煤矿瓦斯(煤尘)防治技术斯（79页）

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,煤矿瓦斯,(,煤尘,),防治技术（二）,防治煤矿瓦斯灾害，应具备一定的能力,能力：胜任某项任务主观条件,15,日讨论（准备）,什么是煤矿企业瓦斯防治能力？如何提高能力？,煤矿企业瓦斯防治能力建设的经验是什么？,1,防止煤矿瓦斯灾害（主要是瓦斯爆炸）,1.1,认识,1,）瓦斯灾害的严峻性,全国范围内防止一次死亡,100,人以上的特别重大事故,还有一次死亡,人的事故,2000.9.27.,木冲沟煤矿,162,2002.6.20.,城子河煤矿,124,2004.10.20.,大平煤矿,148,2004.11.28.,铜川陈家山,166,2005.2.14.,阜新孙家湾,214,2005.12.7.,刘官屯,108,2007.12.5.,临汾市新窑,105,2009.11.21.,鹤岗新兴,108,“2112”,规律,四川省,一次死亡,0,人以上的瓦斯事故,一次死亡,20,人以上的瓦斯事故,）防瓦斯灾害的长期性、艰巨性和反复性,）,认识自己矿井的瓦斯灾害,瓦斯等级低,不一定不发生瓦斯事故,瓦斯等级高,不一定必然发生瓦斯事故,现代化煤矿也可能出现防治瓦斯灾害的薄弱环节,(,几个典型实例,),图,1.1,细水煤矿“,3.19”,瓦斯爆炸,风机,开关,图,1.2,联络巷通风风,回采面一定要有进回风平巷,图,1.18,无回风平巷的采煤工作面,图,1.12,南江县某铁矿“,217”,图,1.3,某矿巷道贯通时通风示意图,图,1.4,矿井通风系统简图,图,1.5,“1029”,（,2010,）,事故矿井工作面简图（,8,死二伤）,图,1.6,维修通风设施对通风系统的影响,以上案例说明,:,1.2,煤矿通风（注意正常和,非正常态,）是防瓦斯灾害的主要技术,1.3,煤矿瓦斯检测（长期坚持不容易）是防瓦斯灾害的主要手段,这两部分内容有老师已经讨论,1.4,抽采瓦斯,(,治本措施,),1),必须抽采瓦斯的矿井,首先，,煤矿安全规程,规定,145,条,（,81,页,82,页，,2011,年版）,(,打印,),有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统,(,1),一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于,5,立方米,/,分或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于,3,立方米,/,分，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。,其次，,煤矿瓦斯抽采达标暂行规定,第七条（共七款）同规程,图,1.7,地面抽采瓦斯站,1,井下抽采瓦斯区,2,抽采瓦斯钻孔,3,瓦斯钻场,4,钻场分支管,5,抽采瓦斯区支管,6,、,24,流量计,7,、,10,、,12,、,19,、,21,、,23,阀门,8,主管,9,、,11,、,15,、,29,放水器,13,井下主管,14,、,17,、,27,防回火,16,、,25,避雷器,18,、,22,放空管,20,瓦斯泵,26,瓦斯罐,28,地面主管,30,住宅区用户,31,、,32,瓦斯利用厂,33,井口,34,瓦斯泵房,图,1.8,钻场抽采管与瓦斯管路的连接,1,煤层,2,钻孔,3,封孔泥浆堵料,4,胶皮连接软管,5,流量计,6,、,9,、,10,、,11,阀门,7,汇总管,8,放水管,12,分区瓦斯管,(2),矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的,大于或等于,40,立方米,/,分；,年产量,100,150,万吨的矿井，大于,30,立方米,/,分；,年产量,60,100,万吨的矿井，大于,25,立方米,/,分；,年产量,40,60,万吨的矿井，大于,20,立方米,/,分；,年产量小于或等于,40,万吨的矿井，大于,15,立方米,/,分。,(3),开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。