jié)舛冗_(dá)19%時(shí)，氧氣下降為17%，在勞動(dòng)時(shí)使人感到呼吸困難；        當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到43%時(shí)，氧氣下降為12%，使人發(fā)生窒息；        當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸^57%時(shí)，氧氣降低至10%以下，使人立即死亡。

    （6）瓦斯具有燃燒和爆炸性。一般情況下，瓦斯?jié)舛仍?%—16%時(shí)，遇火即爆炸。當(dāng)瓦斯?jié)舛仍?%以下或在16%以上時(shí)，遇火不爆炸只燃燒。       瓦斯是一種可燃性氣體，濃度達(dá)到一定范圍還會(huì)爆炸，按瓦斯在空氣中發(fā)生燃燒的性狀不同，可將它分為三個(gè)區(qū)間： ①  助燃區(qū)間    瓦斯?jié)舛? —5 %之間，能發(fā)生氧化燃燒反應(yīng)，不能形成持續(xù)火焰，只能起到助燃作用。

     ② 爆炸區(qū)間   濃度5%—16%之間，遇火發(fā)生爆炸。     ③ 擴(kuò)散燃燒區(qū)間  濃度大于16%，此區(qū)間內(nèi)瓦斯瓦斯空氣的混合氣體無法直接被點(diǎn)燃，但與新鮮空氣混合時(shí)，可在混合界面上被點(diǎn)燃并形成穩(wěn)定的火焰，稱為擴(kuò)散燃燒。     (二)煤層瓦斯賦存與含量    1.礦井瓦斯的生成在植物沉積成煤初期的泥炭化過程中，有機(jī)物被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O；

在以后的煤化變質(zhì)過程中，有機(jī)物在高溫、高壓作用下，揮發(fā)分減少，固定碳增加，這時(shí)生成的氣體主要為CH4和CO2。        據(jù)粗略估計(jì)，每生成一噸煙煤同時(shí)可伴生600m3以上的甲烷。        由長(zhǎng)煙煤變成無煙煤時(shí)，每噸又可伴生240m3的甲烷。        煤的變質(zhì)程度越高，瓦斯含量越高。

    2.瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài)     煤是一種復(fù)雜的多孔性固體，有著由十分發(fā)達(dá)的、大小不同的孔隙和裂隙形成的巨大的自由空間和空隙表面積，瓦斯以游離和吸附兩種狀態(tài)存在于煤體內(nèi)。      游離狀態(tài)(也稱自由狀態(tài))：是指瓦斯以自由氣體狀態(tài)存在于煤層或圍巖的孔隙、裂縫與空洞中。

     吸附狀態(tài)(也稱結(jié)合狀態(tài))：按其結(jié)合的形式不同，分為吸著和吸收兩種。     吸著狀態(tài)：是在孔隙表面的團(tuán)體分子引力作用下，氣體分子被緊密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附層；     吸收狀態(tài)：是瓦斯分子已深入到煤分子團(tuán)內(nèi)部，如同氣體溶解于液體中的狀態(tài)。

     游離狀態(tài)與吸附狀態(tài)的瓦斯不是固定不變的，在一定條件下，二者是可以相互轉(zhuǎn)化的。     當(dāng)外界壓力降低或溫度升高時(shí)，一部分吸附瓦斯可轉(zhuǎn)化為游離瓦斯，這種現(xiàn)象叫做解吸；     當(dāng)外界壓力增加或溫度降低時(shí)，一部分游離瓦斯可轉(zhuǎn)化為吸附瓦斯，這種現(xiàn)象叫做吸附。     在現(xiàn)今開采深度內(nèi)，煤層中的瓦斯主要是以吸附狀態(tài)存在，游離狀態(tài)的瓦斯只占總量的10%左右。      隨著開采，大量的吸附瓦斯會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x瓦斯，且這一過程不斷重復(fù)，因此，回采時(shí)瓦斯會(huì)不斷涌出。

     3.煤層瓦斯含量   （1）定義：煤層瓦斯含量是指單位體積或重量的煤在自然狀態(tài)下所有的瓦斯的數(shù)量，其單位為m3/m3或m3/T。   （2）煤層瓦斯含量的大小取決于兩方面：     一是成煤和變質(zhì)過程中瓦斯生成量的多少；     二是瓦斯能被保存下來的條件。（起主要作用，決定煤層中 瓦斯含量的大小）    （3）影響煤層瓦斯含量的因素

    ① 煤田地質(zhì)史    煤田地層上升，增加瓦斯向地表擴(kuò)散，煤層瓦斯含量小。    煤田地層下沉，緩解瓦斯向地表擴(kuò)散，煤層瓦斯含量大。    ② 地質(zhì)構(gòu)造    封閉型的，有利于瓦斯存儲(chǔ)。    開放型的，有利于瓦斯排放。   ③ 煤層的賦存條件    埋藏深度、傾角、有無露頭對(duì)瓦斯含量有重要影響。

