礦井瓦斯從廣義上說是井下有毒有害氣體的總稱。它的主要成分通常是以甲烷（沼氣）為主的烴類氣體。它的來源一般分為四個方面：一是在煤層與圍巖內賦存并能涌入到礦井的氣體；二是生產過程中生成的氣體，如放炮時產生的炮煙、充電過程產生的氫氣；三是井下空氣與煤巖、支架和其它材料之間的化學或生物化學的反應生成的氣體；四是放射性物質蛻變過程生成的或地下水放出的放射性惰性氣體氡（Rn）及惰性氣體氦。

第一節? 礦井瓦斯的生成與賦存

一、礦井瓦斯的生成

煤層瓦斯的來源主要是煤層和煤系地層，它主要是腐植型有機物在成煤過程中生成的。一般分為兩個成氣時期：一是從植物遺體到形成泥炭屬于生物化學成氣時期；二是地層在高溫高壓作用下從褐煤到無煙煤屬于煤的化學作用成氣時期。瓦斯生成的多少主要取決于原始母質的組成和煤的化學作用所處的階段。

二、煤層瓦斯的賦存

煤層進過漫長的地質年代煤化過程生成的瓦斯，在其壓力和濃度差的驅動下進行運移，其中大部分脫離產氣煤層排放到古大氣中；當在運移中遇到良好的圈閉和儲存條件下時，會聚集起來形成天然的氣藏。留存在現今煤層中的瓦斯，僅是其中的一小部分（占3%—24%）。煤層瓦斯含量的多少，主要取決于封閉條件。如煤層埋藏深度、煤層與圍巖的透氣性、地質構造與存儲條件。如煤的吸附能力、孔隙率、含水程度、溫度與壓力等。

三、瓦斯的存在狀態

瓦斯在煤層或巖層中存在的狀態有兩種：一種叫游離狀態；另一種叫吸附狀態。游離瓦斯存在于煤層、巖層的裂隙或空洞中，它可以自由地從煤層或巖層的裂隙中散放出來。吸附瓦斯是指被吸附在煤體或掩體孔隙壁上，形成一個極薄的薄膜或進入煤體內部，瓦斯分子與煤的分子之間由于引力作用，緊密的吸附著。以吸附狀態存在的瓦斯含量大小，決定于煤的孔隙結構特點、瓦斯壓力、煤的溫度和濕度等。據估算，在天然條件下，煤體中以吸附狀態儲存的瓦斯約占90%，而以游離狀態存在的瓦斯的約僅占10%。這說明瓦斯絕大多數是以吸附狀態存在。但是，在一定條件下，煤體中的游離瓦斯和吸附瓦斯又是可以相互轉化的。例如，當外界壓力升高或溫度降低時，部分瓦斯將由游離狀態瓦斯轉化為吸附狀態瓦斯。反之，如外界壓力降低或溫度升高時，就會有部分吸附狀態瓦斯轉化為游離狀態瓦斯。

四、影響煤層瓦斯含量的因素

煤層瓦斯含量的大小主要取決于煤層保存瓦斯的地質條件，即煤層和圍巖的透氣性，地質構造的圈閉條件以及煤層本身的存儲條件等。

1.埋藏深度

煤層埋藏深度的增加，不僅會因地應力增高而使煤層及圍巖的透氣性差，而且瓦斯向地表運移的距離也增大，兩者都不利于瓦斯的封存。當深度不大時，煤層瓦斯含量隨埋深呈線性增加；當埋深很大時，煤層瓦斯含量趨于常量。

2. 煤層和圍巖的透氣性：

煤系地層巖性組合及其透氣性對煤層瓦斯含量有很大影響。煤層及其圍巖的透氣性越大，瓦斯越易流失，煤層瓦斯含量就越小；反之，瓦斯易于保存，煤層的瓦斯含量大。

3.煤層傾角

在同一埋深下，煤層傾角越小，煤層瓦斯含量越高。

4. 地質構造：

地質構造是影響煤層瓦斯賦存及含量的最重要條件之一。

第二節? 礦井瓦斯的涌出

一、瓦斯涌出的形式與特征

瓦斯自煤層或巖層中涌出，有普通涌出和特殊涌出兩種形式：普通涌出是煤礦井下瓦斯涌出的一種形式，也是井下瓦斯的主要來源。他的特點是涌出范圍大、持續時間長，均勻而緩慢地從巷道、采掘工作面、采空區等地點的煤層或巖層的所用暴露面，從肉眼看不見的細微孔隙，或裂縫中散放出來。涌出的首先是游離瓦斯，而后是吸附瓦斯轉化為游離瓦斯。這種涌出一般察覺不出來。但在濕潤的煤壁上有時能聽到微弱的“吱吱”聲；這種現象稱為瓦斯涌出，它是煤礦井下瓦斯的主要來源。

