矿井通风与安全课后题答案第10-11章

由天下分享时间：2025/1/17 10:31:13 加入收藏我要投稿点赞

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，

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。

其主要成分是指以甲烷为主的烃类气体，有时

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

20倍。甲烷还是一种优质能源。 65度的条件下，被厌氧微生物分

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

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

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。

7）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。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）绝对瓦斯涌岀量：指单位时间内涌出的瓦斯体积量，单位为产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。

m3/d或m3/min。相对瓦斯涌岀量：平均

《规程》规定，开采有煤与瓦斯突

12）

（见第

10题）

地面大气压和风量变化对瓦斯涌出的影响如何？

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」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：且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于

1,低瓦斯矿井：相对瓦斯涌出量小于或等于

10m3/t

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。

14）煤与瓦斯突出有何特点和危害？煤与瓦斯突出：煤矿地下采掘过程中，在很短的时间内，从煤（岩）壁内部向采掘工作空间突然喷出煤（岩）与瓦斯的动力现象。危害：煤与瓦斯突出能摧毁井巷设施、破坏矿井通风系统，使井巷充满瓦斯和煤的抛出物，能造成人员窒息、煤流埋人，甚至可能引起瓦斯爆炸和火灾事故，导致生产中断，踏实煤矿最严重的灾害之一。突出的基本特征：

（1）抛出的固体物具有明显的气

体搬运特征。在突出现场可以看到突出的煤和岩块从突出口搬至较远的地方，甚至拐了几个弯；煤、岩块

的堆积角度小于自然安息角；堆积物中大的颗粒落在近处和下部，小的颗粒飘到远处并覆盖在突出物的上方，这种现象也称为分选性堆积。（2）突出物中呈现出明显的高压气体爆炸的特征。软煤被抛出后，由于其中的高压气体迅速膨胀，破碎煤体，因而突出物中含有大量的极细的粉尘。有时候突出过程还对抛出的软煤进行了重新固结和捣实，需要镐刨才能运走。

（3）突出的孔洞具有一些特殊的形状。有的呈梨形、倒

（4）突出过程中伴随有

瓶形，口小腔大，孔洞的轴线往往沿煤层倾斜方向延伸或与倾斜方向成一不大的角度，突出孔洞的长度约为几米到几十米。有时候则看不到突出孔洞，抛出煤体的地方充满了松散的碎煤。

风流而行达到几十米，甚至几百米、上千米，严重地破坏矿井的通风系统和设施。

15）煤与瓦斯突出的机理为何?答：突出煤层内饱含瓦斯，并受着地质构造力、地层静压力和瓦斯压力的综合作用，是煤

层处于弹性变形状态，积蓄着一定量的弹性潜能。当采掘工作接近这些区域时，原来处于平衡状态的煤-瓦斯体系即遭到突然破坏，弹性潜能和游离瓦斯突然释放，

煤内裂隙大量增加，吸附的瓦斯顺势

2,突出

大量解吸，使媒体进一步破碎、粉化、外移，最后随高瓦斯流喷向巷道，形成煤与瓦斯突出。 16）突岀的一般规律是什么？答： 1,突出与地质构造的关系，绝大多说突出发生在地质构造带内。与瓦斯的关系，煤层中瓦斯压力和瓦斯含量的大小是能否实现突出的重要因素之一。越大越多越危险。突出与地压的关系，地压愈大，突出危险性愈大。

4?突出与煤层构造的关系，煤的构造主要指煤的破坏类

5.突出与围岩性质的关系，在煤层顶底板为

7?突出具有延

型和煤的强度。破坏类型愈高，强度愈小，突出危险性愈大。大，反之较小。

大量的瓦斯涌出。在突出过程中，抛出的煤量越大，涌出的瓦斯越多。当涌出的瓦斯量十分大时，瓦斯会逆着矿井的

坚硬而致密的岩层，厚度又较大时，弹性能与集中应力都比较大，如果煤层瓦斯含量又比较大，突出的危险性也就较

6?突出与水文地质的关系，矿井涌水量大则突出的危险性较小。

期性，震动爆破后没有立刻发生突出，而是延缓了一段时间，这一现象叫延期突出。

18）为什么说开采保护层是最有效的预防突出的措施？怎样划定保护范围。开采保护层的作用：保护层开采后由于采空区的顶底板岩石冒落、移动，引起开采煤层周围应力的重新分布，采空区上下形成卸压区，该区域内的未开采煤层将发生下述变化

1.地压减小，弹性潜能得以缓慢释放。

2?煤层膨胀变形，形成裂隙

和孔道，透气系数增加，被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内，斯，而且增加了抵御突出的能力因素一一煤的机械强度。

瓦斯含量和压力都明显降低。

3?煤层瓦斯涌出后，煤的强度增加。所以开采保护层后，不但消除或减少了引起突出的两个重要因素一一地压与瓦

这就使得卸压区范围内开采被保护层时，

不再发生煤与瓦斯突出。保护层的采煤工作面必须超前于被保护层的掘进工作面，其超前距不得小于两个煤层只见垂直距离的 3倍，至少不小于100米，以便被保护层充分卸压和排出瓦斯。 19）局部防突措施有哪些：一、石门揭开突出危险煤层时的预防措施，成较长的卸压和排放瓦斯区，从而预防突出的发生。