,其次，,煤矿瓦斯抽采达标暂行规定,第七条（共七款）同规程,2),建立地面固定瓦斯抽采系统的条件,首先，,煤矿瓦斯抽放规范,（,AQ1027,2006,）要求,(1),矿井瓦斯抽采量,2m3/min(,换算为标准纯量,),；,(2),煤与瓦斯突出矿井；,(3),瓦斯资源可靠，预计瓦斯抽采年限,5a,其次，,煤矿瓦斯抽采达标暂行规定,第十四条,煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井必须建立地面固定抽采瓦斯系统，,-,再其次，四川省规定,（,四川省小煤矿安全生产基本要求,）,有下列情况之一的矿井，且矿井抽采瓦斯纯量不低于,2m3/min,、稳定抽采,5,年以上的必须建立地面永久抽打瓦斯系统,（,3,）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：,生产能力,21,万,t,a,及其以上的矿井，大于,10m,min,；,生产能力,9,万,t,a,以上,21,万,t,a,以下的矿井，大于,8m,min,；,生产能力,9,万,t,a,及其以下的矿井，大于,6m,min,2012,年,5,月,5,日八益煤业公司苗圃煤矿（,Q=11.66m3/min,建立了地面固定抽采瓦斯系统,43110,东平巷掘进未超前预抽,）突出,3,人死亡。,3),设置移动瓦斯抽采系统的条件,不具备建立地面固定瓦斯抽采系统条件或矿井瓦斯抽采系统不能有效覆盖的局部区域需进行瓦斯抽采的，可采用局部瓦斯抽采，并在井下设置移动瓦斯抽采系统。,4,）抽采瓦斯方法,（,1,）抽采邻近层卸压瓦斯,邻近层？,卸压瓦斯？,以凤凰煤业为例,瓦斯压力从,2MPa,降为,0.2MPa,时,煤层原始瓦斯含量就就从,10.2 m3/t,降为,4.5m3/t,即每一吨煤有,5.7m3,的瓦斯要释放出来,.,图,1.9,顶、底板钻孔，向上、向下同时抽,（,2,） 预抽煤层瓦斯,a.,煤层抽采瓦斯难易程度,煤层瓦斯抽采的难易程度划分表,分 类,钻孔流量衰减系数,(d,-1,),煤层透气性系数,(m,2,/MPa,2,.d),容易抽采,10,可以抽采,0.003,0.05,0.05,0.1,b.,预抽煤层瓦斯方法,穿层钻孔或顺层钻孔预抽煤层瓦斯,（原始煤层条件下抽）,5,）抽采瓦斯队伍与管理,（,1,）组织机构与人员,a.,应设立瓦斯抽采的专门机构，配备专业施工队伍，负责钻孔施工、管路安装、瓦斯参数测定、管路维护等工作。,定员不得少于,10,人,负责人,1,人、技术员,1,人、抽采泵司机,3,人、瓦斯抽采检测工,2,人和钻、钳、管工,3,人 。,b.,抽采队负责人、技术员作为煤矿安全管理人员，,应经有相应资质和培训能力的煤矿安全培训机构进行专门的安全业务培训，并取得安全工作,资格证书,，方能上岗；,抽采泵司机、施钻工、瓦斯抽采检测工作为煤矿特种作业人员，,必须经有相应资质的煤矿安全培训机构进行培训，并取得特种作业人员,资格证后，才能上岗。,c.,矿井必须配备,专业技术人员，负责瓦斯抽采日常管理，总结分析、研究和改进抽采技术方案以及组织新技术推广方面工作,。,d.,矿井瓦斯抽采工作由,矿总工程师或技术责任人负全面技术责任,。应定期检查、平衡瓦斯抽采工作，解决所需设备、器材和资金；负责组织编制、审批、实施、检查抽采瓦斯工作长远规划、年度计划和安全技术措施，保证瓦斯抽采工作面的正常衔接，,做到“掘、抽、采”平衡。,6,）抽采瓦斯达标目前：,AQ1026,2006,综合考虑：,高瓦斯矿井,，,两个,30%,（抽采的瓦斯浓度达到,30%,矿井抽出率达到,30%,）。,煤层的可解吸瓦斯含量降低到,8m3/t,以下。,突出矿井,，开采保护层或预抽煤层瓦斯后，其,瓦斯压力降到,0.74Mpa,以下或煤层瓦斯含量降低到,8 m3/t,以下,，矿井抽出率,30%,以上,。