培训资料(瓦斯部分)
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1、(矿井瓦斯基础知识部分)矿井瓦斯1、矿井瓦斯的成分1)基本成分:CH4、CO2、N2;2)其他成分:CO、H2S、H2、SO2(其他碳氢化合物“甲、乙、丙、丁烷”)。以上气体(瓦斯的组分)除CO2、N2为窒息性气体以外,其它均为可燃气体,多数还具有爆炸的危险性。2、沼气的基本性质1)物理性质沼气是一种无色、无味、无臭的气体;比空气轻,比重为0.554,在标准状态下,重0.716Kg/m3;巷道在微风或无风的状态下,瓦斯都浮在巷道的顶部,形成瓦斯层流。所以煤矿安全规程对风速进行了必要的规定(回采工作面与煤及半煤巷掘进工作面的最低风速0.25 m/s,岩巷掘进工作面和其他行人巷道不允许低于0.15
2、m/s;架空线机车运行的巷道最低风速1.0 m/s),主要是防止巷道中的瓦斯在顶部形成瓦斯层流。沼气有较强的扩散性和渗透性。沼气的扩散性比空气略大1.34倍。在现场我们经常发现盲巷密闭或采空区的结束密闭前有瓦斯泄出。所以,要求经常对密闭进行巡回检查,防止密闭前瓦斯超限。2)化学性质沼气微溶于水(在标准大气压下,20时,100升水可溶3.31升瓦斯;底板有水鼓气泡,检查瓦斯浓度很高;)。沼气无毒。但浓度很高时,氧含量相对减少,能使人窒息死亡;(当O2含量小于等于12%,死亡界线);沼气不助燃。但它与空气混合后具有可燃性和可爆性(民用瓦斯输送浓度不低于30%,可燃烧却为低浓度瓦斯)。3、瓦斯可燃、
3、可爆性及影响因素1)瓦斯的可燃性、可爆性当它在空气混合达到一定浓度时,遇火源则能燃烧。瓦斯浓度很低时,在火焰周围形成浅兰色的火焰,当火源熄灭,则燃烧停止,这说明低浓度瓦斯燃烧时,产生的热能不足以向邻近的未燃烧层传播(50年代以前很多小煤窑用燃油灯检查瓦斯!)。但空气中的瓦斯浓度很高时,燃烧分解速度加剧,加速了传播速度,当传播速度超过了声速,则转变为爆轰反应,形成瓦斯爆炸。2)瓦斯爆炸条件与影响因素(1)瓦斯爆炸条件:瓦斯浓度,瓦斯的爆炸界限:516%;空气中的氧含量:12%;引燃温度650C 750C。(2)影响爆炸因素:参入可燃、可爆性气体的影响。在煤矿中,甲烷是常见的爆炸性气体,但在煤层中
4、排出的可爆性气体不单纯是甲烷,还释放出其他一些可燃可爆气体。由于这些爆炸性气体的爆炸上、下限不同,其瓦斯爆炸的上、下限是随着参入其他可爆气体的界限的不同而有所变化。可以根据来萨法则进行计算。式中:N混混合气体爆炸界限;X1、X2Xn各种爆炸气体的浓度(%);X各种爆炸气体的浓度之和(%);N1、N2Nn各种爆炸气体的爆炸上下限(%)。几种可燃性气体的爆炸界限表气体名称分子式爆炸下限(%)爆炸上限(%)甲烷CH45.0015.00乙烷 C2H63.2212.45乙烯C2H4 2.7528.60氢H24.0074.20一氧化碳CO12.5075.00硫化氢H2S4.3045.50丁烷C4H101.
