煤礦一通三防技術(shù)

　　長期封閉巷道氣體濃度變化原因分析

　　一、煤層瓦斯垂直分帶

　　㈠形成原因:當(dāng)煤層直達(dá)地表或直接為透氣性較好的第四系沖積層覆蓋時(shí)，由于煤層中瓦斯向上運(yùn)移和地面空氣向煤層中滲透，使煤層內(nèi)的瓦斯呈現(xiàn)出垂直分帶特征。

煤層由露頭自上而下分為四個(gè)帶：CO2-N2帶、N2帶、N2-CH4帶、CH4帶，前三個(gè)帶總稱為瓦斯風(fēng)化帶。

　　瓦斯風(fēng)化帶下界深度指標(biāo)體系：(據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，最淺達(dá)15米，最深達(dá)467米)

　　煤層相對(duì)瓦斯涌出量等于2-3m3/t處;2、瓦斯組分中甲烷及重?zé)N濃度達(dá)80%(體積比);

　　3、煤層內(nèi)瓦斯壓力為0.1-0.15MPa; 4、煤的瓦斯含量達(dá)到規(guī)定數(shù)值，變質(zhì)程度不同標(biāo)準(zhǔn)不同。

　　㈡氣體來源分析:

　　1、CH4：①生物化學(xué)階段(從植物遺體到泥炭)：

　?、谧冑|(zhì)階段(從泥炭到煙煤，碳化過程)：

　　煤層瓦斯含量少于生成量，減少原因：1)地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng);2)運(yùn)移到適于貯存地點(diǎn)，形成氣藏;3)溶解于水中(長久地質(zhì)年代過程中);4)逸散于大氣中(從煤層露頭)。

　　2、N2(惰性氣體)：主要來自大氣，井下爆破或生物腐爛也會(huì)生成，有些煤巖層也有氮?dú)庥砍?。在放電或電解情況下，N2+O2=放電=2NO ，一氧化氮與氧氣迅速化合，生成二氧化氮2NO+O2=2NO2 二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO

　　3、CO2：1)變質(zhì)生成。易逸散于大氣中，溶解于水，生成碳酸鹽，所以，深部煤層中很少含有CO2;2)生物化學(xué)作用，淺部生物圈內(nèi)(微生物生化作用);3)火山活動(dòng)，巖漿接觸變質(zhì)，生成大量CO2;4)煤氧化。特別是煤的低溫氧化。

　?、缑簩油咚勾怪狈謳Ъ案鲙怏w分析

　　名稱氣帶成因瓦斯成分(%)

　　N2C02CH4

　　CO2-N2帶生物化學(xué)-空氣20-8020-80<10

　　N2帶空氣>80<10-20<20

　　N2-CH4帶空氣-變質(zhì)20-80<10-2020-80

　　CH4帶變質(zhì)<20<10>80

　　二、2107S切眼啟封密閉巷道內(nèi)氣體濃度變化分析

　　由于巷道封閉3個(gè)月有余，由于長期不通風(fēng)，氧氣濃度最低達(dá)6%，嚴(yán)重低于《規(guī)程》20%的規(guī)定，容易導(dǎo)致人員窒息事故。

　　分析如下：

　　1、密閉里段為護(hù)巷段，運(yùn)輸巷在工作面兩端為負(fù)壓區(qū)，但由于密閉的增阻，應(yīng)該無漏風(fēng)補(bǔ)充，否則氧氣濃度不會(huì)降低。

　　2、由于密閉巷道為半煤巖巷道，存在煤巖緩慢氧化過程，這是造成氧氣濃度降低的主要原因，六采軌道石門(全巖錨噴巷道)啟封密閉時(shí)氧氣濃度達(dá)19%，濃度稍有降低。

　　3、在煤、巖氧化過程中會(huì)生成二氧化碳，氧氣濃度降低，二氧化碳濃度升高。分析2012年2月4日計(jì)量站氣體分析報(bào)告數(shù)據(jù)可知： 1502運(yùn)輸巷密閉：氧氣：7.82% 瓦斯：3.35% 二氧化碳：3.01%;2104S密閉：氧氣：19.07% 瓦斯：0.01% 二氧化碳0.99%;2702面隅角頂部：氧氣：20.41% 瓦斯：0.01% 二氧化碳：0.36% ;再者2106S面采空區(qū)內(nèi)二氧化碳有可能進(jìn)入密閉內(nèi)，增加二氧化碳濃度，所以以后在啟封密閉過程中，應(yīng)加強(qiáng)巷道底板二氧化碳濃度的檢測。

　　4、由于密閉巷道內(nèi)壓力減低，存在煤巖層釋放氮?dú)獾目赡埽潜仨殞?duì)密閉內(nèi)巷道內(nèi)采樣分析得出，礦井瓦斯地質(zhì)圖說明書中1層煤瓦斯含量分析結(jié)果：5-4鉆孔(深度482.18米)：甲烷：1.42% 二氧化碳：0.43% 氮?dú)猓?8.15%;6-8鉆孔(深度384.34米)：甲烷：0.13% 二氧化碳：2.54%、氮?dú)猓?7.33 %;8-3鉆孔(深度468.32米)：甲烷：2.1% 二氧化碳：1.51%、氮?dú)猓?6.42 %。

　　通防科

　　2013年11月24日