煤矿瓦斯

煤地质学术语

煤层瓦斯（gas of coalseam），又称煤层气。从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体。瓦斯是煤矿生产中的有害因素，它不仅污染空气，而且当空气中瓦斯含量为5%～16%时，遇火会引起爆炸，造成事故。

基本介绍

瓦斯爆炸是可以预防的，瓦斯突出（gas outburst）也是可以预测的，如经常测量巷道空气中的瓦斯含量，测量瓦斯涌出量，并采取有效通风、严禁烟火、预先抽放、开采保护层、人工突出等措施，可以保障煤矿生产的安全。重要的是应该研究解决煤矿瓦斯的综合利用问题，变害为利，专门抽放集中瓦斯用作气体燃料和制造炭黑等。根据1昼夜内每开采1吨煤涌出的平均瓦斯量和瓦斯涌出形式，分为：低瓦斯矿井，10立方米及其以下；高瓦斯矿井，10立方米以上；煤与瓦斯突出矿井，地质勘查部门应为矿井设计和建井提供资料。在采煤之前先开采煤层气能有效地减少煤矿瓦斯。

截至2022年底，山西省煤层气探明地质储量约为7604.27亿立方米。2023年11月份山西省单月煤层气产量首次突破10亿立方米，达到10.3亿立方米，约占全国同期产量的81.1%。

参数测定

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，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。

瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。实测表明，在开采深度下(1000～2000m以内)煤层吸附瓦斯量占70%～95%，而游离瓦斯量占5%～30%。

煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。

涌出等级

开采煤层时，煤体受到破坏或采动影响，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象称为瓦斯涌出。矿井瓦斯涌出形式可分普通涌出和特殊涌出两种。

矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，瓦斯涌出量的表示方法有两种：绝对瓦斯涌出量——单位时间涌入采掘空间的瓦斯量，单位为m3/min；相对瓦斯涌出量——单位质量的煤所放出的瓦斯数量，单位为m3/t。

影响矿井瓦斯涌出量的因素主要有煤层瓦斯含量、开采规模、开采程序、采煤方法与顶板管理方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式和采空区管理方法等。

《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。

根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井、高瓦斯矿井和煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井：

《煤矿安全规程》规定：每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定。

瓦斯喷出

矿井瓦斯喷出是指从煤体或岩体裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯异常涌出的现象。在20 m巷道范围内，涌出瓦斯量大于或等于1．0m3/min，且持续时间在8h以上时，该采掘区域即定为瓦斯喷出危险区域。

瓦斯喷出的预兆：矿压活动显现激烈，煤壁片帮严重、底板突然鼓起、支架承载力加大甚至破坏，煤层变软、潮湿等。

另外，还存在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出，即在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。煤(岩) 与瓦斯(二氧化碳)突出具有突发性、极大破坏性和瞬间携带大量瓦斯(二氧化碳)和煤(岩)冲出等特点，能摧毁井巷设施、破坏通风系统、造成人员窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火灾事故，是煤矿最严重的灾害之一。突出发生前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻夹钻、煤壁温度降低、散发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆

瓦斯爆炸

矿井瓦斯不助燃，但它与空气混合成一定浓度后，遇火能燃烧、爆炸。瓦斯爆炸时会产生3个致命的因素：爆炸火焰、爆炸冲击波和有毒有害气体。瓦斯爆炸不仅造成大量的人员伤亡，而且还会严重摧毁矿井设施、中断生产。矿井瓦斯爆炸往往引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷坍塌和顶板冒落等二次灾害。

引起瓦斯燃烧与爆炸必须具备3个条件：一定浓度的甲烷、一定温度的引火源和足够的氧气。

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