     同一煤層內(nèi)瓦斯含量隨深度增加而增大，傾角越小，瓦斯運(yùn)移路程越長(zhǎng)，煤層瓦斯含量越大，有露頭，易排放，含量低。     ④ 煤的變質(zhì)程度     變質(zhì)程度越高，生成瓦斯量越大，其他條件相同時(shí)，瓦斯含量就越大。     ⑤ 煤層圍巖的性質(zhì)     圍巖致密、完整不透氣，易保存瓦斯。     ⑥ 水文地質(zhì)條件     地下水活躍的地區(qū)，裂隙比較發(fā)育，且處于開放狀態(tài)，為瓦斯排放提供了通道，地下水在漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史時(shí)期，也可以帶走大量瓦斯，降低煤    

層瓦斯含量。地下水對(duì)礦物質(zhì)的溶解和侵蝕，會(huì)造成底層的天然卸壓，使得煤層及圍巖的透氣性增大，增大瓦斯的散失量。       (三)礦井瓦斯涌出量      1.礦井瓦斯涌出形式    （1）普通涌出      在時(shí)間與空間上比較均勻、普遍發(fā)生的不間斷涌出，它是礦井正常狀態(tài)下的涌出。     （2）特殊涌出     是指在時(shí)間上突然，在空間上集中、大量的瓦斯涌出，主要有瓦斯噴出和煤與瓦斯突出。

    （3）礦井瓦斯的來源      ① 煤（巖）壁涌出的瓦斯；      ② 臨近層涌出的瓦斯；      ③ 采落煤炭放散的瓦斯；      ④ 采空區(qū)涌出的瓦斯。      2.瓦斯涌出量      瓦斯涌出量是指礦井在生產(chǎn)過程中，從巷道、工作面、煤層、巖層以及采空區(qū)實(shí)際涌入巷道內(nèi)的瓦斯量。其大小有兩種表示方法：     （1）絕對(duì)瓦斯涌出量——指礦井或采區(qū)在單位時(shí)間內(nèi)涌出的瓦斯量，一般用QCH4表示，單位為m3/min或m3/d。

      QCH4=Q×C%     式中QCH4——礦井或采區(qū)絕對(duì)瓦斯涌出量， m3/min；     Q——礦井或采區(qū)總回風(fēng)量，m3/min;     C——該回風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋?。     （2）相對(duì)瓦斯涌出量——指礦井在正常生產(chǎn)情況下，月平均日產(chǎn)一噸煤的瓦斯涌出量，一般用qCH4表示，單位為m３／t。        qCH4=1440QCH4·n/T        式中qCH4——礦井相對(duì)瓦斯涌出量，m3/t;

     QCH4——礦井絕對(duì)瓦斯涌出量，m3/min;     n——礦井瓦斯鑒定月的工作天數(shù)，d/m;     T——礦井瓦斯鑒定月的煤炭產(chǎn)量，t/m。     兩者之間關(guān)系如下：       qCH4= QCH4 /A       A —— 礦井日產(chǎn)量   t/d     3.影響瓦斯涌出因素    （1）煤層的瓦斯含量及特性     含量大、涌出量大，煤層的透氣好涌出大。

    （2）煤層的埋藏特性      深度增加，瓦斯含量增多，涌出量增多。相鄰煤層越多，含有的瓦斯量越大，距離開采層越近，則礦井的瓦斯涌出量就越大。     （3）地面大氣壓力變化     大氣壓力主要對(duì)采空區(qū)、老空區(qū)影響大。大氣壓力下降，瓦斯積聚區(qū)的壓力高于巷道風(fēng)流壓力，瓦斯涌出就會(huì)加大。反之減少。

    （4）開采順序和回采方法      厚煤層分層開采或開采有臨近煤層涌出瓦斯的煤層時(shí)，首先開采的煤層瓦斯涌出量較大。      采用陷落法管理頂板或放頂煤開采時(shí)，瓦斯涌出量較大。如使用采空區(qū)充填法，頂板產(chǎn)生裂隙少，瓦斯涌出量少。      （5）開采強(qiáng)度和產(chǎn)量     礦井的絕對(duì)瓦斯涌出量與回采速度或礦井產(chǎn)量成正比，而相對(duì)瓦斯涌出量變化較小。

      因此，礦井瓦斯涌出量與產(chǎn)量的關(guān)系不能籠統(tǒng)地下結(jié)論。      一般來說，當(dāng)?shù)V井開采具有一定規(guī)模后，如果礦井涌出的瓦斯主要來源于采落的煤炭，產(chǎn)量變化時(shí)，絕對(duì)瓦斯涌出量變化明顯，產(chǎn)量大，絕對(duì)涌出量大，而相對(duì)涌出量變化較小。如果瓦斯主要來源于采空區(qū)，產(chǎn)量變化時(shí)，絕對(duì)涌出量變化較小，而相對(duì)涌出量則有明顯的變化，產(chǎn)量增加，相對(duì)瓦斯涌出量變小。

