礦井瓦斯是指井下以甲烷為主的有毒、有害氣體的總稱，有時單獨指甲烷。瓦斯比空氣輕，易擴散、滲透性強，容易從鄰近層穿過岩層由採空區放出。瓦斯本身無毒性，但不能供人呼吸，當礦內空氣中瓦斯濃度超過50%時，能使人因缺氧而窒息死亡。瓦斯能燃燒或爆炸，瓦斯爆炸是煤礦主要災害之一，國內外已有不少由於瓦斯爆炸造成人員傷亡和嚴重破壞生產的事例。因此必須採取有效的預防措施，避免發生瓦斯爆炸事故，確保全全生產。
礦井瓦斯是礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體。有時單獨指甲烷（沼氣）。它是在煤的生成和煤的變質過程中伴生的氣體。在成煤的過程中生成的瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，纖維素和有機質經厭氧菌的作用分解而成。另外，在高溫、高壓的環境中，在成煤的同時，由於物理和化學作用，繼續生成瓦斯。
基本介紹
結構,性質,分類,注意事項,瓦斯突出,瓦斯爆炸,瓦斯危害,預防措施,
結構
瓦斯在煤體或圍岩中是以游離狀態和吸著狀態存在的。游離狀態也稱為自由狀態，這種瓦斯以自由氣體狀態存在於煤體或圍岩的裂縫、孔隙之中，其量的大小主要決定於貯存空間的體積、壓力和溫度。
瓦斯在煤內的存在形態示意圖
瓦斯在煤內的存在形態示意圖吸著狀態又稱結合狀態，其特點是瓦斯與煤或某些岩石結合成一體，不再以自由氣態形式存在。按其結合形式不同又可分為吸附及吸收兩種。吸附狀態是由於固體粒子與氣體分子之間分子吸引力的作用，使氣體分子在固體粒子表面上緊密附著一個薄層；吸收狀態是氣體分子已進入煤分子團的內部。
幾種狀態的瓦斯處於不斷變化的動平衡之中，在一定條件下會互相轉化。當壓力、溫度變化時，游離瓦斯轉化為吸著瓦斯稱為吸附，吸附瓦斯轉化為游離瓦斯稱解吸。
性質
瓦斯是無色、無味、無臭的氣體，但有時可以聞到類似蘋果的香味，這是由於芳香族的碳氫氣體同瓦斯同時湧出的緣故。瓦斯對空氣的相對密度是0.554，在標準狀態下瓦斯的密度為0.716kg，所以，它常積聚在巷道的上部及高頂處。瓦斯的滲透能力是空氣的1.6倍，難溶於水，不助燃也不能維持呼吸，達到一定濃度時，能使人因缺氧而窒息，並能發生燃燒或爆炸。瓦斯的燃燒、爆炸性是礦井主要災害之一。
分類
礦井瓦斯等級的劃分
瓦斯礦井（舊：低瓦斯礦井）
礦井相對瓦斯湧出量小於或等於10立方米/噸且礦井絕對瓦斯湧出量小於或等於40立方米/分。
礦井相對瓦斯湧出量大於10立方米/噸或礦井絕對瓦斯湧出量大於40立方米/分。
注意事項
瓦斯突出
煤（岩）與瓦斯（二氧化碳）突出礦井
瓦斯噴出和煤（岩）與瓦斯突出是瓦斯的特殊湧出形式。瓦斯的湧出形式分為普通湧出和特殊湧出。
普通湧出
特殊湧出
瓦斯噴出是指大量瓦斯突然噴出的現象，噴出的時間可長、可短（數天或數年）。每晝夜的噴出量可達數百立方米。
煤（岩）與瓦斯突出（簡稱突出），是在一瞬間（幾秒鐘或幾分鐘）突然噴出大量瓦斯和煤炭（岩石），並伴隨有強烈的聲響和強大的衝擊動力現象。
煤與瓦斯突出：在地應力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤岩和瓦斯由煤體或岩體內突然向採掘空間拋出的異常的動力現象。
瓦斯突出是指隨著煤礦開採深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤層中形成了在地應力作用下，瓦斯釋放的引力作用下，使軟弱煤層突破抵抗線，瞬間釋放大量瓦斯和煤而造成的一種地質災害。煤礦開採深度越深，瓦斯瞬間釋放的能量也會越大。煤和瓦斯突出主要發生在煤層平巷掘進、上山掘進和石門揭煤時，有的礦井在回採工作面也發生煤和瓦斯突出。瓦斯突出和瓦斯爆炸是兩個概念，但災害都來自於瓦斯。瓦斯突出是一種地質災害，在大量的有害氣體瞬間湧入後，會形成窒息，但不一定會發生爆炸事故。但如果出現以下三種情況後，會引發爆炸事故，一是與空氣中氧氣含量達到12%以上，二是瓦斯濃度達到5%至16%之間，三是遇到明火，點火溫度達到650度以上。
