煤矿瓦斯防治及事故案例分析.ppt

煤矿瓦斯防治 及事故案例分析,主讲：苗建军 山东煤矿安全监察局鲁中分局监察专员 山东煤炭学会理事 山东煤炭科技编委会委员 注册安全工程师、高级工程师,什么是“一通三防” 为什么要学习“一通三防” 怎样学好“一通三防” 抓重点 抓关键 解决深层次问题,！,矿难频发吞噬生命,2010年3月1日7时29分，神华集团内蒙古乌海能源有限公司骆驼山煤矿在建矿井发生透水事故， 31人遇难。,2010年3月15日20：30，河南新密市东兴煤业有限公司主井西大巷第一绕巷发生电缆着火事故，当班入井31人，6人安全升井，25人遇难。,2010年3月28日13时40分许，山西华晋焦煤有限责任公司王家岭煤矿北翼盘区101回风顺槽发生透水事故，有153人被困井下。115人获救38人遇难。,2010年3月31日19时20分，河南伊川县国民煤业有限公司（半坡乡白窑村）井下发生煤与瓦斯突出事故，引起地面副井口爆炸，造成42死多人受伤。,第一章 概述,我国煤矿目前的安全现状,煤矿是我国工矿企业灾害事故的多发行业：2002-2008年，工矿企业一次死亡10人以上重特大事故中，煤矿事故死亡人数占83.6% 建国以来全国煤矿发生的24起一次死亡百人以上事故，其中19起为瓦斯事故。,建国以来一次死亡100人以上事故统计表,建国以来一次死亡100人以上事故统计表,建国以来一次死亡100人以上事故统计表,2007年全国煤矿事故死亡3786人,重大以上事故中，瓦斯事故起数和死亡人数占78.6%和80.3%,19702002年主要产煤国家位次变化 (Mt),主要产煤国家位次变化 (Mt),百万吨死亡率,2008年： 中国：1.182 美国：0.082 俄罗斯：0.41 波兰：0.25 印度：0.32 2009年我国煤矿首次达到1以下，为0.892,2004年以来8起百人以上事故,2009年11月21日，黑龙江龙煤集团鹤岗新兴煤矿（145万吨/年），发生特大瓦斯爆炸事故，108人死亡，65人受伤。 2007年12月5日23时15分，山西省临汾市洪洞县瑞之源煤业有限公司，井下发生瓦斯爆炸事故，105人遇难。 2005年12月7日15时15分, 河北唐山市开平区栗园镇恒源实业有限公司（刘官屯煤矿）井下发生瓦斯爆炸，造成91人死亡，17人下落不明，共计108人遇难。 2005年11月27日21时40分，黑龙江省龙煤集团七台河分公司东风煤矿皮带井发生一起爆炸事故，169名矿工遇难。 2005年8月7日13时30分，广东省梅州市兴宁市王槐镇大兴煤矿-420掘进工作面发生透水事故，井下有121名工人被困。 2005年2月14日15时左右，辽宁省阜新矿业(集团)公司海州立井发生的特大瓦斯爆炸事故，井下214名矿工遇难。 2004年11月28日7时10分, 陕西铜川矿务局陈家山煤矿发生瓦斯爆炸事故，166人死亡。 2004年10月20日22时47分, 河南郑州矿务局大平矿，井下发生瓦斯爆炸事故，148名矿工遇难。,2004年底至2005年,连续发生6起百人以上特别重大瓦斯(煤尘)爆炸事故，震惊国内外,陕西铜川陈家山11.28事故/死亡166人,辽宁阜新孙家湾2.14事故/死亡214人,河南郑州大平10.20事故 死亡148人,我省煤矿安全状况,2005年-2009年,山东省煤矿1990年以来重特大通防事故统计图,虽然我省煤矿多属低瓦斯矿井，但也曾有过惨痛教训。1968年和1969年曾连续发生了两起百人以上的瓦斯煤尘事故。2000年以来，全省煤矿共发生3人以上重特大事故33起、死亡231人，其中瓦斯煤尘事故12起，死亡100人，分别占事故起数和死亡人数的27.5%和43.3%。,19701990山东通防重特大事故,1975年3月10日潍坊朱刘店煤矿，明电放炮引起瓦斯煤尘爆炸，18人 1982年10月2日龙口矿务局洼里煤矿，排放瓦斯，矿灯失爆，瓦斯爆炸，13人 1986年11月24日枣庄矿务局山家林煤矿，皮带着火事故，24人 1988年12月30日枣庄市曹庄煤矿，明电放炮引起瓦斯煤尘爆炸，33人,山东省煤矿1990年以来重特大通防事故统计表(一),山东省煤矿1990年以来重特大通防事故统计表(二),对我省煤矿瓦斯防治工作的认识,煤矿现有的技术装备和经验，已经基本具备了控制和消除瓦斯煤尘灾害的能力。 矿井随着开采深度的增加，瓦斯、煤尘等自然灾害的危害性将进一步增大；特别是部分煤矿采空区火区与瓦斯并存，加大了治理难度。 煤矿管理人员对通防事故危害性的认识不足，存在侥幸、麻痹思想；现场通防措施落实上存在问题，是导致事故的根源。,我省220处矿井中，受瓦斯、煤尘、自然发火、冲击地压、高温等自然灾害威胁的矿井184处，占矿井总数的83.6%，其中煤与瓦斯突出矿井1处，高瓦斯矿井2处，存在高瓦斯区或瓦斯异常区矿井19处，受煤层自然发火威胁的151处，受煤尘威胁的矿井178处，受冲击地压威胁的矿井18处。有些矿井同时受多种灾害威胁，严重影响煤矿的生产安全。,山东煤矿受瓦斯煤尘威胁矿井分布图,产生事故的深层次原因： 我国煤矿95%是地下开采，煤层赋存条件复杂；60-70%的国有煤矿为高瓦斯矿井，30%以上为瓦斯突出矿井；采深超过1000m的煤矿占53%。,原有安全技术及管理水平已难以适应当前煤矿安全高效生产的需要。