矿井瓦斯及其防治措施分析与应用方案

【任务描述】

瓦斯（即甲烷）是造成井下安全事故的头号危险因素。本课题主要对矿井瓦斯的概念、性质、涌出形式，绝对瓦斯涌出量、相对瓦斯涌出量、矿井瓦斯等级、瓦斯爆炸条件和危害、煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的机理和危害，防治瓦斯积聚、爆炸及煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的措施等进行详细介绍。通过本课题的实施，使学生能熟练掌握瓦斯的成因，瓦斯燃烧及爆炸条件和危害；熟练掌握煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的机理和危害，防治瓦斯积聚、爆炸及煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出的措施，安全管理的基本要求，《规程》的相关规定等；了解矿井瓦斯抽采的基本知识。

【知识学习】

一、瓦斯的性质与危害

地下煤（岩）层中的瓦斯是在煤的形成过程中产生的一种煤的伴生物。广义上，瓦斯是指煤矿井下生产过程中，从煤（岩）层中释放或涌入矿井的各种有害气体的统称，其主要成分为甲烷（CH₄，又称沼气）、二氧化碳（CO₂）、二氧化硫（SO₂）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H₂S）、氢气（H₂）及其他碳氢化合物；因为甲烷在各种有害气体中所占比重可达80%～90%，狭义上，矿井瓦斯一般是指甲烷。本课题所讨论的瓦斯专指甲烷。

1.瓦斯的性质

瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体，与空气的相对密度是0.554，微溶于水，在温度为20℃、压力为101.3kPa的条件下，溶解度为3.5L/100L。瓦斯有很强的扩散性，扩散速度是空气的1.34倍；瓦斯无毒，但不能供人呼吸；瓦斯有燃烧和爆炸性。

2.矿井瓦斯的危害

瓦斯是煤矿最主要的灾害性因素之一。在煤矿事故中，与瓦斯有关的事故有五种，分别是瓦斯爆炸事故、瓦斯燃烧事故、瓦斯窒息事故、瓦斯喷出事故和煤与瓦斯突出事故。虽然这五种事故都能造成人员伤亡，都属于严重的事故，但是其中的瓦斯爆炸事故和煤与瓦斯突出事故发生比较频繁，每次事故的伤亡人数也较多，危害最大，近几年我国煤矿每年因这两种事故造成的矿工伤亡人数仍在千人以上。

二、矿井瓦斯的涌出形式和涌出量

1.瓦斯在煤层中的赋存状态

成煤过程中生成的瓦斯以游离和吸附两种状态存在于煤体中。

1）游离状态（又称自由状态）。这种状态的瓦斯以自由气体的形式存在于煤层或岩体的孔隙之中。如图8-1中1所示，游离状态的瓦斯能自由运动，并呈现一定的压力。

2）吸附状态。吸附状态的瓦斯按其与煤（岩）体的结合形式不同，可分为吸着状态和吸收状态，分别如图8-1中2、3所示。

瓦斯在煤（岩）体中的存在状态不是固定不变的，在一定条件下，游离状态和吸附状态的瓦斯可以相互转变。当压力升高或温度下降时，一部分游离状态的瓦斯被吸附为吸附状态的瓦斯；反之，当压力下降或温度升高时，一部分吸附状态的瓦斯会解析为游离状态的瓦斯。瓦斯的游离状态和吸附状态是处在一定条件下的动平衡。

图8-1 瓦斯在煤炭中存在状态示意图

1—游离瓦斯 2—吸着瓦斯 3—吸收瓦斯 4—煤体 5—孔隙

2.瓦斯涌出的形式

如果煤（岩）层中含有瓦斯，当在其中进行采掘活动时，瓦斯就会从巷道的围岩（煤）中的裂隙、孔隙向外放散。采掘工作面采出的煤炭在运输过程中，也会有瓦斯不断地从煤中析出向外放散。另外，在一些特殊情况下，瓦斯还会突然从煤（岩）体中向外大量泄出。

