瓦斯煤塵課件

1、防治礦井瓦斯與礦塵防治礦井瓦斯與礦塵通風科 余方超本章主要內容 第一節(jié)第一節(jié) 礦井瓦斯的存在狀態(tài)礦井瓦斯的存在狀態(tài) 第二節(jié)第二節(jié) 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量 第三節(jié)第三節(jié) 瓦斯爆炸及其預防瓦斯爆炸及其預防 第四節(jié)第四節(jié) 瓦斯抽放瓦斯抽放 第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵第一節(jié)第一節(jié) 礦井瓦斯的存在狀態(tài)礦井瓦斯的存在狀態(tài)一、瓦斯的生成瓦斯是在煤的生成和煤的變質過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質經厭氧菌的作用分解而成。另外，在高溫、高壓的環(huán)境下中，在成煤的同時，由于物理和化學作用，可繼續(xù)生成瓦斯。二、瓦斯的性質瓦斯是無色、無味、無臭的氣體，但有時可以聞到類

2、似蘋果的香味，這是出于芳香族的碳氫氣體同瓦斯同時涌出的緣故。瓦斯對空氣的相對密度是0.544，在標準狀態(tài)下瓦斯的密度為0.716kg/m3。助燃也不能維持呼吸，瓦斯在空氣中達到一定濃度時，遇火能燃燒或爆炸。在煤礦的采掘過程中，當條件合適時，會發(fā)生瓦斯突出（噴出），產生嚴重的破壞作用。 第一節(jié)第一節(jié) 礦井瓦斯的存在狀態(tài)礦井瓦斯的存在狀態(tài)三、瓦斯的存在狀態(tài) 瓦斯在煤體中存在的狀態(tài)可分為兩類：即游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)。 游離狀態(tài)也叫自由狀態(tài)，這種瓦斯是以自由氣體狀態(tài)存在于煤體或周圍巖體的裂縫孔隙之中，游離瓦斯量的大小與存儲空間的容積、瓦斯壓力成正比，與溫度成反比。 吸著狀態(tài)又稱為結合狀態(tài)，起特點是瓦斯與

3、煤或某些巖石結合成一體，不再以自由氣態(tài)形式存在。按其結合形式不同又可分為吸附吸收兩種：吸附狀態(tài)是由于固體粒子與瓦斯分子之間分子吸引力的作用，使瓦斯分子在固體顆粒表面上形成很薄的吸附層；吸收狀態(tài)是氣體分子已進入煤分子團的內部。 煤體是一種復雜的多孔性固體，在成煤過程中生成的瓦斯，經過漫長的地質年代，大部分已排放入大氣，只有一小部分至今仍被保存在煤體或圍巖中。 第二節(jié)第二節(jié) 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量一、煤層瓦斯的含量 煤層瓦斯含量是指單位質量或單位體積的煤體，在一定壓力和溫度下所含的瓦斯數量(即游離瓦斯和吸著瓦斯的總和)，用m3t或m3m3表示。 二、瓦斯的涌出形式 （1）普通涌出：瓦斯從煤層

4、或巖層表面非常細微的縫隙中緩慢、均勻而持久地涌出。這種涌出的方式涌出的面積大、時間長，是瓦斯涌出的主要形式。 （2）特殊涌出：特殊涌出又可以分為瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯突出兩種。第二節(jié)第二節(jié) 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量三、瓦斯涌出量的計算 1）礦井絕對瓦斯涌出量：指礦井在一定時間或單位時間內所涌出的瓦斯數量，通常用m3d或m3min來表示。即：15-1 15-2 15-315-4第二節(jié)第二節(jié) 礦井瓦斯涌出量礦井瓦斯涌出量四、礦井瓦斯等級 根據規(guī)程規(guī)定，一個礦井只要有一個煤（巖）層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。礦井瓦斯等級，根據礦井相對瓦斯涌出量、絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為： （1）低

5、瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 （2）高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min。 煤（巖）和瓦斯（二氧化碳）突出礦井第三節(jié)第三節(jié) 瓦斯爆炸及其預防瓦斯爆炸及其預防一、瓦斯爆炸的條件及其影響因素 瓦斯爆炸的三個充分必要條件：瓦斯?jié)舛?、引火溫度和氧的濃度?1. 瓦斯?jié)舛?瓦斯只在一定濃度范圍內爆炸，該濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限，其最低濃度界限叫爆炸下限，最高濃度界限叫爆炸上限，瓦斯在空氣中的爆炸下限為5%6%，上限為14%16%。 當瓦斯?jié)舛鹊陀诒ㄏ孪迺r，遇高溫火源并不爆炸，但能