    （6）風(fēng)量變化     風(fēng)量增加時(shí)，由于負(fù)壓增大，采空區(qū)漏風(fēng)加大，一部分高濃度瓦斯被漏風(fēng)從采空區(qū)帶出，絕對(duì)瓦斯涌出量迅速增加，風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瓤赡芗眲∩仙缓箝_始下降，經(jīng)過一段時(shí)間，恢復(fù)到或接近原值。風(fēng)量減少時(shí)，情況相反。    （7）采空區(qū)密閉質(zhì)量      密閉質(zhì)量差，瓦斯涌出量大。

     4.礦井瓦斯涌出量的一般規(guī)律    ①封閉性斷層兩側(cè)、巖溶陷落柱周圍(封閉的)、背斜地區(qū)瓦斯涌出量大。    ②煤層由濕變干、由薄變厚、傾角小、煤質(zhì)由硬變軟時(shí)，瓦斯涌出量大。    ③煤層頂板為致密完整的巖層，其煤層瓦斯涌出量大。    ④地面大氣壓力下降或溫度升高時(shí)，井下瓦斯涌出量普遍增大。

    ⑤開采深度越深、開拓與開采范圍越大，礦井產(chǎn)量越大，瓦斯涌出量越大。    ⑥一組近距離煤層先開采層瓦斯涌出量大。    ⑦開采上分層煤比下分層煤瓦斯涌出量大。    ⑧工作面頂板周期來壓，瓦斯涌出量大。    ⑨煤層掘進(jìn)巷道送的越長(zhǎng)，暴露面積越大，瓦斯涌出量越大。    ⑩開采工序不同，瓦斯涌出量也不同，爆破落煤、放頂時(shí)，瓦斯涌出量都大。    ⑾采空區(qū)丟煤多，采出率低的采煤方法，采區(qū)瓦斯涌出量大。

     5.礦井瓦斯等級(jí)劃分     世界主要產(chǎn)煤國(guó)家對(duì)礦井瓦斯等級(jí)劃分不同。德國(guó)劃分為6個(gè)級(jí)別，波蘭分5個(gè)級(jí)別，印度3級(jí)，日本2級(jí)，美國(guó)只是分為瓦斯礦井和非瓦斯礦井。

     我國(guó)在20世紀(jì)50～60年代用的是前蘇聯(lián)的劃法，將瓦斯礦井分為四個(gè)等級(jí)，即一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和超級(jí)。超級(jí)包括瓦斯噴出或有煤與瓦斯突出礦井。80年代以后，將一級(jí)、二級(jí)合并為低瓦斯礦井，將三級(jí)和超級(jí)瓦斯礦井中的非突出礦井合并為高瓦斯礦井，將具有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險(xiǎn)的礦井劃分為突出礦井

    劃分依據(jù)：大多國(guó)家多采用相對(duì)瓦斯涌出量作為劃分依據(jù)。我國(guó)2001年以前也用的是相對(duì)瓦斯涌出量。但相對(duì)涌出量受產(chǎn)量影響大，僅用這一指標(biāo)作為劃分依據(jù)，不能直觀的反映出礦井瓦斯涌出量的真實(shí)大小和災(zāi)害程度。

    絕對(duì)涌出量很小、相對(duì)涌出量較大的礦井可能被定為高瓦斯礦井；    絕對(duì)涌出量很大、相對(duì)涌出量較小的礦井可能被定為低瓦斯礦井。

    如，絕對(duì)涌出量?jī)H為3.0 m3/min 時(shí)，產(chǎn)量為15萬噸t/a以下的礦井的相對(duì)涌出量大都大于10m3/t     日產(chǎn)量：150000/12/30=417(t)相對(duì)涌出量：1440×3÷417=10.359m3/t

    而絕對(duì)涌出量為40 m3/min 時(shí)，產(chǎn)量為210萬噸t/a以上的礦井的相對(duì)涌出量大都小于10m3/t     日產(chǎn)量：2100000/12/30=5833(t)相對(duì)涌出量：1440×40÷5833=9.87m3/t

《規(guī)程》規(guī)定：一個(gè)礦井中只要一個(gè)煤(巖)層發(fā)現(xiàn)瓦斯。該礦即為瓦斯礦井。瓦斯礦井必須依照礦井瓦斯等級(jí)進(jìn)行管理。    （1）礦井瓦斯等級(jí)劃分的依據(jù)     ① 根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量     ② 礦井絕對(duì)瓦斯涌量     ③ 瓦斯涌出形式

    （2）礦井瓦斯等級(jí)      ① 低瓦斯礦井。礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。      ② 高瓦斯礦井。礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40m3/min。      ③ 煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。      每年必須對(duì)礦井進(jìn)行瓦斯等級(jí)和二氧化碳涌出量的鑒定工作，報(bào)省(自治區(qū)、直轄市)煤炭管理部門審批，并報(bào)省(自治區(qū)、直轄市)煤礦安全監(jiān)察機(jī)構(gòu)備案。