矿井瓦斯从煤（岩）层中的涌出形式有普通涌出和特殊涌出两种，其中特殊涌出又分为瓦斯喷出和煤与瓦斯突出。

瓦斯普通涌出是指瓦斯从煤（岩）层暴露面上的裂隙、孔隙，从采落的煤炭和采空区缓慢、均匀、持续地向外放散的现象，是矿井瓦斯的主要放散形式。当采掘工作和地压活动使煤（岩）层中含有瓦斯的裂隙与采掘空间沟通时，首先是游离瓦斯向外涌出，游离瓦斯的涌出会使裂隙或孔隙中的瓦斯压力下降，于是处于吸附状态的瓦斯就会析出和涌出。普通涌出的特点是涌出范围广、时间长、速度缓慢而均匀、总的涌出量很大。

瓦斯喷出是指瓦斯从煤（岩）层裂缝、空洞或炮眼中向外喷的现象。

煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯压力的共同作用下，破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象。发生煤与瓦斯突出时，也可能同时突出大量的岩石。另外，一些矿井还曾经发生过岩石与二氧化碳突出的现象，这种情况称为煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出。

瓦斯喷出和煤与瓦斯突出都属于煤矿的自然灾害，防范不力时可能造成重大人员伤亡。

3.瓦斯涌出量的计算

矿井瓦斯涌出量是指在开采过程中，从煤（岩）层中涌入矿井的瓦斯数量，它是衡量矿井瓦斯涌出状况的指标，有矿井绝对瓦斯涌出量和矿井相对瓦斯涌出量两种表示方法。

（1）矿井绝对瓦斯涌出量 矿井绝对瓦斯涌出量是指矿井在单位时间内涌出的瓦斯数量，单位为m³/min。矿井绝对瓦斯涌出量用下式计算

式中 ——矿井绝对瓦斯涌出量（m³/min）；

Q_总——矿井总回风巷中的风量（m³/min）；

C——矿井总回风巷风流中的瓦斯浓度（%）。

利用式（8-1）也可计算矿井某一区域的绝对瓦斯涌出量。

（2）矿井相对瓦斯涌出量 矿井相对瓦斯涌出量是指矿井在正常生产情况下，平均生产1t煤涌出的瓦斯量，单位为m³/t。矿井相对瓦斯涌出量可用下式计算

式中 ——矿井相对瓦斯涌出量（m³/t）；——矿井绝对瓦斯涌出量（m³/min）；

A——矿井日产煤量（t）；

1440——一个昼夜的分钟数（min）。

采用瓦斯抽采的矿井，在计算瓦斯涌出量时，应包括抽采的瓦斯量。

4.矿井瓦斯等级划分

一个矿井中只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。

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式，矿井瓦斯等级划分为以下几种。

1）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或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m³/mlk。

3）煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井。

每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量的鉴定工作，报省（自治区、直辖市）负责煤炭行业管理的部门审批，并报省级煤矿安全监察机构备案。上报时应包括开采煤层最短发火期和自燃倾向性、煤尘爆炸性的鉴定结果。

新矿井设计文件中，应有各煤层的瓦斯含量资料。

三、瓦斯爆炸及预防

瓦斯爆炸是煤矿最严重的自然灾害之一，能造成大量的人员伤亡和财产损失。如果瓦斯爆炸又引起了煤尘爆炸，后果会更为严重。例如，1942年4月26日辽宁本溪煤矿发生的瓦斯、煤尘爆炸事故，死1549人，伤146人，是世界煤矿开采史上最大的伤亡事故。自20世纪60年代以来，由于大型高效通风机、自动遥测监控装置的使用和采取瓦斯抽采等一系列技术措施，瓦斯爆炸事故已逐渐减少，但至今仍不能完全杜绝。所以，掌握瓦斯爆炸及其预防知识是非常重要的。

1.瓦斯爆炸的条件

瓦斯爆炸的实质是瓦斯与氧气的化学反应，可用以下化学方程式表示

如果发生瓦斯爆炸的地点氧气不足，那么爆炸产物中还会有一氧化碳气体。

瓦斯爆炸必须同时具备以下三个条件。

1）瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%～16%。

2）具备一定条件的引燃火源，其条件包括。

①温度高于最低点燃温度（一般为650～750℃）

②火源持续时间长于瓦斯的感应期。

3）氧浓度超过失爆氧浓度（不低于12%）。

2.影响瓦斯爆炸的主要因素

（1）瓦斯浓度 理论分析和试验研究表明：在正常的大气环境中，瓦斯只有在一定的浓度范围内才发生爆炸，这个瓦斯浓度范围称为瓦斯的爆炸界限。其最低浓度界限称为爆炸下限，最高浓度界限称为爆炸上限。瓦斯在空气中的爆炸下限为5%～6%，爆炸上限为14%～16%。瓦斯浓度为9.5%时，化学反应最完全，产生的温度与压力也最大，发生的爆炸最剧烈。瓦斯浓度为7%～8%时，最容易发生爆炸，此浓度称为最佳爆炸浓度。