特殊涌出又稱異常涌出，這種涌出主要受礦山壓力、煤體瓦斯壓力的影響，在短時間內突然涌出大量瓦斯，突然涌出的同時往往帶有大量的煤粉、巖石拋出。其特點是：涌出強度大，只影響局部地區，而且時間短，伴隨機械動力作用而產生。特殊涌出的形式主要有以下4種：

1.瓦斯噴出。瓦斯噴出的主要原因是在含瓦斯的煤巖中，在某些地質破壞帶內天然的空洞或裂縫中，往往積存有高壓的瓦斯，當采掘工作面或鉆孔接近這些地點時，瓦斯便急劇地向低壓區涌出。特點：時間突然，空間上集中，動力效應。

2.煤壓出。煤壓出的主要原因是當煤層結構不均勻并有軟分層煤存在時，工作面前方在應力集中和煤層瓦斯壓力的作用下，破壞了煤體的完整性，壓碎煤炭向工作面拋出，同時伴有大量瓦斯噴出。

3.煤傾出。主要是在煤質松軟和工作面指甲不良，瓦斯含量較大的煤層，煤因自重塌落而同時涌出大量的瓦斯。

二、礦井瓦斯涌出量

礦井瓦斯涌出量分為絕對瓦斯涌出量和相對瓦斯涌出量。礦井瓦斯涌出量的大小，取決于自然因素和開采技術因素的綜合影響。

（1）自然因素

1）煤層和鄰近層的瓦斯含量

煤層和鄰近層的瓦斯含量是瓦斯涌出量大小的決定因素。開采煤層的瓦斯含量高，瓦斯的涌出量就大。當開采煤層的上部或下部都有瓦斯含量大的煤層或巖層時，由于未受采動影響，這些鄰近層內的瓦斯也要涌人開采層，從而增大了礦井瓦斯涌出量。

2）地面大氣壓及氣溫

地面大氣壓的變化與瓦斯涌出量的大小有密切關系。地面大氣壓力升高時，礦井瓦斯涌出量減少。地面大氣壓力下降，瓦斯涌出量增大。氣溫的影響體現在其變化導致大氣壓的變化，進而影響瓦斯涌出量的大小。

（2）開采技術因素

1）開采規模

開采規模是指開采深度、開拓、開采范圍及礦井的產量而言。開采深度越深，隨著瓦斯含量的增加，瓦斯涌出量就越大。在瓦斯賦存條件相同時，一般是開拓、開采范圍越大，則瓦斯絕對涌出量越大，而瓦斯相對涌出量差異不大；產量增減，往往瓦斯絕對涌出量有明顯的增減，而相對涌出量的變化不很明顯。當礦井的開采深度與規模一定時，若礦井涌出的瓦斯主要來源于采落的煤，產量變化時，對絕對涌出量的影響比較明顯，對相對涌出量的影響不大；若瓦斯主要來源于采空區，產量變化時，絕對瓦斯涌出量變化較小，相對瓦斯涌出量則有明顯變化。

2）開采順序與回采方法

首先開采的煤層（或上分層）排放了鄰近層的瓦斯，因此，瓦斯涌出量大。后退式開采程序比前進式開采程序瓦斯涌出量要少，屬于回采率低的采煤方法，采區瓦斯涌出量大。陷落法管理頂板比充填法瓦斯涌出量大。

3）生產過程

瓦斯涌出量一般隨開采過程的進行而隨時間的延續迅速下降。

4）礦井風壓

理論上，與大氣壓對瓦斯涌出量的影響相同。抽出式通風的礦井，瓦斯涌出量隨礦井通風壓力（負壓）的提高而增加。壓人式通風礦井，瓦斯涌出量隨礦井通風壓力（正壓）的提高而減少。

5）空區的管理

采空區的密閉質量影響瓦斯涌出量。抽出式通風的礦井，瓦斯涌出量隨密閉質量的提高而減少；壓入式通風礦井則正好相反。

第三節???? 礦井瓦斯的危害

一、瓦斯性質

瓦斯是指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。瓦斯是一種無色、無味、無臭、可以燃燒或爆炸的氣體，難溶于水，擴散性較空氣高。瓦斯無毒，但濃度很高時，會引起窒息。

二、瓦斯的危害

礦井瓦斯的危害主要有以下3個方面：

1.瓦斯爆炸。瓦斯爆炸產生高溫高壓；產生很強的沖擊波；產生連續性爆炸；產生大量有毒有害氣體。

2.瓦斯燃燒。

3.中毒窒息。

三、瓦斯爆炸的條件

礦井瓦斯爆炸必須同時具備三個條件：一定濃度的瓦斯、一定的溫度引火源和足夠的氧氣。

1. 瓦斯濃度。（5%-16%）

2. 引火溫度（650℃—750℃）

3. 氧氣濃度（氧含量不得低于12%）

第四節?? 預防瓦斯事故的主要措施

瓦斯的危害是嚴重的，可能造成人員重大傷亡，使國家財產遭受嚴重損失，甚至礦毀人亡。但是，瓦斯這種自然災害又是可以認識和預防的。我知道了瓦斯的主要來源、去向和和聚集、爆炸的劇本規律。而且又掌握了一套行之有效的措施。這些措施包括紡織瓦斯積聚和防止井下產生任何可能引燃瓦斯等措施。

