煤矿瓦斯危害预防措施

煤矿瓦斯危害预防措施

一、瓦斯、瓦斯事故的概念

矿井瓦斯是指井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气体的总称，是各种气体的混合物，它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的烃以及微量的稀有气体等，但主要成分是甲烷。因此，习惯上所说的矿井瓦斯就是指甲烷而言。

由于气体所造成的事故统称为瓦斯事故，包括瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、缺氧窒息、有毒气体中毒等。在我市，瓦斯事故的形式主要是缺氧窒息和有毒气体中毒。

二、瓦斯性质：

瓦斯是指矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体，有时单独指甲烷。瓦斯是一种无色、无味、无臭、可以燃烧或爆炸的气体，难溶于水，扩散性较空气高。瓦斯无毒，但浓度很高时，会引起窒息。

瓦斯在煤层中的赋存形式主要有两种状态：在渗透空间内的瓦斯主要呈自由气态，称为游离瓦斯或自由瓦斯，这种状态的瓦斯服从理想气体状态方程；另一种称为吸附瓦斯，它主要吸附在煤的微孔表面上和在煤的微粒内部，占据着煤分子结构的空位或煤分子之间的空间。实测表明，在目前开采深度下(1000～2000m以内)煤层吸附瓦斯量占70％～95％，而游离瓦斯量占5％～30％。

煤层瓦斯含量是指单位质量煤体中所含瓦斯的体积，单位为m3/t。煤层瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。煤层在天然条件下，未受采动影响时的瓦斯含量称原始含量；受采动影响，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤层中的瓦斯量，称残存瓦斯含量。影响煤层原始瓦斯含量的因素很多，主要有：煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造、水文地质条件等。

瓦斯和空气混合后，在一定条件下,遇高温热源发生的热-链式氧化反应，并伴有高温及压力(压强)上升的现象。

瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5％～16％。当瓦斯浓度低于5％时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为9．5％时，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16％以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～750℃。但因受瓦斯

的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。当瓦斯含量在7％一8％时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，引燃温度即降低；在引火温度相同时，火源面积越大、点火时间越长，越易引燃瓦斯。

实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12％以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。

三、矿井井下缺氧窒息事故

氧气是维持人的生命所必须的物质，就象鱼儿离不开水一样。休息时每个人所需氧气量平均为0.25L/min。井下行下走和工作时为1-3L/min。如果空气中氧气浓度降低，就会影响人体健康。氧浓度减少对人体的危害如下表：

氧气浓度列低对人体的危害表

空气中的氧气浓度(%)

1、 人体的反应 17

2、休息时无影响，工作时会引起喘息、呼吸困难 15

3、呼吸急促，脉博跳动加快，判断和意识能力减弱10-12

4、失去理智，时间稍长即有生命危险6-9

5、失去知觉，几分钟内心脏尚能跳动，若不急救就会死亡

井下的氧气全部由地面的空气通过自然通风或机械通风的方法提供。地面空气的主要成分为氮气、氧气，二氧化碳，按体积百分比计算，氮气占79%，氧气占20.96%，二氧化碳占0.04。

地面空气进入井下后氧气浓度会减少，原因是：作业人员呼吸、煤的氧化、坑木腐烂、井下火灾及瓦斯煤尘的爆炸等都直接消耗了氧气。另外，煤岩层揭露后不断释放出的各种气体及生产过程中爆破、机器运转不断产生的有害气体，也相应地降低了空气中氧气的浓度。

当人进入井下没有通风的上山、下山或独头煤岩巷时，由于严重缺氧，就可能发生缺氧窒息事故。

《规程》规定，在采掘工作面的进风流中，按体积计算，氧气浓度不得低于20%。

四、矿井井下中毒事故

矿井空气中的主要有毒有害气体有：一氧化碳CO、二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、氨NH3、甲烷CH4等。

1、一氧化碳的性质、来源及危害

一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体；相对密度是0.97，几乎能均匀扩散在空气中；微溶于水，能燃烧，但不助燃，当浓度达到13%～75%时能爆炸；有强烈的毒性。

井下一氧化碳的主要来源有：矿井火灾；煤炭自燃；瓦斯与煤尘爆炸；爆破工作以及润滑油高温分解等。

一氧化碳对人体的危害极大。当空气中一氧化碳的体积浓度达到1.28%时，人在这种空气环境中呼吸1～3分钟，就会停止呼吸死亡。一氧化碳中毒者两颊有红斑点，嘴唇呈桃红色。如果经常在一氧化碳稍微超过允许浓度的环境中工作，虽然短时间不会发生中毒症状，但由于人体组织长时间缺氧，可导致记忆力衰退、失眠和情绪不好等慢性中毒。

据统计，在煤矿发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸及火灾事故时死亡的人数中，约70%～75%都是因一氧化碳中毒而死。我市煤矿中毒事故，绝大多数都是由于一氧化碳造成。