     新礦井設(shè)計(jì)文件中，應(yīng)有各煤層的瓦斯含量資料。 《規(guī)程》176條對(duì)突出礦井進(jìn)行了定義：    礦井在采掘過程中，只要發(fā)生過1次煤（巖）與瓦斯突出，該礦井即為突出礦井，發(fā)生突出的煤層即為突出煤層。 《規(guī)程》134條規(guī)定：低瓦斯礦井中，相對(duì)瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個(gè)別區(qū)域(采區(qū)或工作面)為高瓦斯區(qū)，該區(qū)應(yīng)按高瓦斯管理。

    （3）等級(jí)鑒定時(shí)間     根據(jù)礦井生產(chǎn)和氣候變化的規(guī)律，可以選在瓦斯涌出較大的一個(gè)月份進(jìn)行，一般為七月或八月份。     礦井鑒定工作在正常的條件下進(jìn)行，按每一礦井的全礦井，煤層，一翼，水平和采區(qū)分別計(jì)算月平均日產(chǎn)一噸煤瓦斯的用處量，在測(cè)定時(shí)，應(yīng)采取各項(xiàng)測(cè)定中的最大值作為確定礦井瓦斯等級(jí)的依據(jù)。

     二、礦井瓦斯爆炸事故的預(yù)防和治理     (一)瓦斯爆炸過程及其危害      1、瓦斯爆炸是一個(gè)極復(fù)雜的激烈氧化過程，近年來的研究認(rèn)為，礦井瓦斯爆炸是一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。     2、礦井瓦斯爆炸的有害因素是：高溫、沖擊波和有害氣體。     （1）瓦斯爆炸時(shí)的瞬間溫度在自由空間內(nèi)可達(dá)1850℃，在封閉空間可達(dá)2150～2650℃。     （2）瓦斯爆炸時(shí)，高溫高壓氣體以很大的壓力從爆源向外擴(kuò)張，形成強(qiáng)大的爆炸沖擊波。  

    （3）瓦斯爆炸后，由于大量的氧氣參與燃燒，使井下氧氣大量減少，一般可降低到12%以下。同時(shí)產(chǎn)生2%～4%的一氧化碳有毒氣體。     (二)瓦斯爆炸條件及其影響因素     瓦斯爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)基本條件:      a 一定濃度的瓦斯      b 一定溫度的引火源      c 足夠的氧氣。     1.瓦斯?jié)舛?      在新鮮空氣中，瓦斯的爆炸界限一般認(rèn)為是5～16%。       瓦斯?jié)舛葹?～8%時(shí)最容易發(fā)生爆炸.       濃度為9.1%時(shí)爆炸威力最強(qiáng)。 

       這種瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到很多因素的影響，主要是：     (1)氧的濃度      氧濃度降低時(shí)，爆炸下限變化不大(BE線)，爆炸上限則明顯降低(CE線)。      當(dāng)氧濃度低于12%時(shí)，混合氣體就失去爆炸性。     

     (2)混入可燃性氣體      瓦斯——空氣混合氣體中混入其它可燃?xì)怏w時(shí)，其爆炸界限決定于各可燃?xì)怏w的爆炸界限和它們的濃度。如果井下發(fā)生火災(zāi)時(shí)，瓦斯與其它可燃性氣體的生成量增加，即使平時(shí)瓦斯涌出量較小的礦井，也可能發(fā)生瓦斯爆炸。    有1%的硫化氫、0.5%的丁烷存在，3%的瓦斯遇火即可爆炸。

     (3)混入煤塵     具有爆炸性的煤塵在300～400℃時(shí)，能揮發(fā)出多種可燃性氣體，使瓦斯爆炸下限降低，危險(xiǎn)性增加。    空氣中的煤塵濃度達(dá)到 5g/m3時(shí)，瓦斯爆炸下限為3%；濃度達(dá)到8g/m3時(shí)，瓦斯爆炸下限為2.5%.

    (4)混入惰性氣體     混入少量惰性氣體(如CO2、N2等)可縮小瓦斯爆炸的界限范圍，加入大量的惰性氣體時(shí)，可使瓦斯失去爆炸性。    (5)火源溫度    較高溫度能引燃較低濃度的瓦斯。810℃ 的火（電火）可引燃2%的瓦斯，溫度超過700℃時(shí)，瓦斯爆炸下限為3.25%。

     2.引火溫度     (1) 瓦斯的引火溫度，即點(diǎn)燃瓦斯爆炸的最低溫度，一般常壓下為650～750℃。最低點(diǎn)燃能量為0.28mJ。     井下出現(xiàn)的各種明火、煤炭自燃、電器火花、赤熱的金屬表面以及撞擊和摩擦火花、采空區(qū)內(nèi)砂巖懸頂冒落時(shí)產(chǎn)生的碰撞火花等，都能點(diǎn)燃瓦斯。

     (2)引火延遲性     瓦斯與高溫?zé)嵩唇佑|后，不是立即燃燒或爆炸，而是延遲一個(gè)很短的時(shí)間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，從接觸熱源到引燃的這段時(shí)間稱為感應(yīng)期。      感應(yīng)期的長(zhǎng)短與瓦斯?jié)舛群鸵饻囟扔嘘P(guān).     火源溫度升高，感應(yīng)期迅速下降。     瓦斯?jié)舛仍黾樱袘?yīng)期略有增加。