,在北川中学临时学校,温家宝在黑板上写下“多难兴邦”,一个民族在灾难中失去的 总会由进步来补偿,国务院常务会专门讨论瓦斯灾害治理问题 科技部决定采取煤矿安全科技行动专项计划 国务院专门成立瓦斯治理部际协调领导小组,温总理主持国务院第81次常务会,煤矿安全专家会诊 召集全国煤矿安全专家对45户重点监控企业进行会诊,国家对煤矿灾害治理高度重视、采取的应急对策,决定紧急采取7项措施治理煤矿瓦斯灾害,我国近年煤矿安全管理思路 一、管理、装备、培训并重 2005年4月提出瓦斯治理12字方针 2008年7月提出瓦斯治理16字工作体系,瓦斯治理“十二字方针”,先抽后采 监测监控 以风定产,瓦斯治理“十六字工作体系”,通风可靠系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定。 抽采达标多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标。 监控有效装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速。 管理到位责任明确、制度完善、执行有力、监督严格。,通风是基础 抽采是手段 监控是保障 管理是关键,发展不平衡、职工素质差： 农民工居多，文化水平低，遵章作业的自觉性差 因一个“穷”字来到煤矿，养家糊口为第一要务。,二、以人为本 从根本上提高从业人员素质,1、加强职工教育培训是保证安全生产的重要环节 2、提高职工待遇，树立主人翁思想 衣食足而知荣辱-管子 3、把职工责任义务落到实处 杜绝违章指挥：己所不欲，勿施于人 4、建立现代企业安全文化 建立安全生产诚信机制： 足兵，足食，民信之矣-孔子 改善工作作风： 勿以善小而不为，勿以恶小而为之,河南新密：安监局长的 十个“不知道”,月日：分，河南省新密市东兴煤业有限公司发生火灾，造成名矿工遇难。月日中午，记者在新密市矿难现场找到了新密市安监局局长王瑞林，问了他个关于矿难的问题，其中个问题他直接说“不知道”或答非所问。(六证不全）,英国首相布莱尔正接受英国议会(道德)标准委员会的调查，因为他于2002年携夫人和孩子到一个烟草业巨头的城堡度了5天的假，而当时英国政府正要在公共场合禁止吸烟。对此，布莱尔辩解说自己不过是到一个老朋友那里玩了几天而已。,46,日本财政大臣中川昭一“饮酒”辞职,2009年2月14日西方七国财长和央行行长会议在罗马闭幕。在随后举行的记者招待会上，中川因精神恍惚、屡屡失言而被怀疑醉酒，因此受到谴责。17日辞职。,2008年2月15日新华网,广东省卫生厅副厅长廖新波陪同总理访问最穷的一个村。温总理自己独自撑着一把伞。,第二章 矿井通风基本知识,一、井下空气成分及安全标准,井下空气主要成分 井下空气主要组分：氧气、氮气。还有水蒸气和浮尘等。 一定条件下还会产生：甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、氢气、氨气等。,氧气： 物理性质：无色、无味、无嗅；对空气的相对密度为1.11；微溶于水；能使物质氧化，并能助燃 氧浓度与人的关系： 休息时：0.25L/min左右; 工作和行走时:1-3L/min; 氧含量减至17%时:静止状态对人影响小, 工作时感到剧烈心跳和气喘； 氧含量减至9-12%时：失去理智不能自控，昏迷； 氧含量减至6-9%时：很快失去知觉，若不急救 就会死亡。 规程第100条规定：在采掘工作面的进风流 中，氧气浓度不得低于20%。,氮气 物理性质：无色、无味、无嗅、无毒；对空气的相对密度为0.97；微溶于水；不助燃。氮气含量高时，可使氧含量相对减少使人窒息。 井下氮气含量增加原因： 有机物的腐烂; 爆破作业; 煤岩层中与瓦斯同时涌出。,井下有毒有害气体,二氧化碳 规程规定：采掘工作面的进风流中二氧化碳浓度不得超过0.5%；矿井总回或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时，必须立即查明原因进行处理。采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中二氧化碳浓度超过1.5%时，必须立即停止工作，撤出人员。 二氧化碳主要来源： 井下有机物的氧化分解； 煤或岩石缓慢氧化和矿井水与酸性岩石的分解； 从煤岩层中涌出； 煤自燃、井下发生火灾或煤尘、瓦斯燃烧爆炸； 人的呼吸和爆破工作等。,甲烷 物理性质：无色、无味、无嗅、无毒；对空气的相对密度为0.55；微溶于水；具有燃烧性和爆炸性。含量高时，可使氧含量相对减少使人窒息。 主要来源： 从煤岩层中涌出； 井下有机物的氧化分解。,一氧化碳 物理性质：无色、无味、无臭；剧毒性；浓 度达到13-75%时具有爆炸性。 一氧化碳来源： 爆破作业。1kg炸药爆炸可产生100L一氧化碳。 井下火灾。1m3木材燃烧产生500m3一氧化碳。 煤尘、瓦斯燃烧或爆炸。产生大量的一氧化碳，对人的伤害更大。,氮氧化合物 来源：炸药爆炸可产生大量的一氧化氮 和二氧化氮。 危害性：对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织 有强烈腐蚀作用。,二氧化硫 物理性质：无色、有强烈的燃烧硫磺气 味，易溶于水。 危害性：对人的眼、鼻、呼吸道及肺部组织 有强烈刺激腐蚀作用。,硫化氢 物理性质：无色、有臭鸡蛋气味，易溶 于水。具有燃烧、爆炸性。 危害性： 强毒性； 浓度达到6%时遇火爆炸。