一、礦井瓦斯防治
礦井瓦斯是指煤礦井下從煤、巖層中涌出的以及生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的以甲烷(CH4)為主的有毒有害氣體的總稱，有時單獨指甲烷。甲烷是一種無色、無味、無臭的氣體，比空氣輕。風(fēng)速較低時，瓦斯會積聚在巷道頂部及冒頂處上部，因此，必須加強這些地方瓦斯的檢查和處理。瓦斯具有很強的滲透性，即在一定的瓦斯壓力和地壓力共同作用下，瓦斯能從煤巖體中向采掘空間涌出，甚至噴出或突出。
1.礦井瓦斯的危害
礦井瓦斯給安全生產(chǎn)帶來極大的威脅，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
(1)井下空氣中瓦斯?jié)舛容^高時，會相對地降低空氣中氧氣含量，使人窒息死亡。
(2)瓦斯爆炸后產(chǎn)生高溫，即爆炸產(chǎn)生的熱量迅速加熱周圍空氣，一般情況下溫度在1850℃以上;瓦斯爆炸后產(chǎn)生高壓，即周圍氣體溫度急劇升高時，就必然引起氣體壓力的突然增大，一般爆炸后的壓力可以達(dá)到爆炸前的9倍;瓦斯爆炸后產(chǎn)生正向及反向沖擊，直接造成人員傷亡、設(shè)備損失，巷道破壞;瓦斯爆炸后產(chǎn)生一氧化碳等有害氣體，使人中毒而亡;瓦斯爆炸要消耗大量氧氣，使爆炸現(xiàn)場氧氣濃度急劇下降，使人窒息而亡。
(3)某些地區(qū)煤(巖)體內(nèi)的瓦斯量較大時，瓦斯會因采掘活動的影響而以突然的、猛烈的形式被釋放出來，同時帶出大量的煤(巖)，直接造成人員傷亡，設(shè)備、設(shè)施或巷道的破壞。
2.礦井瓦斯涌出及瓦斯等級
(1)瓦斯涌出的概念
礦井在生產(chǎn)或建設(shè)過，煤體受到破壞，貯存在煤體內(nèi)的部分瓦斯就會離開煤體而涌入采掘空間，這種現(xiàn)象叫做瓦斯涌出。
(2)瓦斯涌出的形式
1)普通涌出。瓦斯沿著煤、巖體內(nèi)的微細(xì)空隙緩緩地、連續(xù)地涌向采掘空間的現(xiàn)象，稱為礦井瓦斯的普通涌出。
2)特殊涌出。如果煤巖層中含有大量瓦斯，采掘工作進入這些地段時，這些瓦斯就會在極端內(nèi)，突然大量地涌出，可能還伴有碎煤或巖塊，這種現(xiàn)象叫特殊涌出。它包括瓦斯噴出及煤與瓦斯突出。
(3)瓦斯涌出量
礦井瓦斯涌出量是指礦井在生產(chǎn)過程中實際涌進巷道的瓦斯量。表示礦井瓦斯涌出量的方法有兩種。
1)絕對瓦斯涌出量。單位時間內(nèi)涌進采掘巷道的瓦斯量，稱為絕對瓦斯涌出量。用m3/min或m3/d表示。
2)相對瓦斯涌出量。礦井在正常生產(chǎn)條件下，平均日產(chǎn)1t煤所涌出的瓦斯量，用m3/t表示。
(4)影響瓦斯涌出的因素。
1)開采規(guī)模。開采范圍越大，瓦斯涌出量越大。
2)開采深度。開采深度越深，瓦斯涌出量越大。
3)煤層瓦斯含量。它是影響瓦斯涌出量的決定因素。瓦斯含量越高，其涌出量就越大。
4)地面大氣壓力的變化。地面大氣壓力增大，礦井瓦斯涌出量減少;相反，則瓦斯涌出量增大。
5)生產(chǎn)工藝。打眼、放炮、落煤時，瓦斯涌出量增加;其余時間瓦斯涌出量減少。
6)礦井通風(fēng)壓力。抽出式通風(fēng)的礦井，瓦斯涌出量大;壓入式通風(fēng)的礦井，瓦斯涌出量見效。
7)開采順序、采煤方法、頂板管理、采空區(qū)管理以及開采層的地質(zhì)構(gòu)造都對瓦斯涌出量的影響較大。
因此，可根據(jù)礦井的具體條件，找出主要影響因素，采取有效的防治措施。
(5)礦井瓦斯等級的確定
《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：礦井瓦斯等級，根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式劃分。劃分的類型有：
1)低瓦斯礦井。礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3/t，且礦井絕對瓦斯涌出量小于40m3/min。
2)高瓦斯礦井。礦井相對瓦斯涌出量大于10m3/t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3/min。
3)煤與瓦斯突出礦井。
礦井按照瓦斯涌出量的大小和瓦斯涌出的不同形式，劃分成不同類型的瓦斯礦井，以便于礦井開采設(shè)計、便于礦井的安全管理、便于礦井設(shè)備的選擇和資金投入。