需要指出的是：瓦斯爆炸界限不是固定不变的，如其他可燃性气体或爆炸性煤尘的混入，可使瓦斯爆炸浓度的下限降低。当浮游煤尘浓度为5g/m³时，瓦斯浓度达到3%就具有爆炸性；当浮游煤尘浓度为8g/m³时，瓦斯浓度达到2.5%就具有爆炸性。惰性气体或卤族元素的混入，可以阻碍活化中心的形成，降低瓦斯爆炸的危险性。

（2）氧气浓度 氧气（O₂）浓度降低时，瓦斯爆炸下限变化不大，但爆炸上限明显降低；O₂浓度低于12%时，瓦斯失去爆炸性，遇火也不燃烧。因此，12%的O₂浓度又称为失爆氧浓度。

（3）瓦斯的最低点燃温度和最小点火能量

1）最低点燃温度。最低点燃温度不仅决定了在什么样的爆炸混合气体内，使用什么型号的防爆电气设备，而且决定了爆炸危险环境中设备的允许温升。根据实验可知，瓦斯的最低点燃温度一般为650～750℃。

2）最小点火能量。最小点火能量是指调节放电电路中电荷电缆及电容的大小以及电极之间的距离和电极的形状，使在压力为101.3kPa和温度为20℃条件下，刚能点燃可燃气体与空气的混合物时的能量。由于对本质安全型电气设备的电路参数进行了限制，使之在电路切换、短路放电等的能量均低于工作环境中可燃气体与空气混合物的最小点火能量，因此这类设备无论在正常工作状态还是在故障状态，都是安全的。根据实验，瓦斯的最小点火能量为0.28MJ。

（4）瓦斯的引火延迟性 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，这种现象称为瓦斯的引火延迟性，这段间隔时间称为瓦斯的感应期。瓦斯浓度越高，感应期越长；火源温度越高，感应期越短。

瓦斯的引火延迟性对煤矿的安全生产有着重要意义，如在井下使用矿用安全炸药进行爆破作业，虽然炸药爆炸产物的温度高达2000℃，但高温存在的时间极短，小于瓦斯爆炸的感应期，因此不会引起瓦斯爆炸。但如果炸药质量不合格、炮泥充填不紧或爆破操作不当，就会延长高温存在的时间，一旦超过瓦斯的感应期，就能引起瓦斯燃烧或爆炸。又如矿用本质安全型电气设备（电火花存在时间控制在10^-2～10^-6s，电弧存在时间控制在10^-4～1s），就是使火焰或火花存在的时间小于瓦斯的感应期，不会引起瓦斯燃烧和爆炸，从而达到安全生产的目的的。

3.瓦斯爆炸的主要危害

矿井瓦斯爆炸的主要危害可以概括为高温火焰锋面、冲击波和有害气体。

（1）高温火焰锋面 火焰锋面是指瓦斯爆炸后沿巷道运动的化学反应带和高温气体，其特点是温度高、速度快。焰面温度可高达2150～2650℃，火焰锋面的传播范围一般为几十米到百米，只有极少数情况会达到数公里。

高温火焰锋面通过时，可造成人员伤亡，电气设备与电缆烧坏；当电缆有电时，可能引起二次性电气火灾；可引燃井巷的可燃物造成二次性的灾害（火灾）；可引爆井巷中具有爆炸性的混合物质造成二次性的灾害（瓦斯爆炸、煤尘爆炸等）。

（2）冲击波 瓦斯爆炸产生的正向冲击波传播速度为2.5m/s（正常燃烧速度）～2500m/s（爆轰传播速度），一般为500～700m/s；其锋面压力为10k，a～2MPa，当正向冲击波叠加或返回时可形成高达10MPa的压力；冲击波的传播范围一般为数千米，有时会波及地面（达2～3km）。

