礦井瓦斯是礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。有時(shí)單獨(dú)指甲烷(沼氣)。它是在煤的生成和煤的變質(zhì)過(guò)程中伴生的氣體。在成煤的過(guò)程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期,纖維素和有機(jī)質(zhì)經(jīng)厭氧菌的作用分解而成。另外,在高溫、高壓的環(huán)境中,在成煤的同時(shí),由于物理和化學(xué)作用,繼續(xù)生成瓦斯。
瓦斯是無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體,但有時(shí)可以聞到類似蘋果的香味,這是由于芳香族的碳?xì)錃怏w同瓦斯同時(shí)涌出的緣故。瓦斯對(duì)空氣的相對(duì)密度是0.554,在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下瓦斯的密度為0.716kg,所以,它常積聚在巷道的上部及高頂處。瓦斯的滲透能力是空氣的1.6倍,難溶于水,不助燃也不能維持呼吸,達(dá)到一定濃度時(shí),能使人因缺氧而窒息,并能發(fā)生燃燒或爆炸。瓦斯的燃燒、爆炸性是礦井主要災(zāi)害之一。
瓦斯在煤體或圍巖中是以游離狀態(tài)和吸著狀態(tài)存在的。
游離狀態(tài)也稱為自由狀態(tài),這種瓦斯以自由氣體狀態(tài)存在于煤體或圍巖的裂縫、孔隙之中,其量的大小主要決定于貯存空間的體積、壓力和溫度。
吸著狀態(tài)又稱結(jié)合狀態(tài),其特點(diǎn)是瓦斯與煤或某些巖石結(jié)合成一體,不再以自由氣態(tài)形式存在。按其結(jié)合形式不同又可分為吸附及吸收兩種。吸附狀態(tài)是由于固體粒子與氣體分子之間分子吸引力的作用,使氣體分子在固體粒子表面上緊密附著一個(gè)薄層;吸收狀態(tài)是氣體分子已進(jìn)入煤分子團(tuán)的內(nèi)部。
幾種狀態(tài)的瓦斯處于不斷變化的動(dòng)平衡之中,在一定條件下會(huì)互相轉(zhuǎn)化。當(dāng)壓力、溫度變化時(shí),游離瓦斯轉(zhuǎn)化為吸著瓦斯稱為吸附,吸附瓦斯轉(zhuǎn)化為游離瓦斯稱解吸。
礦井瓦斯等級(jí)的劃分
礦井瓦斯等級(jí)是以相對(duì)瓦斯涌出量的大小來(lái)劃分的?!睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定,在一個(gè)礦井中,只要有一個(gè)煤(巖)層發(fā)現(xiàn)瓦斯,該礦井即定為瓦斯礦井,并依照礦井瓦斯等級(jí)工作制度進(jìn)行管理。
礦井瓦斯等級(jí),根據(jù)礦井相對(duì)瓦斯涌出量、礦井絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為:
(1)低瓦斯礦井:礦井相對(duì)瓦斯涌出量小于或等于10立方米/噸且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量小于或等于40立方米/分。
(2)高瓦斯礦井:礦井相對(duì)瓦斯涌出量大于10立方米/噸且礦井絕對(duì)瓦斯涌出量大于40立方米/分。
(3)煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。
什么是瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯突出?
瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯突出是瓦斯的特殊涌出形式。瓦斯的涌出形式分為普通涌出和特殊涌出。
普通涌出,是指瓦斯從煤層或巖層表面非常細(xì)微的縫隙中緩慢、均勻而持久地涌出。其涌出的面積廣、時(shí)間長(zhǎng),是瓦斯涌出的主要形式。
特殊涌出可以分為瓦斯噴出和煤(巖)與瓦斯突出兩種。
瓦斯噴出是指大量瓦斯突然噴出的現(xiàn)象,噴出的時(shí)間可長(zhǎng)、可短(數(shù)天或數(shù)年)。每晝夜的噴出量可達(dá)數(shù)百立方米。
煤(巖)與瓦斯突出(簡(jiǎn)稱突出),是在一瞬間(幾秒鐘或幾分鐘)突然噴出大量瓦斯和煤炭(巖石),并伴隨有強(qiáng)烈的聲響和強(qiáng)大的沖擊動(dòng)力現(xiàn)象。
什么是瓦斯突出?
瓦斯突出是指隨著煤礦開(kāi)采深度的增加、瓦斯含量的增加,在煤層中形成了在地應(yīng)力作用下,瓦斯釋放的引力作用下,使軟弱煤層突破抵抗線,瞬間釋放大量瓦斯和煤而造成的一種地質(zhì)災(zāi)害。煤礦開(kāi)采深度越深,瓦斯瞬間釋放的能量也會(huì)越大。煤和瓦斯突出主要發(fā)生在煤層平巷掘進(jìn)、上山掘進(jìn)和石門揭煤時(shí),有的礦井在回采工作面也發(fā)生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是兩個(gè)概念,但災(zāi)害都來(lái)自于瓦斯。瓦斯突出是一種地質(zhì)災(zāi)害,在大量的有害氣體瞬間涌入后,會(huì)形成窒息,但不一定會(huì)發(fā)生爆炸事故。但如果出現(xiàn)以下三種情況后,會(huì)引發(fā)爆炸事故,一是與空氣中氧氣含量達(dá)到12%以上,二是瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%至16%之間,三是遇到明火,點(diǎn)火溫度達(dá)到650度以上。