3.瓦斯爆炸的條件及其影響因素
瓦斯爆炸的條件是：一定濃度的瓦斯、高溫火源的存在和充足的氧氣，三者缺一不可。
(1)瓦斯?jié)舛?br />
瓦斯爆炸有一定的濃度范圍，我們在把空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為5%-16%，5%為爆炸下限，16%為爆炸上限。
瓦斯爆炸界限不是固定不變的，它受許多因素的影響。
1)可燃?xì)怏w的混入，使瓦斯爆炸界限擴大。
2)惰性氣體的混入，降低了氧濃度，使瓦斯爆炸的危險性和爆炸界限降低。
3)煤塵摻入可降低瓦斯爆炸下限。
4)瓦斯與空氣混合氣體的初始壓力越大，爆炸界限范圍越大。
5)瓦斯與空氣混合氣體的初始溫度越高，爆炸界限范圍越大。
(2)引火溫度
瓦斯的引火溫度，即點燃瓦斯的最低溫度。一般認(rèn)為瓦斯的引火溫度是650-750℃。但因受瓦斯的濃度、火源的性質(zhì)及混合氣體的壓力等因素影響而變化，當(dāng)瓦斯含量在7%-8%時，最易引燃;當(dāng)混合氣體的壓力增高時，引火溫度降低;在引火溫度相同時，火源面積越大、點火時間越長，越易引燃瓦斯。
(3)氧氣濃度
當(dāng)氧濃度低于12%時，混合氣體中的瓦斯失去爆炸性。正確認(rèn)識氧含量對瓦斯爆炸的作用，對密閉或啟封火區(qū)及對封閉火區(qū)滅火時，判斷火區(qū)內(nèi)有無瓦斯爆炸性均有指導(dǎo)意義。
4.預(yù)防瓦斯爆炸的措施
預(yù)防爆炸三個條件缺一不可，由于《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定井下空氣中氧濃度不能低于20%，因此，預(yù)防瓦斯爆炸的有效措施，主要從防止瓦斯積聚和消除火源著手。
(1)防止瓦斯積聚的措施
所謂瓦斯積聚是指瓦
斯?jié)舛瘸^2%，其體積超過0.5m3的現(xiàn)象。防止瓦斯積聚的方法有：
1)加強通風(fēng)。防止瓦斯積聚的最主要的措施是加強通風(fēng)。礦井建立一個完善合理的礦井通風(fēng)現(xiàn)象，做到穩(wěn)定、可靠、連續(xù)地向井下所有用風(fēng)地點輸送足夠數(shù)量的新鮮空氣，以保證及時排除和沖淡礦井瓦斯和粉塵，使井下各處的瓦斯?jié)舛确稀睹旱V安全規(guī)程》的要求。
2)嚴(yán)格檢查和監(jiān)測井下瓦斯?jié)舛?。?yán)格檢查礦井的通風(fēng)狀況及瓦斯?jié)舛鹊淖兓峭咚沟V井重要的日常管理工作，它是防止瓦斯事故的前提。為了防止漏檢，除加強管理，加強教育，提高工作者的責(zé)任心之外，還必須應(yīng)用現(xiàn)代化裝備，采用先進的瓦斯自動檢測報警裝置。
3)及時處理積聚瓦斯?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定，每一礦井必須從采掘生產(chǎn)管理上采取措施，防止瓦斯積聚。當(dāng)發(fā)生瓦斯積聚時，必須及時處理，這是礦井日常瓦斯管理工作的重要內(nèi)容，是預(yù)防瓦斯爆炸的關(guān)鍵工作。
生產(chǎn)中容易積聚瓦斯的地點有：采煤工作面上隅角、獨頭掘進工作面的巷道隅角、采煤機附近、頂板冒落的空洞內(nèi)、停風(fēng)的盲巷中、低風(fēng)速巷道的頂板附近、綜采工作面放煤口及采空區(qū)邊界處、發(fā)生瓦斯噴出的地點等。處理局部積聚瓦斯的方法主要：加大風(fēng)速及風(fēng)量、密閉隔離和抽放瓦斯三種。
4)抽放瓦斯。對于采用一般通風(fēng)方法不能解決瓦斯超限的礦井或工作面，可以采用抽放瓦斯的方法，將瓦斯抽至地面加以儲存利用或排除。
(2)防止瓦斯引燃的措施
防止瓦斯引燃的原則：禁止一切非生產(chǎn)需要的火源下井;對生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源嚴(yán)加管理;防止熱源產(chǎn)生或限制其引燃瓦斯的能力。
1)加強明火管理。按照《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定：嚴(yán)禁煙火進入井下;井下嚴(yán)禁使用燈泡取暖或使用電爐;井下禁止打開礦燈外殼;井口房、瓦斯抽放站及通風(fēng)機房周圍20m內(nèi)禁止使用明火;井下焊接時，應(yīng)嚴(yán)格遵守有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格井下火區(qū)的管理等。任何人發(fā)現(xiàn)井下火災(zāi)時，應(yīng)立即采取一切可能的辦法直接滅火，并迅速報告礦調(diào)度室。
