浅论瓦斯防治技术.doc

浅论瓦斯防治技术摘要:根据煤炭企业发展的要求,结合本单位开采技术,对瓦斯治理“人人都是安全员”的安全理念，是我们抓好瓦斯治理工作必须长期坚持的一项指导方针。这一理念是落实科学安全发展观的具体体现；是矿山全员抓安全思想与当前安全形势的具体结合，实现了由全面抓安全向重点抓安全的转变，是抓好瓦斯治理工作的新思维，强化瓦斯管理的新举措，对于搞好当前和今后一个时期的瓦斯治理工作乃至安全生产，具有十分重要的指导意义。我们必须把这一理念贯彻落实到安全管理的全过程，做到: “以风定产、先抽后采、监测监控”。 一 概述 矿井瓦斯是指从煤岩中释放出的气体的总称，主要成分是甲烷(CH4)，其次为氮气和二氧化碳，还有烃类气体等。瓦斯是一种无色、无味的气体。由于瓦斯的比重轻，容易聚集在巷道的上部。瓦斯的渗透性很强，封闭在采空区内的瓦斯能不断地渗透到矿内空气中，从而增加空气中的瓦斯浓度。空气中瓦斯浓度增加会相对降低空气中氧的含量。当瓦斯浓度达到40时，因缺乏氧气会使人窒息死亡。 瓦斯具有燃烧性与爆炸性。瓦斯与空气混合达到一定浓度后，遇火能燃烧或爆炸，对矿井威胁很大。井下瓦斯爆炸产生的高温、高压和大量有害气体，能形成破坏力很强的冲击波，严重威胁矿工生命，而且会严重地摧毁矿井巷道和井下设备。有时，还可能引起煤尘爆炸和井下火灾，从而扩大灾害的危险程度。 矿井瓦斯在煤体及围岩中的存在状态有游离状态(也称自由状态)和吸附状态两种。 二 瓦斯含量及涌出量 1.瓦斯含量及其影响因素 瓦斯含量是指单位体积或单位质量的煤体或围岩中所含有的瓦斯量，单位通常用m3 min、m3t来表示。瓦斯含量是确定矿井瓦斯涌出量的基础数据，是矿井通风及瓦斯抽放设计的重要参数。 影响煤体瓦斯含量的因素很多，可概括为两类：一类是影响瓦斯生成量多少的因素，如成煤前含有机质的量，煤化程度；另一类是瓦斯的保存和放散条件，如煤的性质，埋藏深度，煤层赋存状况，煤层顶、底板和覆盖层的性质、厚度等。 2矿井瓦斯涌出的形式 瓦斯涌出是指储存在煤体内的部分瓦斯离开煤体而涌入采掘空间。瓦斯涌出的形式分为普通涌出和特殊涌出两种。瓦斯由煤层或岩层表面非常微细的裂隙和孔隙中缓慢、均匀而持久地涌出称为普通涌出。瓦斯特殊涌出包括瓦斯喷出与突出，即在压力状态下，在很短的时间内自采掘工作面的局部地区，突然涌出大量的瓦斯或伴随瓦斯突然涌出有大量的煤和岩石被抛出。 3矿井瓦斯涌出量的表示方法和主要影响因素 矿井瓦斯涌出量是指开采过程中正常涌入采掘空间的瓦斯数量，通常用单位时间或单位质量的煤所放出的瓦斯数量来表示。瓦斯涌出量分为绝对涌出量和相对涌出量两种。影响瓦斯涌出量的主要因素有煤层瓦斯含量、开采规模、开采顺序与回采方法、生产工序、地面大气压力的变化、通风方式、采空区管理方法等。 4矿井瓦斯涌出量的测定 井下测定瓦斯浓度是管理瓦斯的主要环节。测定地点包括掘进工作面、采煤工作面及其附近、其他巷道和硐室。按照矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，将瓦斯矿井划分为低瓦斯矿井、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯突出矿井。每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳的鉴定工作。 