| 第五章 礦井災害防治
第二節(jié) 礦井瓦斯防治
一、礦井瓦斯基本知識
（一）概述
1、瓦斯的概念
礦井瓦斯是煤礦生產(chǎn)過程中，從煤、巖內(nèi)涌出的以甲烷為主的各種有害氣體的總稱。
它是一種混合氣體：
（1）甲烷(CH4)占80～90%
（2）其他烴類如乙烷、丙烷，以及CO2 H2、CO等氣體 瓦斯從安全角度可以將這些組分劃分為四類。 ① 可燃性氣體：甲烷等同系烷、烴、 H2、CO H2S等 ② 有毒性氣體：如H2S CO SO2 NH3 NO NO2 ③ 窒息性氣體：N2 CH4 CO2 H2 ④ 放射性氣體：氡氣
2、瓦斯的基本性質 （1）瓦斯是無色、無味、無臭、無毒的氣體。 （2）甲烷分子非常小 其分子的直徑為0.3758×10-9 m，可以在微小的煤體孔隙和裂隙里流動。 （3）瓦斯具有擴散性，其擴散速度是空氣的1.34倍，從煤巖中涌出的瓦斯會很快擴散到巷道空間。 （4）甲烷的比重為0.554，比空氣輕，如果巷道上部有瓦斯涌出源，且風速低時，容易在頂板附近形成瓦斯積聚層。
（5）瓦斯具有窒息性。甲烷雖然無毒，但其濃度增加，可相對地使氧氣濃度下降。 當空氣中瓦斯?jié)舛冗_19%時，氧氣下降為17%，在勞動時使人感到呼吸困難； 當瓦斯?jié)舛冗_到43%時，氧氣下降為12%，使人發(fā)生窒息； 當瓦斯?jié)舛瘸^57%時，氧氣降低至10%以下，使人立即死亡。
（6）瓦斯具有燃燒和爆炸性。一般情況下，瓦斯?jié)舛仍?%—16%時，遇火即爆炸。當瓦斯?jié)舛仍?%以下或在16%以上時，遇火不爆炸只燃燒。 瓦斯是一種可燃性氣體，濃度達到一定范圍還會爆炸，按瓦斯在空氣中發(fā)生燃燒的性狀不同，可將它分為三個區(qū)間： ① 助燃區(qū)間 瓦斯?jié)舛? —5 %之間，能發(fā)生氧化燃燒反應，不能形成持續(xù)火焰，只能起到助燃作用。
② 爆炸區(qū)間 濃度5%—16%之間，遇火發(fā)生爆炸。 ③ 擴散燃燒區(qū)間 濃度大于16%，此區(qū)間內(nèi)瓦斯瓦斯空氣的混合氣體無法直接被點燃，但與新鮮空氣混合時，可在混合界面上被點燃并形成穩(wěn)定的火焰，稱為擴散燃燒。 (二)煤層瓦斯賦存與含量 1.礦井瓦斯的生成 在植物沉積成煤初期的泥炭化過程中，有機物被厭氧微生物分解為CH4、CO2和H2O；
在以后的煤化變質過程中，有機物在高溫、高壓作用下，揮發(fā)分減少，固定碳增加，這時生成的氣體主要為CH4和CO2。 據(jù)粗略估計，每生成一噸煙煤同時可伴生600m3以上的甲烷。 由長煙煤變成無煙煤時，每噸又可伴生240m3的甲烷。 煤的變質程度越高，瓦斯含量越高。
2.瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài) 煤是一種復雜的多孔性固體，有著由十分發(fā)達的、大小不同的孔隙和裂隙形成的巨大的自由空間和空隙表面積，瓦斯以游離和吸附兩種狀態(tài)存在于煤體內(nèi)。 游離狀態(tài)(也稱自由狀態(tài))：是指瓦斯以自由氣體狀態(tài)存在于煤層或圍巖的孔隙、裂縫與空洞中。
吸附狀態(tài)(也稱結合狀態(tài))：按其結合的形式不同，分為吸著和吸收兩種。 吸著狀態(tài)：是在孔隙表面的團體分子引力作用下，氣體分子被緊密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附層； 吸收狀態(tài)：是瓦斯分子已深入到煤分子團內(nèi)部，如同氣體溶解于液體中的狀態(tài)。
