1.煤层瓦斯的生成
瓦斯灾害是煤矿中的重大的自然灾害之一。它不仅影响矿井的正常生产，还威胁到井下施工人员的生命安全。矿井瓦斯就是在采掘过程中从煤层、岩层、采空区中放出的和生产过程中产生的各种有害气体的总称。
煤矿中的有害气体有甲烷（沼气）、乙烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等，其中甲烷所占比重最大，占80％以上，所以，矿井瓦斯习惯上又单指甲烷。
矿井瓦斯是经地壳运动被埋入地下的亿万年前的古代植物在地热和厌氧菌的作用下与煤同时生成的。每生成1吨煤，可同时生成400立方米以上的瓦斯，但在漫长的地质年代中，大量的瓦斯已经逸散出去了。
矿井瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体。它混合到空气中，既看不见，又摸不着，还闻不出来，但它在空气中占的比例大了，会使空气中氧气含量降低，能造成人员缺氧窒息死亡。
瓦斯的密度比空气小，所以，它经常积聚在巷道的顶部和冒高的空洞中，它难溶于水，但扩散性和渗透性很强，煤层、岩层、采空区中的瓦斯能很快地涌到井下巷道中来。
矿井瓦斯和空气混合到一定浓度时，遇到火源能够发生燃烧或爆炸，为此，井下不准抽烟，不准随意打开矿灯，不准无安全措施进行电焊气焊，严禁穿化纤衣服等。
把煤层中瓦斯抽到地面，可变害为利。例如，瓦斯可作为燃料和化工原料使用。
2.矿井瓦斯的等级和涌出形式
煤矿在采掘生产过程中，会产生大量的瓦斯，这些瓦斯不间断地向巷道和采空区中涌出。瓦斯涌出有普通涌出和特殊涌出两种形式。普通涌出是煤层和岩层中的瓦斯均匀地、缓慢地、长期地向采掘巷道中涌出的形式。它是矿井瓦斯的主要来源。特殊涌出包括瓦斯喷出和煤（岩）与瓦斯或二氧化碳突出。这种涌出形式带有突然性，并具有音响和强大的动力作用，有很大的破坏性，对矿井的安全生产威胁很大。
《煤矿安全规程》规定：一个矿井中，只要有一个煤（岩）层发现瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。瓦斯矿井必须依照矿井瓦斯等级进行管理。
矿井瓦斯等级，根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为：低瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10立方米/吨，且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40立方米/分钟；高瓦斯矿井，矿井相对瓦斯涌出量大于10立方米/吨或矿井绝对瓦斯涌出量大于40立方米/分钟。
3.瓦斯发生爆炸的条件和因素
瓦斯爆炸一般需要具备以下几个条件：
（1）浓度。瓦斯与空气混合，按体积计算，瓦斯浓度在5％～16％时具有爆炸性。瓦斯爆炸界限不是固定不变的。如果有别的可燃性气体或煤尘混入，或温度、压力增加后，瓦斯爆炸界限就会扩大。惰性气体（二氧化碳或氮气）混入后，可使瓦斯爆炸的界限缩小。
（2）火源。井下煤炭自燃、明火、电气火花、架线机车火花、吸烟以及摩擦、撞击和放炮产生的火花都可以点燃瓦斯。在井下防止各种火源的出现，对防止瓦斯爆炸是十分重要的。因此，任何人都应自觉地不把火种带到井下，不在井下吸烟，不随意打开矿灯。