,氢气 物理性质：无色、无味、无嗅；是最轻的气体； 难溶于水；浓度达4-74%时有爆炸性 来源： 蓄电池机车的充电过程放出氢气； 火灾区域或矿层也可以放出氢气。,氨气 物理性质：氨水臭味；易溶于水。 危害性：毒性极强，刺激皮肤及上呼吸道而引起咳嗽、头晕，严重时失去知觉，以致死亡。,矿井有害气体最高允许浓度,二、井下气候条件,井下气候条件 指井下空气的温度、湿度和风速三者综合所给予的舒适感觉程度。 井下气候条件好坏，对人体健康和劳动生产率的提高有着重要影响，是保证矿井安全生产的重要因素。,井下空气温度 规程规定：采掘工作面的气温不得超过26；机电设备硐室的气温不得超过30；冬季总进风的气温不得小于2。 即除机电硐室外井下风流的气温允许在2-28的范围内变化。当井下气温超过规定时，应采取加热或降温的措施。,井下空气湿度 定义：指空气中所含水蒸气的多少。 表示方法：相对湿度、绝对湿度。矿井通风中所指的湿度，一般为相对湿度。 井下状况：在矿井回风路线上，因气温几乎不变，故湿度几乎不变。夏季矿井主要回风道湿度一般都接近100%。,井下允许风流风速,矿井风量规定,矿井总风量: Q矿=（Q采+Q掘+Q硐）k矿 米3/分 K一般为1.2-1.5 掘进工作面风量：不低于40米3/分 煤巷最低风速：不低于0.25米/秒 岩巷最低风速：一般不低于0.15米/秒 井下每人每分钟供风：不低于4米3/分 按炸药量计算：每公斤炸药爆炸后所需风量不低于25米3/分,井下气候条件的改善 空气的预热：通常采用的方法是使用蒸汽或水暖设备，将部分风量预热，使混合后的气温不低于2 降温： 通风降温。提高矿井进风量、加大风速，建立合理通风系统，并联通风，采用下行风、W型通风等。 杜绝热源及减弱其散热强度。避开局部热源、尽量利用岩石巷道进风等。 用冷水喷雾降低工作面温度。 制冷降温。三种方式：地面集中制冷、井下集中制 冷、井下移动冷冻机制冷。,三、矿井通风系统,矿井通风系统：是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风网路、通风动力和通风控制设施的总称。 矿井通风系统包括：进回风在井田内布置方式；主扇的工作方法；通风网络、通风设施等。,通风系统可靠性： （1）在生产时期利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流； （2）保证作业空间有良好的气候条件； （3）冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘； （4）突发事件对系统影响小； （5）在发生灾变时，能有效、及时地控制风向及风量，并与其它措施结合，防止灾害的扩大。,通风系统基本要求 进风井口必须布置在不受有害和高温气体、粉尘侵入的地方，并能防洪、防冻； 矿井必须采用机械通风； 尽可能采用并联通风系统。避免在系统中设置过多的风门、风桥、调节窗等； 箕斗井或装有带式输送机的井筒兼作进风井时，必须符合规程对风速、防尘和消防的规定要求。,通风方法 自然通风：利用自然因素产生的通风动力，致使空气在井下巷道流动的通风方法。 注：自然风压在全年内会出现风流的反向，在通风管理中应予以充分重视。 机械通风： 工作方式：压入式、抽出式、混合式。目前多采用抽出式。 抽出式通风优点： 回风流可以集中而迅速地流入回风系统而排出井外； 通风设施安设在回风侧，不妨碍行人，管理简便又控制可靠； 主要通风机一旦停止运转，一定时间内采空区、采掘工作面有害气体不易涌出。,通风方式 分类：中央式、对角式、混合式和分区式,1、中央式： 进回风井位于井田走向中央，风流在井下的流动路线是折返式。 中央并列式： 进、回风井布置在井田中央工业广场。 特点：地面建筑和供电集中，便于管理，建井期较短，便于贯通，井筒延伸通风方便，但风流路径长，风阻较大，井底车场和进回风井间压差大，漏风大。 适用条件：井田走向长度不大（小于4km），瓦斯及自燃不严重的矿井。,(a) 中央并列式,主井,副井,风井,中央分列式： 其进回风井沿井田倾斜方向相隔一段距离。回风井位于井田浅部边界沿走 向的中央，不在工业广场内。 特点：进回风井巷间的漏风通过中央采区的采空区，工业广场不受抽出式主要通风机噪音的影响。 适用条件：与中央并列式相同。,(b) 中央分列式,风井,主井,副井,2、对角式： 进风井位于井田中央，回风井设在沿走向的两翼。 特点：通风路线较短，阻力和漏风较小，各采区间风阻较均衡，便于按需分风。工业广场不受回风污染和抽出式主要风机噪音危害。 适用条件：井田走向长，产量高，需风量大，易自燃，有突出危险的矿井。,（c）两翼对角式,风井,风井,主井,副井,3、混合式： 适用不同的开采范围。如开采初期可采用中央式布置，随范围的扩大可形成与对角混合式的系统。 适用范围：井田范围大、产量高、煤自然发火倾向性严重的矿井，煤与瓦斯突出矿井。,(d) 混合式,主井,副井,风井,风井,风井,通风网络 分类形式：串联、并联和角联网络 串联网络特点：串联的井巷越多、通风阻力越大；进风侧发生灾害将影响到回风侧；各段巷道中风量不能随意变更。 并联网络特点：并联的井巷越多、各井巷分得的风量也越小，通风阻力越小；各井巷互不干扰，安全性好。 角联网络特点：串联角联网络中的边缘风路的风流方向是稳定的，而对角风路中的风流方向不稳定。由于这个特点，在有瓦斯涌出的地点将给通风管理工作带来一定难度。