游離狀態(tài)與吸附狀態(tài)的瓦斯不是固定不變的，在一定條件下，二者是可以相互轉化的。 當外界壓力降低或溫度升高時，一部分吸附瓦斯可轉化為游離瓦斯，這種現(xiàn)象叫做解吸； 當外界壓力增加或溫度降低時，一部分游離瓦斯可轉化為吸附瓦斯，這種現(xiàn)象叫做吸附。 在現(xiàn)今開采深度內(nèi)，煤層中的瓦斯主要是以吸附狀態(tài)存在，游離狀態(tài)的瓦斯只占總量的10%左右。 隨著開采，大量的吸附瓦斯會轉變?yōu)橛坞x瓦斯，且這一過程不斷重復，因此，回采時瓦斯會不斷涌出。
3.煤層瓦斯含量 （1）定義：煤層瓦斯含量是指單位體積或重量的煤在自然狀態(tài)下所有的瓦斯的數(shù)量，其單位為m3/m3或m3/T。 （2）煤層瓦斯含量的大小取決于兩方面： 一是成煤和變質過程中瓦斯生成量的多少； 二是瓦斯能被保存下來的條件。（起主要作用，決定煤層中 瓦斯含量的大?。? （3）影響煤層瓦斯含量的因素
① 煤田地質史 煤田地層上升，增加瓦斯向地表擴散，煤層瓦斯含量小。 煤田地層下沉，緩解瓦斯向地表擴散，煤層瓦斯含量大。 ② 地質構造 封閉型的，有利于瓦斯存儲。 開放型的，有利于瓦斯排放。 ③ 煤層的賦存條件 埋藏深度、傾角、有無露頭對瓦斯含量有重要影響。
同一煤層內(nèi)瓦斯含量隨深度增加而增大，傾角越小，瓦斯運移路程越長，煤層瓦斯含量越大，有露頭，易排放，含量低。 ④ 煤的變質程度 變質程度越高，生成瓦斯量越大，其他條件相同時，瓦斯含量就越大。 ⑤ 煤層圍巖的性質 圍巖致密、完整不透氣，易保存瓦斯。 ⑥ 水文地質條件 地下水活躍的地區(qū)，裂隙比較發(fā)育，且處于開放狀態(tài)，為瓦斯排放提供了通道，地下水在漫長的地質歷史時期，也可以帶走大量瓦斯，降低煤
層瓦斯含量。地下水對礦物質的溶解和侵蝕，會造成底層的天然卸壓，使得煤層及圍巖的透氣性增大，增大瓦斯的散失量。 (三)礦井瓦斯涌出量 1.礦井瓦斯涌出形式 （1）普通涌出 在時間與空間上比較均勻、普遍發(fā)生的不間斷涌出，它是礦井正常狀態(tài)下的涌出。 （2）特殊涌出 是指在時間上突然，在空間上集中、大量的瓦斯涌出，主要有瓦斯噴出和煤與瓦斯突出。
（3）礦井瓦斯的來源 ① 煤（巖）壁涌出的瓦斯； ② 臨近層涌出的瓦斯； ③ 采落煤炭放散的瓦斯； ④ 采空區(qū)涌出的瓦斯。 2.瓦斯涌出量 瓦斯涌出量是指礦井在生產(chǎn)過程中，從巷道、工作面、煤層、巖層以及采空區(qū)實際涌入巷道內(nèi)的瓦斯量。其大小有兩種表示方法： （1）絕對瓦斯涌出量——指礦井或采區(qū)在單位時間內(nèi)涌出的瓦斯量，一般用QCH4表示，單位為m3/min或m3/d。
QCH4=Q×C% 式中QCH4——礦井或采區(qū)絕對瓦斯涌出量， m3/min； Q——礦井或采區(qū)總回風量，m3/min; C——該回風流中的瓦斯?jié)舛龋?。 （2）相對瓦斯涌出量——指礦井在正常生產(chǎn)情況下，月平均日產(chǎn)一噸煤的瓦斯涌出量，一般用qCH4表示，單位為m３／t。 qCH4=1440QCH4·n/T 式中qCH4——礦井相對瓦斯涌出量，m3/t;
QCH4——礦井絕對瓦斯涌出量，m3/min; n——礦井瓦斯鑒定月的工作天數(shù)，d/m; T——礦井瓦斯鑒定月的煤炭產(chǎn)量，t/m。 兩者之間關系如下： qCH4= QCH4 /A A —— 礦井日產(chǎn)量 t/d 3.影響瓦斯涌出因素 （1）煤層的瓦斯含量及特性 含量大、涌出量大，煤層的透氣好涌出大。
（2）煤層的埋藏特性 深度增加，瓦斯含量增多，涌出量增多。相鄰煤層越多，含有的瓦斯量越大，距離開采層越近，則礦井的瓦斯涌出量就越大。 （3）地面大氣壓力變化 大氣壓力主要對采空區(qū)、老空區(qū)影響大。大氣壓力下降，瓦斯積聚區(qū)的壓力高于巷道風流壓力，瓦斯涌出就會加大。反之減少。