（3）空气中的氧气含量。在空气与瓦斯混合的气体中，如果氧气含量低于12％，混合气体就失去爆炸性。在正常生产的矿井中，不可能采用降低空气中氧气含量的办法来防止瓦斯爆炸。对于已封闭的火区或正在处理中的火区，尤其是对高瓦斯矿井的火区，可以采用注入惰性气体，降低氧气含量的方法来防止瓦斯爆炸，这种方法对于保护施工人员的安全有重大作用。
4.瓦斯爆炸的危害
瓦斯爆炸的化学反应过程
瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生激烈氧化反应的过程。最终的化学反应式为：
CH4＋2O2＝CO2＋2H2O
如果煤矿井下O2不足，反应的最终式为：
CH4＋O2＝CO＋H2＋H2O
矿井瓦斯爆炸是一种热链反应过程（也称连锁反应）。当爆炸混合物吸收一定能量后，反应分子的链即行断裂，离解成两个或两个以上的游离基（也称自由基）。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，再产生两个或两个以上的游离基。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。
瓦斯爆炸的产生与传播过程
爆炸性的混合气体与高温火源同时存在，就将发生瓦斯的初燃（初爆），初燃产生以一定速度移动的焰面，焰面后的爆炸产物具有很高的温度，由于热量集中而使爆源气体产生高温和高压并急剧膨胀而形成冲击波。如果巷道顶板附近或冒落孔内积存着瓦斯，或者巷道中有沉落的煤尘，在冲击波的作用下，它们就能均匀分布，形成新的爆炸混合物，使爆炸过程得以继续下去。
爆炸时由于爆源附近气体高速向外冲击，在爆源附近形成气体稀薄的低压区，于是产生反向冲击波，使已遭破坏的区域再一次受到破坏。如果反向冲击波的空气中含有足够的甲烷和氧气，而火源又未消失，就可以发生第二次爆炸。此外，瓦斯涌出较大的矿井，如果在火源熄灭前，瓦斯浓度又达到爆炸浓度，也能发生再次爆炸。
瓦斯爆炸的危害
矿内瓦斯爆炸的有害因素是高温、冲击波和有害气体。焰面是巷道中运动着的化学反应区和高温气体，其速度大、温度高。从正常的燃烧速度（1～25米/秒）到爆轰式传播速度（2500米/秒）。焰面温度可高达2150～2650摄氏度。焰面经过之处，人被烧死或大面积烧伤，可燃物被点燃而发生火灾。
冲击波锋面压力由几个大气压到20个大气压，前向冲击波叠加和反射时可达100个大气压。其传播速度总是大于声速，所到之处造成人员伤亡、设备和通风设施损坏、巷道垮塌。瓦斯爆炸后生成大量有害气体，某些煤矿分析爆炸后的气体成分为氧气：6％～10％，氮气：82％～88％，二氧化碳：4％～8％，一氧化碳：2％～4％。如果有煤尘参与爆炸，一氧化碳的生成量更大，往往成为人员大量伤亡的主要原因。
5.瓦斯爆炸的预防措施
有效通风
有效地通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效方法。瓦斯矿井必须做到风流稳定，有足够的风量和风速，避免循环风，局部通风机风筒末端要靠近工作面。放炮时间内也不能中断通风，向瓦斯积聚地点加大风量和提高风速等等。
及时处理局部积存的瓦斯
生产中容易积存瓦斯的地点有：采煤工作面上隅角，独头掘进工作面的巷道隅角，顶板冒落的空洞内，低风速巷道的顶板附近，停风的盲巷中，综放工作面放煤口及采空区边界处，以及采掘机械切割部分周围等等。及时处理局部积存的瓦斯，是矿井日常瓦斯管理的重要内容，也是预防瓦斯爆炸事故，搞好安全生产的关键工作。
采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理