6、在火焰外圍形成穩(wěn)定的燃燒層。當瓦斯?jié)舛雀哂诒ㄉ舷迺r，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。在正?？諝庵型咚?jié)舛葹?.5%時，其爆炸威力最大。當瓦斯?jié)舛葹?%8%時最容易爆炸。第三節(jié)第三節(jié) 瓦斯爆炸及其預防瓦斯爆炸及其預防 2、引火溫度 瓦斯的引火溫度受瓦斯?jié)舛?、火源性質及混合氣體的壓力等因素而變化，一般認為，瓦斯的引火溫度為650750，最低點燃能量為0.28Mj。當混合氣體在壓力增高時，引燃溫度即降低。在引火溫度相同時，火源面積越大、點火時間越長，越易引燃瓦斯。 3、氧的濃度 在煤礦井下巷道及采場等一般氧濃度均滿足瓦斯爆炸條件（氧濃度12%）。井下含瓦斯的混合氣體中氧的濃度降低時，瓦斯爆炸

7、界限隨之提高。當氧的濃度低于12%時，混合氣體即失去爆炸性。 第三節(jié)第三節(jié) 瓦斯爆炸及其預防瓦斯爆炸及其預防 二、預防瓦斯爆炸的措施二、預防瓦斯爆炸的措施 1、防止瓦斯積聚的措施、防止瓦斯積聚的措施 1）加強通風）加強通風 2）及時處理局部聚集的瓦斯）及時處理局部聚集的瓦斯 3）加強瓦斯監(jiān)測檢測）加強瓦斯監(jiān)測檢測 2、防止瓦斯引燃措施、防止瓦斯引燃措施 1）在井口和井口房內，禁止使用明火。）在井口和井口房內，禁止使用明火。 2）在瓦斯礦井，要使用防爆型或安全火花型電器設備，對其）在瓦斯礦井，要使用防爆型或安全火花型電器設備，對其防爆性能要經常檢查，不符合要求的要及時更換。防爆性能要經常檢查，不

8、符合要求的要及時更換。 3）嚴格執(zhí)行放炮制度。）嚴格執(zhí)行放炮制度。 4）嚴格管理火區(qū)，防止密閉墻漏風，并定期測定火區(qū)溫度）嚴格管理火區(qū)，防止密閉墻漏風，并定期測定火區(qū)溫度。 3、通風系統(tǒng)可靠、通風系統(tǒng)可靠瓦斯積聚原因瓦斯瓦斯積聚原因積聚原因 1）通風系統(tǒng)的重要性：）通風系統(tǒng)的重要性： “通風可靠通風可靠”是實現(xiàn)本質安全的重要基礎。是實現(xiàn)本質安全的重要基礎。 從剖析國內近幾年來煤礦各次重大災害事故發(fā)生及從剖析國內近幾年來煤礦各次重大災害事故發(fā)生及擴大的原因和影響因素來看，都無不與礦井通風系擴大的原因和影響因素來看，都無不與礦井通風系統(tǒng)有著密切的關系。統(tǒng)有著密切的關系。 因此，建立一個能滿足日常生

9、產需風，保證系統(tǒng)簡因此，建立一個能滿足日常生產需風，保證系統(tǒng)簡單、風向穩(wěn)定、風質合格，并且災害時期又能保持單、風向穩(wěn)定、風質合格，并且災害時期又能保持通風動力設備運行可靠、穩(wěn)定、減少系統(tǒng)破壞、并通風動力設備運行可靠、穩(wěn)定、減少系統(tǒng)破壞、并能快速實現(xiàn)風流控制的通風系統(tǒng)是至關重要的。能快速實現(xiàn)風流控制的通風系統(tǒng)是至關重要的。 2 2）礦井通風系統(tǒng)的可靠性）礦井通風系統(tǒng)的可靠性 通風系統(tǒng)的可靠性定義為：通風系統(tǒng)在運行過程中保持其正常通風系統(tǒng)的可靠性定義為：通風系統(tǒng)在運行過程中保持其正常工作參數值的能力，以維持井巷中必須的滿足要求的風量的供工作參數值的能力，以維持井巷中必須的滿足要求的風量的供應。應。

10、 解釋：解釋：在正常生產條件下，礦井通風系統(tǒng)能保證礦井、采區(qū)、在正常生產條件下，礦井通風系統(tǒng)能保證礦井、采區(qū)、采掘工作面和各用風地點有足夠風量供給的能力；采掘工作面和各用風地點有足夠風量供給的能力； 在正常生產條件打破的情況下，安全地恢復通風的能力；在正常生產條件打破的情況下，安全地恢復通風的能力； 在發(fā)生災變情況下，控制風流流向、流量和抗災減災能力。在發(fā)生災變情況下，控制風流流向、流量和抗災減災能力。 系統(tǒng)可靠性指標體系：由通風網絡（結構）、通風動力（供電系統(tǒng)可靠性指標體系：由通風網絡（結構）、通風動力（供電）、通風構筑物（牢固、位置）組成。）、通風構筑物（牢固、位置）組成。 通風系統(tǒng)可靠性

11、包含的內容：通風系統(tǒng)可靠性包含的內容： （1 1）在生產時期利用通風動力，以最經濟的方式，向井下各）在生產時期利用通風動力，以最經濟的方式，向井下各用風地點供給保質保量的新鮮風流；用風地點供給保質保量的新鮮風流； （2 2）保證作業(yè)空間有良好的氣候條件；）保證作業(yè)空間有良好的氣候條件； （3 3）沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵；）沖淡或稀釋有毒有害氣體和礦塵； （4 4）突發(fā)事件對系統(tǒng)影響??；）突發(fā)事件對系統(tǒng)影響小； （4 4）在發(fā)生災變時，能有效、及時地控制風向及風量，并與）在發(fā)生災變時，能有效、及時地控制風向及風量，并與其它措施結合，防止災害的擴大，進而消滅事故。其它措施結合，防止災害的擴大