1　防止瓦斯積聚（1.加強機械式通風。2.堅決消滅獨眼井和自然通風。3.及時處理局部瓦斯聚積。4.加強瓦斯檢查。

2.杜絕火源（1.嚴格執行檢查搜身制度。2.加強電器設備維護管理。3.防治放炮引起的火源。4.加強局部通風機計管理。5.防治機械設備摩擦、碰撞產生火花。6.加強火區管理。）

3.防治事故范圍擴大

（1）每一生產水平、每一采區都要布置單獨的口風道，實行分區通風。

（2）通風系統力求簡單，總進風道與總回風道布置間距不得太近，以防發生爆炸時使風流短路。報廢的巷道應及時封閉。

（3）裝有主要扇風機或分區扇風機的出風井，必須安裝防爆門，以防發生爆炸時扇風機被摧毀，造成救災和恢復生產的困難。

（4）礦井主要扇風機必須裝有反風裝置，要能在10分鐘內改變礦井風流的方向。

（5）在連接礦井的兩翼、相鄰的采區、相鄰的煤層和采掘工作面等處的巷道中,設置“隔爆水棚”或“巖粉棚”,水幕或撤布巖粉,以阻止爆炸火焰的傳播。

（6）編制周密的礦井災害預防和瓦斯爆炸事故處理計劃。

第二章? 礦井粉塵防治

第一節? 礦塵的性質及危害

一、礦塵的性質及危害

1、礦塵的性質:

(1) 1：礦塵中游離SiO2含量

礦塵中游離SiO2的含量是危害人體的決定因素，其含量越高，危害越大。

(2)礦塵分散度

礦塵分散度的重要意義

①礦塵的分散度直接影響著它的比表面積的大小，礦塵分散度越高，其比表面積越大，礦塵的溶解性、化學活性和吸附能力等也愈強。

②礦塵分散度對塵粒的沉降速度有顯著的影響。礦塵在空氣中的沉降速度主要取決于它的分散度、密度及空氣的密度和粘度。

③礦塵分散度對塵粒在呼吸道中的阻留有直接影響 。

綜上所述，礦塵的分散度愈高，危害性愈大，而且愈難捕獲。

(3) 礦塵的濕潤性

指礦塵與液體的親和能力。分為親水性和疏水性礦塵。

(4)礦塵的荷電性

懸浮于空氣中的塵粒，因空氣的電離作用和塵粒之間或塵粒與其他物體碰撞、摩擦、吸附而帶有電荷，設計和使用除塵器有重要意義。

(5)礦塵的燃燒性和爆炸性

礦塵爆炸時產生高溫、高壓，生成大量的有毒有害氣體，對礦井安全生產威脅極大。

一般認為，含硫大于10%的硫化礦塵即有爆炸性，發生爆炸的粉塵濃度范圍為250～1500g/m3，引燃溫度為435 ～ 450℃。

二、礦塵的危害

1、污染工作場所，危害人體健康，引起塵肺病；

2、某些礦塵在一定條件下可以爆炸；

3、加速機械磨損，減少精密儀表的使用時間；

4、降低工作場所的能見度，增加工傷事故的發生。

第二節? 煤塵爆炸

一、煤塵爆炸的必備條件

煤塵爆炸必須同時具備以下3個條件：

1、煤塵本身具有爆炸性

其爆炸性是經技術鑒定和實驗測出的：一是在煤塵瓦斯爆炸實驗巷道，進行模擬實驗測得。二是在實驗室用大管狀煤塵爆炸鑒定儀試驗得出。三是通過分析煤的揮發分得出。當揮發分（V指）<10%時，可認定煤塵基本無爆炸性，但按規定必須進試驗才能最后確定。當V指>10%時，有爆炸性。（V指<10% 為無爆炸性，V=10%-15%為弱爆炸性，V指=15-28%為強爆炸性，V指>28%為強烈爆炸性）

2、煤塵在空氣中的濃度

井下空氣中，只有懸浮的煤塵達到一定濃度才可能引起爆炸。

3、煤塵爆炸的點燃熱源

煤塵爆炸引火源溫度變化范圍大，它是隨著煤塵性質和實驗條件的不同而變化。經試驗，我國煤塵爆炸的引火源溫度為610℃—1050℃，一般為700℃—800℃。

二、影響煤塵爆炸的因素

1、煤的揮發分

2、煤的灰分和水分

3、煤塵的粒度

4、空氣中的瓦斯濃度

5、空氣中的氧含量

6、引爆熱源