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矿井瓦斯的危害与治理

矿井瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单指甲烷。瓦斯爆炸是煤矿五大灾害之首。瓦斯事故是煤矿安全的“第一杀手”。据统计，瓦斯事故占煤矿事故的40.69%，死亡人数约占煤矿事故总死亡人数的36%。
一、 瓦斯的性质
瓦斯是无色、无味、无臭的气体，相对密度为0.554，能燃烧和爆炸，难溶于水，100L水仅能溶3.5L瓦斯气体，有较强的扩散性和渗透性。其化学性质不活泼，不助燃也不能供人呼吸。瓦斯本身无毒，但空气中含量增加时，氧气浓度相对降低，可是人因缺氧而窒息死亡。
二、瓦斯的涌出及矿井瓦斯等级划分
（一） 瓦斯涌出
1、 普通涌出
普通涌出是指瓦斯从采落的碎煤、松动的煤岩体中长时间、缓慢地放出。这是瓦斯涌出的主要形式。
2、 特殊涌出
特殊涌出是指在短时间内，大量地、突然地喷出和突出。有时还伴随着大量的煤抛出。这种涌出危害极大。
（二） 瓦斯涌出量
1、 绝对瓦斯涌出量
矿井绝对瓦斯涌出量是指单位时间内涌出的瓦斯量，单位是m3/min。
2、 相对瓦斯涌出量
矿井相对瓦斯涌出量是指在矿井正常生产情况下，一个月平均产1t煤涌出的瓦斯量，单位是m3/t。
（三）矿井瓦斯等级的划分
《煤矿安全规程》规定：一个矿井中只要有一个煤岩层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。矿井瓦斯等级可划分为三类。
(1)低瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t，且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
(2)高瓦斯矿井。矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t，或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
(3)煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井
三、 瓦斯爆炸的危害及爆炸的条件
（一） 瓦斯爆炸的条件
瓦斯爆炸必须同时具备三个条件，缺一个都不能爆炸。
1. 浓度（5%-16%）
当浓度在9.5%时爆炸威力最大。
2. 火源温度（650-750℃）
在煤矿井下的明火、煤自燃、电气火花、爆破火花以及机械撞击、摩擦火花均能达到上述温度。
3. 氧气浓度
瓦斯爆炸的氧气浓度必须不低于12%。
（二） 瓦斯爆炸的危害
1. 产生高温
爆炸产生的高温可达1850-2650℃，在如此高温下，容易造成人员伤亡、设备烧毁等。
2. 产生高压
爆炸产生的气体产物形成强大的冲击波，冲毁支护设备，伤亡人员，扬起煤尘，进而引起煤尘爆炸。
3. 产生大量有害气体
瓦斯爆炸后产生的有害气体主要有：一氧化碳(CO) ，浓度高达2%-4%，会使人员中毒死亡；二氧化碳(CO2)，浓度可高达4%-8%，此时氧气下降到6%-8%，会使人员因缺氧而窒息死亡。
四、 预防瓦斯爆炸的措施
1、防止瓦斯积聚。瓦斯积聚是指体积超过0.5m3时的空间瓦斯浓度超过2％的现象。总体上讲在高瓦斯矿井（包括低瓦斯矿井）中，凡通风不畅的地方均会发生瓦斯超限。
（1） 加强通风。矿井通风是防止瓦斯积聚的基本措施。使瓦斯浓度降低到《煤矿安全规程》规定的浓度以下，即采掘工作面的进风风流中不超过0．5％，回风风流不超过1％，矿井总回风流中不超过0．75％。因此，局部通风机不得无计划停电停风，风筒不得破损、脱节，禁止微风和无风作业。
（2） 加强检查。一定要按规定检查瓦斯和二氧化碳浓度。低瓦斯矿井每班至少检查2次；高瓦斯矿井中每班至少检查3次。
（3） 及时处理局部瓦斯积聚。例如：回采工作面的上隅角、掘进工作停风、回采工作面停采线密闭墙内、盲巷长度超过扩撒通风距离、联络巷密闭墙内外、工作面相邻采空区内、放顶煤工作面的顶煤（顶板）冒落不充分，在采空区形成空洞、煤岩巷道局部冒顶形成的空洞等等。以上这些局部瓦斯积聚很有可能达到爆炸极限，一旦遇到火源即会发生爆炸事故。
（4） 抽放瓦斯。对于瓦斯涌出量大，通风不能解决问题时，应采取抽放措施把开采时的瓦斯涌出量降下来，以便安全开采。
2. 杜绝引爆瓦斯的火源
(1) 禁止在井下使用灯泡和电炉取暖，不得从事井下焊接工作，不许穿化纤衣服下井。
(2) 禁止电气火花。保证井下电气设备的防爆性能完好有效，禁止带电作业或搬移电气设备等。
(3) 防止炮火。爆破必须用安全炸药和安全电雷管，井下必须用发爆器做电源，禁止用交流电、矿灯爆破；坚持按规定封足炮泥，坚持使用水炮泥，禁止用杂物当炮泥。
(4) 坚持按章操作，防止违章操作的机械撞击和摩擦火花。
3. 防止瓦斯事故扩大具体措施主要有分区通风和设置防、隔爆设施。目前主要使用岩粉棚、水袋棚、水帘、水幕等设施。
4. 安设瓦斯监控设备
煤矿安全监控设备主要有甲烷风电闭锁装置、甲烷断电仪、便携式甲烷检测报警仪。
五、瓦斯突出的预兆
1.无声预兆
(1)煤层结构发生变化，层理紊乱、煤层厚度改变倾角由小变大，煤层由湿变干、光泽暗淡，顶底板出现新断层、成波状起伏。
(2)工作面压力增大，煤壁外鼓。
(3)瓦斯涌出量增大，或忽大忽小，工作面气温降低。
2.有声预兆
(1)响煤炮，掉砟声，支架折断声。
(2)有时还可听到气体穿过含水裂缝的嘶嘶声。