《规程》规定一氧化碳的最高允许浓度是0.0024%。

2、二氧化氮的性质、来源及危害

二氧化氮具有刺激性臭味，呈棕红色，相对密度1.57，极易溶于水，不自燃、也不助燃，是一种剧毒性气体。

井下二氧化氮主要来源于放炮工作，1公斤硝铵炸药爆破后能产生10升二氧化氮气体。二氧化氮对人的眼睛、鼻腔、呼吸道及肺部组织具有强烈的腐蚀破坏作用，能引起肺水肿。二氧化氮中毒的特点是，起初无感觉，即使在危险浓度下，也只是感觉呼吸道受刺激而咳嗽，经过6-24h后才出现中毒现象；其症状是，严重支气管炎、呼吸困难，手指尖及头发出现黄斑、吐淡黄色痰液、发生肺水肿、引起头疼、呕吐现象，以致死亡。二氧化氮中毒是我市早期煤矿气体中毒事故中较多见的一种。

《规程》规定二氧化氮的最高允许浓度是0.00025%。

3、二氧化碳的性质、来源及危害

二氧化碳是无色略带酸臭味的气体，相对密度1.52，比空气重，多积存在巷道下部，易溶于水，不自燃、也不助燃，略有毒性，对人体部分器官有刺激作用而增强人体呼吸。

井下二氧化碳的主要来源有：从煤层、岩层中涌出，煤岩、坑木等物质的氧化，爆破工作，矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸，人的呼吸。

《规程》规定，采掘工作面进风流中二氧化碳浓度不得超过0.5%；矿井总回道或一翼回风中二氧化碳浓度不得超过0.75%；采区和采掘工作面回风流及采掘工作面风流中二氧化碳浓度都不得超过1.5%。

4、硫化氢的性质、来源及危害

硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味的气体，对空气的相对密度为1.19，易溶于水，有强烈毒性。

井下硫化氢来源主要是坑木等有机物腐烂和含硫矿物水化产生；老空区积水可能积存硫化氢，搅动时会放出；有些煤体中也会涌出硫化氢。

硫化氢强烈刺激眼睛及喉咙。中毒时感到头痛、呕吐乏力，严重时失去知觉，抽筋直至死亡。硫化氢具有燃爆性，空气中硫化氢浓度达到4.3%～4.6%时遇火能爆炸。

《规程》规定硫化氢最高允许浓度是0.00066%。

五、瓦斯燃烧事故和瓦斯爆炸事故

当瓦斯与空气混合达到一定浓度时，遇到高温火源就能燃烧或发生爆炸，一旦形成灾害事故，会造成大量井下作业人员的伤亡，严重影响和威胁矿井安全生产。瓦斯爆炸事故是矿井五大自然灾害之首。

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，一般认为是5%～16%；（2）一定的引火温度，一般认为是650～750℃；（3）充足的氧气含量，氧气浓度大于12%，由于井下作业环境中氧气浓度不能低于12%，因此预防瓦斯爆炸的有效措施，主要从控制瓦斯浓度和消除火源着手。

六、矿井瓦斯等级的划分

矿井瓦斯等级是矿井瓦斯涌出量大小和安全程度的基本标志。由于不同煤田瓦斯生成与赋存的条件不同，开采时不同矿井的瓦斯涌出量就有很大差异。为保障安全生产，并做到经济合理，所选用的通风设备、通风要求及有关管理制度都应有所不同。因此，根据瓦斯涌出量和涌出形式将矿井瓦斯划分为不同等级。 《煤矿安全规程》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。瓦斯矿井必须依据矿井瓦斯等级进行管理。

矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形成划分为：

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且矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。

3、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

七、预防缺氧窒息、气体中毒事故的措施

1、加强通风，保证井下各通风地点有足够的新鲜空气，并将各种有害气体冲淡到安全浓度以下。为实现这个目标，矿井要完善通风系统，消灭的自然通风，坚持使用机械通风。有条件形成正规采煤面的，要保持一条通到进风巷，一条通到回风巷的二个安全出口。无法形成正规采煤面的采煤工作面和所有掘进巷边都要配备足够功率的局扇和相应的风茼，并加强局部通风的管理，不得随意停开局扇。

2、矿井通风系统要完整独立，不得与其它矿井共用。采空区以及报废巷道必须及时封闭，这样可有效防止其它矿井的灾害涉及自己矿井，同时提高通风效率。密闭使用不燃性材料建筑，严密不漏风，密闭内有水的设反水池或反水管。

3、加强通风设施管理。临时停工的地点，不得停风，否则必须切断电源、设置栅栏、揭示警标，禁止人员进入。控制风流的风门、风窗和风桥设置合理，墙体用不燃性材料建筑且严密不漏风，风门但不少于2道，并可自动关闭。

4、局部通风机要使用矿用型。压入式局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道中，距回风口不得小于10m，不发生循环风，安放时必须垫高，离地面（轨面）高度大于0.3m。风茼出口风量和到工作面的距离符合作业规程的规定，一般不大于6米，吊挂要平直。导风茼要采用阻燃性材料制作。