12、，進而消滅事故。 3）通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性 礦井通風系統(tǒng)某一局部出現(xiàn)變化致使各風道風向變礦井通風系統(tǒng)某一局部出現(xiàn)變化致使各風道風向變化可能性及風量變化的幅度；化可能性及風量變化的幅度； 系統(tǒng)穩(wěn)定性包括風網的穩(wěn)定性、通風動力的穩(wěn)定性系統(tǒng)穩(wěn)定性包括風網的穩(wěn)定性、通風動力的穩(wěn)定性和通風設施的穩(wěn)定性。和通風設施的穩(wěn)定性。 4）可靠性和穩(wěn)定性兩者的關系 兩者是不同的概念，但可以認為，礦井通風系統(tǒng)可兩者是不同的概念，但可以認為，礦井通風系統(tǒng)可靠，必具備較高的穩(wěn)定性（必要）；但礦井通風系靠，必具備較高的穩(wěn)定性（必要）；但礦井通風系統(tǒng)穩(wěn)定不一定包含系統(tǒng)可靠的所有內容（不充分）統(tǒng)穩(wěn)定不一定包含系統(tǒng)可靠的所有內容（不

13、充分）； 系統(tǒng)結構合理性指標體系：由通風網絡、通風動力系統(tǒng)結構合理性指標體系：由通風網絡、通風動力、通風構筑物組成。、通風構筑物組成。 5 5）通風系統(tǒng)的合理性）通風系統(tǒng)的合理性 合理的礦井通風系統(tǒng)阻力分布是礦井正常生產接續(xù)合理的礦井通風系統(tǒng)阻力分布是礦井正常生產接續(xù)，提高生產效率的重要保證。包括礦井進、回風段，提高生產效率的重要保證。包括礦井進、回風段與用風段阻力合理配備，用風段各采區(qū)阻力分布的與用風段阻力合理配備，用風段各采區(qū)阻力分布的平衡情況，通風阻力分布對礦井生產的適應性。平衡情況，通風阻力分布對礦井生產的適應性。 如何做到通風可靠如何做到通風可靠建立系統(tǒng)合理、設施完好、風量建立系統(tǒng)合

14、理、設施完好、風量充足、風流穩(wěn)定、應急及時的通風系統(tǒng)。充足、風流穩(wěn)定、應急及時的通風系統(tǒng)。 三、確保系統(tǒng)合理三、確保系統(tǒng)合理獨立完整的通風系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單、穩(wěn)定、可靠；明確通風系統(tǒng)合理的通風線路、通風阻力和阻力分布比例，通風系統(tǒng)不合理時，應當進行系統(tǒng)改造。關鍵內容解釋 合理的礦井通風系統(tǒng)阻力分布是礦井正常生產接續(xù)，提高生產效率的重要保證。 對于多臺主要通風機聯(lián)合運轉的礦井，為了提高通風系統(tǒng)穩(wěn)定性，要求公共風路段風阻遠小于較小主要通風機風壓，一般要求約占到30%。但對于單主扇運轉礦井（分支）的進、回風段（公共風路段）與用風段阻力的配備應控制在多大比例，卻沒有定量分析。 所以，系統(tǒng)阻力分布決定了礦井

15、通風系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 礦井生產水平和采區(qū)必須實行分區(qū)通風，采區(qū)進回風必須貫穿整個采區(qū)； 嚴禁一條巷道一段為進風一段為回風 高突礦井、易自燃煤層、低瓦斯煤層群和分層開采聯(lián)合布置的采區(qū)采區(qū)專用回風巷 采區(qū)、工作面局部反風的可能性； 嚴禁無風、微風、循環(huán)風和不符合規(guī)定的串聯(lián)風 四、確保設施完好 礦井主要通風機和局部通風機要按規(guī)定定期檢測、檢修和維護，實行掛牌管理，專人負責并持證上崗，按規(guī)定進行反風演習，保證通風設施完好、正常運行；要加強對風門、風筒、密閉等通風設施及構筑物設置的管理，明確構筑標準和驗收程序，已有設施要建立檢查和維護制度，定期檢查其完好情況，保持通風設施完好可靠，防止風流短路、系統(tǒng)紊亂

16、和有害氣體涌出；總回風巷、主要回風巷不得設置風流控制設施。采區(qū)應盡量減少通風構筑物，減少漏風，提高有效風量率；要加強通風巷道維護，保證風流暢通 關鍵內容解釋： 保持風機、風門、風筒、密閉等井下通風設施及構筑物完好運行正常。 保持通風設施完好、數量較少、裝設位置恰當，風橋數量少，有足夠巷道斷面并不失修，注意設施的檢修。 五、確保風量充足 礦井總風量、采掘工作面和各供風場所的配風量，必須滿足安全生產的要求，風速、有害氣體濃度等必須符合煤礦安全規(guī)程規(guī)定。不能滿足用風需要時，應當進行系統(tǒng)改造，否則必須按實際供風量核定礦井和采區(qū)產量，嚴禁超通風能力組織生產； 礦井主要通風機應當雙機同能力配備，實現(xiàn)雙回路