    (三)煤礦瓦斯爆炸事故分析     從瓦斯爆炸條件可知，瓦斯爆炸的原因是瓦斯?jié)舛瘸藓突鹪础?nbsp;       1.瓦斯積聚原因   (1)掘進(jìn)工作面瓦斯積聚原因   ①局部通風(fēng)管理不善，造成瓦斯積聚。   ②現(xiàn)場(chǎng)管理失控，不按規(guī)定檢查瓦斯或瓦斯檢查員脫崗。  ③遇地質(zhì)條件變化工作面瓦斯異常涌出。

    (2)采煤工作面瓦斯積聚原因   ①礦井通風(fēng)能力不足，工作面配風(fēng)量滿足不了生產(chǎn)要求；礦井通風(fēng)系統(tǒng)不合理，采掘工作面采用不合理串聯(lián)通風(fēng)。   ②巷道貫通，新工作面準(zhǔn)備過程中沒及時(shí)調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，造成風(fēng)流短路、混亂，致使作業(yè)地點(diǎn)和巷道中微風(fēng)。

    ③非正規(guī)采煤工作面使用局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)、擴(kuò)散通風(fēng)、老塘通風(fēng)等無正規(guī)通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)，瓦斯積聚現(xiàn)象十分嚴(yán)重。   2.引爆火源

    (四)預(yù)防瓦斯爆炸的措施   1.防止瓦斯積聚與超限   1)加強(qiáng)通風(fēng)   2)嚴(yán)格瓦斯管理   ①嚴(yán)格瓦斯檢查制度。     每一礦井必須建立瓦斯檢查制度。充分發(fā)揮甲烷自動(dòng)監(jiān)測(cè)的作用。礦井必須裝備安全監(jiān)控系統(tǒng)、甲烷斷電儀、風(fēng)電瓦斯閉鎖等裝置。

    ②嚴(yán)格執(zhí)行《規(guī)程》對(duì)井下各點(diǎn)瓦斯?jié)舛鹊囊?guī)定，檢查發(fā)現(xiàn)瓦斯超限，要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。    ③及時(shí)封閉采空區(qū)和舊巷道。要保證密閉質(zhì)量，加強(qiáng)管理和維護(hù)。   3)及時(shí)處理局部積聚的瓦斯    （1）所謂局部瓦斯積聚是指瓦斯?jié)舛瘸^2%，其體積超過0.5m3的現(xiàn)象。

  （2）生產(chǎn)過程中容易形成局部瓦斯積聚的地點(diǎn)有：    采煤工作面的上隅角，    頂板冒落的空洞內(nèi)，    綜采、綜掘機(jī)附近，    低風(fēng)速巷道中的頂板附近，    停風(fēng)的獨(dú)頭巷，    綜放工作面放煤口等。

（3）處理局部積聚的方法有：    ① 采煤工作面上隅角瓦斯積聚的處理。 一般采取風(fēng)幛引導(dǎo)風(fēng)流法，尾巷排放法，移動(dòng)泵站排放采空區(qū)瓦斯。    ②綜采工作面瓦斯積聚的處理。適當(dāng)加大綜采工作面的風(fēng)量；在采煤機(jī)的切割部或牽引部安裝局部通風(fēng)機(jī)。

    ③頂板冒落空洞內(nèi)瓦斯積聚的處理。通常用黃土充填空洞、用導(dǎo)風(fēng)板或風(fēng)筒接岔引入風(fēng)流吹散瓦斯。    ④頂板附近瓦斯層狀積聚的處理。提高巷道風(fēng)速，使瓦斯與空氣充分地紊流混合。     一般認(rèn)為防止瓦斯層狀積聚的風(fēng)速應(yīng)大于0.5～1m/s；    采用導(dǎo)風(fēng)板和風(fēng)筒三通向?qū)訝顜б腼L(fēng)流。

    ⑤盲巷瓦斯積聚的處理。實(shí)行分級(jí)排放瓦斯。     瓦斯排放管理    1.排放瓦斯要實(shí)行分級(jí)管理   (1)停風(fēng)時(shí)間短，瓦斯?jié)舛炔怀^3%的采掘面，由通風(fēng)區(qū)隊(duì)和瓦斯檢查員就地排放。

  （2）巷道瓦斯?jié)舛瘸^3%，排放瓦斯風(fēng)流途經(jīng)路線短，直接進(jìn)入回風(fēng)系統(tǒng)，不影響其它采掘工作面的排放措施必須由礦總工程師組織會(huì)審后批準(zhǔn)。    (3)巷道瓦斯聚積或貫通已封閉的停工區(qū)，瓦斯?jié)舛瘸^3%，排放路線長(zhǎng)，影響范圍大，排放瓦斯風(fēng)流切斷其它采掘面的安全出口，排放措施由礦總工程師組織會(huì)審，報(bào)上級(jí)總工程師批準(zhǔn)。

