煤礦瓦斯的危害與防止

摘要：煤炭是保障國民經濟快速發展最重要的基礎能源，近年來，我國煤炭行業重特大安全事故頻繁發生，嚴重地影響了安全生產的正常運行。雖然我國的煤礦安全生產形勢總體有所好轉，但是由于各種原因，還是經常發生事故，尤其是瓦斯這樣的重特大事故，不僅造成巨大的經濟損失，而且還會造成很嚴重的社會影響。因此，應進一步提高煤礦的安全保障能力，尤其是瓦斯事故是在重中之重。文章簡要介紹了煤礦瓦斯的危害，提出了相應的解決方案。

關鍵詞：煤礦瓦斯 預防 措施

煤礦瓦斯是煤礦生產過程中，從煤巖內涌出的以甲烷為主的各種有害氣體總稱，甲烷雖無毒，但其濃度若增大到一定程度，能使空氣濃度降低至10%以下，嚴重威脅人的呼吸安全。同時瓦斯集聚到一定濃度時能夠發生燃燒爆炸，在煤礦采掘過程中當條件合適時就會發生瓦斯噴出或煤與瓦斯突出，造成重大安全生產事故，所以在煤礦生產過程中瓦斯檢測與預防是重中之重的工作。

1 影響煤層瓦斯含量的因素

煤礦的瓦斯以兩種狀態存在，一種是自由漂移的方式稱作游離瓦斯，另外一種是被吸附在煤中的稱作吸附瓦斯。巷道中瓦斯含量的大小，主要決定于巷道中煤層瓦斯的自然條件。諸如煤礦開采時對瓦斯的抽采情況和煤礦采煤巷道中壁面的結構和周圍巖層的物理化學特性等。

1.1 煤層中瓦斯的存儲方式

煤是一種多孔物質，對周圍的氣體有吸附作用，煤化程度高的煤，由于其物理構造疏散，其對瓦斯的吸附性相對較大，由于煤對瓦斯的吸附是一種物理吸附，靠兩者間分子作用力，這種吸附是弱的。

1.2 煤層在大氣中的表漏

煤層如果所處的地質層較淺或有更多的煤層面裸露在地表長時間與大氣相通，由于煤層表面與大氣層相通，煤層表面附近的瓦斯就會慢慢的逸出煤層，進入大氣。時間長了煤層中的瓦斯含量就逐漸下降，煤層的裸露表面越大，煤層中瓦斯向外溢出的就多，相應煤層中的瓦斯含量就小。

1.3 煤層巷道的通風強度

煤層在很深的地質下面，瓦斯很難自由飄逸進入大氣，所以在采礦的時候必須進行巷道通風，首先是對采煤巷道進行合理的設計，保證其有可靠的排風通道，其次在巷道的排風系統中要有足夠大的排風能力，保證通風量能夠把巷道中的漂移瓦斯完全帶出巷道，主要的是巷道的通風要保持不間斷，特殊情況下有緊急備用設備保證通風，使巷道中的瓦斯能及時排除。

1.4 煤層傾角，埋藏深度相同時，煤層傾角的大小不同，其瓦斯含量也不一樣。煤層傾角越小，瓦斯含量越大，反之煤層傾角越大，瓦斯含量就小。

2 影響瓦斯涌出的因素

在進行煤礦采掘時，由于改變了煤巖的受力情況，使開采區由于采空結構壓力減小，周圍煤層中的瓦斯氣體在其質力的作用下向采掘巷道游移，隨著瓦斯流出，煤體里面的瓦斯壓力下降，這就破壞了原有動平衡。一部分吸附瓦斯將解吸轉化為游離瓦斯并涌出，隨著采掘工作的不斷擴展，煤體和圍巖受采的影響的范圍不斷擴大，瓦斯動平衡破壞的范圍不斷擴展，所以瓦斯能長時間地持續從煤體中釋放出來。