瓦斯爆炸产生的正向、反向、斜向冲击波通过井巷时会造成以下危害。

1）人体创伤甚至造成人员死亡。大多数情况下，人体创伤具有综合（创伤和烧伤综合）、多样的特征。

2）移动、翻倒和破坏机械设备、电气设备，甚至可能发生二次性着火。

3）破坏井巷支架，引起巷道冒顶、垮塌，导致通风设施损坏和通风系统破坏，并使抢险救灾和救护伤员复杂化、困难化。

（3）有害气体 瓦斯爆炸后会生成大量的以CO为主的有毒有害气体（当CO浓度达到0.5%时，仅仅几分钟就会造成人员死亡）。据调查，爆炸造成人员死亡中的70%～80%是CO中毒引起的。因此，煤矿发生爆炸的最大危险性以及造成的最严重后果，在大多数情况下，是矿井井下空气成分的变化。

4.防止瓦斯爆炸的措施

由于采掘工作面进风巷中的氧浓度要求不低于20%，因此防止瓦斯爆炸事故的发生就必须从防止瓦斯积聚超限和火源两个方面采取相应的控制措施。

根据瓦斯发生爆炸的条件、特点及其影响因素，预防瓦斯爆炸的技术措施主要包括以下三个方面。

（1）防止瓦斯积聚 瓦斯积聚指在采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m³的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%的现象。防止瓦斯积聚的主要技术措施如下：

1）加强通风。通风是防止瓦斯积聚的最基本、最有效的手段。国家煤矿安全监察局提出的“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针中，“以风定产”就是要求严禁超通风能力生产，目的是确保井下不出现因通风能力不足而造成的瓦斯积聚。除加强日常通风管理外，还必须做到以下几个方面。

①优化矿井通风系统，确保通风系统稳定、可靠。

②开拓开采巷道布置合理，有突出危险采掘面的回风严禁经过其他采掘面。各生产水平和采区必须实行分区通风；准备采区必须在采区构成通风系统后，方可开掘其他巷道；采煤工作面必须在采区构成完整的通风、运输、运料、排矸、排水系统及“安全避险六大系统”后，方可回采；采、掘工作面应实行独立通风。

③通风设施可靠，永久风门联锁，主要风门安装开闭传感器。

④掘进巷道应采用大功率对旋式局部通风机和大直径风筒供风。井下局部通风机必须做到三专两闭锁（专用变压器、专用供电线路、专用开关，风电闭锁和瓦斯电闭锁）、双风机（每一局部通风机均设有备用局部通风机）、双电源（主要、备用局部通风机电源必须取自同时带电的不同电源），且必须做到自动切换（主要、备用局部通风机自动切换）。

2）及时处理局部积聚的瓦斯。生产中容易积存瓦斯的地点主要有：采煤工作面上隅角；掘进工作面迎头的巷道隅角；顶板冒落的空洞内；低风速巷道的顶板附近；停风的盲巷中；综放工作面放煤口及采空区边界处；采掘机械切割部分的周围等。及时处理局部积存的瓦斯，是矿井日常瓦斯管理的重要内容，也是预防瓦斯爆炸事故、搞好安全生产的关键工作。

（2）防止引燃瓦斯 防止引燃瓦斯的原则，是坚决禁止一切非生产必需的热源。生产中可能发生的热源，必须严加管理和控制，要防止热源的产生或控制其引燃瓦斯的能力，主要措施有以下几个方面。

1）严格明火管理。《规程》规定：入井人员严禁携带烟草及点火物品；井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉；井下禁止拆卸矿灯；井口房和通风机房附近20m内不得有烟火或用电炉取暖；瓦斯抽放地面泵房必须用不燃性材料建筑，并必须有防雷电装置，距进风井口和主要建筑物不得小于50m，地面泵房和泵房周围20m范围内，禁止堆积易燃物和有明火；井下主要硐室、主要进风井巷进行焊接等，每次必须制订安全措施，并遵守相关规定；严格井下火区管理等。

2）严格爆破制度。所有爆破人员，包括爆破、送药、装药人员必须由专职人员担任，必须熟悉爆破材料的性能和《规程》的规定。

井下爆破工作必须由专职爆破工担任。爆破作业必须执行“一炮三检制”。

煤矿井下爆破作业必须使用国家认证的专业厂商生产的合格的煤矿许用炸药和煤矿许用电雷管；煤矿许用炸药的选用应遵守《规程》相关规定。

在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的采掘工作面，应采用毫秒爆破。在掘进工作面应全断面一次起爆，不能全断面一次起爆的，必须采取安全措施；在采煤工作面，可分组装药，但一组装药必须一次起爆；严禁一个采煤工作面使用两台发爆器同时进行爆破。