     2.制定排放瓦斯措施根據(jù)瓦斯排放分級(jí)管理的規(guī)定制定排放瓦斯措施:   ①控制排放瓦斯。估算瓦斯積聚量、供風(fēng)量和排放時(shí)間，采用正確的排放方法，嚴(yán)禁“一風(fēng)吹”，確保排放風(fēng)流和全風(fēng)壓風(fēng)流匯合處瓦斯?jié)舛炔怀^1.5%。

     ②確定排放瓦斯的流經(jīng)路線和方向。繪圖并標(biāo)明電器設(shè)備、通訊電話、瓦斯探頭、通風(fēng)設(shè)施的位置。    ③明確停電撤人范圍。受排放瓦斯風(fēng)流影響的地點(diǎn)和被其切斷安全出口的采掘工作面，必須停電撤人，停止作業(yè)，指定警戒人員的位置，禁止其他人員進(jìn)入。

    ④指定專人切斷和看管電源，并設(shè)警示牌。    ⑤排完瓦斯后，指定專人檢查瓦斯、供電系統(tǒng)和電器設(shè)備，經(jīng)檢查證實(shí)，巷道中瓦斯?jié)舛炔怀^1%，才可恢復(fù)局部通風(fēng)機(jī)的正常通風(fēng)，供電系統(tǒng)和電器設(shè)備完好，方準(zhǔn)指定專人恢復(fù)供電。    ⑥加強(qiáng)排放瓦斯的組織領(lǐng)導(dǎo)，明確排放瓦斯人員名單，責(zé)任落實(shí)到人。

      3.排放方法     排放方法是指限量供風(fēng)、分段排放。限制送入排放巷道的風(fēng)量可采用：在局部通風(fēng)機(jī)排風(fēng)測(cè)的風(fēng)筒上捆上繩索，收緊或放松繩索控制排風(fēng)量；把風(fēng)筒接頭斷開，改變風(fēng)筒接頭對(duì)合空隙大小，調(diào)節(jié)送入風(fēng)量；局部通風(fēng)機(jī)排風(fēng)口安裝三通調(diào)節(jié)器等。

    4）瓦斯抽放    （一）瓦斯抽放的必要性   《規(guī)程》規(guī)定有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時(shí)抽放瓦斯系統(tǒng)。

   （1）1個(gè)采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1個(gè)掘進(jìn)工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min,用通風(fēng)方法解決瓦斯問題不合理的。  （2）礦井絕對(duì)瓦斯涌出量達(dá)到以下條件的：    ①大于或等于40m3/min；    ②年產(chǎn)量1.0～1.5Mt的礦井，大于30m3/min；

     ③年產(chǎn)量0.6～1.0Mt的礦井，大于25m3/min；    ④年產(chǎn)量0.4～0.6Mt的礦井，大于20m3/min；    ⑤年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m3/min。   （3）開采有煤與瓦斯突出危險(xiǎn)煤層的。

  （二）常用瓦斯抽放泵    我國(guó)煤礦通常采用的瓦斯抽放泵主要有：     水環(huán)式真空泵     高壓離心式鼓風(fēng)機(jī)      回轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機(jī)等。

  （三）《規(guī)程》對(duì)瓦斯抽放的有關(guān)規(guī)定    （1）設(shè)置井下臨時(shí)抽放瓦斯泵時(shí)應(yīng)遵守的規(guī)定：    ①臨時(shí)抽放瓦斯泵站應(yīng)安設(shè)在抽放瓦斯地點(diǎn)附近的新鮮風(fēng)流中。     ②抽出的瓦斯可引到地面、總回風(fēng)巷、一翼回風(fēng)巷或分區(qū)回風(fēng)巷，但必須保證稀釋后風(fēng)流中瓦斯?jié)舛炔怀蕖?br />
    ③抽出的瓦斯排入回風(fēng)巷時(shí)，在排瓦斯管路出口必須設(shè)置柵欄，懸掛警戒牌等。   ④在下風(fēng)側(cè)柵欄外必須設(shè)置甲烷斷電儀或礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的甲烷傳感器，巷道風(fēng)流中瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)，實(shí)現(xiàn)報(bào)警、斷電，并進(jìn)行處理。

  （2）抽放瓦斯必須遵守下列規(guī)定；    ①利用瓦斯時(shí)，瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?0％，且在利用瓦斯的系統(tǒng)中必須裝設(shè)有防回火、防回氣和防爆炸作用的安全裝置。不利用瓦斯，采用干式抽放瓦斯設(shè)備時(shí)，抽放瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?5％。

     ②抽放容易自燃和自燃煤層的采空區(qū)瓦斯時(shí)，必須經(jīng)常檢查一氧化碳濃度和氣體溫度等有關(guān)參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火征兆時(shí)，應(yīng)立即采取措施。     ③井上下敷設(shè)的瓦斯管路，不得與帶電物體接觸，并應(yīng)有防止砸壞管路的措施。

    （3）抽放瓦斯設(shè)施應(yīng)符合下列要求：       ①地面泵房必須用不燃性材料建筑，并必須有防雷電裝置。其距進(jìn)風(fēng)井口和主要建筑物不得小于50m，并用柵欄或圍墻保護(hù)。      ②地面泵房和泵房周圍20m范圍內(nèi)，禁止堆積易燃物和有明火。