5、爆破过程会产生大量的有毒有害气体，放炮后必须持续通风半小时以上，有毒有害气体浓度降到安全浓度后人员才可进入爆破地点。

6、长期停风的地点，有毒有害气体大量积聚，氧气严重不足。恢复这些地点的作业，事先必须编制专门的安全措施，报矿井的技术负责人批准，并严格执行。

7、严禁使用3台以上（含3台）的局部通风机同时向1个工作面供风。不得使用1台局部通风机同时向2个作业面供风。

8、加强测风测气工作，配备足够的专职瓦斯检查员和瓦斯检测仪器，实行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯汇报审查制度，矿井测风记录和瓦斯检查记录必须按规定认真填写，记录必须“三对口”（即板、记录本、报表数据要一致）。测风每旬测一次，瓦斯浓度在低瓦斯矿井每班至少测2次。发现异常情况，

必须立即报告矿井主要负责人并采取撤出作业人员、断电等相应安全措施。

9、煤层易自燃的矿井，要加强井下CO检测，一旦发现CO浓度超标，要查明原因，并采取相应安全措施。

10、未冒落的采空区一般都积聚大量的有毒有害气体，采煤面、掘进面贯通采空区时，要立即撤出作业人员，加强通风，经检测，有毒有害气体降到安全浓度后方可重新进入作业地点。

11、井下发生气体中毒、缺氧窒息事故，在没有采取有效安全措施的情况下，冒险施救，非常危险，往往造成事故扩大。要设法往事故地点供风，施救人员进入事故地点，在一边检测氧气和有毒气体浓度，确实符合《规程》规定后，方可一道进入。有自救器、呼吸器时，在新鲜风流处试戴完好后，可2人一组进入事故地点迅速开展救。在不具备施救条件时，立即与当地的煤炭管理部门或就近的矿山救护队联系，请求协助救援。

自救器佩带方法之一

1、从腰带上解下自救器，用大拇指扳丐开启扳手，撑开封锁带。

2、握住开启扳手，拉开封口带。

3、揭住并扔掉上部外壳。

4、抓住口具，从下部外壳中取出过滤器，扔掉下部外壳。

5、移开鼻夹，将口具的咬口用牙咬住，把橡胶片含在牙唇之间。

6、拉开鼻夹，夹住鼻子，松手后使它能夹住鼻子。

7、摘下安全帽，从头顶上把头带戴好。

8、全部佩带完毕，再戴上安全帽。

八、对中毒或窒息人员的急救

1、迅速把受难者抬到新鲜风流和周围支架完好安全的地方。在搬运途中，如仍受到有害气体威胁，急救者一定要戴好自救器，对被救人员也要戴好自救器。

2、将中毒者口内的妨碍物除去，如粘液、血块、泥土、碎煤、假牙等，并将上衣、腰带解开，脱掉胶鞋。

3、用衣服覆盖在伤员身上以保暖。

4、根据心跳、呼吸、瞳孔等特征和伤员的神志情况，初步判断伤情的轻重。正常人每分钟心跳60～80次，呼吸16～18次，两眼瞳孔是等大、等圆的，遇到光线能迅速收缩变小、而且神志清醒。休克伤员两瞳孔不一样大、对光线应迟钝或不收缩。对呼吸困难或停止呼吸者，应及时进行人工呼吸。当出现心跳停止的

现象时，除进行人工呼吸外，还应同量进行胸外心脏按压急救。

5、人工呼吸持续时间以恢复自主性呼吸或到伤员真正死亡时为止。

九、技术性预防和管理措施

(1) 煤矿编制采区设计、采掘作业规程和安全技术措施，对安全监控设备的种类、数量和位置信号电缆和电源电缆的敷设、断电区域等做出明确规定，并绘制布置图和断电控制图。

(2) 安全监控设备之间使用专用阻燃电缆连接，严禁与调度电话电线和动力电缆等共用。

(3) 井下分站设置在便于人员观察、调试、检验及支护良好、无滴水、无杂物的进风巷道或硐室中，安设时应垫支架，或吊挂在巷道中，使其距巷道底板不小于300mm。

(4) 隔爆兼本质安全型防爆电源设置在采区变电所，严禁设置在下列区域：1、断电范围内；2、低瓦斯矿井的采煤工作面和回风巷道内； 3、掘进工作面内；5、采用串联通风的被串采煤工作面、进风巷和回风巷；4、采用串联通风的被串掘进巷道内。

(5) 安全监控设备的供电电源取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧。

(6) 安装断电控制时，根据断电范围要求，提供断电条件，并接通井下电源及控制线。断电控制器与被控开关之间必须正确接线，具体方法由煤矿主要技术负责人审定。

(7) 与安全监控设备关联的电器设备、电源线和控制线在改线和拆除时，与安全监控管理部门共同处理。检修与安全监控设备关联的电器设备，需要监控设备停止运行时，经矿主要负责人或主要技术负责人同意，并制定安全措施后方可进行。

(8) 模拟量传感器应设置在能正确反映被测物理量的位置。开关量传感器设置在能正确反映被监测状态的位置。声光报警器设置在经常由人工作便于观察的地点。

(9) 甲烷传感器垂直悬挂，距顶板（顶梁、屋顶）不得大于300MM，距巷道侧壁（墙壁）不得小于200MM，安装维护方便、不影响行人和行车。

(10) 甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围及便携式甲烷检测报警仪的报警浓度符合《煤矿安全规程》规定。