矿井瓦斯防治技术.ppt

矿井瓦斯防治技术 苏文叔 研究员 主要内容 一、瓦斯的危害性 二、矿井瓦斯等级 三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 五、巷道积聚瓦斯排放方法 六、回采工作面上隅角瓦斯防治技术 七、巷道贯通 八、防止引爆火源 九、瓦斯检测 十、安全监控 十一、安全技术管理 一、瓦斯的危害性 一、瓦斯的危害性 u窒息性 u CH4 43%, O2 12%, 呼吸非常短促 u CH4 57%, O2 9%, 即刻昏迷，有 死亡危险 一、瓦斯的危害性 u爆炸性 u爆炸三条件 l瓦斯浓度 5%16% 3.6% l引爆火源 l空气氧含量12% 一、瓦斯的危害性 u爆炸的主要危害 u高压冲击波 l音速，最高1000m/s以上 l波峰压力0.50.8MPa,最高2MPa l传播几千米,甚至地面 l人员伤亡 l摧毁井巷支架、设备、破坏通风系统 l扬起煤尘，产生新的瓦斯、煤尘爆炸源，引起二 次爆炸 l二次反冲，破坏更为严重，容易产生二次爆炸 一、瓦斯的危害性 u爆炸的主要危害 u高温火焰锋面 l传播速度初期较慢，随后从100m/s迅速增长到 音速以上，最高2500m/s l传播几十米几百米，少数可达几千米 l温度可达21502650oC l人体皮肤、呼吸器官大面积烧伤 l烧坏井下电器设备、电缆，引燃井下可燃物， 产生新的引爆火源 一、瓦斯的危害性 u爆炸的主要危害 u有毒有害气体 l CO2达到9%， O2下降到6%，人员窒息 l CO高达12%，短时间即可致人死亡 一、瓦斯的危害性 u爆炸的主要危害 u引发煤尘爆炸 l产生大量CO，浓度2%3%，有时高达7%8% ，最高14%18%，致人死亡的主要原因（ 70%80%） l灾区瞬时气温达23002500oC l连续爆炸呈跳跃式增大，越远破坏力越强 冲击波速度可达2340m/s，沉积煤尘再次扬 起 火焰速度11201800m/s，点燃扬起的浮沉 产生二次、三次爆炸 l爆炸压力每次都增加57倍 l摧毁整个矿井 一、瓦斯的危害性 u突发性 u瓦斯突然喷出 u煤与瓦斯突出 u煤与瓦斯突出主要危害 u突出冲击波 l摧毁巷道设施，人员伤亡 l破坏通风系统 u瓦斯逆流，几百米，上千米，甚至整个矿井 l人员窒息 l瓦斯爆炸 u煤流埋人 二、矿井瓦斯等级 二、矿井瓦斯等级 u 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 10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min 。 高瓦斯矿井：矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿 井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。 煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井 低瓦斯矿井中，相对瓦斯涌出量大于10m3/t或有 瓦斯喷出的个别区域（采区或工作面）为高瓦斯 区，该区应按高瓦斯矿井管理。 三、巷道顶板附近瓦斯 层状积聚防治技术 三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 u容易出现层状积聚的巷道 在顶板10m范围内有高瓦斯涌出源 石门接近煤层 巷道过地质构造破坏带 巷道有瓦斯喷出 三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 u层状积聚与巷道风速有关 正常瓦斯涌出条件下， 0.5 m3/min, 风速 1m/s 三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 u防治技术 增加巷道风速 增大顶板附近的风速 导风板法 分支压风管法 引射器法 三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 u防治技术 康达风筒 旋转风流 1530m/s 三、巷道顶板附近瓦斯层状积聚防治技术 u防治技术 封闭隔绝瓦斯源 裂隙瓦斯 l背板和黏土 l充填其他化学材料 抽放瓦斯涌出量大 四、顶板冒落空洞积聚 瓦斯处理技术 