因此，在通风管理中，应尽量避免出现角联网络。,通风构筑物 分类：风桥、风墙、风门等 风桥：进、回风平面相遇的地点，必须设置风桥。服务年限长、通过风量大于20m3/min的风桥，必须开掘在岩石中。 风墙：简称密闭。凡是不运输行人、又须遮断风流的井巷都应设风墙。如封闭火区、采空区和废弃的旧巷等。,风门：人员可以通行、风流不能通过的巷道中，至少要建立两道风门。 注意事项： 风门两侧压差大时，应设三道风门； 矿井主要进、回风巷之间风门应使用联锁。 主要风路的风门应设置反风门。,第三章 矿井瓦斯基本知识,第一节 瓦斯基本知识,一、矿井瓦斯的赋存,矿井瓦斯概念 是煤矿井下涌出有害气体的总称。主要成分是甲烷。 矿井瓦斯赋存 在煤层中的赋存状态：游离状态和吸附状态,在煤层中的垂直分带,二、矿井瓦斯涌出,煤层瓦斯含量 概念：指煤层在自然条件下单位重量或单位体积所含有的瓦斯量。 组成状态：包括游离状态瓦斯和吸附状态瓦斯。其中游离瓦斯约占10-20%，吸附瓦斯约占80-90%。 影响因素：一是在成煤过程中伴生的气体量和煤的含瓦斯能力；二是煤系地层保存瓦斯的条件。,矿井瓦斯涌出量 瓦斯涌出量的概念 绝对瓦斯涌出量：指采掘过程中单位时间涌出的瓦斯量。用m3/min或m3/d 表示。 相对瓦斯涌出量：在矿井正常生产条件下，月平均日产1t煤所涌出的瓦斯量。用m3/t 表示。,影响瓦斯涌出量的因素: 煤层瓦斯含量：是影响瓦斯涌出量的决定因素。原始瓦斯含量越高，涌出量越大 地面大气压力：大气压力突然降低时，会破坏原来的平衡状态，瓦斯涌出量就大；反之，就会减少。 ！警示：大气压突然下降时，加强对采空区和密闭附近的瓦斯检查。 开采规模。开采深度越深，涌出量越大；开拓与开采范围越大，涌出量越大；条件相同时，产量高的瓦斯涌出量大。,开采程序：厚煤层开采时，上分层的瓦斯涌出量大；下分层的涌出量显著减少。 采煤方法与顶板管理：机械化采煤，瓦斯涌出量高；水力采煤，涌出量低；采用全部陷落法管理顶板比采用充填法管理顶板，涌出量要高；回采率低，涌出量高。 生产工序:放炮或割煤时涌出量高，较平均时的一倍或几倍。,通风压力：采用抽出式通风的矿井，风压越高涌出量越大；采用压入式通风的矿井，风压越高涌出量越小。 采空区管理：多数采空区都积存大量瓦斯，其管理方法好坏对瓦斯涌出影响很大 。如该封闭未封闭或密闭质量差，会造成采空区涌出。,瓦斯来源分析 掘进区：煤（岩）巷掘进从煤壁和落煤中涌出的瓦斯。 采煤区：工作面煤壁、巷壁和落煤中涌出的瓦斯。 已采区：已采区的顶低板和浮煤中涌出瓦斯 注意：上述三部分构成矿井瓦斯总量。通过对瓦斯来源和组成比例的分析，可以找出主要瓦斯涌出源，并采取相应的安全管理措施。,矿井瓦斯等级鉴定 矿井瓦斯等级划分 煤矿安全规程规定：一个矿井中，只要有一个煤（岩）层发现过瓦斯，该矿井即为瓦斯矿井。根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式可划分为： 低瓦斯矿井：相对量10m3/t且绝对量40m3/min； 高瓦斯矿井：相对量10m3/t或绝对量40m3/min； 煤（岩）与瓦斯突出矿井,煤矿安全规程规定：矿井每年必须进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定工作，并鉴定结果报主管部门审批。新矿井设计前，地质勘探部门应提供各煤层的瓦斯含量资料，矿井瓦斯涌出量和瓦斯等级在设计任务书中确定。,第二节 瓦斯爆炸及其防治,一、瓦斯爆炸及其影响因素 瓦斯爆炸的概念 瓦斯在高温火源作用下，与氧气发生化学反应，生成二氧化碳和水，放出大量的仓热，这些热量能使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀，形成高温、高压并以极高的速度向外冲击而产生动力现象。,瓦斯爆炸的基本条件 一定的瓦斯浓度。瓦斯爆炸的界限一般在5-16%之间。 一定的引火温度。一般在650-750。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的金属表面、吸烟、放炮、架线火花、撞击或摩擦的火花等。 充足的氧气含量。实验证明，瓦斯爆炸界限随混合气体氧气浓度的降低而缩小。当氧气浓度降到12%以后，瓦斯就失去了爆炸性。,瓦斯爆炸的危害 爆炸温度。瓦斯爆炸的温度在1850-2650之间。这样的高温，不仅烧伤人员、烧坏设备，还可能引起井下火灾，扩大灾情。 爆炸压力。瓦斯爆炸后的压力约为爆炸前的10倍。在高温高压作用下，爆源处的气体以每秒几百米的速度向外冲击。伴随有正向和反向冲击，都具有极大的破坏性。 有毒有害气体。爆炸后产生大量有害气体。主要成分为：氧气6-10%、氮气82-88%，二氧化碳4-8%、一氧化碳2-4%。爆炸后生成大量一氧化碳是造成人员大量死亡的主要原因。 引起煤尘爆炸。爆炸产生的高温、高压作用下，冲击波以极快速度向四周扩散，扬起大量煤尘并使之参与爆炸，产生更大的破坏、力和更多的有害气体。据统计分析，很多爆炸事故不是单纯的瓦斯爆炸事故，而是煤尘参与了 爆炸。,瓦斯爆炸的影响因素 影响爆炸界限的因素 可燃气体的混入。如果有可燃气体混入，不仅会增加爆炸气体的总浓度，而且会使爆炸下限降低，扩大了爆炸的界限。 爆炸性煤尘的混入。多数矿井煤尘具有爆炸性。当混入煤尘时，会使瓦斯爆炸下限降低。