     ③抽放瓦斯泵及其附屬設(shè)備，至少應(yīng)有一套備用。     ④地面泵房?jī)?nèi)電氣設(shè)備、照明和其他電氣儀表都應(yīng)采用礦用防爆型；否則必須采取安全措施．     ⑤泵房必須有直通礦調(diào)度室的電話和檢測(cè)管道瓦斯?jié)舛?、流量、壓力等參?shù)的儀表或自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)．

     ⑥干式抽放瓦斯泵吸氣側(cè)管路系統(tǒng)中，必須裝設(shè)有防回火、防回氣和防爆炸作用的安全裝置，并定期檢查，保持性能良好。     2.防止瓦斯引燃    主要措施有：   ①防止明火。

    ②防止電火花。    ③防爆破引燃瓦斯。    ④防止機(jī)械摩擦、沖擊火花。    3.防止瓦斯爆炸災(zāi)害事故擴(kuò)大    應(yīng)做好以下工作：    (1)每年要編制切實(shí)可行的災(zāi)害預(yù)防和處理計(jì)劃，并對(duì)有關(guān)人員貫徹這個(gè)計(jì)劃。增強(qiáng)職工的抗災(zāi)和救災(zāi)意識(shí)。

   (2)礦井實(shí)行分區(qū)通風(fēng)。   (3)主要通風(fēng)機(jī)井口必須安設(shè)防爆門。   (4)井下設(shè)置水棚，巖粉棚進(jìn)行隔爆。   (5)礦領(lǐng)導(dǎo)在安全技術(shù)措施項(xiàng)目的資金上應(yīng)給予必要的投入，解決安全裝備和施行必須的措施工程，以增強(qiáng)礦井的抗災(zāi)和救災(zāi)能力。   (6)救護(hù)隊(duì)要迅速搞清災(zāi)區(qū)和遇難人員情況，選擇搶救路線，用最有效的方法迅速把人員救出和完成救災(zāi)任務(wù)。

    三、煤與瓦斯突出及其防治    定義：煤礦井下采掘過程中，在很短的時(shí)間內(nèi)(幾秒到幾分鐘)，從煤(巖)內(nèi)部以極快的速度向采掘空間噴出大量的煤(巖)和瓦斯(CO2)并伴有巨大的聲響和強(qiáng)大沖擊波的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。 （一）煤與瓦斯突出的分類

    1.按動(dòng)力現(xiàn)象的力學(xué)特征，可分為突出、壓出和傾出。   2.按突出強(qiáng)度可分為：（1）小型突出：強(qiáng)度小于 100t。（2）中型突出：強(qiáng)度等于或大于100t、小于500t。（3）大型突出：強(qiáng)度等于或大于500t、小于1000t。（4）特大型突出：強(qiáng)度等于或大于1000t。

  （二）煤與瓦斯突出的預(yù)兆    1.有聲預(yù)兆    （1）響煤炮。 （2）其他聲音預(yù)兆。     2.無聲預(yù)兆 （1）煤層結(jié)構(gòu)構(gòu)造上面表現(xiàn)為：煤層層理紊亂，煤變軟、變暗淡、無光澤，煤層干燥和煤塵增大，煤層受擠壓褶曲變粉碎、厚度變大、傾角變陡。

  （2）地壓顯現(xiàn)方面表現(xiàn)為：壓力增大使支架變形，煤壁外鼓、片幫、掉渣，頂?shù)装宄霈F(xiàn)凸起臺(tái)階、斷層、波狀鼓起，手扶煤壁感到震動(dòng)和沖擊，炮眼變形裝不進(jìn)藥，打眼時(shí)垮孔、頂夾鉆等。     其他方面的預(yù)兆有：瓦斯涌出異常，忽大忽小，煤塵增大，空氣氣味異常、悶人，有時(shí)變熱。

     3.煤與瓦斯突出的一般規(guī)律    (1)突出發(fā)生在一定深度下，突出的危險(xiǎn)性隨著煤層埋藏深度的增加而加大，突出次數(shù)增多，突出強(qiáng)度增大。   (2)突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造附近，即斷層、褶曲、擠壓、扭轉(zhuǎn)和火成巖侵入?yún)^(qū)。   (3)突出多發(fā)生在應(yīng)力集中區(qū)，如鄰近層的煤柱上下方，相向采掘接近區(qū)等。

    (4)發(fā)生突出的煤層特點(diǎn)是強(qiáng)度低，光澤暗淡，層理紊亂，有易搓碎的軟分層，透氣性低，瓦斯初放速度高。煤層傾角越大，突出的危險(xiǎn)性也越大。    (5)突出大多發(fā)生在爆破和落煤工序。    (6)煤巷掘進(jìn)突出次數(shù)最多，石門揭穿煤層時(shí)突出強(qiáng)度最大。    (7)突出前常出現(xiàn)預(yù)兆。