井下爆破必须使用防爆发爆器，严禁放糊炮（裸露爆破）；不得在残眼内打眼；不得利用残眼装药爆破。

3）消除电气火花。井下电气设备的选用必须符合《规程》的相关规定。防爆电气设备入井前，应检查其产品合格证、煤矿矿用产品安全标志及安全性能；检查合格并签发合格证后，方准入井。(www.xing528.com)

井下电缆接头不准有“鸡爪子、羊尾巴、明接头”；井下不得带电检修、搬迁电气设备、电缆和电线；严禁使用矿灯人员拆开、敲打、撞击矿灯。

井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。井上、井下必须装有防雷电装置，并遵守《规程》相关规定。

严格执行停送电管理制度；机电设备安装完毕、试送电前，必须跟踪检查瓦斯。

4）严防产生摩擦火花。随着矿井机械化程度的不断提高，机械摩擦、冲击产生火花的频率不断增加。应禁止使用磨钝的截齿；截槽内必须进行喷雾洒水，防止摩擦、冲击火花引起瓦斯、煤尘燃烧、爆炸事故。

5）防止出现静电火花。矿井中使用的塑料、橡胶、树脂等高分子聚合材料制品，其表面电阻应低于其安全限定值。

6）严防其他热源。随着激光在矿山测量中的使用，也带来了一种新的点燃瓦斯的热源，如何防止这类高温热源引起井下火灾，是煤矿生产中的新课题。

（3）防止瓦斯爆炸灾害事故扩大的措施 为使瓦斯爆炸灾害事故波及范围控制在尽可能小的区域内，应采取以下措施。

1）编制周密的矿井灾害预防和处理计划，对有关人员进行培训，并认真贯彻执行。

2）生产水平和采区必须实行分区通风。各水平、各采区都必须有其独立的进、回风系统。

3）采、掘工作面应实行独立通风。有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面不得采用下行通风。

4）通风系统力求简单、合理、可靠，应保证当发生瓦斯爆炸时进风流与回风流不会发生短路。

5）装有主要通风机的出风井口应安装防爆门或防爆井盖，防止爆炸冲击波冲毁通风机，影响救灾与恢复通风。

6）生产矿井主要通风机必须装有反风设施，并能在10min内改变巷道中的风流方向；当风流方向改变后，主要通风机的供给风量不应小于正常供风量的40%。

7）开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井，矿井的两翼，相邻的采区、煤层和工作面，煤层掘进巷道及与其相连的巷道间等，都必须用水棚或岩粉棚隔开；必须及时清除巷道中的浮煤，清扫和冲洗沉积煤尘；必须定期在所有运输巷道和回风巷道中撒布岩粉；应定期对主要大巷刷浆。

四、煤与瓦斯突出及其预防

在煤矿地下采掘过程中，在地应力和瓦斯压力的共同作用下，从煤体或岩体内部突然（几秒钟到几分钟）抛出大量破碎的煤（岩）体和瓦斯，并伴有强烈声响和强大动力冲击的现象称为煤与瓦斯突出，简称突出。

