煤礦一通三防技術

　　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:當煤層直達地表或直接為透氣性較好的第四系沖積層覆蓋時，由于煤層中瓦斯向上運移和地面空氣向煤層中滲透，使煤層內的瓦斯呈現出垂直分帶特征。

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

　　瓦斯風化帶下界深度指標體系：(據不完全統計，最淺達15米，最深達467米)

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

　　3、煤層內瓦斯壓力為0.1-0.15MPa; 4、煤的瓦斯含量達到規定數值，變質程度不同標準不同。

　　㈡氣體來源分析:

　　1、CH4：①生物化學階段(從植物遺體到泥炭)：

　　②變質階段(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)地質構造運動;2)運移到適于貯存地點，形成氣藏;3)溶解于水中(長久地質年代過程中);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生成，有些煤巖層也有氮氣涌出。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)生物化學作用，淺部生物圈內(微生物生化作用);3)火山活動，巖漿接觸變質，生成大量CO2;4)煤氧化。特別是煤的低溫氧化。

　　㈢煤層瓦斯垂直分帶及各帶氣體分析

　　名稱氣帶成因瓦斯成分(%)

　　N2C02CH4

　　CO2-N2帶生物化學-空氣20-8020-80<10

　　N2帶空氣>80<10-20<20

　　N2-CH4帶空氣-變質20-80<10-2020-80

　　CH4帶變質<20<10>80

　　二、2107S切眼啟封密閉巷道內氣體濃度變化分析

　　由于巷道封閉3個月有余，由于長期不通風，氧氣濃度最低達6%，嚴重低于《規程》20%的規定，容易導致人員窒息事故。

　　分析如下：

　　1、密閉里段為護巷段，運輸巷在工作面兩端為負壓區，但由于密閉的增阻，應該無漏風補充，否則氧氣濃度不會降低。

　　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)啟封密閉時氧氣濃度達19%，濃度稍有降低。

　　3、在煤、巖氧化過程中會生成二氧化碳，氧氣濃度降低，二氧化碳濃度升高。分析2012年2月4日計量站氣體分析報告數據可知： 1502運輸巷密閉：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面采空區內二氧化碳有可能進入密閉內，增加二氧化碳濃度，所以以后在啟封密閉過程中，應加強巷道底板二氧化碳濃度的檢測。

　　4、由于密閉巷道內壓力減低，存在煤巖層釋放氮氣的可能，但是必須對密閉內巷道內采樣分析得出，礦井瓦斯地質圖說明書中1層煤瓦斯含量分析結果：5-4鉆孔(深度482.18米)：甲烷：1.42% 二氧化碳：0.43% 氮氣：98.15%;6-8鉆孔(深度384.34米)：甲烷：0.13% 二氧化碳：2.54%、氮氣：97.33 %;8-3鉆孔(深度468.32米)：甲烷：2.1% 二氧化碳：1.51%、氮氣：96.42 %。

　　通防科

　　2013年11月24日