如空气中煤尘含量为3g/m3时，爆炸下限降到3%。因此，做好防尘工作十分重要。 惰性气体的混入。混入氮气、二氧化碳等惰性气体，可以缩小瓦斯爆炸界限，降低爆炸的危险性。,影响引火温度的因素 瓦斯浓度。一般来说，瓦斯浓度在7-8%时其引火温度最低。 混合气体压力。压力越大，引火温度就越低。 火源性质。在一定温度条件下，火源的表面积越大，存在时间越长，越容易引爆瓦斯。反之，即使火源温度很高，而存在的时间较短，也不能引爆瓦斯。 这就是瓦斯爆炸的感应期。对煤矿安全生产有着重要意义。如煤矿现在使用的毫秒雷管和安全炸药，就是应用这一原理。,瓦斯爆炸发生的规律 据资料统计，90%以上发生在采掘工作面 瓦斯积聚发生的原因及地点 局部通风机停止运转。这一现象导致瓦斯爆炸的比例最大。主要是管理混乱、任意停开，机电故障、无计划停电停风等 风筒断开或严重漏风； 采掘工作面风量不足； 风流短路； 通风系统不合理、不完善 存有采空区或盲巷； 巷道支架后空间及高顶区； 瓦斯涌出异常； 局部地点。,引爆火源的类型及比例 电火花。电火花引起瓦斯爆炸的比重约为40%。其中，矿灯失爆、电缆明接头及带电作业所占比例较大。 放炮火花。放炮火花引起瓦斯爆炸的比重约为40%。主要是炮泥充填不满、最小抵抗线不够和放明炮、糊炮等。 撞击摩擦火花。因摩擦火花引起的爆炸事故起数仅次于前两位。 明火。 静电火花和地面雷击。,二、预防瓦斯爆炸措施 防止瓦斯积聚 1、保证采煤工作面的供风量，防止上隅角的瓦斯超限； 2、加强局部通风管理，保证局部通风机正常运转，避免局扇循环风； 3、及时密闭采空区和盲巷。,及时处理积存的瓦斯 处理采煤工作面回风隅角的瓦斯 挂风障引流：在工作面支柱或支架上悬挂风帘阻挡风流，增大向回风隅角的处供风。 缺点：引流风量有限，且风流不稳定。仅作为临时措施。 尾巷排放瓦斯法：是利用与工作面平行的专门排放瓦斯巷道经过其与采空区相连的巷道排放瓦斯的方法。适用于高瓦斯工作面。 风筒导风法：是利用专门的排放管路引排上隅角的瓦斯。一般采用动力为专用抽出式通风机、水力引射器等。,处理掘进工作面瓦斯积聚 充填法：将沙土等惰性物质充填到冒落的空洞内，消除瓦斯积聚的空间。 引风法：是利用安设在巷道顶部的档风板将风流引入冒落的空洞中。 风筒分支排放法：在风筒上设一三通，将部分风流直接送到冒落的空洞或通风巷道。 黄泥抹缝法：将巷道棚顶用木版背严，然后用黄泥抹缝将其封闭。主要适用于顶板裂隙发育、瓦斯涌出量大而又难以排除使使用。,杜绝点火源 加强管理，提高防火意识 加强安全教育，提高职工素质，加大管理安全力度。 防止放炮火源 爆破工作符合规程规定，保证炸药符合要求。严格执行炸药、雷管存放、运输管理规定； 严格执行“一炮三检”、“三人联锁”制度； 炮眼深度、位置、装药量符合规定； 严格使用水炮泥，炮泥封孔符合规定； 禁止放明炮、糊炮。,防止电气火源和静电火源 井下严禁带电检修，井下供电做到无“鸡爪子”、“羊尾巴”和明接头，各类保护灵敏可靠，严格使用检漏继电保护器、煤电钻综合保护等。 井下严禁使用非抗静电、非阻燃风筒等材料和设施，严禁工人穿化纤服装下井。 防止摩擦和撞击火花 在摩擦发热的装置上安设过热装置； 在摩擦部件金属表面附着活性低的金属，使火花难以引燃瓦斯； 工作面遇坚硬夹石或硫化铁夹层时，应放炮处理； 定期检查采煤机截齿内外喷雾装置，保证其工作正常； 严禁使用铝合金等高镁材料。,防止明火源点燃 严禁携带烟火、易燃品下井； 严禁在井口房、通风机房周围20m范围内使用明火、吸烟、用火炉取暖等； 加强井下火区管理； 井下严禁使用电炉或灯泡取暖； 井下烧焊必须制定安全措施； 防止其他火源 防止地面闪电、突发电流进入井下。,建立健全瓦斯管理规章制度 主要包括：健全专业机构，配齐检查人员，定期开展培训，不断提专业人员技术素质；建立各级领导和检查人员责任制，建立矿长、总工程师审阅瓦斯日报制度；建立盲巷和密闭启封等瓦斯管理规定；健全放炮过程中的瓦斯管理制度；健全排放瓦斯的有关规定；安装配备安全监控系统；健全矿井瓦斯抽放、防止煤与瓦斯突出的规定等。,三、防止瓦斯爆炸灾害扩大措施 分区通风 要求通风系统力求简单。井下各区域实行分区通风。每一水平、每一采区都必须布置单独的回风道，严格禁止各采区、水平之间串联通风，尽量避免采区之间角联风路的存在。,隔爆 、阻爆措施 用岩粉棚阻爆。定期将岩粉撒布于积存煤尘的采掘工作面和巷道中。 用水预防和阻隔爆炸。以用水槽或水袋棚代替岩粉棚。使用效果较好。 自动式隔爆棚。使用压力或温度或传感器，在爆炸时发生时探测爆炸波的传播，及时将预先放置的水、岩粉等喷洒到巷道中，准确、可靠地扑灭爆炸火焰。,编制矿井灾害预防和处理计划 当前安全、生产状况。有反映时间情况的各类图纸。 灾害处理计划 爆炸发生后可能造成的影响区域； 如何恢复灾区的通风和确定灾区人员的避灾路线； 灾害区域的断电方法； 如何防止爆炸引起的火灾、二次爆炸等； 救灾人员的安全路线。,第三节 瓦斯管理规定,一、 瓦斯管理存在主要问题,瓦斯管理存在主要问题 瓦斯排放不合法 个别矿排放瓦斯时不邀请救护队参加，擅自打开密闭排放瓦斯。 瓦斯检查制度不严格 瓦斯检查地点、次数不符合规定，瓦斯报表弄虚作假，审阅、签字不严格。一炮三检流于形式。 安全监测系统运转不正常 大部分矿井没有安装安全监控系统。已安装系统的缺乏必要的技术人员，调校、维修不及时、不规范，致使系统运行不正常。