四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 u案例 2007.4.16 河南平顶山宝丰县王庄煤矿，重特大 瓦斯煤尘爆炸，死31人，伤9人 东三平巷交叉口冒顶，停风一个月的东三平巷 积聚瓦斯向外涌出，充满冒落空洞 放明炮处理冒顶 四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 u充填空洞法 黄土充填法 泡沫塑料充填法 泡沫塑料块 浇注泡沫塑料 实用条件 冒顶范围较大 有自然发火危险 四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 u风流吹散法 风幛法 实用条件 l冒高0.5m/s 优点：简单、经济 四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 u风流吹散法 分支风管法 实用条件 l冒高 2m l体积 6m3 l风速 0.5m/s 优点：简单易行 缺点：降低工作面有效风量 分支压管法 四、顶板冒落空洞积聚瓦斯处理技术 u封闭抽放法 适用条件 瓦斯涌出量大 巷道风量不足 优点：技术可行、效果好 缺点：工艺相对复杂，成本较高。易产生自然发火 五、巷道积聚瓦斯排放方法 五、巷道积聚瓦斯排放方法 u原因 因故停风 盲巷 u安全技术措施 组织分工，总工程师现场指挥 回风系统撤人、停电，设置警戒 严格控制工作面风量，严格控制排放浓度，严 禁“一风吹” 排放结束后，全面检查排放区通风瓦斯情况 五、巷道积聚瓦斯排放方法 u案例 2006.11.15 山西大同轩岗煤电焦家寨煤矿，重 特大瓦斯爆炸，死47人，伤2人 掘进巷无计划停风，一风吹，距巷口630m处动 力电缆两接线盒失爆 五、巷道积聚瓦斯排放方法 u常规方法 增阻排放法 断开排放法 三通排放法 分段排放法 u变频风机，自动排放 六、回采工作面上隅角 瓦斯防治技术 六、回采工作面上隅角瓦斯防治技术 u案例 1995.12.31 盘江老屋基矿，131211回采面上隅 角重特大瓦斯爆炸，死65人，伤24人 工作面上隅角抽排瓦斯不充分，瓦斯积聚超 限，放炮员无上岗证，违章放炮引爆瓦斯 六、回采工作面上隅角瓦斯防治技术 u常规方法 挂风幛 排瓦斯尾巷 抽采 七、巷 道 贯 通 七、巷 道 贯 通 停头、正常通风、检查瓦斯 相距20m以上 正常掘进 七、巷 道 贯 通 u专人现场统一指挥 停掘工作面，设置栅栏，正常通风、检查瓦斯 掘进工作面每次爆破前，派专人到停掘工作面检 查瓦斯 只有两个工作面及回风瓦斯不超限，才能爆破 贯通后，停止采区一切工作，调整通风系统，稳 定后方可恢复工作 u间距20m的平行巷道联络巷贯通,也必须按 此规定 七、巷 道 贯 通 u1996.5.21 平煤集团十矿，准备工作面发生重 特大瓦斯爆炸，死84人，伤68人 切眼贯通后，由机掘队随意调风，作业点 风流不稳定，风量严重不足，瓦斯积聚 瓦斯探头用炮泥、塑料布、衣服等堵塞 八、防止引爆火源 八、防止引爆火源 u引爆火源统计 放炮 46% 机电失爆 17% 带电作业 18% 其它 19% 八、防止引爆火源 u严禁携带香烟、火柴、打火机等点燃物下井 u井下严禁使用灯火照明和非防爆照明工具 u严禁井下拆卸、敲打、撞击矿灯；加强矿灯 防爆性能检查，失爆矿灯严禁入井 u非金属材料制品必须符合阻燃抗静电要求 八、防止引爆火源 u采用合格防爆型电气设备，并加强检查维 修 防止电缆碰撞、急弯、划伤刺伤 连接牢固，无鸡爪子、羊尾巴、明接头 设置保护接地和漏电保护装置 严禁带电维修和搬迁电气设备 八、防止引爆火源 u案例 1996.11.27 山西大同市新荣区东村煤矿，瓦斯煤 尘爆炸，死114人 乡镇煤矿，低瓦斯矿井（5.6m3/t、0.23m3/min)， 6号贯眼工作面35m处于盲巷，带电检修80开关 八、防止引爆火源 u必须使用煤矿许用炸药和许用电雷管 u严禁 用煤粉、块状材料或其他可燃物作封泥 严禁无封泥、封泥不足或不实进行爆破 严禁火花起爆和裸露爆破 九、瓦 斯 检 测 九、瓦 斯 检 测 u采掘面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到 1.0%时，必须停止用电钻打眼 u爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到 