,2012,年,3,月,1,日后，执行,煤矿瓦斯抽采达标暂行规定,1,）责任人和技术负责人,煤矿企业主要负责人为所在单位瓦斯抽采的第一责任人，,煤矿企业、矿井的总工程师或者技术负责人（以下统称技术负责人）对瓦斯抽采工作负技术责任，,2,）,评价工作体系、评判细则、制度,3,）编制计划,4,）抽采泵能力,5,）,抽采达标工艺方案设计,6,）,采掘工作面进行瓦斯抽采前，必须进行施工设计,7,）,按设计施工和施工验收,8,）抽采基础条件和抽采效果评判,9,）抽采基础条件不达标的认定,有下列情况之一的，应当判定为抽采基础条件不达标：,共八条（无抽采系统、无抽采规划和年度计划、无方案和施工设计、无施工验收、无达标自评价体系、泵和管网能力不足、抽采计量不正确、无测试条件等）,10,）,预抽有效控制范围界定和均匀程度进行评价,11,）划分评价单元,12,）,预期达标后再现场实测效果指标,13,）,采掘工作面瓦斯抽采效果达标的最后认定,采掘工作面同时满足风速不超过,4m/s,、回风流中瓦斯浓度低于,1%,时，判定采掘工作面瓦斯抽采效果达标。,抽采瓦斯达标，要求很严格。,1.5,杜绝瓦斯爆炸的点火源,重点是电气火与放炮起火。,其他火源要引起足够重视。,1.6,防止爆炸事故扩大,1,）高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井的煤巷掘进工作面，安装隔抑爆设施（目前常用被动式隔抑爆装置）（,150,条，,87,页）,2,）撤人、断电，查明事故区火源并灭火，尽快恢复通风。,2,煤与瓦斯突出的防治,2.1,突出矿井鉴定和突出案例,1,）突出矿井鉴定,（,1,）发生过突出的煤层，或鉴定为有突出危险的煤层，为突出煤层。,（,2,）发生的安全生产事故，认定为突出事故的，该煤层为突出煤层。,（,3,）凡有以下情况之一，应当立即请有资质的单位进行突出煤层鉴定,鉴定未完成前按突出煤层管理。,第一，煤层有瓦斯动力现象的；第二，煤层瓦斯压力达到或超过,0.74MPa,的；第三，相邻矿井开采的同一煤层发生突出或被鉴定为突出煤层的。,(,应半年内完成突出鉴定,),（,4,）新建矿井应据地质资料进行突出危险性鉴定。经评估为有突出危险的新井，建井期间应对开采煤层及可能对采掘活动造成威胁的煤层进行突出危险性鉴定。,(5),按突出煤层管理直接申请认定的，或规定时间内未完成突出鉴定的,图,2.1,突出实例,1,2,） 煤与瓦斯突出案例,图,2.2,突出实例,2,图,2.3,某矿突出示意图,2.2,突出防治,1,）突出定义和突出前预兆,（,1,）,突出的定义：在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内，突然向采掘空间抛出的、异常的动力现象，叫煤与瓦斯突出。,(2,）突出前的预兆：,有声预兆,a.,响煤炮。在煤层内发出像机关枪、炮击声的声音。由于条件不同，声音大小、间隔时间也不相同。,b.,压力突然增大。支柱受压，发出“咔咔”的响声，或发出劈裂折断的响声，手摸煤壁能感到冲击和震动；有煤岩层的破裂声；有时会听到气体穿过含水裂缝时的“吱吱”声等。,无声预兆,a.,压力增大。顶板受压，片帮、掉碴、煤壁向外鼓，煤岩自行剥落。,b.,煤层发生变化。层理紊乱、变软，暗淡无光，煤层粉碎，煤质干燥。,c.,瓦斯及温度变化。瓦斯涌出异常，忽大忽小，煤尘增大，气味异常，发闷，打钻时喷煤、喷瓦斯，煤壁发冷，气温下降等。,2,）学习和执行,防治煤与与瓦斯突出规定,（,1,）防突工作原则,防突工作坚持,区域防突措施先行、局部防突措施补充,的原则。突出矿井采掘工作做到,不掘突出头、不采突出面,。未按要求采取区域综合防突措施的，严禁进行采掘活动。,区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。,（,2,）做到两个“四位一体”的综合防突,区域综合防突措施包括下列内容：,（一）区域突出危险性预测；,（二）区域防突措施；,（三）区域措施效果检验；,（四）区域验证。,局部综合防突措施包括下列内容：,（一）工作面突出危险性预测；,（二）工作面防突措施；,（三）工作面措施效果检验；,（四）安全防护措施。,（,3,）规定的权威和第一责任人,现行煤矿安全规程、规范、标准、规定等有关突出防治的内容与本规定不一致的，,依照本规定执行。,有突出矿井的煤矿企业主要负责人及突出矿井的矿长是本单位防突工作的,第一责任人。,有突出矿井的煤矿企业、突出矿井应当设置,防突机构，,建立健全防突管理制度和各级岗位责任制。