（4）開采順序和回采方法 厚煤層分層開采或開采有臨近煤層涌出瓦斯的煤層時，首先開采的煤層瓦斯涌出量較大。 采用陷落法管理頂板或放頂煤開采時，瓦斯涌出量較大。如使用采空區(qū)充填法，頂板產(chǎn)生裂隙少，瓦斯涌出量少。 （5）開采強度和產(chǎn)量 礦井的絕對瓦斯涌出量與回采速度或礦井產(chǎn)量成正比，而相對瓦斯涌出量變化較小。
因此，礦井瓦斯涌出量與產(chǎn)量的關系不能籠統(tǒng)地下結論。 一般來說，當?shù)V井開采具有一定規(guī)模后，如果礦井涌出的瓦斯主要來源于采落的煤炭，產(chǎn)量變化時，絕對瓦斯涌出量變化明顯，產(chǎn)量大，絕對涌出量大，而相對涌出量變化較小。如果瓦斯主要來源于采空區(qū)，產(chǎn)量變化時，絕對涌出量變化較小，而相對涌出量則有明顯的變化，產(chǎn)量增加，相對瓦斯涌出量變小。
（6）風量變化 風量增加時，由于負壓增大，采空區(qū)漏風加大，一部分高濃度瓦斯被漏風從采空區(qū)帶出，絕對瓦斯涌出量迅速增加，風流中瓦斯?jié)舛瓤赡芗眲∩仙?，然后開始下降，經(jīng)過一段時間，恢復到或接近原值。風量減少時，情況相反。 （7）采空區(qū)密閉質量 密閉質量差，瓦斯涌出量大。
4.礦井瓦斯涌出量的一般規(guī)律 ①封閉性斷層兩側、巖溶陷落柱周圍(封閉的)、背斜地區(qū)瓦斯涌出量大。 ②煤層由濕變干、由薄變厚、傾角小、煤質由硬變軟時，瓦斯涌出量大。 ③煤層頂板為致密完整的巖層，其煤層瓦斯涌出量大。 ④地面大氣壓力下降或溫度升高時，井下瓦斯涌出量普遍增大。
⑤開采深度越深、開拓與開采范圍越大，礦井產(chǎn)量越大，瓦斯涌出量越大。 ⑥一組近距離煤層先開采層瓦斯涌出量大。 ⑦開采上分層煤比下分層煤瓦斯涌出量大。 ⑧工作面頂板周期來壓，瓦斯涌出量大。 ⑨煤層掘進巷道送的越長，暴露面積越大，瓦斯涌出量越大。 ⑩開采工序不同，瓦斯涌出量也不同，爆破落煤、放頂時，瓦斯涌出量都大。 ⑾采空區(qū)丟煤多，采出率低的采煤方法，采區(qū)瓦斯涌出量大。
5.礦井瓦斯等級劃分 世界主要產(chǎn)煤國家對礦井瓦斯等級劃分不同。德國劃分為6個級別，波蘭分5個級別，印度3級，日本2級，美國只是分為瓦斯礦井和非瓦斯礦井。
我國在20世紀50～60年代用的是前蘇聯(lián)的劃法，將瓦斯礦井分為四個等級，即一級、二級、三級和超級。超級包括瓦斯噴出或有煤與瓦斯突出礦井。80年代以后，將一級、二級合并為低瓦斯礦井，將三級和超級瓦斯礦井中的非突出礦井合并為高瓦斯礦井，將具有煤（巖）與瓦斯（二氧化碳）突出危險的礦井劃分為突出礦井
劃分依據(jù)：大多國家多采用相對瓦斯涌出量作為劃分依據(jù)。我國2001年以前也用的是相對瓦斯涌出量。但相對涌出量受產(chǎn)量影響大，僅用這一指標作為劃分依據(jù)，不能直觀的反映出礦井瓦斯涌出量的真實大小和災害程度。
絕對涌出量很小、相對涌出量較大的礦井可能被定為高瓦斯礦井； 絕對涌出量很大、相對涌出量較小的礦井可能被定為低瓦斯礦井。
如，絕對涌出量僅為3.0 m3/min 時，產(chǎn)量為15萬噸t/a以下的礦井的相對涌出量大都大于10m3/t 日產(chǎn)量：150000/12/30=417(t) 相對涌出量：1440×3÷417=10.359m3/t
而絕對涌出量為40 m3/min 時，產(chǎn)量為210萬噸t/a以上的礦井的相對涌出量大都小于10m3/t 日產(chǎn)量：2100000/12/30=5833(t) 相對涌出量：1440×40÷5833=9.87m3/t
《規(guī)程》規(guī)定：一個礦井中只要一個煤(巖)層發(fā)現(xiàn)瓦斯。該礦即為瓦斯礦井。瓦斯礦井必須依照礦井瓦斯等級進行管理。 （1）礦井瓦斯等級劃分的依據(jù) ① 根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量 ② 礦井絕對瓦斯涌量 ③ 瓦斯涌出形式
