礦井瓦斯是礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體。有時單獨指甲烷(沼氣)。它是在煤的生成和煤的變質過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期,纖維素和有機質經厭氧菌的作用分解而成。另外,在高溫、高壓的環境中,在成煤的同時,由于物理和化學作用,繼續生成瓦斯。
瓦斯是無色、無味、無臭的氣體,但有時可以聞到類似蘋果的香味,這是由于芳香族的碳氫氣體同瓦斯同時涌出的緣故。瓦斯對空氣的相對密度是0.554,在標準狀態下瓦斯的密度為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,達到一定濃度時,能使人因缺氧而窒息,并能發生燃燒或爆炸。瓦斯的燃燒、爆炸性是礦井主要災害之一。
瓦斯在煤體或圍巖中是以游離狀態和吸著狀態存在的。
游離狀態也稱為自由狀態,這種瓦斯以自由氣體狀態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。
吸著狀態又稱結合狀態,其特點是瓦斯與煤或某些巖石結合成一體,不再以自由氣態形式存在。按其結合形式不同又可分為吸附及吸收兩種。吸附狀態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薄層;吸收狀態是氣體分子已進入煤分子團的內部。
幾種狀態的瓦斯處于不斷變化的動平衡之中,在一定條件下會互相轉化。當壓力、溫度變化時,游離瓦斯轉化為吸著瓦斯稱為吸附,吸附瓦斯轉化為游離瓦斯稱解吸。
礦井瓦斯等級的劃分
礦井瓦斯等級是以相對瓦斯涌出量的大小來劃分的。《煤礦安全規程》規定,在一個礦井中,只要有一個煤(巖)層發現瓦斯,該礦井即定為瓦斯礦井,并依照礦井瓦斯等級工作制度進行管理。
礦井瓦斯等級,根據礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分為:
(1)低瓦斯礦井:礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10立方米/噸且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40立方米/分。
(2)高瓦斯礦井:礦井相對瓦斯涌出量大于10立方米/噸且礦井絕對瓦斯涌出量大于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微的縫隙中緩慢、均勻而持久地涌出。其涌出的面積廣、時間長,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象,噴出的時間可長、可短(數天或數年)。每晝夜的噴出量可達數百立方米。
煤(巖)與瓦斯突出(簡稱突出),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),并伴隨有強烈的聲響和強大的沖擊動力現象。
什么是瓦斯突出?
瓦斯突出是指隨著煤礦開采深度的增加、瓦斯含量的增加,在煤層中形成了在地應力作用下,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災害。煤礦開采深度越深,瓦斯瞬間釋放的能量也會越大。煤和瓦斯突出主要發生在煤層平巷掘進、上山掘進和石門揭煤時,有的礦井在回采工作面也發生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是兩個概念,但災害都來自于瓦斯。瓦斯突出是一種地質災害,在大量的有害氣體瞬間涌入后,會形成窒息,但不一定會發生爆炸事故。但如果出現以下三種情況后,會引發爆炸事故,一是與空氣中氧氣含量達到12%以上,二是瓦斯濃度達到5%至16%之間,三是遇到明火,點火溫度達到650度以上。
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