5矿井瓦斯涌出量预测 新矿井、新水平和新采区投产前，都应该进行矿井瓦斯涌出量预测。现有的矿井瓦斯涌出量预测方法可以概括为两大类：一是矿山统计预测法，二是根据煤层瓦斯含量进行预测的分源预测法。 三 预防瓦斯爆炸的措施 引起瓦斯燃烧与爆炸必须具备3个条件：一定浓度的瓦斯，一定温度的引火源和足够的氧。防止瓦斯爆炸的技术措施很多，可以分为三个方面：防止瓦斯积聚、防止瓦斯被引燃和防止瓦斯事故的扩大。根本措施是前面两个。 防止瓦斯积聚的根本措施是加强通风，包括矿井必须根据规定配足风量，采用机械通风，实FS:PAGE行分区通风，工作面采用独立通风，采空区必须及时封闭，瓦斯矿井的掘进工作面禁止使用扩散通风等措施。防止瓦斯积聚的其他措施包括及时处理局部积存瓦斯，抽放瓦斯，加强检查等。防止瓦斯被引燃是指防止明火、放炮和电火花、摩擦火花、冲击火花等引火源使瓦斯燃烧爆炸。 四 预防瓦斯喷出和突出的措施 1预防瓦斯喷出的措施 预防处理瓦斯喷出的措施，应根据瓦斯喷出量的大小和瓦斯压力的高低来制定，一般采取“探、排、引、堵”等措施。 (1)“探”就是探明地质构造和瓦斯情况。 (2)“排” 就是排放和抽放瓦斯。如探明断层、裂隙、溶洞大小或瓦斯量不多时，可让它自然排放。如瓦斯量大，喷出强度大，持续时间长，则可插管进行抽放。 (3)“引” 就是引导瓦斯到回风巷。 (4)“堵”就是堵塞裂隙。可用黄泥或水泥堵住裂隙，防止瓦斯喷出。 同时，对于瓦斯喷出的工作面要有独立的通风系统并加大供风量。 2预防瓦斯突出的措施 预防煤和瓦斯突出的措施分为区域性措施和局部性措施。开采解放层是最经济、最有效的区域性措施。首先开采的非突出层称为解放层，后开采的突出层称为被解放层。局部性措施是指突出危险煤层采掘时采用的影响范围较小的预防措施。主要方法是排出瓦斯，增大卸压范围；加固煤体，增强煤体抵抗能力；人为诱使煤和瓦斯突出，减少突出损失。 五 矿井瓦斯抽放 矿井瓦斯抽放是在矿井中利用专门的巷道系统将瓦斯排至地面或井下回风巷道的安全地点，从而达到减少矿井瓦斯涌出量，实现安全生产的目的。一般是在靠通风方法难以解决瓦斯问题时，采取此措施。 抽放瓦斯的方法，按瓦斯的来源分为开采煤层的抽放、邻近层抽放和采空区抽放三类；按抽放的机理分为未卸压抽放和卸压抽放两类；按汇集瓦斯的方法分钻孔抽放、巷道抽放和巷道与钻孔综合抽放三类。 提高抽放效果的措施包括如下几种。 1)增大孔径和长度。 2)使用下向钻孔抽放 可以提前抽放深水平的瓦斯，且不受生产中各工序的影响。 3)井上下水力压裂 水力压裂是从地面或井下向煤层打钻孔，并以压力大于煤层静水压力的液体压裂煤层，增大透气性，提高抽出率。 4)煤层水力破裂 水力破裂是在井下巷道向煤层打钻，泵入高压水来破裂煤体。 5)综合抽放措施 目前，瓦斯抽放已由单一抽放型向综合抽放型发展。 采空区瓦斯是回采工作面瓦斯涌出主要来源之一，而采空区瓦斯抽放具有抽放流量大、来源稳定等特点，成为回采工作面瓦斯治理的重要手段。尤其是对于本煤层预抽效果不理想、采空区瓦斯涌出量大的工作面，采空区抽放方法是首选的抽放方法。 目前，我国煤矿采空区抽放方法种类较多，称谓也不十分统一；适用条件不同，在各矿井抽放效果也不尽相同。如果系统梳理和总结我国现在比较成熟的采空区瓦斯抽放技术，分析其特点及应用情况和条件，从中优选出先进的技术并进行适用性研究，并在典型矿区推广使用，其意义是深远的。 