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第9章 矿井瓦斯与矿尘 第一节 矿井瓦斯的存在状态 第二节 矿井瓦斯涌出量 第三节 瓦斯爆炸及其预防 第四节 瓦斯喷出与突出及其预防 第五节 瓦斯抽放 第六节 矿尘 第一节 矿井瓦斯的存在状态 矿井瓦斯的主要成分是甲烷（CH4），约占80％－90％，此外还含有其他烃类（乙烷、丙烷）等。它是严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素之一，同时瓦斯（主要以煤层气的形式存在）也是重要的清洁能源和化工原料。 第一节 矿井瓦斯的存在状态 一、瓦斯的生成 瓦斯是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。在成煤过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。另外，在高温、高压的环境下，在成煤的同时，由于物理和化学作用，可继续生成瓦斯。 第一节 矿井瓦斯的存在状态 二、瓦斯的性质 瓦斯是无色、无味、无臭的气体，但有时可以闻到类似苹果的香味，这是由于芳香族的碳氢化合物气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.544，在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3，所以常积聚在巷道的上部及高顶处。瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸，瓦斯在空气中达到一定浓度时，遇火能燃烧或爆炸。在煤矿的采掘过程中，当条件合适时，会发生瓦斯突出（喷出），产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。瓦斯的燃烧、爆炸或突出是矿井的主要灾害。 第一节 矿井瓦斯的存在状态 三、瓦斯的存在状态 瓦斯在煤体中存在的状态可分为两类：游离状态和吸着状态。 游离状态也叫自由状态，这种瓦斯是以自由气体状态存在于煤体或周围岩体的裂缝孔隙之中，游离瓦斯量的大小与存储空间的容积、瓦斯压力成正比，与温度成反比。 吸着状态又称为结合状态，其特点是瓦斯与煤或某些岩石结合成一体，不再以自由气态形式存在。按其结合形式不同又可分为吸附和吸收两种：吸附状态是由于固体粒子与瓦斯分子之间分子吸引力的作用，使瓦斯分子在固体颗粒表面上形成很薄的吸附层；吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部，占据煤分子结构的空位和煤分子之间的空间，如同气体溶解于液体中的状态一样。吸附瓦斯量的大小与煤的性质、空间结构特点、瓦斯压力和温度有关。 第一节 矿井瓦斯的存在状态 几种状态的瓦斯是处于不断变化的动平衡之中，在一定条件下会相互转化。当外界压力升高或温度降低时，部分游离状态瓦斯会转化为吸着状态，这种现象称为吸附。相反，如果压力降低或温度升高时，又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态，这种现象称为解吸。 煤体是一种复杂的多孔性固体，在成煤过程中生成的瓦斯，经过漫长的地质年代，大部分已排放入大气，只有一小部分至今仍被保存在煤体或围岩中。 第二节 矿井瓦斯涌出量 一、煤层瓦斯的含量 煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤体，在一定压力和温度下所含的瓦斯数量(即游离瓦斯和吸着瓦斯的总和)，用m3／t或m3／m3表示。 煤层瓦斯含量的大小受很多因素的影响，但主要受生成瓦斯的条件和保存瓦斯条件这两方面的影响。 第二节 矿井瓦斯涌出量 二、瓦斯的涌出形式 （1）普通涌出：瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。这种涌出方式涌出的面积大、时间长，是瓦斯涌出的主要形式。 （2）特殊涌出：特殊涌出又可以分为瓦斯喷出和煤(岩)与瓦斯突出两种。 ——瓦斯喷出是指大量瓦斯突然喷出的现象，喷出的时间可长、可短（数天或数年），每昼夜的喷出量可达数百立方米。 ——煤（岩）与瓦斯突出（简称突出）是在一瞬间（几秒钟或几分钟）突然喷出大量瓦斯和煤炭（岩石），并伴随有强烈的声响和强大的冲击动力现象。 第二节 矿井瓦斯涌出量 三、瓦斯涌出量的计算 1）矿井绝对瓦斯涌出量：指矿井在一定时间或单位时间内所涌出的瓦斯数量，通常用m3／d或m3／min来表示。即： 第二节 矿井瓦斯涌出量 第二节 矿井瓦斯涌出量 四、矿井瓦斯等级 根据《规程》规定，一个矿井只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为： （1）低瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。 （2）高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 （3）煤（岩）和瓦斯（二氧化碳）突出矿井 不同瓦斯等级的矿井，供风标准、设备选型、瓦斯管理制度均有所不同。所以划定矿井的瓦斯等级，分级管理，不仅有利于安全生产，而且具有重要的经济意义。 第三节 瓦斯爆炸及其预防 瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生剧烈氧化反应的过程，瓦斯爆炸后产生高温、冲击