5、868.50戊烷C5H121.407.80已烷C6H141.207.00例如:某矿空气中混有甲烷3%,乙烷1%, 丁烷0.5%,它们的爆炸下限分别为5%、3.22%、和1.86%,则混合气体的爆炸下限计算如下: =(3+1+0.5)/(3/5+1/3.22+0.5/1.86) =3.81%掺入爆炸性粉尘的影响。在煤矿井下空气中如有爆炸性的粉尘参入,瓦斯的爆炸下限同样会降低。因此,煤矿安全规程对瓦斯浓度的限制也考虑了使爆炸下限降低的因素。如:采掘工作面的瓦斯浓度不允许超过1.5%,达到1.5%时必须停止作业,进行处理。达到1.0%时,不允许放炮等等规定。引火温度与引火延迟性。在空气与瓦斯混合气体
6、中,不同浓度的瓦斯燃爆时,所需要的最低引火温度也不同,见下面的实验表:甲烷浓度与最低引火温度表CH4(%)23.44.76.57.68.19.5111温度(C)810665565512510514525589上表说明:甲烷浓度低时,需要的最低引火温度高,随着甲烷浓度增大,需要的最低引火温度则降低。当瓦斯浓度超过78%时,受甲烷热容量大的影响,其最低引火温度反而升高。瓦斯爆炸时参与不同氧含量对生成物质的影响。当空气中的瓦斯浓度为9.5%时,混合气体中的氧全部参与反应;低于9.5%时,氧量有余,高于9.5%时,氧量不足。在氧含量不足的情况下瓦斯爆炸会生成大量的CO。因此,爆炸区与回风流中必然有CO
7、的存在(抢险救灾时必须引起高度重视!)。瓦斯爆炸条件与影响因素对处理有瓦斯爆炸的火区非常有用!讨论题:请将正确的答案填入括号内1、下列()气体的存在,可能使瓦斯爆炸的下限降低。 A、一氧化碳;B、硫化氢;C、氮气;D、氢气。2、矿井瓦斯的组分属于可燃性气体的有( )。A、环烷烃;B、氢气;C、一氧化碳;D、硫化氢。 3、矿井瓦斯的组成成分属于窒息性气体的有( )。A、氮气;B、二氧化碳;C、硫化氢;D、一氧化碳。4、矿井瓦斯爆炸及事故处理1)、瓦斯煤尘爆炸在全国范围内发生100人以上的死亡事故,瓦斯煤尘爆炸的启数占总事故启数的90.0%,瓦斯煤尘爆炸死亡人数占总死亡人数的92.9%详见全国10
8、0人死亡统计表。所以,防止瓦斯事故必须以防止瓦斯煤尘爆炸事故为主。全国100人死亡统计表序号日期省、矿井名称事故性质死亡人数(人)属性11950.2.27 河南省宜洛煤矿老李沟井 瓦斯爆炸 187地 方21954.12.6内蒙古包头大发煤矿 瓦斯煤尘爆炸 104地 方31960.5.9 山西大同矿务局老白洞煤矿煤尘爆炸 684 国 有41960.5.14 重庆松藻矿务局松藻二井煤与瓦斯突出 125 国 有51960.11.28河南平顶山矿务局龙山庙煤矿 瓦斯煤尘爆炸 187 国 有61960.12.15重庆中梁山矿务局南矿 瓦斯煤尘爆炸 124 国 有71961.3.16 辽宁抚顺矿务局胜利煤
9、矿 电气火灾 110 国 有81968.10.24山东新汶矿务局华丰煤矿 煤尘爆炸108国 有91969.4.4 山东新汶矿务局潘西煤矿二井 煤尘爆炸115国 有101975.5.11 陕西铜川矿务局焦坪煤矿前卫斜井瓦斯煤尘爆炸101国 有111977.2.24江西丰城矿务局坪湖煤矿 瓦斯爆炸114 国 有121981.12.24河南平顶山矿务局五矿 瓦斯煤尘爆炸133 国 有131991.4.21山西省洪洞县三交河煤矿瓦斯煤尘爆炸147 乡镇141996.1.27山西大同市新荣区郭家窑东村煤矿瓦斯爆炸114乡镇152000.9.27 贵州水城矿务局木冲沟煤矿瓦斯爆炸162国 有162002.