（2）礦井瓦斯等級 ① 低瓦斯礦井。礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t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或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min。 ③ 煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。 每年必須對礦井進行瓦斯等級和二氧化碳涌出量的鑒定工作，報省(自治區(qū)、直轄市)煤炭管理部門審批，并報省(自治區(qū)、直轄市)煤礦安全監(jiān)察機構備案。
新礦井設計文件中，應有各煤層的瓦斯含量資料。 《規(guī)程》176條對突出礦井進行了定義： 礦井在采掘過程中，只要發(fā)生過1次煤（巖）與瓦斯突出，該礦井即為突出礦井，發(fā)生突出的煤層即為突出煤層。 《規(guī)程》134條規(guī)定：低瓦斯礦井中，相對瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個別區(qū)域(采區(qū)或工作面)為高瓦斯區(qū)，該區(qū)應按高瓦斯管理。
（3）等級鑒定時間 根據(jù)礦井生產(chǎn)和氣候變化的規(guī)律，可以選在瓦斯涌出較大的一個月份進行，一般為七月或八月份。 礦井鑒定工作在正常的條件下進行，按每一礦井的全礦井，煤層，一翼，水平和采區(qū)分別計算月平均日產(chǎn)一噸煤瓦斯的用處量，在測定時，應采取各項測定中的最大值作為確定礦井瓦斯等級的依據(jù)。
二、礦井瓦斯爆炸事故的預防和治理 (一)瓦斯爆炸過程及其危害 1、瓦斯爆炸是一個極復雜的激烈氧化過程，近年來的研究認為，礦井瓦斯爆炸是一種鏈式反應。 2、礦井瓦斯爆炸的有害因素是：高溫、沖擊波和有害氣體。 （1）瓦斯爆炸時的瞬間溫度在自由空間內(nèi)可達1850℃，在封閉空間可達2150～2650℃。 （2）瓦斯爆炸時，高溫高壓氣體以很大的壓力從爆源向外擴張，形成強大的爆炸沖擊波。
（3）瓦斯爆炸后，由于大量的氧氣參與燃燒，使井下氧氣大量減少，一般可降低到12%以下。同時產(chǎn)生2%～4%的一氧化碳有毒氣體。 (二)瓦斯爆炸條件及其影響因素 瓦斯爆炸必須同時具備三個基本條件: a 一定濃度的瓦斯 b 一定溫度的引火源 c 足夠的氧氣。 1.瓦斯?jié)舛? 在新鮮空氣中，瓦斯的爆炸界限一般認為是5～16%。 瓦斯?jié)舛葹?～8%時最容易發(fā)生爆炸. 濃度為9.1%時爆炸威力最強。
這種瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受到很多因素的影響，主要是： (1)氧的濃度 氧濃度降低時，爆炸下限變化不大(BE線)，爆炸上限則明顯降低(CE線)。 當氧濃度低于12%時，混合氣體就失去爆炸性。
(2)混入可燃性氣體 瓦斯——空氣混合氣體中混入其它可燃氣體時，其爆炸界限決定于各可燃氣體的爆炸界限和它們的濃度。如果井下發(fā)生火災時，瓦斯與其它可燃性氣體的生成量增加，即使平時瓦斯涌出量較小的礦井，也可能發(fā)生瓦斯爆炸。 有1%的硫化氫、0.5%的丁烷存在，3%的瓦斯遇火即可爆炸。
(3)混入煤塵 具有爆炸性的煤塵在300～400℃時，能揮發(fā)出多種可燃性氣體，使瓦斯爆炸下限降低，危險性增加。 空氣中的煤塵濃度達到 5g/m3時，瓦斯爆炸下限為3%；濃度達到8g/m3時，瓦斯爆炸下限為2.5%.