    (三)預(yù)防煤與瓦斯突出的措施   在開采突出煤層時(shí)，必須采取以防止突出措施為主同時(shí)有避免人身事故的“四位一體”的綜合性防突措施，     綜合措施的內(nèi)容包括突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)；   防治突出措施；防治突出措施的效果檢驗(yàn)和安全防護(hù)措施。

     1.突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)    突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的主要任務(wù)是查明與突出有關(guān)主要影響因素在空間上的分布，依次劃定突出危險(xiǎn)區(qū)。      當(dāng)預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)時(shí)，可采取防突措施，并對(duì)其防突效果進(jìn)行檢驗(yàn)、確定措施有效時(shí)，可采取安全防護(hù)措施進(jìn)行采掘作業(yè)。       當(dāng)預(yù)測(cè)無突出危險(xiǎn)時(shí)，可采取安全防護(hù)措施直接進(jìn)行采掘作業(yè)。

      突出預(yù)測(cè)可分為以下兩類：   （l）區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)     區(qū)域預(yù)測(cè)是預(yù)測(cè)礦井、煤層和煤層區(qū)域的突出危險(xiǎn)性。   （2）工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)    在突出危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，工作面進(jìn)行采掘作業(yè)前，必須進(jìn)行突出危險(xiǎn)預(yù)測(cè)，依據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果劃分為突出危險(xiǎn)工作面和突出威脅工作面。

     2.防突措施     (1)區(qū)域性防突措施     ①開采保護(hù)層：在突出礦井的煤層群中，首先開采的、并能使其它相鄰的有突出危險(xiǎn)的煤層受到采動(dòng)影響而減少或失去突出危險(xiǎn)的煤層稱為保護(hù)層，后開采的煤層稱為被保護(hù)層。

      ②預(yù)抽煤層瓦斯：是指在突出危險(xiǎn)煤層進(jìn)行采掘工作之前進(jìn)行大面積的預(yù)先抽放瓦斯，它主要用于單一煤層或無保護(hù)層可采的突出危險(xiǎn)煤層。     (2)局部防突措施     ①鉆孔排放瓦斯：它是一種石門揭煤常用的防突措施。

       ②松動(dòng)爆破：是向采掘工作面前方應(yīng)力集中區(qū)，布置幾個(gè)長(zhǎng)鉆孔裝藥爆破，使煤體松動(dòng)，集中應(yīng)力區(qū)向煤體深部移動(dòng)，加快瓦斯排出，因而在工作面前方形成較長(zhǎng)卸壓帶，以預(yù)防突出發(fā)生。     ③超前鉆孔：是在煤巷掘進(jìn)工作面前方始終保持一定數(shù)量的排放瓦斯鉆孔。

     ④震動(dòng)爆破：是采用增加炮眼數(shù)量和裝藥量，在石門揭煤時(shí)誘導(dǎo)煤與瓦斯突出的安全防護(hù)措施，不是抑制瓦斯突出的方法。     ⑤水力沖孔：是利用鉆機(jī)打鉆時(shí)噴射的水射流，在突出煤層內(nèi)沖擊煤炭和瓦斯或誘導(dǎo)可控制的小型突出，以造成煤體卸壓，排放瓦斯，消除采掘突出危險(xiǎn)的方法。

     ⑥金屬骨架：當(dāng)石門接近煤層時(shí)，通過巖柱在巷道頂部和兩幫上側(cè)打鉆，鉆孔穿過煤層全厚，進(jìn)入巖層0.5m，孔間距一般為0.2m左右。孔徑75～100mm。然后把長(zhǎng)度大于孔深0.4～0.5m的鋼管或鋼軌，作為骨架插入孔內(nèi)，再將骨架尾部固定，最后用震動(dòng)爆破揭開煤層。

      ⑦超前支架：多用于有突出危險(xiǎn)的急傾斜厚煤層平巷掘進(jìn)。為了防止因工作面頂部煤體松軟垮落而導(dǎo)致突出，在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架，增加煤層的穩(wěn)定性。      3.防治突出措施效果檢驗(yàn) 對(duì)防治突出采取的措施進(jìn)行效果檢驗(yàn),相當(dāng)于對(duì)已經(jīng)采取了防突措施的采掘工作面，在原來預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行一次突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。

     4.安全防護(hù)     為了防止因突出預(yù)測(cè)失誤或防突措施失效而造成傷害，無論是揭穿突出危險(xiǎn)煤層，還是在突出危險(xiǎn)煤層中進(jìn)行采掘作業(yè)，都必須采取安全防護(hù)措施。     安全防護(hù)措施包括石門揭煤時(shí)的震動(dòng)爆破、采掘工作面的遠(yuǎn)距離爆破、反向風(fēng)門、在井下設(shè)避難所或急救袋、人員必須佩戴隔離式自救器等內(nèi)容。

避難硐室：煤礦井下避難硐室是供礦工在遇到事故無法撤退而躲避待救的設(shè)施。自救器：自救器是入井人員在井下發(fā)生火災(zāi)、瓦斯、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出事故時(shí)，防止有害氣體中毒或缺氧窒息的一種隨身攜帶的呼吸保護(hù)器具。