,（,4,）发生突出即停产,突出矿井发生突出的必须立即停产,，并立即分析、查找突出原因；在强化实施综合防突措施、消除突出隐患后，方可恢复生产。,非突出矿井首次发生突出的必须立即停产,，按本规定的要求建立防突机构和管理制度，编制矿井防突设计，配备安全装备，完善安全设施和安全生产系统，补充实施区域防突措施，达到本规定要求后，方可恢复生产。,2,）区域防突措施,开采保护层和预抽煤层瓦斯,开采保护层分为上保护层和下保护层两种方式。,预抽煤层瓦斯可采用的方式有：地面井预抽煤层瓦斯以及井下穿层钻孔或顺层钻孔预抽区段煤层瓦斯、穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔或穿层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯、穿层钻孔预抽石门（含立、斜井等）揭煤区域煤层瓦斯、顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯等。,预抽煤层瓦斯区域防突措施应当按上述所列方式的优先顺序选取，或一并采用多种方式的预抽煤层瓦斯措施。,3,）开采保护层同时抽采被保护层瓦斯,图,2.4,开采保护层作用原理图,注：,B,对,A,来讲是下保护层，对,C,来讲是上保护层，应尽量开采上保护层，因上保护层同一水平受到保护。,图,2.5,卸压瓦斯喷出例示意图,4,）,穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯、顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯,图,2.6,掘进条带预抽,某矿,20102,试验区，预抽瓦斯一年左右，瓦斯压力、煤层瓦斯含量降低。,试验区测得的煤体变形。,煤层透气性系数提高。,预抽瓦斯之所以能防突。,5),层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施,图,2.7,顺层孔预抽煤巷条带瓦斯突,5),穿层钻孔预抽石门揭煤区煤层瓦斯区域防突措施（重视揭穿突出煤层）,图,2.8,穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯,区域防突措施,石门揭穿突出煤层步骤（补充）,国务院办公厅转发发展改革委安全监管总局关于进一步加强煤矿瓦斯防治工作若干意见的通知,国办发,201126,号国务院办公厅二一一年五月二十三日,（十）,加强矿井揭露煤层管理。,煤与瓦斯突出矿井的突出煤层、邻近矿井同一煤层曾出现瓦斯动力现象等矿井煤层揭露设计，应按有关规定认真编制，由煤矿企业技术负责人严格审批后实施。,凡未经批准擅自揭露突出煤层，或误揭露突出煤层的，要严肃追究有关责任人责任。,高瓦斯矿井各煤层和突出矿井的非突出煤层,在新水平开拓工程,首次揭穿这些煤层,时,执行石门（立井、斜井）揭煤工作面的局部综合防突措施。,3,防止煤尘爆炸,3.1,煤尘,1),煤尘定义,煤尘指煤矿生产过程中产生的直径小于,1,毫米的煤粒。,2,）煤尘产生,井下的采煤、掘进、运输、提升等生产过程，几乎所有作业，都能产生煤尘。,产生煤尘的作业有钻眼；爆破：爆破后清理工作面；落煤；运输：装载；顶板管理；支架；顶板的沉降或冒落：提升；地压,(,包括冲击地压,),：甚至矿工在巷道中走动，也产生煤尘。,一般说来，没有防尘措施的煤矿井下昼夜产生的煤尘量约等于采煤量的,1,左右，甚至高达,3,5,，尤其是机械化采煤，煤尘产生量更大。,3,）煤尘爆炸的原因,煤尘氧化能力显著增强。在较低的温度时，就能放出大量的可燃气休聚集在尘粒的周围。,如果氧化反应放出的热量能够有效地传递给附近的煤尘，这些煤尘也就迅速受热分解，跟着燃烧起来。,过程连续不断地进行，达到一定程度时，便能发展成为剧烈的爆炸，如果氧化生成的热量很快被周围介入所吸收，氧化反应便不能扩大，也就不能发展为爆炸。,4,）煤尘爆炸条件,（,1,） 煤尘爆炸性；,（,2,） 煤尘浮游在空气中，且具有一定的浓度。我国煤尘爆炸浓度下限为,45g/m3,；最强浓度为,300,400g/m3,。