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瓦斯(气体)

瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的环境中,在成煤的同时,由于物理和化学作用,继续生成瓦斯。 瓦斯是无色、无味的气体,但有时可以闻到类似苹果的香味,这是由于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。瓦斯对空气的相对密度是0.554,在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m,瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍,难溶于水,不助燃也不能维持呼吸,达到一定浓度时,能使人因缺氧而窒息,并能发生燃烧或爆炸。瓦斯在煤体或围岩中是以游离状态和吸着状态存在的。

主要成分是烷烃,其中甲烷占绝大多数,另有少量的乙烷丙烷和丁烷,此外一般还含有硫化氢二氧化碳和水气,以及微量的惰性气体,如等。在标准状况下,甲烷至丁烷以气体状态存在,戊烷以上为液体。 如遇明火,即可燃烧,发生“瓦斯”爆炸,直接威胁着矿工的生命安全。

瓦斯爆炸即为甲烷燃烧的放热反应,化学方程式

CH4+2O2=点燃=CO2+2H2O

当空气中氧气浓度达到10-时,若瓦斯浓度在5--16-之间,就会发生爆炸,浓度在30-左右时,就能安静的燃烧。

瓦斯是一般民众对气体燃料的通称,可分为液化石油气天然气、煤气三大类。

一般把煤气又称瓦斯(gas),从字面意思上讲,是与煤有关的气体,但是在不同的使用环境下,煤气具有不同的解释:

在石油化工中,指干馏煤炭所得到的作为燃料的气体,其主要成分是甲烷乙烯、一氧化碳、石脑油,另外还有少量的氮和二氧化碳等不可燃烧的杂质。多称为“煤制气”。

俗语中一般所说的“煤气”,指的是煤炭不完全燃烧所产生的气体,主要成分是一氧化碳,如煤气中毒,也有的时候指的是含硫量过高的煤燃烧后产生的含有二氧化硫等硫化物的混合气体,如口语中的“煤气味”,而实际上一氧化碳是没有气味的。

有时也指液化石油气,如煤气罐即是装液化石油气的钢瓶

液化石油气(Liquid Petroleum Gas )是由原油炼制或天然气处理过程中所析出的丙烷与丁烷混合而成,在常温常压下为气体,经加压或冷却即可液化,通常是加压装入钢瓶中供用户使用,故又称之为液化瓦斯或桶装瓦斯。

液化石油气无色、无味、无毒、易燃、易爆,基于安全上的考量,供应家庭使用之液化石油气皆添加臭味剂,一有漏气即可察觉。

液化石油气经加压灌装入钢瓶内是液体,但流出容器就会变成气体,气化后之体积较液体体积扩增二百七十倍;热值每公斤约10720千卡。液化石油气气化后之重量约为空气的1.5倍,因此漏气时,易滞留在低处或角落。空气混入1.8至9.5- 的液化石油气,遇到火源便会产生燃烧或爆炸。

天然气(Natural Gas )俗称天然瓦斯,由瓦斯公司敷设管线供应用户使用,故又称之为导管瓦斯或自来瓦斯。

天然瓦斯是古生物遗骸长期沉积地下,经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物,其主要成份为甲烷,并含有少量之乙烷、丙烷、丁烷等碳氢化合物及少量之不燃性气体。台湾地区瓦斯公司所供应之天然气热值约为每立方公尺8900千卡至9900千卡之间。

天然气与液化石油气一样,皆具无色、无味、无毒、易燃、易爆之特性,同样基于安全考量,瓦斯公司供应之天然气皆遵照政府之法令规定,添加臭味剂,以防止天然气意外漏而造成危险。天然气比重较空气轻,漏气时,易往上飘散。空气中之天然气含量达五至十五- 之间,遇到火源即会引起燃烧或爆炸。

液化石油气与天然气是极为乾净、方便之能源,完全燃烧时,均是产生无毒之二氧化碳,不完全燃烧时,则会产生有毒之一氧化碳。

瓦斯,在人类的日常生活中,可说扮演了非常重要的角色;像食物烹调,要用瓦斯炉;洗澡用热水,要用瓦斯热水器;甚至连汽车都可用瓦斯当燃;另外像盖房子用的漂亮磁砖,都是用瓦斯烧出来的。

