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认识瓦斯：形成过程、瓦斯爆炸、瓦斯突出、瓦斯燃烧、瓦斯窒息

RWYQ阿伟 | 2024-11-24 | 笔记 | 0条留言 | 51 | 2024-11-24更新

认识瓦斯：形成过程、瓦斯爆炸、瓦斯突出、瓦斯燃烧、瓦斯窒息

一、煤矿瓦斯的形成

        瓦斯主要由甲烷（CH₄）组成，还含有少量的乙烷、丙烷、丁烷等烷烃以及二氧化碳、氮气等气体。它是古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。在高温、高压的地质环境下，瓦斯不断生成并储存在煤层及周围岩石中。

        在煤的形成过程中，植物遗体在地下经历复杂的物理化学变化。在漫长的地质时期里，由于地层的覆盖和压力作用，使得煤化程度逐渐加深。在这个过程中，有机质分解产生的瓦斯被封闭在煤层中。同时，一些瓦斯也会吸附在煤的孔隙和裂隙中，形成了煤矿中潜在的瓦斯源。

二、煤矿中与瓦斯相关的灾害

        瓦斯爆炸

        （1）危害表现

        高温高压冲击：爆炸瞬间温度可达 1850℃至 2650℃，压力可达初始压力的 9 倍左右。强大的冲击波能够摧毁巷道、设备，对矿井的基础设施造成毁灭性打击。例如，可能会使巷道支护结构变形、断裂，导致巷道坍塌；损坏通风设施、电气设备等，影响矿井的正常运行。

氧气消耗与有害气体产生：爆炸会迅速消耗大量氧气，使空气中氧气含量急剧下降。同时，产生一氧化碳、二氧化碳等有毒有害气体。这不仅会导致人员窒息，还会引发中毒。一氧化碳是一种剧毒气体，人体吸入后会与血红蛋白结合，阻止氧气的输送，严重危及生命。

        （2）发生条件

        瓦斯浓度：一般来说，当瓦斯浓度处于 5% 至 16% 之间时，最容易发生爆炸。如果瓦斯浓度过低，缺乏足够的可燃物质；而浓度过高，则会因氧气不足而无法爆炸。

        火源：常见的火源有明火、电气火花、摩擦火花等。例如，在井下违规吸烟、电气设备故障产生的火花或者机械设备摩擦产生的高温都可能成为引发瓦斯爆炸的导火索。

        氧气含量：空气中氧气含量不低于 12% 是瓦斯爆炸的必要条件之一。如果氧气含量过低，瓦斯无法充分燃烧，也就不会发生爆炸。

        瓦斯突出

        （1）危害表现

        大量瓦斯与煤粉瞬间释放：瓦斯突出时，会瞬间释放出大量的瓦斯和煤粉。这些物质会迅速充满巷道，造成人员窒息。煤粉悬浮在空气中，还可能引发煤尘爆炸，进一步加重灾害后果。例如，矿工在充满瓦斯和煤粉的巷道中，会因呼吸困难而失去意识，甚至死亡。

破坏巷道和设备：强大的冲击力会摧毁巷道支护、通风设施等。巷道的破坏会影响矿井通风系统，使通风受阻，增加救援难度。同时，设备的损坏也会影响煤矿的正常生产。

        （2）发生条件

        地应力：高应力区域容易发生瓦斯突出。在地壳运动等因素的作用下，地层中会产生较大的应力。当这种应力作用在煤层上时，会使煤层内部的压力增加，从而增加瓦斯突出的可能性。

        瓦斯压力：瓦斯压力越大，突出的可能性越高。当煤层中的瓦斯压力超过一定值时，就会突破煤层的束缚，瞬间释放出来。

        煤的物理力学性质：松软、破碎的煤层更容易发生突出。这样的煤层结构不稳定，容易在瓦斯压力的作用下发生破坏，释放出瓦斯。

        瓦斯燃烧

        （1）危害表现

        持续燃烧消耗氧气与产生高温：瓦斯燃烧会持续消耗氧气，使空气中的氧气含量逐渐降低。同时，产生的高温可能烧伤人员，烧毁设备和巷道。例如，在井下，瓦斯燃烧产生的高温可能会使附近的矿工受到严重烧伤，设备也会因高温而损坏。

        引发更大规模火灾甚至爆炸：如果火势蔓延，可能引发更大规模的火灾。而且，在一定条件下，燃烧的瓦斯可能引发瓦斯爆炸，造成更加严重的后果。

        （2）发生条件

        瓦斯泄漏与火源：瓦斯泄漏后，遇到火源就会燃烧。火源可以是明火、电气火花等。例如，井下电气设备短路产生的火花如果遇到泄漏的瓦斯，就会引发瓦斯燃烧。

        足够的氧气支持燃烧：只有当空气中有足够的氧气时，瓦斯才能持续燃烧。如果氧气含量不足，燃烧会逐渐减弱或停止。

        瓦斯窒息

        （1）危害表现

        氧气含量降低导致呼吸困难与窒息：当瓦斯浓度过高时，会降低空气中氧气的含量。人在这样的环境中会感到呼吸困难，严重时会导致窒息死亡。例如，当瓦斯浓度达到一定程度时，矿工可能会出现头晕、乏力等症状，随着时间的推移，会逐渐失去意识。

        （2）发生条件

        瓦斯大量积聚：当瓦斯大量积聚在有限的空间内，就会使空气中氧气含量低于安全值。一般认为，当氧气含量低于 12% 时，人会感到呼吸困难；低于 6% 时，可能会迅速窒息死亡。

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