矿井瓦斯事故的防治

矿井瓦斯事故的防治,第一节矿井瓦斯的概述,一、矿井瓦斯的性质1、广义瓦斯的概念2、狭义瓦斯的概念3、瓦斯的来源及其性质：来源：主要来源于井下煤体和岩体性质：无色、无味、无臭的气体，对空气的比重为0.554，比空气轻、微溶于水，有迅速按扩散的性质，渗透性强，有燃烧性和爆炸性，浓度过高时会降低空气中的氧含量，使人窒息死亡；同时当瓦斯与空气混合到一定范围内，遇火就会爆炸或燃烧。严重影响和威胁矿井安全生产，且一旦形成灾害事故，将造成巨大的财产损失和人员伤亡。因此瓦斯是煤矿五大自然灾害之首。,二、煤层瓦斯的分布1、瓦斯的生成2、瓦斯的带状分布，前三带为瓦斯风化带，在瓦斯风化带开采煤层时，瓦斯对生产不构成主要威胁。(见附图)3、瓦斯风化带深度的影响因素:主要取决于地质条件和赋存情况：如围岩性质、煤层露头、断层、煤层倾角、地下水活。围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈，则瓦斯风带下部边界就越深。有露头的煤层往往比无露头的隐伏煤层瓦斯风带深.,瓦斯带变化示意图,co2,co2,N2,N2,CH4,CH4,-N2CO2带、-N2带、-N2CH4带-CH4带,三、煤层瓦斯的含量1、瓦斯的赋存状态：以游离和吸附二种状态存在。2、瓦斯赋存状态的影响因素温度：温度越高煤吸附瓦斯量越小煤中的水分：煤中含水吸附量将明显减小煤的吸附变形性质：吸附瓦斯体积膨胀，排放瓦斯后体积收缩。,四、煤层瓦斯的压力1、煤层瓦斯的压力概念：是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力，即气体作用于孔隙壁的压力.当煤吸附能力相同，瓦斯压力越高，瓦斯含量越大.同一深度(距地表的垂直深度)上不同煤层的压力值不同.同一矿区煤层瓦斯压力随深度的增加面增大，说明煤层瓦斯由地层深处向地表流动的总规律。2、瓦斯压力取决于煤层瓦斯的排放条件：履盖层厚度、透气性、地质构造、履盖层含水性.赋存条件和地质构造变化不大时，同一深度各煤层的各地点瓦斯压力相近。,3、根据瓦斯压力梯度测算瓦斯压力：PP0m(H-H0)P-在深度为H处的瓦斯压力，Mpa；P0-在瓦斯风化带深度为H0处的瓦斯压力，通常为0.150.2MPa；H0-瓦斯风化带深度，米；H-距地表的垂直深度，米；m-瓦斯压力梯度；4、瓦斯压力梯度m=(P-P0)/(H-H0),五、煤层的透气性1、煤层透气性系数（瓦斯流动阻力）2、现场实测的方法来确定煤层透气性六、煤层瓦斯的流动P128分单向、径向和球向流动七、矿井瓦斯的涌出及影响因素1、矿井瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量：单位时间涌出的瓦斯体积。M3/Min相对瓦斯涌出量：矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体积。M3/T,2、瓦斯涌出的影响因素P129瓦斯含量开采深度开采规模开采顺序和方法地面气压变化,八、矿井瓦斯来源及等级鉴定1、矿井瓦斯来源：采面、掘进面、采空区2、矿井瓦斯等级的划分低瓦斯矿井：矿井相对涌出量小于或等于10M3/T且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.高瓦斯矿井：矿井相对涌出量大于10于M3/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3、矿井瓦斯等级的鉴定时间：（正常生产月份）内容：矿井、煤层、一翼、水平和采区测定方法数据计算结果分析,九、煤层瓦斯的含量及影响因素（一）概念：煤层瓦斯含量是指单位质量（或体积）煤中所含有的瓦斯体积量。