17、供電； 礦井開拓、準備采區(qū)以及采掘作業(yè)前，要準確預測瓦斯涌出量，制定通風風量計算和配風標準，編制通風設計，保證采掘面配風充足；硐室配風量要滿足設備降溫、空氣質量符合規(guī)定、有害氣體不超限的要求；礦井有效風量率應達到87以上。 礦井風量應當在滿足井下各工作地點、通風巷道和硐室等用風的前提下，加強通風能力配備，具備充足、合理的富余系數，提高礦井抗災能力。 開采自燃、容易自燃煤層的礦井和采區(qū)，風量配備要在滿足防治瓦斯的前提下進行有效控制，滿足防范自然發(fā)火的要求。 關鍵內容解釋： 礦井、采掘工作面及用風地點配風足夠； 風速、有害氣體濃度符合規(guī)定； 嚴禁超能力組織生產； 風量富裕系數（1.8）； 風量充足

18、指正常生產條件下的風量保證，異常條件（如突發(fā)事件、原發(fā)性災害、正常生產秩序被打破）條件下，難以保證。就必須加強對異常條件相關信息的發(fā)現(xiàn)、分析和處理） 六、確保風流穩(wěn)定 嚴格按煤礦安全規(guī)程建立和執(zhí)行測風制度，對井下用風地點和通風巷道定期測定風量，并根據生產變化及時對通風系統(tǒng)和供風量進行調整，保證采掘工作面及其他供風地點風流穩(wěn)定可靠。廢棄巷道、盲巷和與采空區(qū)聯(lián)通的巷道要及時進行封閉； 要盡量減少角聯(lián)通風，對無法避免的角聯(lián)通風巷道要進行有效控制，確保風向、風速穩(wěn)定，嚴禁在角聯(lián)通風網絡內布置采掘工作面；要根據采掘進度及時施工永久通風設施，杜絕通風工程虧欠，并確保風流穩(wěn)定，控制可靠。 掘進面必須采用局部

19、通風機通風或全風壓通風；高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井掘進工作面必須實行“三專兩閉鎖”，采用“雙風機、雙電源”，并實現(xiàn)運行風機和備用風機自動切換，保持局部通風機連續(xù)運轉、均衡供風、風流穩(wěn)定。低瓦斯礦井的煤與半煤巖掘進工作面要積極推廣使用“雙風機、雙電源”，確保供風穩(wěn)定、可靠。 關鍵內容解釋：關鍵內容解釋： 按規(guī)定及時測風、調風，保證風量、風速穩(wěn)定均衡，異常條件下對風量特別是風向影響盡可能??； 高突礦井掘進面三專兩閉鎖、雙風機雙電源實現(xiàn)自動切換； 嚴禁3臺及以上局扇送一掘進面；不得1臺局扇送2掘進面。第四節(jié)第四節(jié) 瓦斯抽放瓦斯抽放瓦斯抽放是將礦井瓦斯通過鉆孔（或專門抽放瓦斯的巷道）、管道、瓦斯泵直

20、接抽至地面。抽放辦法有：本煤層抽放、鄰近導抽放、采空區(qū)抽放及地面定向鉆孔抽放等。一、本煤層抽放瓦斯本煤層抽放瓦斯是在開采煤層之前或開采煤層過程中利用鉆孔或巷道進行該煤層的抽放工作。 二、掘進巷道瓦斯抽放在掘進巷道的兩幫隨掘進巷道的推進，每隔1015m開一鉆窩，在巷道周圍卸壓區(qū)內打12個4560m的鉆孔，封孔深1.52.0m，封孔后連接于抽放系統(tǒng)進行抽放。圖15-2 本煤層瓦斯抽放穿層鉆孔布置圖 1水平鉆孔;2上向鉆孔;3煤層頂板;4鉆場; 5抽放瓦斯管路;6圍巖平巷第四節(jié)第四節(jié) 瓦斯抽放瓦斯抽放三、鄰近煤層抽放瓦斯當開采含瓦斯的煤層群時，在有瓦斯賦存的鄰近煤層內預先開鑿抽放瓦斯的巷道或預先從開

21、采煤層的某些巷道中向鄰近煤層的頂板或底板打抽放鉆孔，裝上瓦斯抽放管道，進行瓦斯抽放 四、采空區(qū)抽放瓦斯如果在采空區(qū)內積存大量瓦斯時，往往會通過漏風而進入生產巷道或采煤工作面，造成瓦斯超限而影響正常生產。為此可采用：（1）在采空區(qū)上方開掘一條專用瓦斯抽放巷道，在巷道中布設鉆場向下部采空區(qū)打鉆抽放；（2）從工作面超前巷道中掘專用鉆窩向工作面采空區(qū)的上隅角打鉆抽放；（3）在放頂煤工作面煤層中沿頂板在靠風巷一側開設專用的瓦斯排放巷道，密閉后安設管道抽放。圖15-3 利用鉆孔抽放上鄰近層瓦斯圖第四節(jié)第四節(jié) 瓦斯抽放瓦斯抽放五、地面定向鉆孔抽放瓦斯 近年來，應用石油部門的拐彎鉆機從地面打抽放瓦斯鉆孔獲得成