煤与瓦斯突出是煤矿的一种严重自然灾害，其主要危害如下：

1）能摧毁井巷设施、破坏通风系统。

2）能使井巷中瞬间堆积大量的煤（岩）和充满高浓度的瓦斯，造成人员被埋压和窒息。

3）突出的瓦斯遇到火源可能发生瓦斯燃烧或爆炸事故。

1.煤与瓦斯突出的预兆

绝大多数煤与瓦斯突出事故都有预兆，分为有声预兆和无声预兆。

（1）有声预兆

1）响煤炮。煤炮声音的大小、特征与间隔时间随条件不同而异，有煤体深处发出的闷雷声、机枪声、鞭炮声、嘈杂声和沙沙声等。

2）煤层或岩层的破裂声。

3）支架的折断声。

（2）无声预兆

1）煤层结构及构造的变化。如煤层层理紊乱、煤体变软、光泽变暗、厚度变大；煤层倾角变陡，煤层出现挤压褶曲、波状起伏，煤层顶底板出现阶梯状突起等。

2）地压的变化。如支架变形、煤壁外鼓、片邦、掉碴，煤（岩）自行脱落、煤壁颤动，打钻时顶钻、夹钻，钻孔变形、垮孔装不进药，手扶煤壁能感觉到振动和冲击。

3）其他预兆。如瓦斯浓度忽大忽小、煤尘增大、气味异常、温度异常，打钻时喷瓦斯、喷煤等。

上述预兆并非在每次煤与瓦斯突出前都会出现，很可能只出现一种或几种。

2.煤与瓦斯突出的预防措施

《规程》规定，在矿井井田范围内发生过煤（岩）与瓦斯突出（简称突出，下同）的煤层或者经鉴定有突出危险的煤层为突出煤层；在矿井开拓、生产范围内有突出煤层的矿井为突出矿井。煤矿发生生产安全事故，经事故调查认定为突出事故的，发生事故的煤层即为突出煤层，该矿井即为突出矿井。

开采突出煤层时，必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验、安全防护措施等综合防治突出的措施。

（1）突出危险性预测 突出危险性预测分为区域预测（对突出煤层进行区域突出危险性预测）和工作面预测（工作面突出危险性预测）。通过区域性预测，可将突出煤层划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。采掘工作面经工作面预测可划分为突出危险工作面和无突出危险工作面。

在突出威胁区内，根据煤层突出危险程度，采掘工作面每推进30～100m，应用工作面预测方法连续进行不少于两次的区域预测验证，其中任何一次验证为有突出危险时，该区域都要改划为突出危险区。

突出危险性预测的目的是确定突出危险区域和地点，使防突出措施有的放矢，减少和避免在无突出危险煤层、区域或工作面采取防治突出措施，从而减少和避免人力、物力的浪费。

（2）防治突出措施 防治突出的措施按有效范围不同，分为区域性防治突出措施和局部防治突出措施。

1）区域性防治突出措施。区域性防治突出措施主要有开采保护层和预抽煤层瓦斯两种。

①开采保护层。开采保护层是防治突出最经济和最有效的措施，其作用是解除被保护层的矿山压力，使保护层顶板产生裂隙，保护层、被保护层及其顶底板岩层中的瓦斯得到部分排放，从而使被保护层失去突出危险。

②预抽煤层瓦斯。开采保护层时，应同时预抽被保护层的瓦斯作为区域性防治突出措施。

2）局部防治突出措施。

①石门揭穿突出煤层的防治突出措施。防治石门突出措施可选用抽放瓦斯、水力冲孔、排放钻孔、水力冲刷或金属骨架等措施。石门揭穿突出煤层前，应编制石门揭穿突出煤层设计方案，并报企业技术负责人审批。

②有突出危险的新建矿井或突出矿井开拓的新水平的井巷第一次揭穿（开）各煤层时，必须测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数，并进行突出危险性预测，有突出危险性的，应按石门揭穿突出煤层的方式采取防治突出措施。

③突出煤层掘进工作面的防治突出措施。突出煤层掘进工作面的防治突出措施有松动爆破、水力冲孔、水力疏松、双上山、伪斜上山、直径大于300mm以上的钻孔等措施，应根据煤层实际情况选用，并遵守《规程》的相关规定。

④突出煤层采煤工作面的防治突出措施。突出煤层采煤工作面的防治突出措施有采用刨煤机或浅截深采煤机采煤；急斜厚度大于0.8m的煤层，应优先采用伪倾斜正台阶、掩护支架采煤法采煤等。

（3）防治突出措施的效果检验 《规程》规定，对采掘工作面实施防治突出措施后，应按工作面预测方法进行措施效果检验。措施效果检验指标都在该煤层突出危险临界值以下的，认为措施有效。只有经措施效果检验有效后，方可在采取安全防护措施的前提下进行采掘作业。

在无突出危险区内，可不采取防治突出措施；在无突出危险工作面进行采掘作业时，可不采取防治突出措施，但必须采取安全防护措施。

（4）安全防护措施 突出矿井采取安全防护措施的主要目的是防止井下万一发生突出事故时造成人员伤亡。

《规程》规定，井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时，必须采取远距离爆破、避难硐室、反向风门、压风自救系统等安全防护措施；突出矿井的入井人员必须携带隔离式自救器；采掘工作业时，隔离式自救器应当悬挂或存放在其3m的范围内。在突出矿井的突出危险区，掘进工作面进风侧必须设置至少两道牢固可靠的反向风门。