（换算成标准状态），分原始瓦斯含量和残存瓦斯含量（二）影响煤层瓦斯含量的因素1、煤田地质史；地壳上升或下沉2、地质构造；开放性或封闭性断层3、煤层赋存条件；露头、倾角4、煤层围岩性质；致密完整或松散破碎5、煤的变质程度；6、岩浆活动；有无隔气层影响不相同7、水文地质条件；在地下水交换活跃区，瓦斯含量明显减少（溶解度14%）,第二节矿井瓦斯治理,一、国外状况1、预测矿井瓦斯涌出量矿山统计法：起源于前苏联煤层瓦斯含量法和瓦斯分源法：用煤层原始瓦斯含量和涌出系数来预测涌出量,2、矿井瓦斯抽放什么情况下，应考虑瓦斯抽放？（规程145条）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3/min；年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3/min；年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3/min；年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3/min；年产量0.4Mt以下的矿井，大于15m3/min。开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。,美国最早开发地面煤层气抽放，最先进的煤层气生产国，产量占全国天然气总量的6%。前苏联（俄罗斯）、德国、波兰、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。,3、煤与瓦斯突出防治突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面；研究100多年，突出的根本原因不明；各国主要致力于突出预测的研究；突出预测：钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等；有效防突技术：开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破等方法。,4、瓦斯煤尘爆炸防治传统防止爆炸传播方法：岩粉棚、水槽棚、水袋棚自动抑爆技术：在极短的时间内向巷道散播水雾美国和德国研制的移动隔爆棚：在综掘巷道中优点突出5、瓦斯监控系统检测瓦斯浓度报警国内常见系统：镇江中煤电子，KJ101型矿井监控系统，KJF19.1矿用监控仪先进的系统还能预报突出,二、国内状况绝大多数属瓦斯矿井高瓦斯和突出矿井占全国矿井总数的一半瓦斯防治工作起步较晚，但防治技术与装备有显著提高高瓦斯和突出严重的矿井普遍加强与改善了通风技术与管理，180多矿井安装了矿井环境监测系统160多矿井建立了瓦斯抽放系统加强了煤与瓦斯突出防治技术的研究与应用，推广防突“四位一体”措施（即突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施）预测瓦斯含量和瓦斯涌出量装置较完善，精度较高推广实施“三专两闭锁”、“一炮三检”、“三人连锁放炮”等措施,三、瓦斯事故防治瓦斯事故包括：瓦斯窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、瓦斯煤尘突出、瓦斯与其他有害气体窒息、岩石与CO2突出等，其中瓦斯爆炸危害最大，也最常见。1、瓦斯爆炸的基本条件瓦斯爆炸的条件：瓦斯爆炸必须同时具备3个条件：瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%16%；混合气体中氧气浓度12%以上；有足够的点火源。,分析瓦斯爆炸条件：井下混合气体中只有当瓦斯含量达到40%时，氧气浓度才会降到12%，而瓦斯含量达到40%较难，所以瓦斯爆炸的第二个条件（混合气体中氧气浓度12%以上）总满足，所以瓦斯事故及其防治就与瓦斯浓度（通风）和火源密切相关。