1.0%时，严禁爆破 u采掘面及其他作业地点风流中、电动机或其 开关安设地点附近20m以内风流中的 瓦斯浓 度达到1.5%时候，必须停止工作，切断电源 ，撤出人员，进行处理 u采掘面及其他巷通内，体积大于0.5m3的空间 内积聚的瓦斯浓度达到2%时，附近20m内必 须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理 九、瓦 斯 检 测 u采掘工作面瓦斯检查次数 低瓦斯矿井每班至少2次 高瓦斯矿井每班至少3次 有突出危险、有瓦斯喷出危险和瓦斯涌出量较大 、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查 ，并安设甲烷断电仪 在有自然发火危险的矿井中，必须定期检查CO 浓度、气体温度等变化情况 所有采掘工作面、硐室、使用中的机电设备的设 置地点、有人员作业的地点都应纳入检查范围 九、瓦 斯 检 测 u瓦斯检查制度 矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风 区区长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时 ，必须携带便携式甲烷检测仪。瓦斯检查工必须携 带便携式光学甲烷检测仪，安全监测工必须携带便 携十式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪。 瓦斯检查员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告 制度，并认真填写瓦斯检查班报 瓦斯浓度超限时，瓦检员有权责令现场人员停止工 作，并撤到安全地点 十、监 控有效 十、监控有效 u按AQ1029-2007要求布置、安装和管理， 确保系统可靠、连续运行 u中心站 双回路供电、双机备份、备用机能在5min内投 入工作 实时监控 全部采掘面瓦斯浓度变化 被控设备通、断电状态 十、监控有效 u井下设备之间使用专用阻燃电缆或光缆连接 u传感器种类、数量、安装位置、信号电缆和 电源电缆敷设等符合规定 u监测设备的报警点、断电点、断电范围、复 电点设置和信号传输符合规定，瓦斯超限断 电及时有效，并按规定定期调试、校正、性 能完好，工作正常 u矿井具有相应的安全监控系统技术管理能力 十一、安全技术管理 十一、安全技术管理 u防突是技术管理中的瓶颈，是安全施工中的 重中之重 u成立揭煤领导小组，统一指挥 u总工程师必须亲自指挥 u建立健全各项规章制度 u有令必行，有禁必止 u施工人员及管理人员必须经过安全技术培训 ，特殊作业人员必须持证上岗 十一、安全技术管理 u建立入井检身制度 所有人员必须接受检身 入井人员严禁携带香烟、火柴、打火机、手机 、非防爆灯具等一切发火物品 严禁不戴安全帽、穿化纤工作服、拖鞋、凉鞋 等入井 严禁酒后入井 十一、安全技术管理 u入井检身员岗位职责 牢固 树立“安全第一，预防为主”思想 严格执行“入井检身制度” ，对上级领导和来宾 一视同仁 要有高度责任心，坚守岗位，不得擅自离岗 认真清点出入井人员 十一、安全技术管理 u瓦检员岗位职责 必须熟悉光学瓦斯检定器的结构、性能、使用及维 护方法 须经专门培训，考核合格，持证上岗 每天必须跟班检查瓦斯，严禁空班漏检 作好瓦斯检查记录，填写瓦斯检查记录牌板 工作面风流中瓦斯浓度达1%时，必须停止电钻打眼 ；爆破地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达1%时 ，严禁爆破 工作面风流，电机或开关安设地点附近20m以内， 风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断 电源，撤出人员，进行处理 爱护瓦斯检定器，做到随时保养，及时换药和校正 ，确保检测数据的准确性 十一、安全技术管理 u放炮员岗位职责 必须持有“放炮员作业许可证”，严格按煤矿 安全规程和放炮操作规程进行作业 爆破物品的运送存放必须安全可靠，进入工作面 前必须敲帮问项，检查瓦斯、炮眼位置 必须亲自装药、连线 装药时应用木棍装填，炮泥或水炮泥封口，严禁 用纸、煤、渣石封炮眼 严禁使用明电、明火和火雷管放炮 严禁利用残眼继续加深炮眼；严禁掏瞎眼，如遇 瞎炮，应距