我们只有一个地球”,这是大家耳熟能详的环保口号,也因此,已经极力在推广汽车使用瓦斯,以代替会造成污染的汽油。由于瓦斯燃烧系气体与空气溷合,较为均匀,进入汽车汽缸之数量亦较为平均,故非常容易燃烧,而且又没有杂质,可说是一种最不会污染的燃料,值得大家努力来推广。除了上面所说的用途外,在较为先进的欧美国家和日本等,还把瓦斯拿来用在瓦斯烤箱、瓦斯饭锅、瓦斯冰箱、瓦斯冷暖气机....等,瓦斯的功能实在太多、太大了。

一、瓦斯器具均应装设在空气流通之场所。

瓦斯燃烧时,如果空气不够,非常容易产生一氧化碳,而一氧化碳是非常容易在不知不觉中使人中毒的气体。一般人所说的瓦斯中毒,其实就是吸入一氧化碳中毒所致。因此瓦斯器具一定要装在空气畅通的地方。

二、各式瓦斯炉具与周围强壁、天花板等可燃性材料或不可燃性材料应保持之安全距离。

三、密闭空间内应严禁设置瓦斯器具,若特殊情况需求时,其装置方法请洽当地瓦斯服务站或公司。

瓦斯,容易点燃,使用很方便;相对的,如果不小心漏出来,也很容易引起火灾。但是只要我们防范得宜,这些危险事故,都可以避免。下面就告诉你防范的方法。

一、慎防漏气:瓦斯灾害之罪魁祸首就是漏气,只要做好防漏的工作,灾害便不会发生。

二、恪遵『人离火灭』安全守则:

(一)使用瓦斯时,人不可远离。

(二)夜间睡觉时,应关闭瓦斯开关。

(三)外出时,应将瓦斯总开关关闭。

1.关闭炉具及龙头开关

2.关闭瓦斯表及热水器开关,不可启闭电器开关。

3.通知瓦斯公司处理。

4.中毒时,迅速将中毒者移到通风处,松解衣物,呼吸新鲜空气。

5尽量使中毒者安静休息,并使下额向上抬高。

6.如呼吸微弱或停止时,请即时作人工呼吸。

7.症状严重时,送医院急救。

8.关闭瓦斯表前及热水器开关。

9.关闭炉具及龙头开关。

10.用灭火器、水、砂土、湿毛巾或棉被灭火。

11.发生火灾,请之即通知119及瓦斯公司。

12.火灾后,不可擅自开启瓦斯,须经瓦斯公司安全检查合格才可通气使用,以免造成二次灾害。

煤矿瓦斯则是指的天然气。植物在成煤过程中生成的大量气体,又称煤层气。腐植型的有机质,被细菌分解,可生成瓦斯;其后随着沉积物埋藏深度增加,在漫长的地质年代中,由于煤层经受高温、高压的作用,进入煤的碳化变质阶段,煤中挥发分减少,固定碳增加,又生成大量瓦斯,保存在煤层或岩层的孔隙裂隙内。

中国煤矿术语中的瓦斯是从英语gas译音转化而来,往往单指CH4(甲烷,也称沼气)。地下开采时,瓦斯由煤层岩层内涌出,污染矿内空气。每吨煤、岩含有的瓦斯量称煤、岩的瓦斯含量,主要决定于煤的变质程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造和水文地质等因素。一般情况下,同一煤层的瓦斯含量随深度而递增。

瓦斯从煤、岩层涌出的形式有:

①缓慢、均匀、持久地从煤、岩暴露面和采落的煤炭中涌出,是矿内瓦斯的经常来源。

②在压力状态下的瓦斯,大量、迅速地从裂隙中喷出,即瓦斯喷出

③短时间内煤、岩与瓦斯一起突然由煤层或岩层内喷出,即煤、岩和瓦斯突出。单位时间涌出的瓦斯量称绝对涌出量 (m3/min);平均日产一吨煤涌出的瓦斯量称相对涌出量(m3/t)。

根据中国《煤矿安全规程》的规定,按照CH4(瓦斯)相对涌出量和涌出形式将矿井分为三类:

①相对涌出量等于或小于10m3/t为低瓦斯矿井;

②大于10m3/t为高瓦斯矿井;