22、功，先從地面打垂直鉆孔到煤層，經拐彎后沿煤層鉆進，在煤層內可延伸達1000m以上，然后在地面利用鉆孔直接抽放瓦斯。 規(guī)程規(guī)定：“抽放瓦斯的礦井中，利用瓦斯時其濃度不得低于30%，不利用瓦斯時，采用干式抽放瓦斯設備，瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?5%”。 抽出的瓦斯可以按濃度不同，合理的加以利用：濃度為35%40%時，可作為工業(yè)或民用燃料；濃度50%以上的瓦斯可作為化工原料。第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵一、礦塵及其危害性 煤礦礦塵，就其危害和數量而言，主要是煤塵和巖塵。其生成量，以采掘工作面最高，其次為運輸過程中的各轉載點。 礦塵危害的主要表現(xiàn)為： （1）污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。 作業(yè)地點礦塵過多

23、會影響視線，甚至造成視力減退，不利于及時發(fā)現(xiàn)事故隱患，從而增加了發(fā)生事故的機會；皮膚沾染礦塵，阻塞毛孔能引起皮膚病或發(fā)炎；人體吸入過量的礦塵，輕者可引起上呼吸道炎癥，嚴重時可導致塵肺病，塵肺病是目前危害較大的一種礦工職業(yè)病。 （2）燃燒或爆炸 井下煤塵在一定的條件下可以燃燒或爆炸，對于瓦斯礦井，煤塵可能參與瓦斯同時爆炸，煤塵或瓦斯煤塵爆炸可釀成嚴重的礦山災害。 （3）加速機械設備的磨損，縮短儀器設備的使用壽命。 煤塵爆炸及預防一、礦塵爆炸的機理及特征一、礦塵爆炸的機理及特征1、礦塵爆炸的機理、礦塵爆炸的機理 礦塵爆炸礦塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化是在高溫或一

24、定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應。一般的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應。一般煤塵爆炸機理及過程主要表煤塵爆炸機理及過程主要表現(xiàn)在以下方面現(xiàn)在以下方面： (1)(1)煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開； (2)(2)當溫度達到當溫度達到300300400400時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量可燃性氣體。時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量可燃性氣

25、體。 (3)(3)形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化中心，當活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增中心，當活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的加，發(fā)生了塵粒的閃燃閃燃； (4)(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃燒過程閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃燒過程急劇地循環(huán)進行。急劇地循環(huán)進行。第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵2 2、煤塵爆炸的特征、煤塵爆炸的特征連續(xù)性連續(xù)性產生大量的產生大量的CO感應期感應

26、期 揮發(fā)分減少揮發(fā)分減少或形成或形成“粘粘焦焦”形成高溫、高形成高溫、高壓、沖擊波壓、沖擊波 煤塵爆炸的特征煤塵爆炸的特征第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵 煤塵爆炸及預防二、煤塵爆炸的條件二、煤塵爆炸的條件 煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中并達到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。于空氣中并達到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。 我國煤塵爆炸的引燃溫度在我國煤塵爆炸的引燃溫度在61061010501050之間，一般為之間，一般為700700800800。煤塵爆炸。煤塵爆炸的最小點火能為的最小點火

27、能為4.54.540mj40mj。三、影響煤塵爆炸的因素三、影響煤塵爆炸的因素 1 1、煤的揮發(fā)分：、煤的揮發(fā)分： 煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強。煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強。 2 2、煤的灰分和水分：煤內的灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，、煤的灰分和水分：煤內的灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵 煤塵爆炸及預防3 3、煤塵粒度、煤塵粒度：粒度對爆炸性的影響極大。：粒度對爆炸性的影響極大。1mm1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險性隨粒

28、度的減小而迅速增加。而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加。4 4、空氣中的瓦斯?jié)舛龋?、空氣中的瓦斯?jié)舛龋和咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀谕咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%4%時，煤時，煤塵的爆炸下限可用下式計算：塵的爆炸下限可用下式計算： mm 式中：式中：m m 空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，g/m3g/m3； 煤塵的爆炸下限，煤塵的爆炸下限，g/m3g/m3； 系數系數空氣中的瓦斯?jié)舛?%)00.500.751.01.502.03.04.0 10.750.600.500.350.250.10.05第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵 煤塵爆炸及預防5 5

29、、空氣中氧的含量，、空氣中氧的含量， 空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時，空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時，點燃煤塵云困難，當氧含量低于點燃煤塵云困難，當氧含量低于17%17%時，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含時，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力氧低，爆炸壓力6 6、引爆熱源、引爆熱源四、預防煤塵爆炸的技術措施四、預防煤塵爆炸的技術措施 預防煤塵爆炸的技術措施主要預防煤塵爆炸的技術措施主要包括包括三個方面。三個方面。( (一）、減、降塵措施一）、減、降塵措施 指在煤礦井下生產過程中，通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵

30、含量以達到從指在煤礦井下生產過程中，通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。 方法很多，下面主要介紹方法很多，下面主要介紹煤層注水煤層注水。( (二二) )、防止煤塵引燃的措施、防止煤塵引燃的措施 ( (三三) )、限制煤塵爆炸范圍擴大的措施、限制煤塵爆炸范圍擴大的措施 第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵 煤塵爆炸及預防2311、煤層注水實質、煤層注水實質 在回采之前預先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體在回采之前預先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產塵量。

31、內部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產塵量。 煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面：煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面： 煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結，煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結，使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除塵源；使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除塵源； 水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚，預防了浮塵的產生；數破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚，預防了

32、浮塵的產生； 水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質，當煤水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產生量。體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產生量。 第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵 煤塵爆炸及預防2、 影響煤層注水效果的因素影響煤層注水效果的因素 煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度 裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。易注水。 煤體的孔隙發(fā)育程度一般用煤體的孔隙發(fā)育

33、程度一般用孔隙率孔隙率表示，表示，系指孔隙的總體積與煤的總體積的系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比百分比。根據實測資料，當煤層的孔隙率小于。根據實測資料，當煤層的孔隙率小于4%4%時，煤層的透水性較差。時，煤層的透水性較差。 上履巖層壓力及支承壓力上履巖層壓力及支承壓力 液體性質的影響：液體性質的影響：0.5%0.5%洗衣粉洗衣粉 煤層內的瓦斯壓力煤層內的瓦斯壓力 煤層內的瓦斯壓力是注水的附加阻力。所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時，往煤層內的瓦斯壓力是注水的附加阻力。所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時，往往要提高注水壓力，以保證濕潤效果。往要提高注水壓力，以保證濕潤效果。 注水參數的影響注水參數的

34、影響 煤層注水參數是指煤層注水參數是指注水壓力注水壓力、注水速度注水速度、注水量注水量和和注水時間注水時間。 煤塵爆炸及預防3、煤層注水方式、煤層注水方式 注水方式是指鉆孔的位置、長度和方向。按國內外注水狀況，有以下注水方式是指鉆孔的位置、長度和方向。按國內外注水狀況，有以下4 4種方式：種方式：短孔注水，短孔注水，是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長度一是在回采工作面垂直煤壁或與煤壁斜交打鉆孔注水，注水孔長度一般為般為2 23.5m3.5m；深孔注水深孔注水，在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長一般為，在回采工作面垂直煤壁打鉆孔注水，孔長一般為5 525m25m長孔注水長孔

35、注水，從回采工作面的運輸巷或回風巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打，從回采工作面的運輸巷或回風巷，沿煤層傾斜方向平行于工作面打上向孔或下向孔注水，孔長上向孔或下向孔注水，孔長3030100m100m。巷道鉆孔注水巷道鉆孔注水。短孔、深孔注水示意圖短孔、深孔注水示意圖上向孔、下向孔、雙向孔上向孔、下向孔、雙向孔巷道巷道 煤塵爆炸及預防4 4、注水系統(tǒng)、注水系統(tǒng) 注水系統(tǒng)分為注水系統(tǒng)分為靜壓注水系統(tǒng)靜壓注水系統(tǒng)和和動壓注水系統(tǒng)動壓注水系統(tǒng)。 靜壓注水：靜壓注水：利用管網將地面或上水平的水通過自然靜壓差導入鉆孔的注水叫利用管網將地面或上水平的水通過自然靜壓差導入鉆孔的注水叫靜壓注水。靜壓注水。 動壓注

36、水：動壓注水：利用水泵或風包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動壓注水，水泵可以利用水泵或風包加壓將水壓入鉆孔的注水叫動壓注水，水泵可以設在地面集中加壓，也可直接設在注水地點進行加壓。設在地面集中加壓，也可直接設在注水地點進行加壓。5 5、注水設備、注水設備 煤層注水所使用的設備主要包括煤層注水所使用的設備主要包括鉆機鉆機、水泵水泵、封孔器封孔器、分流器及水表分流器及水表等。等。 煤塵爆炸及預防6 6、注水參數、注水參數 注水壓力：注水壓力的高低取決于煤層透水性的強弱和鉆孔的注水速度。注水壓力：注水壓力的高低取決于煤層透水性的強弱和鉆孔的注水速度。 適宜的注水壓力是適宜的注水壓力是：通過調節(jié)注水流量使其

37、不超過地層壓力而高于煤層的瓦：通過調節(jié)注水流量使其不超過地層壓力而高于煤層的瓦斯壓力。斯壓力。 注水速度注水速度( (注水流量注水流量) )：注水速度注水速度是指是指單位時間內的注水量單位時間內的注水量。鉆孔的注水。鉆孔的注水速度隨鉆孔長度、孔徑和注水壓力的不同而增減。速度隨鉆孔長度、孔徑和注水壓力的不同而增減。 一般來說，小流量注水對煤層濕潤效果最好。一般來說，小流量注水對煤層濕潤效果最好。 注水量注水量：注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效果的主要因素。：注水量是影響煤體濕潤程度和降塵效果的主要因素。 注水時間：每個鉆孔的注水時間與鉆孔注水量成正比，與注水速度成反注水時間：每個鉆孔的注水時間與