我国煤矿处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚的方法很多，大致可以分为以下几种：迫使一部分风流流经工作面上隅角，将该处积存的瓦斯冲淡排出。此法多用于工作面瓦斯涌出量不大（小于2～3立方米/分钟），上隅角瓦斯浓度超限不多时。具体做法是在工作面上隅角附近设置木板隔墙或帆布风障。
（1）全负压引排法。在瓦斯涌出量大、回风流瓦斯超限、煤炭无自燃发火危险而且上区段采空区之间无煤柱的情况下，可控制上阶段的已采区密闭墙漏风，改变采空区的漏风方向，将采空区的瓦斯直接排入回风道内。
上隅角排放瓦斯。最简单的方法是每隔一段距离在上隅角设置木板隔墙（或风障），敷设铁管利用风压差，将上隅角积聚的瓦斯排放到回风口50～100米处。如风筒两端压差太小，排放瓦斯不多时，可在风筒内设置高压水的或压气的引射器，提高排放效果。
在工作面绝对瓦斯涌出量超过5～6立方米/分钟的情况下，单独采用上述方法，可能难以收到预期效果，必须进行邻近层或开采煤层的瓦斯抽放，以降低整个工作面的瓦斯涌出量。
综采工作面瓦斯积聚的处理
综采及综放工作面由于产量高，进度快，不但瓦斯涌出量大，而且容易发生回风流中瓦斯超限和机组附近瓦斯积聚。处理高瓦斯矿井综采工作面的瓦斯涌出和积聚，已成为提高工作面产量的重要任务之一。目前采用的措施有：
（1）加大工作面风量。扩大风巷断面与控顶宽度，改变工作面的通风系统，增加进风量。
（2）防止采煤机附近的瓦斯积聚。可采取下列措施：
①增加工作面风速或采煤机附近风速。国外有些研究人员认为，只要采取有效的防尘措施，工作面最大允许风速可提高到6米/秒。工作面风速不能防止采煤机附近瓦斯积聚时，应采用小型局部通风机或风、水引射器加大机器附近的风速。
②采用下行风防止采煤机附近瓦斯积聚更容易。
顶板附近瓦斯层状积聚的处理
如果瓦斯涌出量较大，风速较低（小于05米/秒），在巷道顶板附近就容易形成瓦斯层状积聚。层厚由几厘米到几十厘米，层长由几米到几十米。层内的瓦斯浓度由下向上逐渐增大。据统计，英国和德国瓦斯燃烧事故的2/3发生在顶板瓦斯层状积聚的地点。预防和处理瓦斯层状积聚的方法有：
（1）加大巷道的平均风速，使瓦斯与空气充分地紊流混合。一般认为，防止瓦斯层状积聚的平均风速不得低于05～1米/秒。
（2）加大顶板附近的风速。如在顶梁下面加导风板将风流引向顶板附近，或沿顶板铺设风筒，每隔一段距离接一短管，或铺设接有短管的压气管，将积聚的瓦斯吹散。在集中瓦斯源附近装设引射器。
（3）将瓦斯源封闭隔绝。如果集中瓦斯源的涌出量不大时，可采用木板和黏土将其填实隔绝，或注入砂浆等凝固材料，堵塞较大的裂隙。
顶板冒落孔洞内积存瓦斯的处理
常用的方法有，用砂土将冒落空间填实；用导风板或风筒接岔（俗称风袖）引入风流吹散瓦斯。
恢复有大量瓦斯积存的盲巷或打开密闭时的处理措施
对此要特别慎重，必须制定专门的排放瓦斯安全措施。
抽放瓦斯
这是瓦斯涌出量大的矿井或采区防止瓦斯积聚的有效措施。
经常检查瓦斯浓度和通风状况
这是及时发现和处理瓦斯积聚的前提，瓦斯燃烧和爆炸事故统计资料表明，大多数这类事故都是由于瓦斯检查员不负责，玩忽职守，没有认真执行有关瓦斯检查制度造成的。
防止瓦斯引燃