1.松动爆破：在进行普通放炮时，同时 2.钻孔排放瓦斯：石门揭煤前，由岩巷或煤

爆破几个7— 10m以上的深炮孔，使深部煤体破裂与松动，应力集中带和高压瓦斯带移向深部，以便在工作面前方造

巷向突出危险煤层打钻，将煤层中的瓦斯经过钻孔自然排放出来，待瓦斯压力降到安全压力以下时，再进行采掘工作。3?水利冲孔：水力冲孔是在安全岩（煤）柱的防护下，向煤层打钻后，用高压水射流在工作面前方煤体内冲出一定的孔道，加速瓦斯排放。同时，由于孔道周围煤体的移动变形，应力重新分布，扩大卸压范围。4?金属骨架（超前支架）：多用于有突出危险的急倾斜煤层、厚煤层的煤层平巷掘进时。二、煤巷| 掘进时预防突出的措施|5 .超前钻孔：在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔。它的作用是排放瓦斯，增加煤的强度，在钻孔周围形成卸压区，使集中应力区移向煤体深部。

6?卸压槽：预先在工作

面前方切割出一个缝槽，以增加工作面前方的卸压范围，掘进时保持一定的超前距就可避免突出或冲击地压的发生。7.震动放炮：震动放炮是采用增加炮眼数和装药量，一次爆破揭穿煤层并成巷的爆破方法。所以震动放炮基本上是一种人为的诱使突出的措施，而不是防止突出的方法。

20）瓦斯爆炸的危害以及影响瓦斯爆炸范围的因素？答：瓦斯爆炸是以甲烷为主的可燃气体和空气组成的爆炸型混合气体在火源引发下发生的一种剧烈而迅速的链式反应。瓦斯爆炸时会产生三个致命的因素：火焰锋面，冲击波，有害气体。火焰锋面：在可爆炸甲烷浓度的混合气体中出现了点火源，则此气体就会在火源点被点燃形成最初火焰（人们称这一点为爆源），在大气压条件下，该火焰厚度非常薄，仅0.1 — 0.01mm，它是一个燃烧带并在烷空气体中传播。冲击波：火焰锋面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，的低压区，

于是产生反向冲击波，

CH4和02，而火源又未消失，就

已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的瓦斯爆炸最大危险性在于爆炸产生的有害气体对人的伤害。

影响瓦斯爆炸范围的因素：其他可燃气体，煤尘，空气压力，惰性气体。

21）引火延迟性（感应期）：瓦斯与高温热源接触后，不是立即燃烧或爆炸，而是要经过一个很短的间隔时间，这种现象叫引火延迟性。瓦斯爆炸的感应期对安全生产意义重大，井下高温热源是不可避免的，只要控制其存在时间在感应器内，就是安全的。

22）简述瓦斯爆炸与煤尘爆炸的异同点？煤尘爆炸的氧化反应和瓦斯爆炸一样，主要在气相条件下进行。并且都会产生高温，冲击波，以及产生大量的有害气体。但煤尘的燃烧速度和爆炸压力比瓦斯爆炸要小，但燃烧带的长度较长，产生的能量大，表现出显著的破坏能力。一般来说煤尘爆炸开始于局部，产生的冲击波较小，但却可扰动周围沉降堆积的煤尘并使之飞扬，由于热喝光的传递与辐射，进而发生再次爆炸，这就是二次爆炸。如此循环，还可能形成第三次，第四次爆炸。其爆炸的火焰及爆炸波的传播速度都将一次比一次加快，爆炸压力也将一次比一次更高，呈跳跃式发展。因此没尘爆炸具有易产生连续爆炸，受灾范围广，灾害程度严重的重要特点。

23）试举例说明瓦斯爆炸的必要条件，并阐述预防瓦斯爆炸事故的主要安全技术措施？瓦斯爆炸必须同时具备三个条件：1,瓦斯浓度在爆炸范围内，瓦斯空气混合气体中氧浓度大于

2，高于点燃能量的热源存在时间大于瓦斯的引火感应期，

3， 2%,

12%。1、防止瓦斯积聚的措施：所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过

在爆源附近形成气体稀薄

可以发生第二次爆炸。瓦斯爆炸时矿井大气成分会发生下列变化：氧浓度下降，产生有毒有害气体，形成爆炸性气体。

其体积超过0.5m3的现象。a.搞好通风b.及时安全地处理积聚瓦斯 c.分源治理瓦斯 d.严格井下瓦斯浓度的检查与检测。2、防止瓦斯引燃措施，防止瓦斯引燃的措施是严禁和杜绝一切火源，严格管理和控制生产中可能发生的火、热源，止它的产生或限制其引燃瓦斯的能力。

b.实行分区通风。各水平、各采区都必须布置单独的回风道，这样一条通风系统的破坏将不致影响其它区域。炸波冲毁扇风机，影响救灾与恢复通风。自救器。

24）防治突出技术归纳为四位一体”的综合性防突措施：突出危险性预测；防治突出措施；防突措施的效果检验；安全防护措施。

25）矿井抽放瓦斯必要性的衡量？答：《规程》146条规定：一个回采工作面的瓦斯涌出量大于或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于

5m3/min ,

3m3/min，采用通风方法解决瓦斯问题不合理时，应采取抽放瓦斯措施 ”