38、鉆孔注水量成正比，與注水速度成反比。比。 煤塵爆炸及預防（二）限制煤塵爆炸范圍擴大的措施（二）限制煤塵爆炸范圍擴大的措施1 1、清除落塵、清除落塵2 2、撒布巖粉、撒布巖粉3 3、設置巖粉棚：由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺板組成，臺板的間、設置巖粉棚：由安裝在巷道中靠近頂板處的若干塊巖粉臺板組成，臺板的間距稍大于板寬，每塊臺板上放置一定數量的惰性巖粉。距稍大于板寬，每塊臺板上放置一定數量的惰性巖粉。4 4、設置水棚、設置水棚 水棚水棚包括包括水槽棚水槽棚和和水袋棚水袋棚兩種。兩種。 巖粉的缺點：是受潮易粘結成塊，并增加巷道中的礦塵濃度，在落塵量大的巷道中巖粉的更換周期短。 優(yōu)點： （1

39、）水的比熱比巖大5倍，故吸熱量多； （2）水汽化吸熱并降低氧濃度； （3）水在爆炸時飛散時間比巖粉快； （4）水的更換周期長。 第五節(jié)第五節(jié) 礦塵礦塵二、煤塵的爆炸及其預防 煤塵爆炸一旦形成，爆炸波便可將巷道中的落塵揚起而成為浮塵，為爆炸的延續(xù)和擴大補充塵源，因此，煤塵爆炸不僅表現(xiàn)出有連續(xù)性的特點，而且在連續(xù)爆炸的條件下，還可能有離開爆源越遠其破壞力越大的特征。 煤塵引燃的溫度變化范圍較大，一般為700800以上，有時也可達1100。煤礦中能點燃煤塵的高溫熱源有爆破時出現(xiàn)的火焰、電氣設備的電火花、電纜和架線上的電弧、采掘機械工作時出現(xiàn)的沖擊火花、安全燈火焰、井下火災以及瓦斯爆炸等。 煤塵爆炸性

40、可以分為有爆炸危險性及無爆炸危險性兩種，需經過煤塵爆炸試驗來確定。一般來講，無煙煤的煤塵沒有爆炸危險性。但煤塵無論有無爆炸危險，對人體健康都是有害的，因此，在礦井生產過程中應當采取必要的防塵措施。 防止煤塵爆炸的措施分為降塵措施、防止引燃措施、隔爆措施三類。 煤塵爆炸及預防一、煤塵爆炸的機理及特征一、煤塵爆炸的機理及特征1、煤塵爆炸的機理、煤塵爆炸的機理 煤塵爆炸煤塵爆炸是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化是在高溫或一定點火能的熱源作用下，空氣中氧氣與煤塵急劇氧化的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應。一般的反應過程，是一種非常復雜的鏈式反應。一般煤塵爆炸機理及過程主要表煤

41、塵爆炸機理及過程主要表現(xiàn)在以下方面現(xiàn)在以下方面： (1)(1)煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和煤本身是可燃物質，當它以粉末狀態(tài)存在時，總表面積顯著增加，吸氧和被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開；被氧化的能力大大增強，一旦遇見火源，氧化過程迅速展開； (2)(2)當溫度達到當溫度達到300300400400時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量可燃性氣體。時，煤的干餾現(xiàn)象急劇增強，放出大量可燃性氣體。 (3)(3)形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化形成的可燃氣體與空氣混合在高溫作用下吸收能量，在塵粒周圍形成活化中心，當活

42、化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增中心，當活化中心的能量達到一定程度后，鏈反應過程開始，游離基迅速增加，發(fā)生了塵粒的加，發(fā)生了塵粒的閃燃閃燃； (4)(4)閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃燒過程閃燃所形成的熱量傳遞給周圍的塵粒，并使之參與鏈反應，導致燃燒過程急劇地循環(huán)進行。急劇地循環(huán)進行。 煤塵爆炸及預防2 2、煤塵爆炸的特征、煤塵爆炸的特征連續(xù)性連續(xù)性產生大量的產生大量的CO感應期感應期 揮發(fā)分減少揮發(fā)分減少或形成或形成“粘粘焦焦”形成高溫、高形成高溫、高壓、沖擊波壓、沖擊波 煤塵爆炸的特征煤塵爆炸的特征 煤塵爆炸及預防二、煤塵爆炸的條件二、煤