③煤与沼气突出矿井。瓦斯涌出量的大小决定于煤、岩层瓦斯含量和开采技术因素。瓦斯涌出量在同一矿井内随开采深度的增加、开采规模的扩大和机械化程度的提高而增大。1981年中国主要煤矿中高沼气矿占29-;煤与沼气突出矿井占16-,大部分位于辽宁、四川、贵州和湖南等省。

1、瓦斯检查员必须严格执行现场交接班制度。

2、应严格执行交接班制度。

3、瓦斯检查员负责检查所管辖范围内的瓦斯浓度、温度及“一通三防”设施的运行情况。

4、当井下局部地区瓦斯超限时,在浓度小于3 -时,能及时处理;发现“一通三防”中的隐患时,能立即采取措施,并应向通风调度汇报。

5、必须熟悉矿井通风系统和所管辖范围内的通风、防尘、瓦斯、防灭火设施。

6、瓦斯检查员应携带瓦检仪、温度计、检查棍、胶皮管、记录表格。

7、在领取瓦检仪时应检查药品、电路、气密性、条纹是否符合要求;领取一氧化碳检定器时应检查气密性和螺栓。

8、必须严格执行有关通风、瓦斯等的规定,会填写瓦斯检查记录手册、牌板及有关报表。

9、测定一氧化碳浓度的操作方法,按本规程火区观测工第10、11条执行。

10、瓦斯检查记录牌板的吊挂位置,对于回采工作面应挂在进、回风巷的顶板良好处,有尾巷的挂在栅栏处;对于临时停工的掘进工作面、已采区、火区密闭墙、盲巷、硐室等应挂在顶板良好的栅栏处。

11、循环检查瓦斯的次数和顺序是(1)瓦斯检查次数按有关规定执行;(2)循环检查瓦斯的顺序和有关规定如下①采煤工作面是从进风巷开始,经采煤工作面、上隅角、回风巷、尾巷栅栏处等为一次循环检查;②双巷掘进工作面由一名瓦斯检查员检查时,一次循环检查瓦斯应从进风侧掘进而开始到回风侧掘进面;③循环检查中,应在采掘工作面上、下次检查的间隔时间里确定无人工作区或其他检查点的检查时间;④采掘工作面检查瓦斯的间隔时间要均匀,在正常情况下,每班检查3 次的,其相隔时间不允许过大或过小,每班检查2 次的,其相隔时间要求不允许半班内完成一班的检查次数。

12、每次检查瓦斯后,必须填写瓦斯记录手册、黑板牌,并随时向调度站汇报。

13、局部瓦斯积聚或临时停风的盲巷内积聚瓦斯时,在瓦斯浓度不超过3-的情况下,可按照制定的排放措施就地排放,但不准一风吹;当积聚的瓦斯浓度超过3 -时,应报请矿总工程师主持制定措施,并按措施规定进行排放。

14、使用瓦斯检定器检查甲烷和二氧化碳浓度的方法如下:(1)在待测瓦斯地点的进风流中清洗瓦斯室,将微读数回零位,基线对零;(2)在检测地点、带辅助管挤压气泵5 ~7 次,观测检定器,读出甲烷浓度;(3)在检测地点检查二氧化碳浓度时,先按上述方法测出甲烷浓度;再将辅助管拔掉,用检查甲烷的方法测出混合气体浓度;混合气体浓度减去甲烷浓度即得二氧化碳浓度。

15、瓦斯检查牌板填写内容包括检查地点名称、甲烷及二氧化碳浓度、其他有害气体浓度、温度、检查日期、班次、时间、次数、瓦斯检查员姓名等。瓦斯检查记录牌板应随着检查点位置的变化而及时移动。 [1]

瓦斯爆炸是一种热一链式反应(也叫链锁反应)。当爆炸混合物吸收一定能量(通常是引火源给予的热

能)后,反应分子的链即行断裂,离解成两个或两个以上的游离基(也叫自由基)。这类游离基具有很大的化学活性,成为反应连续进行的活化中心。在适合的条件下,每一个游离基又可以进一步分解,再产生两个或两上以上的游离基。这样循环不已,游离基越来越多,化学反应速度也越来越快,最后就可以发展为燃烧或爆炸式的氧化反应。所以,瓦斯爆炸就其本质来说,是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在一定温度作用下产生的激烈氧化反应。