煤和瓦斯突出前大多數都有預兆，歸納起來分有聲預兆和無聲預兆。
⒈有聲預兆
1）響煤炮。在煤層內發出像機關槍、炮擊聲。由於條件不同，聲音大小、間隔時間也不相同。
2）突然壓力增大。支柱來勁，發出咔咔的響聲，或發出劈裂折斷的響聲，手摸煤壁能感到衝擊和震動；有煤岩層的破裂聲；有時會聽到氣體穿過含水裂縫時的“吱吱”聲等。
⒉無聲預兆 1）壓力增大。預板來壓，片幫、掉碴、煤壁向外鼓，煤岩自行剝落。
2）煤層發生變化。層理紊亂、變軟，暗淡無光，煤層粉碎，煤質乾燥。
應當指出的是，上述預兆，並不是在每次突出之前都同時出現，而是僅僅出現一種或幾種。
瓦斯爆炸
礦井瓦斯爆炸是一種熱一鏈式反應（也叫鏈鎖反應）。當爆炸混合物吸收一定能量（通常是引火源給予的熱能）後，反應分子的鏈即行斷裂，離解成兩個或兩個以上的游離基（也叫自由基）。這類游離基具有很大的化學活性，成為反應連續進行的活化中心。在適合的條件下，每一個游離基又可以進一步分解，再產生兩個或兩上以上的游離基。這樣循環不已，游離基越來越多，化學反應速度也越來越快，最後就可以發展為燃燒或爆炸式的氧化反應。所以，瓦斯爆炸就其本質來說，是一定濃度的甲烷和空氣中的氧氣在一定溫度作用下產生的激烈氧化反應。
瓦斯爆炸的條件
一定濃度的瓦斯、高溫火源的存在和充足的氧氣。
瓦斯濃度
瓦斯爆炸有一定的濃度範圍，我們把在空氣中瓦斯遇火後能引起爆炸的濃度範圍稱為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為5%～16%。
當瓦斯濃度低於5%時，遇火不爆炸，但能在火焰外圍形成燃燒層，當瓦斯濃度為9．5%時，其爆炸威力最大（氧和瓦斯完全反應）；瓦斯濃度在16%以上時，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會燃燒。
引火溫度 瓦斯的引火溫度，即點燃瓦斯的最低溫度。一般認為，瓦斯的引火溫度為650℃～750℃。但因受瓦斯的濃度、火源的性質及混合氣體的壓力等因素影響而變化。當瓦斯含量在7%一8%時，最易引燃；當混合氣體的壓力增高時，引燃溫度即降低；在引火溫度相同時，火源面積越大、點火時間越長，越易引燃瓦斯。
氧的濃度
實踐證明，空氣中的氧氣濃度降低時，瓦斯爆炸界限隨之縮小，當氧氣濃度減少到12%以下時，瓦斯混合氣體即失去爆炸性。這一性質對井下密閉的火區有很大影響，在密閉的火區內往往積存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的濃度低，並不會發生爆炸。如果有新鮮空氣進入，氧氣濃度達到12%以上，就可能發生爆炸。因此，對火區應嚴加管理，在啟封火區時更應格外慎重，必須在火熄滅後才能啟封。
瓦斯危害
瓦斯是開採煤炭過程中釋放出來的無色、無味、無臭氣體，有四大危害：一是可以燃燒，引起礦井火災；二是會爆炸，導致礦毀人亡；三是濃度過高時會導致人員缺氧窒息、甚至死亡；四是會發生煤（岩）與瓦斯突出，摧毀、堵塞巷道，甚至引起人員窒息死亡、瓦斯爆炸。
預防措施
預防瓦斯爆炸技術措施
⑴防止瓦斯積聚； ⑵防止瓦斯被引燃； ⑶防止瓦斯爆炸災害擴大。
防止積聚
所謂瓦斯積聚是指局部瓦斯濃度超過2%；其體積超過0.5立方米的現象。為了防止瓦斯積聚，每一礦井必須從生產技術管理上儘量避免出現盲巷，臨時停工地點不準停風，並加強通風系統管理，嚴格執行瓦斯檢查制度，及時安全地處理積聚瓦斯。
防止點火源
防止瓦斯引燃的措施是嚴禁和杜絕一切火源；嚴格管理和控制生產中可能發生的火、熱源，防止它的產生或限制其引燃瓦斯的能力。因而嚴禁攜帶菸草和點火物品下井，礦燈應完好，否則不的發放，應愛護礦燈，嚴禁拆開、敲打、撞擊；加強電器設備管理和維護，採用防爆型的電器設備，井下供電還應做到無雞爪子，無羊尾巴，無明接頭，堅持使用煤電鑽綜合保護，堅持局扇風電閉鎖。
防止爆炸範圍擴大
為了防止萬一發生爆炸，應使災害限制在儘可能小的範圍，並儘可能減少損失，為此通風系統力求簡單，採用並聯通風，禁止大串聯通風。