1 采空区瓦斯抽放方法分类 采空区瓦斯抽放方法根据采空区类别按瓦斯来源可分成3类：回采工作面采空区瓦斯抽放方法、老采空区瓦斯抽放方法、报废矿井瓦斯抽放方法。其中回采工作面采空区瓦斯抽放方法又为冒落带(冒落拱)瓦斯抽放、采空区积聚瓦斯抽放及回采工作面上隅角局部积聚瓦斯抽放等3种方法。而采空区瓦斯抽放方法又根据实施方式的不同分为钻孔抽放方式、巷道抽放方式、插(埋)管抽放方式。采空区上隅角尾巷抽放方法。 2 采空区瓦斯抽放可行性 向冒落带打钻或用低位集瓦斯巷道方式比邻近层瓦斯抽放率低，抽放瓦斯浓度也要低，但比埋管抽放采空区积聚瓦斯的抽放率及浓度要高，抽冒落带邻近层瓦斯及插埋管抽采空区积聚瓦斯，技术上都是可行的。 3 采空区抽放瓦斯方法分类 插管抽放(排)上隅角瓦斯，在技术上也是可行的，但一般浓度较低(20%)，所以需要单设一趟抽放瓦斯管路进行抽放。 4 采空区瓦斯抽放方法优选原则 采空区瓦斯抽放方法优选遵循以下原则：抽放系统的进行优选，重点优选应用范围广、适用性强，便于煤矿采用，效果较好的抽放瓦斯方式方法；优选对抽放瓦斯方法技术还需改进，但有发展前景的抽放瓦斯方式方法。 5 准备采区预抽方法 利用顶板走向煤(岩)巷道抽放采空区瓦斯主要用于邻近层瓦斯涌出量大(一般达30m3/min以上)用钻孔抽放瓦斯效果不好的工作面。巷道方式与钻孔相比，巷道可以曲线拐弯避开顶板冒落带，防止开口段与开采巷道连通；巷道断面积远大于钻孔，所以有利于收集卸压瓦斯及减少抽放阻力。缺点是增加了矿井的岩巷掘进量。 顶板走向巷道的层位决定抽放瓦斯效果，原则上应选择在邻近层瓦斯涌出密集区，还应满足工作面采过后不会很快被破坏。根据回风巷岩石移动卸压角及通风负压影响，顶板走向巷道距回风巷的投影距离应大于24m，小于工作面长度的1/2，一般位于1/3工作面长度处。 6 工作面采空区积聚瓦斯抽放方法 (1)插(埋)管抽放采空区瓦斯方法。一般有：密封回风巷与尾巷间横贯插管抽放采空区积聚瓦斯方法、密闭尾巷抽放采空区积聚瓦斯方法、埋管抽放采空区积聚瓦斯方法，属于边采边抽采空区瓦斯方法，适用于有尾巷布置的工作面。 上隅角埋管的方法为每隔30m左右在回风巷抽放管上留一个三通接口，当回采工作面推进到三通前一个班时(放顶前)，用胶管连接抽瓦斯埋管，埋管尽量插入采空区，而且筛管应抬高距底板有一定高度，以防止积水，煤泥堵塞筛管裂缝。插(埋)管法为辅助抽放瓦斯措施，缺点有：受插(埋)管位置影响，抽放量渡动较大，抽放浓度有时处于爆炸范围，必须加强安全管理，一般另设专用管路抽放；加强自然发火检测。 (2)工作面上隅角瓦斯抽放方法。上隅角局部积聚瓦斯处理方法除改变回采工作面通风方式。 7 密闭尾巷抽放采空区积聚瓦斯方法 在工作面上口打小眼，从工作面贯通回风巷，留保安煤柱，进行尾巷密闭抽放。 8 老采空区瓦斯抽放方法 老采空区内容易积聚着大量瓦斯。随着上邻近层的卸压范围增大，远距离邻近层也会下沉而卸压涌出瓦斯。 (1)密闭插管大面积老采空区瓦斯抽放方法。当相邻多个工作面采完时，时常会互相联通。故可在最后一个工作面的回风尾巷密封处，增设一道密封，插入大直径管予进行抽放。 (2)井下钻孔抽放老采空区瓦斯方法。抽放瓦斯钻孔可以从已采区的保留巷道向老采空区打高仰角走向钻孔，也可以从下一工作面回风巷或尾巷打高仰角的穿层钻孔。 (3)地面钻孔抽放老采空区瓦斯方法。一般在地面钻孔抽放上邻近层瓦斯后，可以在工作面回采结束后继续再抽放老采空区瓦斯12s，国内外应用效果都较好，不再赘述。 