当其在空气中的浓度超过55-时,能使人很快窒息死亡,是煤矿生产中的主要危害因素。防止瓦斯集聚的基本方法是以足够的风量将瓦斯冲淡,排出地面。当瓦斯涌出量很大时,还须用专门措施控制瓦斯的涌出,最有效而广泛使用的方法是用管道将瓦斯抽到地面(见瓦斯抽放)。抽出的 CH4可做工业、民用燃料和化工原料。CH4燃烧热为8540~9500kcal/m3,1m3约相当于1.5kg烟煤。瓦斯爆炸即为CH4燃烧,化学方程式为CH4+2O2 = CO2+2H2O

瓦斯爆炸的条件是:一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。

(1)瓦斯浓度

瓦斯爆炸有一定的浓度范围,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。

瓦斯爆炸界限并不是固定不变的,它还受温度、压力以及煤尘、其它可燃性气体、惰性气体的混入等因素的影响。

(2)引火温度

瓦斯的引火温度,即点燃瓦斯的最低温度。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。

高温火源的存在,是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。所以,在有瓦斯的矿井中作业,必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。

(3)氧的浓度

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。这一性质对井下密闭的火区有很大影响,在密闭的火区内往往积存大量瓦斯,且有火源存在,但因氧的浓度低,并不会发生爆炸。如果有新鲜空气进入,氧气浓度达到12-以上,就可能发生爆炸。因此,对火区应严加管理,在启封火区时更应格外慎重,必须在火熄灭后才能启封。

瓦斯爆炸产生的高温高压,促使爆源附近的气体以极大的速度向外冲击,造成人员伤亡,破坏巷道和器材设施,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏力。另外,爆炸后生成大量的有害气体,造成人员中毒死亡。

主要有:①用矿井通风和控制瓦斯涌出等方法,防止瓦斯浓度超过规定(如瓦斯抽放、加强通风等);

②控制火源,消灭电器失爆,杜绝非生产需要的火源,如井下严禁吸烟、携带如火柴、打火机等点火物品入井、明火照明等。对生产中不可避免的高温热源,采用专门措施严加控制,如只准使用特制的矿用安全炸药和电气设备,加强井下火区的管理,禁止井下拆开矿灯等;

③配备足够数量专职瓦斯检查工加强检查,配备矿井瓦斯在线监测系统自动连续检查工作地点的CH4浓度和通风状况。

2007年,全国瓦斯抽采47.35亿立方米,利用14.46亿立方米。其中井下煤矿瓦斯抽采量44亿立方米,完成规划目标的127-。形成地面煤层气产能10亿立方米,是2006年的2倍。地面煤层气产量3.3亿立方米,比2006年增加1倍多。2005~2007年,全国共钻井约1700口,占历年累计钻井总数的85-。

截至2007年底,国内探明煤层气地质储量1340亿立方米,煤层气年商业产量不足4亿立方米。根据《煤层气(煤矿瓦斯)开发利用“十一五”规划》,到2010年,新增煤层气探明地质储量3000亿立方米;煤层气、煤矿瓦斯抽采量100亿立方米;建设煤层气输气管道10条,设计总输气能力65亿立方米;重点建设沁水盆地、鄂尔多斯盆地东源两大煤层气产业化基地。

关于煤层瓦斯涌出诸参数测定方法的研究,周世宁 著,北京矿业学院,1963 [3]

矿井瓦斯综合治理示范工程张铁岗 著,煤炭工业出版社,2004 [4]

低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采理论与实践袁亮 著,煤炭工业出版社,2008 [5]

瓦斯地质学,张子敏 著,中国矿业大学出版社,2009 [6]

2010中国煤矿瓦斯治理国际研讨会论文集,袁亮 主编,中国矿业大学出版社,2010 [7]

瓦斯地质基础与应用研究张子敏等著,中国矿业大学出版社,2011 [8]

陕西省煤矿瓦斯地质规律研究,范立民等著,煤炭工业出版社,2012 [9]

陕西省煤矿瓦斯地质图图集范立民等著,煤炭工业出版社,2012 [10]

1:500000陕西省煤矿瓦斯地质图说明书,王英 等著,煤炭工业出版社,2012 [11]

云南煤矿瓦斯地质研究苗琦,煤炭工业出版社,2013 [12]


  


  

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