,二、 瓦斯管理有关规定,一、矿井瓦斯管理的一般规定 建立严格的瓦斯检查制度 高瓦斯矿井与瓦斯突出矿井的采掘工作面、排放瓦斯尾巷、利用局部通风的煤仓和巷道，每班至少检查3次；机电硐室、已采区等每班至少检查1次。 有煤与瓦斯突出的采掘工作面，瓦斯涌出量较大、变化异常的采煤工作面，必须设专人检查瓦斯，并设瓦斯自动检测报警断电装置。 低瓦斯矿井的所有采掘工作面、利用局部通风的煤仓和巷道，每班至少检查2次；机电硐室、已采区等每班至少检查1次。,划分瓦斯检查区域 通风管理部门要根据矿井通风系统和检查任务分别划分瓦斯检查区域，明确检查人员，规定检查路线、检查时间和内容等，并制定各区域瓦斯检查计划图表、路线图。,采掘工作面主要瓦斯检查点 掘进工作面主要检查正副巷工作面入风、工作面风流等地点的瓦斯浓度。 采煤工作面主要检查工作面入风、工作面风流、煤帮和上隅角处、工作面回风、尾巷等。 检查煤仓瓦斯 使用甲烷检测仪检查煤仓瓦斯时，用胶皮管伸入煤仓2m处为准，瓦斯浓度达到1.5%时，附近20m内电气设备停止运转。,瓦斯检查三对口 瓦斯检查员每检查一个地点，都要将检查的时间和结果分别记录在牌板和图表上，并通知采掘队组的有关人员和放炮工，发现问题及时汇报，做到图表、牌板、汇报三对口。 瓦斯检查交接班制度 瓦斯检查工要在井下指定地点交接班，跟机瓦斯检查员要在工作地点交接班。交接班时，必须交清本班情况及下班应注意的问题。 瓦斯检查表审查 建立瓦斯检查图表逐级审查制度。矿长、总工程师要每天审签瓦斯检查日报。,二、瓦斯技术管理规定（摘编） 瓦斯管理 1.采煤工作面上隅角瓦斯超限管理： 必须安装使用专用抽出式风机抽排上隅角瓦斯，抽出式风机必须有专人负责；当抽出式风机停止运转，上隅角瓦斯浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理；抽排风机的风筒必须具有抗静电和阻燃性能，风筒内瓦斯浓度控制在不超过2%，与巷道回风混合后的浓度不得超过1%。 严禁在工作面一侧采取增阻办法控制采空区瓦斯涌出；严禁利用普通局部通风机强制稀释上隅角瓦斯,2.瓦斯排放制度 排放瓦斯必须由通风部门列入月度通防作业计划，提前编制排放瓦斯安全技术措施，由矿总工程师审批。未列入计划临时增加排放的地点排放瓦斯安全技术措施报集团公司通防处审批。 排放瓦斯安全措施必须由矿总工程师或分管副总负责组织贯彻，明确排放人员，组织排放人员学习措施，落实责任，并签字备查。排放瓦斯工作要在矿总工程师或分管副总的指挥下，由救护队执行排放任务 安全监察部门负责监督排放瓦斯安全措施的落实，安监人员必须在现场监督检查，安全措施不落实不准排放；若发现违章排放，必须责令立即停止，并追究责任，严肃处理。 瓦斯排放完毕后，通风部门要做好记录，以备检查，并向通防处汇报。 启封盲巷（包括临时密闭的掘进工作面）由矿总工程师负责。启封盲巷或恢复旧巷必须由救护队探查瓦斯。探查巷道必须填写探查表，救护队、矿探查负责人必须在探查表上签字。,3.检测仪器管理： 采掘工作面必须配备便携式瓦斯报警仪，采煤工作面悬挂在工作面的上（下）隅角、掘进工作面悬挂在工作面风筒的另一侧距迎头5m范围内，并处于常开状态。 便携式瓦斯报警仪每7天必须使用标准气体和空气样标校1次。自救器气密性检查和称重检查每月1次。,井下安全监测工和瓦斯检查工每天检查安全监控设备及电缆，使用便携式瓦斯报警仪或光学瓦斯鉴定器与瓦斯传感器进行对照，并将记录和检查结果报监测值班员。当两者读数误差大于允许误差时，先以读数较大者为依据，采取安全措施，并必须在8小时内对设备进行调校完毕。,第三章 安全监测监控技术,第一节 监测监控技术综述,一、煤矿监控技术发展概况,1、国内煤矿监测技术特点 监测技术标准化工作逐步完善； 开发新型传输技术，扩大系统容量 系统应用软件丰富，功能增强； 专业化安全监测系统不断出现； 重视、加强传感器的开发研究。,煤矿安全仪器仪表发展概况 便携式瓦斯检测报警仪向微型化、智能化发展 气体检测仪表品种增多； 研制出用于瓦斯突出、瓦斯涌出量检测以及确定瓦斯爆炸指数等各种专业化新型仪表。,2、国外煤矿监控技术发展概况,光纤通信技术：利用光纤高速数据通道将地面中心站与井下分站连接起来，提高信息传输速度，扩大系统容量，提高可靠性。 光纤分布式测温技术：采用光纤测温雷达，连续测量沿整个敷设光纤区域的温度。 光纤气体监测技术：由各种传感器、光电转换器及遥测电子线路组成。主要优点为监测范围宽、误差小、稳定性好、寿命长等。,3、我国煤矿安全监控技术发展方向,适合我国国情：经济上合理、使用上可靠、性能上稳定。 重视专业化或专家系统的开发：将瓦斯涌出规律、瓦斯突出预测预报、煤自然发火预测预报、均压通风自动调控等技术融入监测系统中。 深化传感器技术的研究： 关注国内外传感器发展热点，借鉴新技术，开发新产品； 解决传感器的稳定性、可靠性，提高质量； 高度重视传感器功能材料的研究。,光纤瓦斯传感器,光纤传感器： 不带电； 校正周期长：6个月 不受潮湿影响 灵敏度高 （+/-0.05%） 测量范围大（0-10%;0-40%;0-100%）,二、 监控系统主要功能及组成 1、主要功能 具有模拟量、开关量、累计量采集、传输、存储、处理、显示、打印、声光报警、控制等功能，用于监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、风速、风压、温度、烟雾、馈电状态、风门状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制，由主机、传输接口、分站、传感器、断电控制器、声光报警器、电源箱、避雷器等设备组成的系统。