六 加强瓦斯检查队伍建设，势在必行。 （一） 目前瓦斯检查人员存在的问题 1 人员素质偏低 经过多年实践，人们对瓦斯检查工作有了一定的认识，但瓦斯检查人员却还存在模糊认识：认为瓦斯检查人员不过是“捏捏皮球”，什么人都能干（事实上，瓦斯检查员是战斗在安全生产最前沿的“哨兵”）。2 企业分配苦、脏、累倾斜，挫伤了瓦斯检查人员的积极性 为了稳定一线的职工队伍，企业采用向苦、脏、累的工种倾斜的分配政策，这种分配政策虽然保护了一线劳动力，却使得体力消耗较小而安全责任重大的瓦斯检查员收入偏低，同在一个工作场所，收入却相差甚远。因此，瓦检员不能安心本职工作，现场责任心不强，使现场管理严重失控。 3 现场处理问题的能力不强 在瓦检员的培训上，往往偏重理论知识的学习而忽视对实际问题处理能力的培训。一个瓦检员，若实际处理问题的能力不强，即使满腹理论，一旦遇到问题，也不知如何处理，甚至溜之大吉，更不能指望他保“一方平安”。 4 思想素质教育与职业道德教育偏少 由于企业效益陷入困境，瓦检员收入有所减少，很多职工不仅自主保安做不好，而且对他人的安全漠不关心，思想素质差，职业道德严重缺乏，根本起不到一个瓦检员应起的作用。 （二）加强瓦斯检查队伍建设的几点建议 针对瓦斯检查队伍薄弱、迫切需要强化的现状，建议企业及其所属单位应从人员的选拔、培养、管理和激励等方面入手，积极采取措施，加强队伍建设，具体应做好以下几方面的工作。 1 领导重视，提高队伍整体素质 改变瓦检员素质偏低的现状问题，矿领导者要从战略的高度去认识，对瓦检员的需求由量化向质化逐步转变。对瓦检员要制定一个选拔、培养和使用机制，并多渠道、多方位地招收和录用思想、文化素质比较高的人员充实瓦斯检查队伍，在瓦检员的培养和使用上舍得花时间、花精力，进行一定的资金投入，避免煤矿第一责任者抓安全在实践中常常出现的偏移现象。同时，企业在实行转换机制、减人提效、转产分流的过程中，要保持瓦斯检查队伍的相对稳定。在联采队伍的瓦斯管理上，企业领导要亲自抓，相应的职工收入也要归其分配。2改进分配政策，激励瓦斯检查人员的工作积极性 在市场经济环境的影响下，许多瓦检员存在着不平衡的心态。瓦斯检查人员虽然劳动强度相对一线职工低一些，但他们安全责任重大。最好的激励政策就是细化现有的分配方式，使经济分配机制总体上向效益倾斜，同工种向苦、脏、累倾斜，同时单位要把岗位工种按要害程度进行划分。企业领导对此要高度重视，不能因为舍不得这部分投入而付出较大的安全代价。另外，瓦斯检查人员的待遇要同一线挂钩，并参加相应采掘班组的收入分配，使其能够相互监督。 3 加强综合培训，提高综合素质 （1）变理论培训为理论为实践相结合培训。瓦斯检查管理工作具有较强的实践性，要求瓦检员应具有一定的处理问题能力。对相关人员的培训要理论联系实际，提高他们驾驭现场复杂万变的自然环境的能力。对瓦斯检查人员的培训，可以采取模块式技能培训方法，就是将系统知识分成单个知识点，利用班前会或每周一次学习，结合现场实际讲授一个知识点，每月进行一次小结考核，考核结果要同资金挂钩。通过这种方式进行经常性培训，使他们在遇到问题时能够沉着应对，决解问题。 （2）注重延伸教育，努力提高职工思想素质及职业道德水平。 造成近期以来瓦斯事故多发的原因是多方面的，其中，煤矿通风专业管理、技术人才匮乏、整体素质下降是其中的的一个重要原因