43、塵爆炸的條件 煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵爆炸必須同時具備三個條件：煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮煤塵本身具有爆炸性；煤塵必須懸浮于空氣中并達到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。于空氣中并達到一定濃度；存在能引燃煤塵爆炸的高溫熱源。 我國煤塵爆炸的引燃溫度在我國煤塵爆炸的引燃溫度在61061010501050之間，一般為之間，一般為700700800800。煤塵爆炸。煤塵爆炸的最小點火能為的最小點火能為4.54.540mj40mj。三、影響煤塵爆炸的因素三、影響煤塵爆炸的因素 1 1、煤的揮發(fā)分：、煤的揮發(fā)分： 煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸性越強。煤塵的可燃揮發(fā)分含量越高，爆炸

44、性越強。 2 2、煤的灰分和水分：煤內的灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，、煤的灰分和水分：煤內的灰分是不燃性物質，能吸收能量，阻擋熱輻射，破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。破壞鏈反應，降低煤塵的爆炸性。 煤塵爆炸及預防3 3、煤塵粒度、煤塵粒度：粒度對爆炸性的影響極大。：粒度對爆炸性的影響極大。1mm1mm以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，以下的煤塵粒子都可能參與爆炸，而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加。而且爆炸的危險性隨粒度的減小而迅速增加。4 4、空氣中的瓦斯?jié)舛龋?、空氣中的瓦斯?jié)舛龋和咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀谕咚箙⑴c使煤塵爆炸下限降低。瓦斯?jié)舛鹊陀?%4%時，煤時，煤

45、塵的爆炸下限可用下式計算：塵的爆炸下限可用下式計算： mm 式中：式中：m m 空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，空氣中有瓦斯時的煤塵爆炸下限，g/m3g/m3； 煤塵的爆炸下限，煤塵的爆炸下限，g/m3g/m3； 系數系數空氣中的瓦斯?jié)舛?%)00.500.751.01.502.03.04.0 10.750.600.500.350.250.10.05 煤塵爆炸及預防5 5、空氣中氧的含量，、空氣中氧的含量， 空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低；氧的含空氣中氧的含量高時，點燃煤塵的溫度可以降低；氧的含量低時，點燃煤塵云困難，當氧含量低于量低時，點燃煤塵云困難，當氧含量低于17%17%時，煤

46、塵就不再爆炸。含氧高，時，煤塵就不再爆炸。含氧高，爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力爆炸壓力高；含氧低，爆炸壓力6 6、引爆熱源、引爆熱源四、預防煤塵爆炸的技術措施四、預防煤塵爆炸的技術措施 預防煤塵爆炸的技術措施主要預防煤塵爆炸的技術措施主要包括包括三個方面。三個方面。( (一）、減、降塵措施一）、減、降塵措施 指在煤礦井下生產過程中，通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量指在煤礦井下生產過程中，通過減少煤塵產生量或降低空氣中懸浮煤塵含量以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。以達到從根本上杜絕煤塵爆炸的可能性。 方法很多，下面主要介紹方法很多，下面主要介紹煤層注水煤層注水。( (二二) )、防止

47、煤塵引燃的措施、防止煤塵引燃的措施 ( (三三) )、限制煤塵爆炸范圍擴大的措施、限制煤塵爆炸范圍擴大的措施 煤塵爆炸及預防2311、煤層注水實質、煤層注水實質 在回采之前預先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體在回采之前預先在煤層中打若干鉆孔，通過鉆孔注入壓力水，使其滲入煤體內部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產塵量。內部，增加煤的水分，從而減少煤層開采過程煤塵的產塵量。 煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面：煤層注水的減塵作用主要有以下三個方面： 煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕潤并粘結，煤體內的裂隙中存在著原生煤塵，水進入后，可將原生煤塵濕

48、潤并粘結，使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除塵源；使其在破碎時失去飛揚能力，從而有效地消除塵源； 水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多水進入煤體內部，并使之均勻濕潤。當煤體在開采中受到破碎時，絕大多數破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚，預防了浮塵的產生；數破碎面均有水存在，從而消除了細粒煤塵的飛揚，預防了浮塵的產生； 水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質，當煤水進入煤體后使其塑性增強，脆性減弱，改變了煤的物理力學性質，當煤體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減少了煤塵的產生量。體因開采而破碎時，脆性破碎變?yōu)樗苄宰冃?，因而減

49、少了煤塵的產生量。 煤塵爆炸及預防2、 影響煤層注水效果的因素影響煤層注水效果的因素 煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度煤的裂隙和孔隙的發(fā)育程度 裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越裂隙和孔隙的發(fā)育程度不同，注水效果差異也較大。煤體的裂隙越發(fā)育則越易注水。易注水。 煤體的孔隙發(fā)育程度一般用煤體的孔隙發(fā)育程度一般用孔隙率孔隙率表示，表示，系指孔隙的總體積與煤的總體積的系指孔隙的總體積與煤的總體積的百分比百分比。根據實測資料，當煤層的孔隙率小于。根據實測資料，當煤層的孔隙率小于4%4%時，煤層的透水性較差。時，煤層的透水性較差。 上履巖層壓力及支承壓力上履巖層壓力及支承壓力 液體性質的影響：液體性質的影響：0.5%0.5%洗衣粉洗衣粉 煤層內的瓦斯壓力煤層內的瓦斯壓力 煤層內的瓦斯壓力是注水的附加阻力。所以在瓦斯壓力大的煤層中注水時，往煤層