(4)混入惰性氣體 混入少量惰性氣體(如CO2、N2等)可縮小瓦斯爆炸的界限范圍，加入大量的惰性氣體時，可使瓦斯失去爆炸性。 (5)火源溫度 較高溫度能引燃較低濃度的瓦斯。 810℃ 的火（電火）可引燃2%的瓦斯，溫度超過700℃時，瓦斯爆炸下限為3.25%。
2.引火溫度 (1) 瓦斯的引火溫度，即點燃瓦斯爆炸的最低溫度，一般常壓下為650～750℃。最低點燃能量為0.28mJ。 井下出現(xiàn)的各種明火、煤炭自燃、電器火花、赤熱的金屬表面以及撞擊和摩擦火花、采空區(qū)內(nèi)砂巖懸頂冒落時產(chǎn)生的碰撞火花等，都能點燃瓦斯。
(2)引火延遲性 瓦斯與高溫熱源接觸后，不是立即燃燒或爆炸，而是延遲一個很短的時間，這種現(xiàn)象叫引火延遲性，從接觸熱源到引燃的這段時間稱為感應期。 感應期的長短與瓦斯?jié)舛群鸵饻囟扔嘘P. 火源溫度升高，感應期迅速下降。 瓦斯?jié)舛仍黾?，感應期略有增加?br />
(三)煤礦瓦斯爆炸事故分析 從瓦斯爆炸條件可知，瓦斯爆炸的原因是瓦斯?jié)舛瘸藓突鹪础?nbsp; 1.瓦斯積聚原因 (1)掘進工作面瓦斯積聚原因 ①局部通風管理不善，造成瓦斯積聚。 ②現(xiàn)場管理失控，不按規(guī)定檢查瓦斯或瓦斯檢查員脫崗。 ③遇地質條件變化工作面瓦斯異常涌出。
(2)采煤工作面瓦斯積聚原因 ①礦井通風能力不足，工作面配風量滿足不了生產(chǎn)要求；礦井通風系統(tǒng)不合理，采掘工作面采用不合理串聯(lián)通風。 ②巷道貫通，新工作面準備過程中沒及時調(diào)整通風系統(tǒng)，造成風流短路、混亂，致使作業(yè)地點和巷道中微風。
③非正規(guī)采煤工作面使用局部通風機通風、擴散通風、老塘通風等無正規(guī)通風系統(tǒng)通風，瓦斯積聚現(xiàn)象十分嚴重。 2.引爆火源
(四)預防瓦斯爆炸的措施 1.防止瓦斯積聚與超限 1)加強通風 2)嚴格瓦斯管理 ①嚴格瓦斯檢查制度。 每一礦井必須建立瓦斯檢查制度。充分發(fā)揮甲烷自動監(jiān)測的作用。礦井必須裝備安全監(jiān)控系統(tǒng)、甲烷斷電儀、風電瓦斯閉鎖等裝置。
②嚴格執(zhí)行《規(guī)程》對井下各點瓦斯?jié)舛鹊囊?guī)定，檢查發(fā)現(xiàn)瓦斯超限，要及時采取措施進行處理。 ③及時封閉采空區(qū)和舊巷道。要保證密閉質量，加強管理和維護。 3)及時處理局部積聚的瓦斯 （1）所謂局部瓦斯積聚是指瓦斯?jié)舛瘸^2%，其體積超過0.5m3的現(xiàn)象。
（2）生產(chǎn)過程中容易形成局部瓦斯積聚的地點有： 采煤工作面的上隅角， 頂板冒落的空洞內(nèi)， 綜采、綜掘機附近， 低風速巷道中的頂板附近， 停風的獨頭巷， 綜放工作面放煤口等。
（3）處理局部積聚的方法有： ① 采煤工作面上隅角瓦斯積聚的處理。 一般采取風幛引導風流法，尾巷排放法， 移動泵站排放采空區(qū)瓦斯。 ②綜采工作面瓦斯積聚的處理。適當加大綜采工作面的風量；在采煤機的切割部或牽引部安裝局部通風機。
③頂板冒落空洞內(nèi)瓦斯積聚的處理。通常用黃土充填空洞、用導風板或風筒接岔引入風流吹散瓦斯。 ④頂板附近瓦斯層狀積聚的處理。提高巷道風速，使瓦斯與空氣充分地紊流混合。 一般認為防止瓦斯層狀積聚的風速應大于0.5～1m/s； 采用導風板和風筒三通向層狀帶引入風流。
⑤盲巷瓦斯積聚的處理。實行分級排放瓦斯。 瓦斯排放管理 1.排放瓦斯要實行分級管理 (1)停風時間短，瓦斯?jié)舛炔怀^3%的采掘面，由通風區(qū)隊和瓦斯檢查員就地排放。