10、6.20黑龙江鸡西煤业有限公司城子河煤矿瓦斯爆炸 115 国 有172004.10.20河南郑州煤业集团公司大平煤矿突出瓦斯爆炸148 国 有182004.11.28陕西铜川煤业有限公司成家山煤矿瓦斯爆炸 166 国 有192005.2.14辽宁阜新矿业集团孙家湾煤矿 瓦斯爆炸214国 有202005.8.7 广东省梅州市兴宁市大兴煤矿 透水123 乡镇212005.11.27黑龙江七台河东风煤矿瓦斯煤尘爆炸171国 有222007.12.5山西洪洞县新窑煤矿瓦斯爆炸 105乡镇23合计35572) 爆炸事故处理 (1)处理瓦斯爆炸事故时救护队的主要任务迅速抢救遇险人员。其原则是:先救出活人,
11、特别是重伤人员,同时千方百计地帮助轻伤者,最后再将死亡人员运出。抢救中做到有巷必查有条件的应在查过的巷道做些标记,防止遗漏。遇特殊情况应先易后难总之要千方百计地迅速将遇险遇难人员救出灾区。密切监视灾区瓦斯浓度及其变化,同时应认真检查有无残留火源,防止瓦斯再次聚积到爆炸浓度而引起二次爆炸。发现火源应彻底处理,防止在救灾中再次发生爆炸而扩大伤亡。 在无火源、无爆炸危险的情况下,尽可能恢复通风,排除瓦斯,使灾区转变为安全区,以便保让不佩带呼吸器的人员参加抢救工作。清除堵塞物,找寻堵塞区内人员。在侦察中,应尽力查清现场情况,如爆炸后遇险遇难人员的倒向、伤害部位与伤害程度,巷道、支架、设备的损坏与移动情
12、况等,以确定爆炸源与爆炸波传播方向及影响区。 对复杂与极复杂的爆炸事故要认真分析,将侦察详情报告指挥部,再按指挥部下达的任务行动。 (2)处理瓦斯爆炸事故的行动要点及安全注意事项 选择最短路线进入灾区。一般应从进风侧进入,如进风巷道受阻,则由回风侧进入。灾区较大时,应分别从进风与回风侧同时进入,遇险人员往往集中于回风区,进风巷道往往是爆炸点(因作业点绝大部分在进风区,火源产生和瓦斯增大、积聚的可能性较大),巷道垮塌也较严重。 爆炸后,经侦察确认无火源存在时,应尽可能恢复通风,以利于其他人员在安全区内进行工作。 反风与零点通风要慎重进行,未经周密研究不允许行动。一 般应保持原有的通风状态。遇有害
13、气体威胁回风区人员时,为了救人,可在撤出进风流中的人员后进行局部反风。 清理堵塞物,不应由侦察小队进行。侦察小队应寻找其他通道进入灾区,清理工作应交给后续小队。如遇巷道被堵,应及时清理堵塞物。如遇独头巷道距离较长、有害气体浓度大、支架损坏严重的情况,在确认没有火源、遇险人员已经牺牲时严禁冒险进入其内工作;要在恢复通风、支护好支架后方可进入工作。 火灾引起的爆炸事故,或在抢救遇险人员时,若有明火存在,应同时救人与灭火,并派专人监测检查瓦斯浓度,防止瓦斯聚积。在灭火时,严防将火引向瓦斯源或爆破器材附近;严防将盲洞瓦斯引向火源。如不易扑灭应先控制火势,在无引爆危险的情况下抢救遇险人员。 进入灾区前,
14、应慎重考虑是否切断电源。如掘进工作面瓦斯爆炸引起火灾,则应考虑切断局部通风机电源后可能引起工作面瓦斯聚积,再次发生爆炸,威胁救灾人员的安全。如进入灾区后发现电器没备附近瓦斯达到危险浓度,则不允许在该处切断电源,应在采区变电所或其他安全地点切断电源。 在救灾中,如发生瓦斯连续爆炸,为抢救遇险遇难人员,可利用爆炸间隙进入灾区,但要争取在最短时间内完成工作。进入灾区时,要有专人检查瓦斯,如瓦斯浓度达2。且仍在迅速上升时,救护队要立即退出灾区。灾区无人或确认人员已经牺牲时不得利用爆炸间隙期间进入灾区。应采取措施、消除爆炸危险之后才能进入。 在救灾中,侦察小队穿过支架破坏地区要架好临时支护保证退路安全;
15、通过支架不好的地点时,队员要一个一个地顺序通过,并监视顶板动态,不许攀拉支架,防止顶板事故。(3)瓦斯燃烧和爆炸事故处理典型案例 案例一 某矿瓦斯燃烧并连续爆炸事故处理 (一)事故经过 该矿井为斜井升拓,设汁能力为15万t/a,六层可采煤层,其中三、四、十、十一煤层为煤与瓦斯突出煤层。煤层倾角4870,平均55,急倾斜煤层。相对瓦斯涌出量22.95m3/t,绝对瓦斯涌出量11.3 m3/min。煤尘爆炸指数为47。发生事故的工作面为仓式采煤法,爆破落煤。工作面风量为140 m3/min,回风道瓦斯浓度O50.6,冒顶处瓦斯浓度l0以上。7月3日4点班,由于瓦斯涌出量较大,瓦斯检查员、爆破员、采
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