2)消除電器火花。井下使用的電氣設(shè)備及供電網(wǎng)絡(luò)，都必須符合《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)要求。要保證電氣設(shè)備的防爆性能好，消除電器火花的產(chǎn)生。
3)防止靜電火源。礦井中使用的高分子材料(如塑料、橡膠、樹脂)制品，其表面電阻應(yīng)低于規(guī)定值。灑水、排水用塑料管壁表面電阻應(yīng)小于109Ω，壓風(fēng)管、噴漿管壁表面電阻應(yīng)小于108Ω，抽放瓦斯用管壁表面電阻應(yīng)小于106Ω。
4)防止摩擦火花。由于機械化程度的不斷提高，機械摩擦、沖擊火花引起的燃燒危險增加了。為防止由此而發(fā)生瓦斯爆炸事故，采取的措施有：在摩擦發(fā)熱的部件上安設(shè)過熱保護裝置(如液壓聯(lián)軸器上的易熔合金塞)，溫度檢測報警斷電裝置，利用難引燃性合金工具，在摩擦部件的金屬表面溶敷活性小的金屬(如鉻)，使形成的摩擦火花難以引燃瓦斯。
5)嚴(yán)格放炮制度。有瓦斯爆炸危險的煤層中，采掘工作面只準(zhǔn)使用煤礦安全炸藥和瞬發(fā)電雷管，在使用毫秒煙氣電雷管時，最后一段的延期時間不得超過130ms。打眼、放炮和封泥都必須符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。嚴(yán)禁放糊炮、明火放炮和一次裝藥分次放炮。
5.采掘工作面的瓦斯管理與突出預(yù)防措施
(1)采掘工作面瓦斯管理
1)加強對通風(fēng)專業(yè)隊伍的管理，層層建立安全責(zé)任制。
2)加強工作面瓦斯監(jiān)測，嚴(yán)格執(zhí)行各項瓦斯管理制度。
3)加強掘進工作面通風(fēng)管理。
4)搞好隔爆設(shè)施管理。
5)加強火源管理，消除引爆條件。
①采掘工作面電氣設(shè)備檢修維護要實行包機、包片和定期檢修制度，保證綜合保護靈敏可靠;嚴(yán)禁帶電作業(yè);杜絕“雞爪子”“羊尾巴”、明接頭等。②嚴(yán)格放炮管理，必須執(zhí)行“一炮三檢制”“三人連鎖放炮制”。
(2)煤與瓦斯突出的預(yù)防措施。
在防治煤與瓦斯突出的實踐中，我國總結(jié)了一套行之有效的綜合防突措施，習(xí)慣上稱為“四位一體”的防突措施，即突出危險性預(yù)測、防治突出措施、防治突出措施的效果檢驗和安全防護措施。
突出危險性預(yù)測。分為區(qū)域突出危險性預(yù)測和工作面突出危險性預(yù)測。
區(qū)域突出危險性預(yù)測。其任務(wù)是確定井田內(nèi)煤層和煤層區(qū)域的煤與瓦斯突出危險性。
區(qū)域預(yù)測是對新礦井、新采區(qū)或新水平進行突出危險性的分類，將其分為突出危險區(qū)、突出威脅區(qū)和無突出危險區(qū)。因被預(yù)測的煤層還未被揭露，只能通過鉆孔、煤樣進行測定煤層中的瓦斯壓力和化驗煤樣的物理力學(xué)性質(zhì)，或用上水平、鄰近礦井的瓦斯、地質(zhì)資料進行類比，得出結(jié)論。目前，采用單向指標(biāo)法、地質(zhì)統(tǒng)計法和綜合指標(biāo)法進行區(qū)域預(yù)測，近幾年又研究使用物探的方法對突出煤層進行區(qū)域預(yù)測。
工作面突出危險性預(yù)測，其預(yù)測工作是在生產(chǎn)過程中進行的，又稱為日常預(yù)測。包
括石門揭煤工作面、煤巷掘進工作面和采煤工作面突出危險性預(yù)測。目前，我國大多采用接觸式預(yù)測方法，以鉆孔排粉量、鉆孔瓦斯涌出初速度或者鉆屑瓦斯解吸特征作為日常預(yù)測突出危險性的判斷依據(jù)。近幾年來，我國已開展了非接觸式預(yù)測突出危險性的方法，如煤體溫度變化監(jiān)測、瓦斯涌出動態(tài)檢測等的研究和應(yīng)用。
2)煤與瓦斯突出防治措施。煤與瓦斯突出防治措施是在預(yù)測突出危險性的基礎(chǔ)上實施防突工作極其重要的環(huán)節(jié)。防突措施分為區(qū)域性措施和局部性防突措施。
區(qū)域性防突措施包括開采保護層、預(yù)抽突出煤層瓦斯、突出煤層注水等。這些措施的作用在于消除與減弱應(yīng)力集中，使突出層卸壓