（引用AQ1029-2007）,2、系统组成 煤矿安全监控系统工作分为三个部分： 信息的采集 信息的传输 信息的处理 煤矿安全监控系统五要素：计算机、信息传输接口、传输线、监控分站、传感器。,煤矿安全监控系统,传感器类型 甲烷、CO、O2、H2S等各种气体浓度传感器； 速度、位移、压力、温度、电流、电压、流量等各种参数传感器； 开闭、位置等各种状态传感器,甲烷浓度传感器 载体热催化式传感器：简单实用、价格低廉，易于实现物理量到电量的转换，工作电流较小，可以连续工作，低浓度段线性较好；2200元以内，目前国内甲烷检测的主流。但量程小：0-4%，寿命短：约1年，调校期短：15天，反应慢：30S，且易发生H2S和高浓度甲烷中毒，且稳定性较差。新鲜空气中工作时，零点发生漂移，在甲烷气体中工作时，灵敏度发生漂移。,系列催化元件元件,Al2O3载体,Pt丝,Pt丝,催化剂,载体催化元件,补偿元件,载体催化元件,补偿元件,总反应方程式:CH42O2 Pt Pd CO2H20热量,甲烷载体催化元件线性误差,载体催化元件只能用于低浓度的甲烷浓度监测,热导式传感器，测量范围0100，但只有在860CH4范围内满足精度要求，通常用作高浓度段瓦斯的测量；测值受环境温度等因素影响大，不易补偿； 红外传感器，测量范围可达0-100%，寿命5-8年，调校期12月以上，反应时间15S以内，价格8000元以内。,英国E2V的红外气体传感头,中国重庆院红外气体传感头,其他气体传感器 CO和O2传感器目前主要采用电化学原理，寿命1年左右；长寿命高可靠性传感器目前还没有达到实用化阶段。,光干涉式传感器：光电转换技术。,基本工作原理 传感器将被测物理量转换为电信号，经3芯或4芯矿用电缆（其中1芯用于地线、1芯用于信号线、1芯用于分站向传感器供电）与分站相连，并具有显示和声光报警功能。 执行机构（含声光报警及显示设备）将控制信号转换为被控物理量，使用矿用电缆与分站相连。如：断电器根据分站输出的控制信号控制被控开关馈电或停电。,分站接收来自传感器的信号，并按预先约定的复用方式（时分制或频分制等）远距离传送给主站（或传输接口），同时，接收来自主站多路复用信号。分站还具有线性校正、超限判别、逻辑运算等简单的数据处理能力、对传感器输入的信号和主站传输来的信号进行处理，控制执行机构工作。,传感器及执行机构距分站的最大传输距离一般不大于2Km。因此，一般采用星形网络结构（1个传感器或1个执行机构使用1根电缆与分站相连）单向模拟传输。,传感器及执行机构采用星形结构与分站连接,分站至主站之间最大传输距离达10Km，为减少电缆用量、降低系统电缆投资、便于安装维护、提高系统可靠性，通常采用2芯、3芯或4芯矿用信号电缆时分制或频分制多路复用（也有采用码分制），树形网络结构、或环形网络结构、或树形与星形混合网络结构，串行数字传输。,电源箱将井下交流电网电源转换为系统所需的本质安全型直流电源，并具有维持电网停电后正常供电不小于2小时的蓄电池。,主站接收分站远距离发送的信号，并送主机处理；接收主机信号、并送相应分站。主站主要完成地面非本质安全型电气设备与井下本质安全型电气设备的隔离，主站还具有控制分站的发送与接收，多路复用信号的调制与解调，系统自检等功能。,主机一般选用工控微型计算机或普通台式微型计算机、双机或多机备份。主机主要用来接收监测信号、校正、报警判别、数据统计、磁盘存储、显示、声光报警、人机对话、输出控制、控制打印输出、与管理网络联接等。 投影仪、模拟盘、大屏幕、多屏幕、电视墙等用来扩大显示面积，以便于在调度室远距离观察。,3、煤矿安全监控系统的特点与分类,3.1 监控系统的特点 煤矿井下是一个特殊的工作环境，有易燃易爆可燃性气体和腐蚀性气体，潮湿、淋水、矿尘大、电网电压波动大、电磁干扰严重、空间狭小、监控距离远。因此，矿井监控系统不同于一般工业监控系统，矿井监控系统同一般工业监控系统相比具有如下特点：,(1)电气防爆。一般工业监控系统均工作在非爆炸性环境中，而矿井监控系统工作在有瓦斯和煤尘爆炸性环境的煤矿井下。因此，矿井监控系统的设备必须是防爆型电气设备，并且不同于化工、石油等爆炸性环境中的工厂用防爆型电气设备。 (2)传输距离远。一般工业监控对系统的传输距离要求不高，仅为几千米，甚至几百米，而矿井监控系统的传输距离至少要达到10千米。,(3)网络结构宜采用树形结构。一般工业监控系统电缆敷设的自由度较大，可根据设备、电缆沟、电杆的位置选择星形、环形、树形，总线形等结构。而矿井监控系统的传输电缆必须沿巷道敷设，挂在巷道壁上。由于巷道为分支结构，并且分支长度可达数千米。因此，为便于系统安装维护、节约传输电缆、降低系统成本宜采用树形结构。 (4)监控对象变化缓慢。矿井监控系统的监控对象主要为缓变量，因此，在同样监控容量下，对系统的传输速率要求不高。,(5)电网电压波动大，电磁干扰严重。由于煤矿井下空间小，采煤机、运输机等大型设备启停和架线电机车火花等造成电磁干扰严重。 (6)工作环境恶劣。煤矿井下除有甲烷、一氧化碳等易燃易爆性气体外，还有硫化氢等腐蚀性气体，矿尘大、潮湿、有淋水、空间狭小。