,2、瓦斯事故与通风的关联矿井通风量不足、无风或微风作业，易造成瓦斯事故，同时由于通风系统不合理或不符合规定的通风方式又会使灾害事故扩大。瓦斯积聚原因：全矿突然停电，主要通风机停止运转，致使瓦斯积聚；采区进、回风巷未贯穿整个采区，或虽贯穿但一段进风一段回风；串联通风；采空区通风；此外，还有地质构造异常区域、独眼井、自然通风、局部通风机当主要通风机用、回风井有提升运输漏风严重、停工停风、系统混乱串联通风严重、无风微风作业（一台多头）、无瓦斯检测和专门管理等原因也会引起瓦斯积聚。,3、瓦斯事故与作业地点及火源的关联A、瓦斯事故与作业地点分析,3、瓦斯事故与作业地点及火源的关联B、瓦斯事故与火源分析：瓦斯爆炸的火源(1)不合格炸药、炮泥不合格、明炮糊炮、连线电路火花和明电放炮；电气设备失爆产生电火花；摩擦撞击火花；明火如吸烟等。,一次死亡3人以上的瓦斯爆炸：80年代年平均122.5起，年平均死亡882.4人。90年代年平均290.3起，年平均死亡2194人。90年代的死亡人数是80年代的2.49倍。一次死亡10人以上的瓦斯爆炸：80年代年平均23起，年均死亡425.7人。90年代年平均53.2起，年均死亡894.7人。90年代的死亡人数是80年代的2.1倍。,4、瓦斯事故与其他的关联,5、瓦斯事故的原因分析（1）违背技术政策和法律法规开采风量不足自然通风独眼井通风系统不合理、不完善（串联风、扩散风、循环风）采空区和盲巷不及时处理和封闭,（2）通风管理不善局部通风机随意停开不按需要配风巷道冒顶堵塞风流短路风筒脱节、漏风、被压不及时处理风筒距掘面太远，造成迎头微风通风构筑物管理差，漏风严重,（3）瓦斯检查制度执行不严瓦检员数量不足空班漏捡瓦检员责任心不强，做假记录监测系统安装不合理或不及时维修，不能发挥作用（4）瓦斯预排、抽放不到位（5）违章爆破（6）电气设备管理不严及机械设备摩擦（7）着火引起（8）职工安全意识薄弱,6、我省煤矿瓦斯事故的原因分析主要事故有：窒息、中毒、燃烧、爆炸（1）矿井通风系统不独立（如联合通风），角联巷道多（多个进风井、回风井），通风网路复杂（没有专门的回风巷）；（2）风流中的瓦斯超限或瓦斯积聚，风流中瓦斯浓度达到爆炸界限（局部通风机随意停开）；（3）瓦斯检查制度不落实：无瓦检仪，无正常检测，本省乡镇煤矿尤为严重；未建立或未认真执行矿井瓦斯及其他有害气体的检查制度，是我国众多乡镇煤矿瓦斯事故多发的主要因素,（4）井口检身制度不严，有火源带入井下，井下抽烟等（瓦斯燃烧事故时有发生）；（5）井下电气设备失爆或带电作业产生电火花；（6）栅栏管理不到位；（7）其他。,7、预防瓦斯事故的技术措施（1）防止瓦斯积聚与超限措施a、搞好通风：搞好通风是冲淡和排除井下瓦斯最积极、最有效的基本措施。为此，要有一个完善的通风系统；杜绝无风、微风作业；避免循环风、串联通风；及时封闭采空区、维护好通风设施。b、及时安全地处理积聚瓦斯：及时安全地处理积聚瓦斯是矿井日常瓦斯管理的重要内容，是预防瓦斯事故的关键工作。主要方法有：排放、封闭和封闭抽放。排放瓦斯须制定安全措施。,c、通风异常或瓦斯涌出异常时期应特别注意的事项：瓦斯积聚，要杜绝火源，严格管理，专门处理严格瓦斯排放措施气候异常要加强监测和防范工作面收尾、来压时要加强监测和防范煤厚落煤量大时其它如贯通、增减工作面或风量、通风设施遭到破坏、灾变和反风等时期,（2）防止点火源出现加强管理提高防火意识防止放炮火源：不合格炸药、炮泥不合格、明炮糊炮、连线电路火花和明电放炮等防止电气和静电火源：用防爆设备，禁止带电检修搬迁，防治静电火花和杂散电流防止摩擦和撞击火花防止明火等（3）加强瓦斯检查和监测甲烷传感器，每7天一次调校和断电功能测试（4）设置隔爆、阻爆装置：岩粉、水、使用压力或温度传感，自动喷洒,8、防止瓦斯爆炸事故扩大