（2）巷道瓦斯?jié)舛瘸^3%，排放瓦斯風流途經(jīng)路線短，直接進入回風系統(tǒng)，不影響其它采掘工作面的排放措施必須由礦總工程師組織會審后批準。 (3)巷道瓦斯聚積或貫通已封閉的停工區(qū)，瓦斯?jié)舛瘸^3%，排放路線長，影響范圍大，排放瓦斯風流切斷其它采掘面的安全出口，排放措施由礦總工程師組織會審，報上級總工程師批準。
2.制定排放瓦斯措施 根據(jù)瓦斯排放分級管理的規(guī)定制定排放瓦斯措施: ①控制排放瓦斯。估算瓦斯積聚量、供風量和排放時間，采用正確的排放方法，嚴禁“一風吹”，確保排放風流和全風壓風流匯合處瓦斯?jié)舛炔怀^1.5%。
②確定排放瓦斯的流經(jīng)路線和方向。繪圖并標明電器設備、通訊電話、瓦斯探頭、通風設施的位置。 ③明確停電撤人范圍。受排放瓦斯風流影響的地點和被其切斷安全出口的采掘工作面，必須停電撤人，停止作業(yè)，指定警戒人員的位置，禁止其他人員進入。
④指定專人切斷和看管電源，并設警示牌。 ⑤排完瓦斯后，指定專人檢查瓦斯、供電系統(tǒng)和電器設備，經(jīng)檢查證實，巷道中瓦斯?jié)舛炔怀^1%，才可恢復局部通風機的正常通風，供電系統(tǒng)和電器設備完好，方準指定專人恢復供電。 ⑥加強排放瓦斯的組織領導，明確排放瓦斯人員名單，責任落實到人。
3.排放方法 排放方法是指限量供風、分段排放。限制送入排放巷道的風量可采用：在局部通風機排風測的風筒上捆上繩索，收緊或放松繩索控制排風量；把風筒接頭斷開，改變風筒接頭對合空隙大小，調(diào)節(jié)送入風量；局部通風機排風口安裝三通調(diào)節(jié)器等。
4）瓦斯抽放 （一）瓦斯抽放的必要性 《規(guī)程》規(guī)定有下列情況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或井下臨時抽放瓦斯系統(tǒng)。
（1）1個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1個掘進工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min,用通風方法解決瓦斯問題不合理的。 （2）礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的： ①大于或等于40m3/min； ②年產(chǎn)量1.0～1.5Mt的礦井，大于30m3/min；
③年產(chǎn)量0.6～1.0Mt的礦井，大于25m3/min； ④年產(chǎn)量0.4～0.6Mt的礦井，大于20m3/min； ⑤年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m3/min。 （3）開采有煤與瓦斯突出危險煤層的。
（二）常用瓦斯抽放泵 我國煤礦通常采用的瓦斯抽放泵主要有： 水環(huán)式真空泵 高壓離心式鼓風機 回轉式鼓風機等。
（三）《規(guī)程》對瓦斯抽放的有關規(guī)定 （1）設置井下臨時抽放瓦斯泵時應遵守的規(guī)定： ①臨時抽放瓦斯泵站應安設在抽放瓦斯地點附近的新鮮風流中。 ②抽出的瓦斯可引到地面、總回風巷、一翼回風巷或分區(qū)回風巷，但必須保證稀釋后風流中瓦斯?jié)舛炔怀蕖?br />
③抽出的瓦斯排入回風巷時，在排瓦斯管路出口必須設置柵欄，懸掛警戒牌等。 ④在下風側柵欄外必須設置甲烷斷電儀或礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)的甲烷傳感器，巷道風流中瓦斯?jié)舛瘸迺r，實現(xiàn)報警、斷電，并進行處理。