,（,3,） 能点燃煤尘爆炸的高温热源，,610,1015,。,5,）煤尘爆炸特征,（,1,）形成高温、高压、冲击波,（,2,）,CO,浓度高,（,3,）连续爆炸反应、连续爆炸间隔短,（,4,）煤尘爆炸具有感应期,（,5,）挥发份减少或形成“粘焦”,6,）煤尘爆炸性确定,（,1,）煤尘爆炸指数,按照煤的工业分析方法,(GB212-1977),对煤尘试样进行分析，并按照下式计算可燃挥发分含量,式中,Vr-,煤尘的可燃挥发分含量,(,或叫煤尘爆炸指数,),，,%,；,Vf-,煤尘的挥发分，,%,；,Af-,煤尘的灰分，,%,；,Mf-,煤尘的水分，,%,。,（,1,）煤尘爆炸指数,一般情况下，,Vr,10%,的煤尘为无爆炸危险性，而,Vr,10%,的煤尘基本都有爆炸危险性。但是，有的煤尘,Vr,10%,却没有爆炸性，比如同华煤矿,(,松藻二井,),煤尘爆炸指数为,15.92%,却没有爆炸性；而萍乡青山煤矿，,Vr,10%,的煤尘却有爆炸性。所以，,Vr,值只能作为煤尘爆炸危险性的初步判断。,（,2,）煤尘爆炸性最后确定,最后确定其爆炸性，要经大管状煤尘爆炸测定仪鉴定。,CN61M/C-2,7),煤尘爆炸的破坏性、残忍性,煤尘爆炸的破坏性,高温高压气体和冲击波：煤尘爆炸火焰温度为,1600,2000,，重庆煤科分院测定,2242,，火焰延续时间可达几十秒到,1,分钟。煤尘爆炸可使空气加热到,2300,2500,爆炸波传播速度可到,2340m/s,；爆炸产生的压力为,0.7355MPa,，重庆煤科测定为,0.93MPa,，美国测定为,1.9MPa,。,一氧化碳气体：常为,2,3%,，甚至高达,8%,；,70,80%,的受害者为一氧化碳中毒。,1960.5.9,山西大同矿务局老白洞,684,1968.10.24,山东新汶矿务局华丰,108,1969.4.4,山东新汶矿务局潘西煤矿,115,2005.11.27,黑龙江七台河东风煤矿,171,四川省某矿,1972,年,3,月,20,日煤尘爆炸,3.2,防止煤尘爆炸,1,）,总体上做到,（,1,）降低煤尘的产尘量,（,2,）风和水降尘,（,3,）及时清扫沉积煤尘,（,4,）消除瓦斯爆炸,（,5,）消除火源,2,）防降尘措施,(1),矿井必须建立完善的防尘洒水系统,永久性防尘水池容量不得小于,200m3,，且贮水量不得小于井下连续,2,小时的用水量，并设有备用水池，其贮水量不得小于永久性防尘水池的一半。防尘管路应铺设到所有可能产生粉尘和沉积粉尘的地点，管道的规格应保证各用水点的水压能满足降尘需要，且必须安装水质过滤装置，保证水质清洁。,2,）防降尘措施,(2),井下巷道,(,掘进面,),、装和卸煤点,，,安设防尘水管，并有支管和阀门。没有防尘水管的采掘工作面不得生产,。,(3),实现重点部位水喷雾,采用高压喷雾降尘措施后采掘工作面应达到的降尘效果：,a.,对爆破掘进工作面在爆破产尘采取高压喷雾降尘技术措施后，工人开始作业前工作地点的总粉尘降尘效率应,95,；呼吸性粉尘降尘效率应,80,。,b.,在无其他防尘措施条件下，掘进机截煤时采取高压喷雾降尘技术措施后司机处的总粉尘降尘效率应,90,；呼吸性粉尘降尘效率应,75,。,c.,采煤机截煤时采取高压喷雾降尘技术措施后司机处的总粉尘降尘效率应,85,。,d.,炮采面爆破时在采煤面采取高压喷雾降尘技术措施后，工人开始作业前工作地点的总粉尘降尘效率应,90,。,2,）防降尘措施,(4),掘进井巷和硐室时,，必须采取湿式钻眼、冲洗井壁巷帮、水炮泥、爆破喷雾、装岩,(,煤,),洒水和净化风流等,综合防尘措施,(17),；,(5),炮采工作面,：湿式打眼、用水炮泥；爆破前后冲洗煤壁，爆破时应喷雾降尘，出煤时洒水；采煤机和掘进机有内喷雾和外喷雾,(154),；,(6),开采有煤尘爆炸危险煤层的矿井,，必须有预防和隔绝煤尘爆炸的措施,(,安装隔抑爆设施,-,水槽棚或水袋，,定期冲洗存积煤尘,，主要大巷刷浆,)(155),；,(7),佩戴防尘口罩,3),粉尘监测人员及设备配备,粉尘监测人员及设备配备要求如下,测尘点数量,测尘人员数量,测尘仪器数量,60,4,人,8,台,露天煤矿和地面工厂,2,人,4,台,