瓦斯对煤矿地下开采带来哪些威胁

瓦斯的产生环境及条件

煤矿瓦斯是煤矿安全生产中的一个重要挑战，了解瓦斯的产生环境及条件对于采取有效的防控措施至关重要。

瓦斯是在煤的自然分解过程中释放出来的一种气体。煤矿瓦斯的产生与煤的质量、煤层的地质条件、煤层厚度、煤层中的含水量、地表水的渗透等因素密切相关。

瓦斯的产生与煤的质量有关。一般来说，煤的含碳量越高，瓦斯量就越大。除此之外，煤的硫含量也会影响瓦斯的产生，硫含量越高，瓦斯量也越大。

瓦斯的产生与煤层的地质条件密切相关。煤层的地质构造、煤层的倾角、裂隙发育程度等都会影响瓦斯的产生。例如，煤层的倾角越大，瓦斯量就越高。

此外，煤层厚度也是影响瓦斯产生的重要因素之一。一般来说，煤层厚度越大，瓦斯量也越大。这是因为煤层厚度大，煤的分解过程中释放出来的瓦斯容易积聚在煤层中，难以排出。

瓦斯的主要成分与特性

瓦斯是煤矿中常见的一种危险气体，其主要成分是甲烷。瓦斯是由于煤层的有机物质在高压下经过长时间的厌氧分解而产生的。除了甲烷外，瓦斯中还含有少量的乙烷、丙烷和氮气等成分。

瓦斯具有轻、无色、无味的特点，同时具有高度可燃性和爆炸性。甲烷在空气中的爆炸浓度范围为5%～15%，超过或低于这个范围都不会发生爆炸。当瓦斯浓度超过爆炸下限时，只要有源火花或明火，就可能引发爆炸。而当瓦斯浓度超过爆炸上限时，即使没有明火，只要有足够的能量源，也可能发生爆炸。

除了可燃性和爆炸性外，瓦斯还具有窒息性。当瓦斯浓度超过5%时，就会对人体的呼吸系统造成严重威胁，甚至导致窒息死亡。此外，瓦斯还具有毒性。瓦斯中的乙烷和丙烷在高浓度下会对人体神经系统产生损害，长期接触可能引发慢性中毒。

瓦斯爆炸的危险性

瓦斯爆炸是煤矿安全生产中最为严重且常见的事故之一，其危害性不可忽视。瓦斯爆炸不仅会造成人员伤亡和财产损失，而且会对煤矿生产秩序和矿井设备造成严重破坏，给矿井安全稳定运行带来重大威胁。

瓦斯是煤矿中存在的一种可燃气体，当瓦斯浓度达到一定程度时，只需遇到明火或者电火花，就可能引发瓦斯爆炸。瓦斯爆炸瞬间释放大量能量，会引发剧烈的冲击波和火焰，造成人员伤亡和设备损坏。

瓦斯爆炸的危险性主要体现在以下几个方面。

瓦斯爆炸容易引发连锁反应。一旦发生瓦斯爆炸，会造成周围瓦斯的扩散和引燃，形成连锁反应，造成爆炸范围和破坏力的进一步扩大。这种连锁反应往往导致事故的严重性迅速增加，给救援工作带来巨大困难。

瓦斯爆炸的火焰温度极高。瓦斯爆炸产生的火焰温度可达几千摄氏度甚至更高，能够瞬间将周围的可燃物点燃。这种高温火焰不仅会造成物质的燃烧和烧毁，而且会对人员造成严重的烧伤和灼伤，使伤员的救治工作更加困难。

瓦斯爆炸会产生剧烈的冲击波。瓦斯爆炸释放的能量巨大，形成的冲击波会瞬间向四周蔓延，对矿井设备和结构造成严重破坏。冲击波的传播速度极快，往往会导致矿井巷道的坍塌和设备的损毁，给矿井安全稳定运行带来极大威胁。

瓦斯爆炸会产生有毒气体。瓦斯爆炸过程中会释放出一些有毒气体，如一氧化碳和二氧化硫等。这些有毒气体会对人员的呼吸系统和中枢神经系统造成严重损害，可能导致窒息和中毒，从而加重伤员的病情。

瓦斯爆炸的危险性是不可忽视的。为了提高煤矿安全生产水平，我们需要加强瓦斯检测和监控，建立完善的瓦斯爆炸事故预防措施，加大瓦斯抽放和通风系统的改造力度，提高矿井瓦斯爆炸事故的防范能力。只有全面提高煤矿瓦斯安全管理水平，才能更好地保障煤矿生产的安全稳定运行。