防止瓦斯引燃的原则，是对一切非生产必需的热源，要坚决禁绝。生产中可能发生的热源，必须严加管理和控制，防止它的发生或限定其引燃瓦斯的能力。《煤矿安全规程》规定，严禁携带烟草和点火工具下井；井下禁止使用电炉，禁止打开矿灯；井口房、抽放瓦斯泵房以及通风机房周围20米内禁止使用明火；井下需要进行电焊、气焊和喷灯焊接时，应严格遵守有关规定，对井下火区必须加强管理；瓦斯检定灯的各个部件都必须符合规定等等。
（1）采用防爆的电气设备。目前广泛采用的是隔爆外壳。即将电机、电器或变压器等能发生火花、电弧或赤热表面的部件或整体装在隔爆和耐爆的外壳里，即使壳内发生瓦斯的燃烧或爆炸，不致引起壳外瓦斯事故。对煤矿的弱电设施，根据安全火花的原理，采用低电流、低电压，限制火花的能量，使之不能点燃瓦斯。
（2）供电闭锁装置和超前切断电源的控制设施，对于防止瓦斯爆炸有重要的作用。因此，局部通风机和掘进工作面内的电气设备，必须有延时的风电闭锁装置。高瓦斯矿井和煤（岩）与瓦斯突出矿井的煤层掘进工作面，串联通风进入串联工作面的风流中，综采工作面的回风道内，倾角大于12度并装有机电设备的采煤工作面下行风流的回风流中，以及回风流中的机电硐室内，都必须安装瓦斯自动检测报警断电装置。
（3）在有瓦斯或煤尘爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿安全炸药和瞬发雷管。如使用毫秒延期电雷管，最后一段的延期时间不得超过130毫秒。在岩层中开凿井巷时，如果工作面中发现瓦斯，应停止使用非安全炸药和延期雷管。钻孔、放炮和封泥都必须符合有关规程的规定。必须严格禁止放糊炮、明火放炮和一次装药分次放炮。新近进行的炮掘工作面采用喷雾爆破技术防止瓦斯煤尘爆炸的试验已经取得了成功。其实质是在放炮前数分钟和爆破时，通过喷嘴使水雾化，在掘进工作面最前方形成一个水雾带，造成局部缺氧，降低煤尘浓度，隔绝火源，抑制瓦斯连锁反应，从而达到防止瓦斯、煤尘爆炸的目的。
（4）防止机械摩擦火花，如截齿与坚硬夹石（如黄铁矿）摩擦，金属支架与顶板岩石（如砂岩）摩擦，金属部件本身的摩擦或冲击等等。国内外都在对这类问题进行广泛的研究，公认的措施有：禁止使用磨钝的截齿；截槽内喷雾洒水；禁止使用铝或铝合金制作的部件和仪器设备；在金属表面涂以各种涂料，如苯乙烯的醇酸或丙烯酸甲醛酯等，以防止摩擦火花的发生。
（5）高分子聚合材料制品，如风筒，运输机皮带和抽放瓦斯管道等，由于其导电性能差，容易因摩擦而积聚静电，当其静电放电时就有可能引燃瓦斯、煤尘或发生火灾。因此，煤矿井下应该采用抗静电难燃的聚合材料制品，其内外两层的表面电阻都必须不大于3×102欧，并应在使用中能保持此值。
激光在矿山测量中的使用，带来了一种新的点燃瓦斯的热源，如何防止这类高温热源，是煤矿生产中的新课题。
防止瓦斯爆炸灾害事故扩大的措施
万一发生爆炸，应使灾害波及范围局限在尽可能小的区域内，以减少损失，为此应该：
（1）编制周密的预防和处理瓦斯爆炸事故计划，并对有关人员贯彻这个计划。
（2）实行分区通风。各水平、各采区都必须布置单独的回风道，采掘工作面都应采用独立通风。这样一条通风系统的破坏将不致影响其他区域。
（3）通风系统力求简单。应保证当发生瓦斯爆炸时入风流与回风流不会发生短路。
（4）装有主要通风机的出风井口，应安装防爆门或防爆井盖，防止爆炸波冲毁通风机，影响救灾与恢复通风。
（5）防止煤尘事故扩大的隔爆措施，同样也适用于防止瓦斯爆炸。我国新近研制出自动隔爆装置，其原理是传感器识别爆炸火焰，并向控制仪给出测速（火焰速度）信号，控制仪通过实时运算，在恰当的时候启动喷洒器快速喷洒消焰剂，将爆炸火焰扑灭，阻止爆炸传播。