（2）抽放瓦斯必須遵守下列規(guī)定； ①利用瓦斯時，瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?0％，且在利用瓦斯的系統(tǒng)中必須裝設有防回火、防回氣和防爆炸作用的安全裝置。不利用瓦斯，采用干式抽放瓦斯設備時，抽放瓦斯?jié)舛炔坏玫陀?5％。
②抽放容易自燃和自燃煤層的采空區(qū)瓦斯時，必須經(jīng)常檢查一氧化碳濃度和氣體溫度等有關參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)有自然發(fā)火征兆時，應立即采取措施。 ③井上下敷設的瓦斯管路，不得與帶電物體接觸，并應有防止砸壞管路的措施。
（3）抽放瓦斯設施應符合下列要求： ①地面泵房必須用不燃性材料建筑，并必須有防雷電裝置。其距進風井口和主要建筑物不得小于50m，并用柵欄或圍墻保護。 ②地面泵房和泵房周圍20m范圍內(nèi)，禁止堆積易燃物和有明火。
③抽放瓦斯泵及其附屬設備，至少應有一套備用。 ④地面泵房內(nèi)電氣設備、照明和其他電氣儀表都應采用礦用防爆型；否則必須采取安全措施． ⑤泵房必須有直通礦調(diào)度室的電話和檢測管道瓦斯?jié)舛?、流量、壓力等參?shù)的儀表或自動監(jiān)測系統(tǒng)．
⑥干式抽放瓦斯泵吸氣側管路系統(tǒng)中，必須裝設有防回火、防回氣和防爆炸作用的安全裝置，并定期檢查，保持性能良好。 2.防止瓦斯引燃 主要措施有： ①防止明火。
②防止電火花。 ③防爆破引燃瓦斯。 ④防止機械摩擦、沖擊火花。 3.防止瓦斯爆炸災害事故擴大 應做好以下工作： (1)每年要編制切實可行的災害預防和處理計劃，并對有關人員貫徹這個計劃。增強職工的抗災和救災意識。
(2)礦井實行分區(qū)通風。 (3)主要通風機井口必須安設防爆門。 (4)井下設置水棚，巖粉棚進行隔爆。 (5)礦領導在安全技術措施項目的資金上應給予必要的投入，解決安全裝備和施行必須的措施工程，以增強礦井的抗災和救災能力。 (6)救護隊要迅速搞清災區(qū)和遇難人員情況，選擇搶救路線，用最有效的方法迅速把人員救出和完成救災任務。
三、煤與瓦斯突出及其防治 定義：煤礦井下采掘過程中，在很短的時間內(nèi)(幾秒到幾分鐘)，從煤(巖)內(nèi)部以極快的速度向采掘空間噴出大量的煤(巖)和瓦斯(CO2)并伴有巨大的聲響和強大沖擊波的現(xiàn)象，稱為煤與瓦斯突出。 （一）煤與瓦斯突出的分類
1.按動力現(xiàn)象的力學特征，可分為突出、壓出和傾出。 2.按突出強度可分為： （1）小型突出：強度小于 100t。 （2）中型突出：強度等于或大于100t、小于500t。 （3）大型突出：強度等于或大于500t、小于1000t。 （4）特大型突出：強度等于或大于1000t。
（二）煤與瓦斯突出的預兆 1.有聲預兆 （1）響煤炮。 （2）其他聲音預兆。 2.無聲預兆 （1）煤層結構構造上面表現(xiàn)為：煤層層理紊亂，煤變軟、變暗淡、無光澤，煤層干燥和煤塵增大，煤層受擠壓褶曲變粉碎、厚度變大、傾角變陡。
（2）地壓顯現(xiàn)方面表現(xiàn)為：壓力增大使支架變形，煤壁外鼓、片幫、掉渣，頂?shù)装宄霈F(xiàn)凸起臺階、斷層、波狀鼓起，手扶煤壁感到震動和沖擊，炮眼變形裝不進藥，打眼時垮孔、頂夾鉆等。 其他方面的預兆有：瓦斯涌出異常，忽大忽小，煤塵增大，空氣氣味異常、悶人，有時變熱。
3.煤與瓦斯突出的一般規(guī)律 (1)突出發(fā)生在一定深度下，突出的危險性隨著煤層埋藏深度的增加而加大，突出次數(shù)增多，突出強度增大。 (2)突出多發(fā)生在地質構造附近，即斷層、褶曲、擠壓、扭轉和火成巖侵入?yún)^(qū)。 (3)突出多發(fā)生在應力集中區(qū)，如鄰近層的煤柱上下方，相向采掘接近區(qū)等。