因此，矿井监控设备要有防尘、防潮、防腐、防霉、抗机械冲击等措施。,(7)传感器（或执行机构）宜采用远程供电。一般工业监控系统的电源供给比较容易，不受电气防爆要求的限制。矿井监控系统的电源供给，受电气防爆要求的限制。由于传感器及执行机构往往设置在工作面等恶劣环境，因此，不宜就地供电。现有矿井监控系统多采用分站远距离供电。,(8)不宜采用中继器。煤矿井下工作环境恶劣，监控距离远，维护困难，若采用中继器延长系统传输距离，由于中继器是有源设备，故障率较无中继器系统高，并且在煤矿井下电源的供给受电气防爆的限制，在中继器处不一定好取电源，若采用远距离供电还需要增加供电芯线。因此，不宜采用中继器。,3.2 监控系统的分类 监控系统按监控目的、使用环境、复用方式、网络结构、信号、信号的传输方向、同步方式、调制方式等进行分类 。,按监控目的的不同可分为环境安全、轨道运输、胶带运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、火灾、水灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备健康状况等监控系统。按使用环境不同可分为防爆型（本质安全型、隔爆兼本质安全型、隔爆型等）、矿用一般型、地面普通型和复合型（由防爆型、矿用一般型和地面普通型中两种或两种以上构成）系统。,按复用方式不同可分为频分制、时分制、码分制和复合复用方式（同时采用频分制、时分制、码分制中两种或两种以上）系统。按采用的网络结构不同可分为星形、环形、树形、总线形和复合形(同时采用星形、环形、树形、总线形中两种或两种以上)系统。,按信号传输方向不同可分为单向、单工和双工系统。按所传输的信号不同可分为模拟传输系统和数字传输系统。按调制方式不同可分为基带、调幅、调频和调相等系统。按同步方式不同可分为同步传输系统和异步传输系统等。,4、监控系统主要技术要求,为满足矿井安全监控要求，监控系统除应满足矿井监控信息传输要求和矿井监控系统通用要求外，还应满足下列要求： （1）系统应具有甲烷、风速、压差、一氧化碳浓度、温度等模拟量监测，馈电状态、设备开停、风筒开关、风门开关、烟雾等开关量监测和累计量监测功能。 （2）系统应具有甲烷浓度超限声光报警和断电复电控制功能。 （3）系统应具有甲烷风电闭锁功能。 （4）系统应具有馈电状态监测功能。,（5）系统应具有中心站手动遥控断电复电功能，断电复电响应时间应不大于系统巡检周期。中心站手动遥控断电复电功能是防止瓦斯超限违章作业的措施之一。当瓦斯超限时，中心站值班人员可通过系统切断有关区域的电源，待瓦斯浓度降低，通风系统工作正常后，中心站值班人员可通过系统遥控有关区域复电。中心站手动遥控断电复电功能，由中心站发送命令，传输系统传至相应分站，因此，断电复电响应时间应不大于系统巡检周期。,（6）系统应具有异地断电复电功能。异地断电复电功能是解决接于A分站甲烷等被测量超限时，控制接于B分站的被控设备断电，以提高系统的灵活性。在主从式系统中，A分站的监控信息，需经传输系统传至中心站后，再经传输系统传至B分站，因此，断电复电响应时间应不大于2倍系统巡检周期。 （7）系统应具有备用电源。当电网停电后，系统应能对甲烷、风速、负压、一氧化碳、局部通风机开停、风筒状态等主要监控量继续监控、继续监控时间应不小于2小时。,（8）系统应具有自检功能。当系统中传感器、分站、主站、传输电缆等设备发生故障时，报警并记录故障时间，故障设备，以供查询及打印。 （9）系统主机应双机备份，并具有手动切换功能（自动切换功能可选）。当工作主机发生故障时，备份主机投入工作，保证系统的正常工作。,（10）系统应具有实时存储功能。存储内容包括：甲烷、风速、负压、一氧化碳等重要测点模拟量的实时监测值；模拟量统计值（最大值、平均值、最小值）；报警及解除报警时间及状态；断电复电时间及状态；断电命令与馈电状态不符报警时间及状态；设备开停时间及状态；累计量值；设备故障恢复正常工作时间及状态等。在这些存盘项目中，除重要监测点模拟量的实时监测值存盘记录应保持24小时外，其余均应保存3个月以上，并且当系统发生故障时，丢失上述信息的时间长度应不大于5分钟。,（11）系统应具有列表显示功能。模拟量及相关显示内容包括地点、名称、单位、报警浓度、断电浓度、复电浓度、监测值、最大值、最小值、平均值、断电复电命令、馈电状态、超限报警、断电命令与馈电状态不符报警、传感器故障、封锁与解锁等。开关量显示内容包括地点、名称、开停时刻、状态、工作时间、开停次数、传感器状态、封锁与解锁等。累计量显示内容包括地点、名称、单位、累计量值等。,（12）系统应具有模拟量实时曲线和历史曲线显示功能。在同一坐标上用不同颜色显示最大值、平均值、最小值3种曲线。在一屏上，同时显示不小于3个模拟量，并设时间标尺，可显示出对应时间标尺的模拟量值。在同一屏上同时显示不小于3个模拟量是为了分析事故和甲烷等重要监测物理量的变化规律，例如：为分析事故需了解工作面甲烷，回风巷甲烷和总回风巷甲烷浓度的变化情况。,（13）系统应具有柱状图显示功能，以便直观地反映设备开机率。显示内容包括地点、名称、最后一次开停时刻和状态、工作时间、开机率、开停次数、传感器状态、封锁与解锁等，并设时间标尺。,（14）系统应具有模拟动画显示功能，以便形象、直观、全面地反映安全生产状况。显示内容包括工艺流程模拟图、相应设备开停状态、相应模拟量数值等。为