矿井通风与安全课后题答案第 10-11章
1 什么是矿井瓦斯?瓦斯是指井下煤岩涌出的各种气体的总称, 其主要成分是指以甲烷为主的烃类气体, 有时也 专指甲烷,瓦斯的物理化学性质一般都是针对甲烷而言的。
2 简述瓦斯的主要物理及化学性质?了解这些性质对于预防处理瓦斯危害有何意义?物理性质:甲烷是 无色无味可 以燃烧或爆炸的气体。 它对呼吸的影响和氮气相似可以使人窒息。 其扩散度是空气的 1.34 倍, 密度为空气的 0.554 倍, 自然条件下由于瓦斯的强扩散性,它一经与空气均匀混合,就不会因密 度小而上浮、积聚,所以当无瓦斯涌出时,巷 道断面的甲烷浓度时均匀分布的,当有瓦斯涌出时,甲 烷浓度呈不规则分布。化学性质:甲烷的化学性质不活泼,微 溶于水, 对水的溶解度和温度压力有关。 瓦斯与氧气适当混合具有燃烧和爆炸性, 当空气中的甲烷浓度为 5%-16%时, 遇高温(650-750 度能 发生爆炸。 瓦斯还是一种温室气体, 同比产生的温室效应是二氧化碳的 20 倍。 甲烷还 是一种优质能源。 3 瓦斯是如何生成的?煤层中甲烷的生成大致分两个阶段,第一阶段是生物化学造气时期,在植 物沉积 成煤初期的泥炭化过程中,有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过 65 度的条件下,被厌氧微生物分 解为 CH4, CO2, 和 H2O 。第二阶段是煤化变质作用时期,地层沉陷,压力温度增加,泥炭转化为褐煤 并进入变质作用时 期,有机物在高温高压的作用下,挥发分减少,固定碳增加,这时生成的气体主要 是 CH4 和 CO2。
4 煤层瓦斯含量:指单位质量或体积的煤岩中在一定温度和压力条件下所含有的瓦斯量,即游离瓦斯和 吸附瓦斯的 总和。
5 怎样确定瓦斯风化带的深度?确定瓦斯风化带的深度有何实际意义 ? 瓦斯风化带的深度取决于煤层的 地质条件和 赋存状况,如围岩性质、煤层有无露头、断层发育情况、煤层倾角、地下水活动情况等。 围岩透气性越大,煤层倾角 越大,开放性断,层越发育,地下水活动越剧烈,则风化带下部边界就越 深。有煤层露头往往比无煤层露头的隐伏煤 层瓦斯风化带深。位于瓦斯风化带下边界以下的甲烷带, 煤层的瓦
斯压力、瓦斯含量随埋藏深度的增加而有规律地增 长。确定瓦斯风化带深度,是搞好矿井瓦 斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。
6 影响煤层瓦斯含量的因素有哪些? 1, 煤的变质程度越高, 生成瓦斯量越多。 2, 煤层的地质历史是具有 决定性的因 素。 3,煤层和围岩的透气性。 4. 地质构造(煤层断层和地质破坏对瓦斯的放散又显著作用 5. 煤层露头。 6,埋藏的 深度和地形。 7,有地下水的活动,瓦斯可以得到流动、排放。
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测定煤层瓦斯压力有何意义?煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力,及气体作用于孔 隙壁的压力。煤 层瓦斯压力是决定煤层瓦斯含量的一个主要因素,当煤的吸附瓦斯能力相同时,煤层瓦斯 压力越高,煤中所含的瓦斯 量就越大。瓦斯压力也是造成突出的动力。 《规程》规定,开采有煤与瓦斯突 出危险的煤层时,必须测定瓦斯压力。 8 为什么瓦斯能持续地持久地从煤中涌出?答:在煤层及其附近进行采掘工作时,煤岩的原始状态由于采 动影像 受到破坏, 发生破裂、 卸压膨胀变形、 地应力重新分布等变化, 且部分煤岩的透气性增加。 游离 瓦斯在其压力作用下, 经由煤层的裂隙通道或暴露面渗透流出并涌向采掘空间。随着游离瓦斯的流出, 媒体的瓦斯压力下降,从而破坏了原 有的动平衡,一部分吸附瓦斯将解吸转化为游离瓦斯并涌出。随着 采掘工作的不断扩展,媒体和围岩受采动影像的范 围不断扩大,瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展。所 以瓦斯能够长时间的、持续地从媒体中释放出来,这是瓦斯涌出 的基本形式,又叫瓦斯的普通涌出。
9 绝对瓦斯涌出量:指单位时间内涌出的瓦斯体积量,单位为 m3/d 或 m3/min。相对瓦斯涌出量:平均 产 1t 煤 所涌出的瓦斯量,单位为 m3/t。
10 影像瓦斯涌出的因素?答:自然因素 1,煤层和围岩瓦斯含量, 2,地面大气压变化,地面大气压的变 化会引起井 下大气压的相应变化,它对采空区或塌冒处瓦斯涌出的影响比较显著。当地面大气压突然下 降时,瓦斯积存区的气体 压力将高于风流的压力,瓦斯就会更多地涌入风流中,使矿井的瓦斯涌出量增 大,反之瓦斯的涌出量减少。 3,开采 规模(开采深度,开采范围和矿井产量 ,开采技术因素 1,开采 顺序与回采
方法, 2,生产工艺, 3,风量变化(单 一煤层回采时,瓦斯主要来自煤壁和采落的煤炭,回 风流中瓦斯浓度随风量的增加而减少;煤层群开采和综采放顶煤 时,煤巷的冒落孔内积存有大量高浓度 的瓦斯,风量增加时,起初由于负压和采空区漏风的加大,一部分高浓度瓦斯 被漏风从采空区带走,绝 对瓦斯涌出量迅速增加,回风流中瓦斯浓度可能急剧上升。然后,浓度开始下降,经过一段 时间绝对瓦 斯涌出量回复或接近原有值 4,采空区的密闭质量。
11 怎样从开采技术因素方面降低瓦斯的涌出量和瓦斯涌出的不均匀性?瓦斯涌出不均系数:在正常生 产过程中,矿 井绝对瓦斯涌出量受各种因素的影响,其数值在一段时间内围绕平均值上下波动,我们把 其峰值与平均值的比值称为 瓦斯涌出不均系数。
12地面大气压和风量变化对 瓦斯涌出的影响如何?(见第 10 题
13矿井瓦斯等级分几级?如何鉴定矿井的瓦斯等级?瓦斯矿井:一个矿井中只要又一个煤(岩层中 发现瓦斯,该 矿井即为瓦斯矿井。矿井瓦斯等级分为:1, 低瓦斯矿井: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。 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。 煤 (岩 与瓦斯(二氧化碳突出井。煤与瓦斯突出矿井 : 矿井在采掘过程中, 只要发生过一次煤与瓦斯突出,该矿井即为突 出矿井煤层定为突出煤层。 《规程》规定,每年必须进行瓦 斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作。矿井瓦斯等级的 鉴定工作应在正常生产的条件下进行。根据当地气 候条件,选择矿井绝对瓦斯涌出量较大的月份,一般为七八月份。 在鉴定月的上中下旬中各取一天,分三 个班进行测定工作。所谓正常生产,即被鉴定的矿井煤层或一翼水平或采区的 回采产量应达到该地区设计 产量的 60%。测定内容为风量和风流中的瓦斯浓度。矿井瓦斯等级以最大的相对瓦斯涌 出量和有、无煤与 瓦斯突出你分级标准确定。
矿井通风与安全 习题册 第10-11章 课后习题答案.