(4)發(fā)生突出的煤層特點是強度低，光澤暗淡，層理紊亂，有易搓碎的軟分層，透氣性低，瓦斯初放速度高。煤層傾角越大，突出的危險性也越大。 (5)突出大多發(fā)生在爆破和落煤工序。 (6)煤巷掘進突出次數(shù)最多，石門揭穿煤層時突出強度最大。 (7)突出前常出現(xiàn)預兆。
(三)預防煤與瓦斯突出的措施 在開采突出煤層時，必須采取以防止突出措施為主同時有避免人身事故的“四位一體”的綜合性防突措施， 綜合措施的內(nèi)容包括突出危險性預測； 防治突出措施；防治突出措施的效果檢驗和安全防護措施。
1.突出危險性預測 突出危險性預測的主要任務是查明與突出有關主要影響因素在空間上的分布，依次劃定突出危險區(qū)。 當預測有突出危險時，可采取防突措施，并對其防突效果進行檢驗、確定措施有效時，可采取安全防護措施進行采掘作業(yè)。 當預測無突出危險時，可采取安全防護措施直接進行采掘作業(yè)。
突出預測可分為以下兩類： （l）區(qū)域突出危險性預測 區(qū)域預測是預測礦井、煤層和煤層區(qū)域的突出危險性。 （2）工作面突出危險性預測 在突出危險區(qū)域內(nèi)，工作面進行采掘作業(yè)前，必須進行突出危險預測，依據(jù)預測結果劃分為突出危險工作面和突出威脅工作面。
2.防突措施 (1)區(qū)域性防突措施 ①開采保護層：在突出礦井的煤層群中，首先開采的、并能使其它相鄰的有突出危險的煤層受到采動影響而減少或失去突出危險的煤層稱為保護層，后開采的煤層稱為被保護層。
②預抽煤層瓦斯：是指在突出危險煤層進行采掘工作之前進行大面積的預先抽放瓦斯，它主要用于單一煤層或無保護層可采的突出危險煤層。 (2)局部防突措施 ①鉆孔排放瓦斯：它是一種石門揭煤常用的防突措施。
②松動爆破：是向采掘工作面前方應力集中區(qū)，布置幾個長鉆孔裝藥爆破，使煤體松動，集中應力區(qū)向煤體深部移動，加快瓦斯排出，因而在工作面前方形成較長卸壓帶，以預防突出發(fā)生。 ③超前鉆孔：是在煤巷掘進工作面前方始終保持一定數(shù)量的排放瓦斯鉆孔。
④震動爆破：是采用增加炮眼數(shù)量和裝藥量，在石門揭煤時誘導煤與瓦斯突出的安全防護措施，不是抑制瓦斯突出的方法。 ⑤水力沖孔：是利用鉆機打鉆時噴射的水射流，在突出煤層內(nèi)沖擊煤炭和瓦斯或誘導可控制的小型突出，以造成煤體卸壓，排放瓦斯，消除采掘突出危險的方法。
⑥金屬骨架：當石門接近煤層時，通過巖柱在巷道頂部和兩幫上側打鉆，鉆孔穿過煤層全厚，進入巖層0.5m，孔間距一般為0.2m左右?？讖?5～100mm。然后把長度大于孔深0.4～0.5m的鋼管或鋼軌，作為骨架插入孔內(nèi)，再將骨架尾部固定，最后用震動爆破揭開煤層。
⑦超前支架：多用于有突出危險的急傾斜厚煤層平巷掘進。為了防止因工作面頂部煤體松軟垮落而導致突出，在工作面前方巷道頂部事先打上一排超前支架，增加煤層的穩(wěn)定性。 3.防治突出措施效果檢驗 對防治突出采取的措施進行效果檢驗,相當于對已經(jīng)采取了防突措施的采掘工作面，在原來預測的基礎上，再進行一次突出危險性預測。
4.安全防護 為了防止因突出預測失誤或防突措施失效而造成傷害，無論是揭穿突出危險煤層，還是在突出危險煤層中進行采掘作業(yè)，都必須采取安全防護措施。 安全防護措施包括石門揭煤時的震動爆破、采掘工作面的遠距離爆破、反向風門、在井下設避難所或急救袋、人員必須佩戴隔離式自救器等內(nèi)容。
避難硐室：煤礦井下避難硐室是供礦工在遇到事故無法撤退而躲避待救的設施。 自救器：自救器是入井人員在井下發(fā)生火災、瓦斯、煤塵爆炸、煤與瓦斯突出事故時，防止有害氣體中毒或缺氧窒息的一種隨身攜帶的呼吸保護器具。
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