【任务考评】

本课题的考评表见表8-1。

表8-1 任务考评表

【思考与练习】

1.什么是瓦斯？

2.瓦斯（CH₄）有哪些性质？

3.瓦斯有哪些主要危害？

4.什么是绝对瓦斯涌出量？什么是相对瓦斯涌出量？

5.瓦斯发生爆炸需要哪些条件？

6.影响瓦斯爆炸性的因素有哪些？各有什么影响？

7.瓦斯爆炸的效应有哪几种？

8.煤矿预防瓦斯爆炸的主要措施有哪些？

9.什么是煤与瓦斯突出？有哪些危害？

10.煤与瓦斯突出事故的预兆有哪些？

11.防治煤与瓦斯突出的综合措施包括哪几方面？

12.防治煤与瓦斯突出的综合措施中安全防护措施的作用是什么？

【知识拓展】

《煤矿安全规程》对井下风流中瓦斯浓度的规定

第一百三十五条 矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因，进行处理。

第一百三十六条 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理。

第一百三十七条 采煤工作面瓦斯涌出量大于或等于20m³/min、进回风巷道净断面8m²以上，经抽放瓦斯达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求和增大风量已达到最高允许风速后，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不符合本规程第一百三十六条规定的，由企业主要负责人审批后，可采用专用排瓦斯巷。专用排瓦斯巷的设置必须遵守下列规定。

1）工作面风流控制必须可靠。

2）专用排瓦斯巷必须在工作面进回风巷道系统之外另外布置，并专门设计和制订专项安全技术措施；严禁将工作面回风巷作为专用排瓦斯巷管理。

3）专用排瓦斯巷回风流的瓦斯浓度不得超过2.5%，风速不得低于0.5m/s；专用排瓦斯巷进行巷道维修工作时，瓦斯浓度必须低于1.0%。

4）专用排瓦斯巷及其辅助性巷道内不得进行生产作业和设置电气设备。

5）专用排瓦斯巷内必须使用不燃性材料支护，并应当有防止产生静电、摩擦和撞击火花的安全措施。

6）专用排瓦斯巷必须贯穿整个工作面推进长度且不得留有盲巷。

7）专用排瓦斯巷内必须安设甲烷传感器，甲烷传感器应当悬挂在距专用排瓦斯巷回风口10～15m处，当甲烷浓度达到2.5%时，能发出报警信号并切断工作面电源，工作面必须停止工作，进行处理。

8）专用排瓦斯巷禁止布置在易自燃煤层中。

第一百三十八条 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时，必须停止用电钻打眼；爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破。

采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理。

采掘工作面及其他巷道内，体积大于0.5m³的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时，附近20m内必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。

对因瓦斯浓度超过规定被切断电源的电气设备，必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时，方可通电开动。

第一百三十九条 采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时，必须停止工作，撤出人员，查明原因，制订措施，进行处理。

第一百四十条 矿井必须从采掘生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚；当发生瓦斯积聚时，必须及时处理。

矿井必须有因停电和检修主要通风机停止运转或通风系统遭到破坏以后恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复正常通风后，所有受到停风影响的地点，都必须经过通风、瓦斯检查人员检查，证实无危险后，方可恢复工作。所有安装电动机及其开关的地点附近20m的巷道内，都必须检查瓦斯，只有瓦斯浓度符合本规程规定时，方可开启。

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，并向矿调度室报告。停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0%或其他有害气体浓度超过本规程第一百条的规定不能立即处理时，必须在24h内封闭完毕。

恢复已封闭的停工区或采掘工作接近这些地点时，必须事先排除其中积聚的瓦斯。排除瓦斯工作必须制订安全技术措施。

严禁在停风或瓦斯超限的区域内作业。

第一百四十一条 局部通风机因故停止运转，在恢复通风前，必须首先检查瓦斯，只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%，且符合本规程第一百二十九条开启局部通风机的条件时，方可人工开启局部通风机，恢复正常通风。

停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取安全措施，控制风流排放瓦斯。

停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制订安全排瓦斯措施，报矿技术负责人批准。

在排放瓦斯过程中，排出的瓦斯与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5%，且采区回风系统内必须停电撤人，其他地点的停电撤人范围应在措施中明确规定。只有恢复通风的巷道风流中瓦斯浓度不超过1.0%和二氧化碳浓度不超过1.5%时，方可人工恢复局部通风机供风巷道内电气设备的供电和采区回风系统内的供电。