3 瓦斯突出機理

在回采和掘進工作面前方，煤層內形成所謂極限應力狀態區，該區內煤層的完整性遭到破壞，但與圍巖還保持著力學上的聯系。煤層穩定性由煤層內部向外逐漸下降，透氣性則逐漸增加，游離瓦斯含量增高，產生了沿巷軸方向的瓦斯壓力梯度，此時煤壁強度已處于一觸即潰的極限狀態，當工作面瞬間向前推進或煤層圍巖的強度發生變化，或煤層突然卸壓、增壓等情況下，處于極限應力狀態的部分煤體突然破碎性卸壓，發出巨響和沖擊，同時突然釋放的高瓦斯開始膨脹形成瓦斯流，瓦斯作用在破碎煤體上的推力向巷道自由方向突然增加幾倍至幾十倍，使破碎煤體得以隨高速瓦斯流被拋出。煤與瓦斯突出前會發生諸如煤體和支架壓力增大、煤壁移動加劇、煤壁向外鼓出掉硝、煤塊迸出、破裂、煤炮、悶雷、煤質干燥、光澤暗淡、層理紊亂、瓦斯增大或忽大忽小、煤塵增多、氣溫降低等現象，所以在瓦斯預防工作中要做好現場狀態監控，及時做好防范措施。

4 瓦斯危害的預防

可燃物的著火燃燒，必須具備相應的條件，首先要有足夠的溫度，使可燃物達到著火點，其次要有足夠的可燃物濃度，第三還要有助燃物體，瓦斯本身是易燃易爆氣體，在自然的煤炭開采情況下，瓦斯空氣混合氣體中的氧氣濃度達到瓦斯爆燃的濃度，瓦斯自燃爆炸事故就可能發生。所以預防瓦斯爆炸主要是從加強瓦斯監測，進行瓦斯排泄，嚴格控制井下熱源兩個方面進行。

4.1 加強井下瓦斯監測工作，作好瓦斯排泄

①搞好井下通風工作：井下瓦斯的排泄主要是依靠井下通風完成，在進行井下采掘前就要對采掘巷道進行充分的通風，保證井下瓦斯的排除，采掘工作中也要保持良好的通風，防止瓦斯集聚，對有瓦斯集聚的地方采取加大通風的措施，保證瓦斯及時排出。采用遙感技術進行瓦斯監測，使井下瓦斯含量及時得到控制，發現瓦斯異常變化，進行原因分析，確定變化原因，制定預防措施。

②加強對可能有瓦斯積存的部位監測，發現瓦斯積存，及時進行處理，主要是采煤工作面上隅角，獨頭掘進工作面的巷道隅角，頂板冒落的空洞內、低風速巷道的頂板附近、停風暗巷中、綜采工作面放煤口及采空區邊界處，以及采掘機械切割部分周圍等，對這些有瓦斯集聚的關鍵部位進行全方位監測、發現有瓦斯集聚的情形及時采取措施，防患于未然。

4.2 嚴格控制井下熱源的產生，控制井下熱源，首先要堅決禁止一切非生產熱源的產生，對生產過程中無法避免的熱源場所進行嚴格管理控制，防止它的發生或控制生產性熱源對瓦斯引爆能力。嚴格井下煙火管理，杜絕帶煙火下井。嚴格井下電焊、氣焊和噴燈焊等管理工作，在必須進行上述工作時，要進行工作許可制度，在對工作地點瓦斯情況進行嚴格監測確定瓦斯含量不影響焊接工作時才可以批準焊接工作，做好作業現場安全防護措施后，確證焊接產生的熱源不會導致瓦斯事故發生才允許開始工作。

4.3 采用防爆電氣設備，采用先進的防暴電氣設備，保證設備運行產生的熱能，不能夠達到引爆瓦斯的能力，對工作中容易產生熱量的設備進行安全隔離，保證其工作安全。加大對熱源設備工作場所的通風量，保證設備周圍瓦斯含量低于可燃含量。對煤礦的弱電設備，盡可能采用低電壓、低電流設備，使其產生的熱量不至于引起瓦斯爆燃。做好基礎防范工作的同時，加強人員安全教育，提高安全防范意識和安全防范能力，不斷加大新技術、新設備的投入，利用傳感遙控技術和計算機控制系統進行井下瓦斯監控，及時發現安全隱患，防止瓦斯事故發生。

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作者簡介：宋新社，男，1986年3月20日，山西晉城，職務：工程師。