瓦斯灾害的负面影响

瓦斯灾害是煤矿安全生产面临的重要挑战之一，其对煤矿生产、职工健康和环境等方面都带来了严重的负面影响。

瓦斯灾害会造成煤矿生产能力的严重损失。瓦斯是煤矿中常见的可燃气体，一旦积聚到一定浓度并遇到火源，就有可能发生瓦斯爆炸事故。瓦斯爆炸不仅会造成矿井内部的严重破坏，还会导致工作面的停产，煤矿的生产能力会受到严重限制甚至完全中断。这不仅会给煤矿企业带来巨大的经济损失，而且会影响国家能源供应的稳定性。

瓦斯灾害会对矿工的健康构成严重威胁。瓦斯是一种有毒气体，长时间暴露在高浓度瓦斯环境中会对人体造成严重危害。矿工吸入过量瓦斯会引起中毒症状，如头晕、恶心、呼吸困难等，甚至可能导致死亡。瓦斯爆炸事故还会造成矿工的身体损伤和生命丧失，给矿工的家庭带来不可挽回的悲痛。

瓦斯灾害会对环境造成严重污染。瓦斯爆炸会释放大量的有害气体和烟尘，对周边环境造成污染。瓦斯中含有的硫化氢和二氧化硫等气体会对空气质量产生不利影响，严重时还会导致酸雨的形成。瓦斯爆炸还会引发火灾，烧毁大片植被和森林，对生态环境造成严重破坏。

瓦斯灾害应急救援技术

瓦斯灾害是煤矿安全生产中的重要挑战之一。在煤矿开采过程中，瓦斯的产生和积聚是不可避免的，一旦发生瓦斯爆炸，将给矿井和工人的安全带来严重威胁。因此，瓦斯灾害应急救援技术的研究和应用对于提高煤矿安全生产水平具有重要意义。

瓦斯灾害应急救援技术主要包括瓦斯检测、瓦斯抽放等方面。

瓦斯检测是瓦斯灾害应急救援的基础工作。瓦斯检测仪器的选择和使用对于瓦斯灾害的预防和控制起着至关重要的作用。目前，常用的瓦斯检测仪器有红外线瓦斯检测仪、电化学瓦斯检测仪和声光报警装置等。这些仪器能够准确快速地检测出瓦斯的浓度，为瓦斯灾害的预警和防治提供科学依据。

瓦斯抽放是瓦斯灾害应急救援的重要手段。瓦斯抽放是指通过井下的通风系统将积聚在矿井中的瓦斯抽出，以保持矿井内的瓦斯浓度在安全范围内。瓦斯抽放的方法主要有机械抽放、物理抽放和化学抽放等。其中，机械抽放是最常用的方法，通过使用抽风机将瓦斯引入到矿井的抽风巷道中，再通过排风机将瓦斯排出矿井。物理抽放则是利用瓦斯的物理性质，如密度和溶解性等，通过改变矿井中的压力和温度来实现瓦斯的抽放。化学抽放是指利用特定的化学物质与瓦斯发生反应，将其转化为无害物质后排放。这些方法能够有效减少矿井中瓦斯的积聚，降低瓦斯爆炸的风险。

瓦斯预防与控制技术

瓦斯预防与控制技术是煤矿安全生产中的重要环节。瓦斯是煤矿生产过程中不可避免的产物，如果不及时、有效地控制和预防，将会给煤矿生产带来严重的安全隐患。

瓦斯的预防与控制需要从源头上进行。在煤矿开采过程中，要严格控制煤层气含量，合理设置通风系统。通过科学地测定和监测煤矿瓦斯浓度，并根据测定结果调整通风参数，确保瓦斯浓度在安全范围内。此外，在煤层开采过程中，要合理安排采空区的充填，防止瓦斯积聚和泄漏。

瓦斯的控制还需要通过技术手段来实现。除了瓦斯抽放技术，还可以通过瓦斯利用技术将瓦斯转化为能源，实现资源的有效利用。

基金项目：兰州石化职业技术大学2023年度校级教学研究项目“职业本科层次工程地质勘查专业野外实训课改研究”（项目编号：2023JY-19）

作者单位|兰州石化职业技术大学