矿井瓦斯管理_图文

矿井瓦斯管理,主要内容,一、背景介绍二、认识瓦斯三、瓦斯爆炸机理研究四、煤矿瓦斯日常管理五、煤矿瓦斯治理六、新技术应用,一、背景介绍,瓦斯作为煤矿五大自然灾害之首，伴随于采矿活动始终，既有静态特征，更具有千钧一发的动态特征。瓦斯、煤与矿工“共处一室”的现状及工人身处“与狼共舞”的险境令人忐忑不安。纵观近几年，经过治理瓦斯灾害得到了有效控制，安全生产的状况逐日好转；然而，年年初，山西屯兰煤矿又一特大型矿难让人痛心疾首，时刻提醒人们瓦斯猛于虎，瓦斯治理一定要到位，依然不能麻痹大意。只有确定良好的治理瓦斯灾害技术，才能防范瓦斯事故发生于未然。务必认真贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针，狠抓落实各项措施，加强通风和防瓦斯、防煤尘、防灭火管理，巩固和扩大瓦斯治理攻坚战成果。,然而不同煤矿企业瓦斯治理工作各有侧重，经验各有千秋。大量的实践都表明，“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位” 是煤矿瓦斯治理实践的指导方针，是对瓦斯治理规律认识的集中总结，是治理防范瓦斯灾害的理论基础。,瓦斯治理形势： 2012年截至12月21日，全国煤矿共发生瓦斯类事故36起、死亡279人，其中瓦斯突出事故14起，死亡94人；瓦斯爆炸事故16起，死亡158人；其他瓦斯事故6起，死亡18人。由此可见，形势依然非常严峻。,面对严峻的瓦斯安全形势， 我们利用了很多的瓦斯管理和治理的方式和方法，总体说来,一是：瓦斯的日常管理，制定了各种制度和措施来对瓦斯进行检查和管理，起到了良好的效果；二是：通过建设地面和井下的抽放泵站进行瓦斯抽采，特别是在高瓦斯矿井中起到了非常好的作用，为矿井的安全生产提供了必要条件。,二、认识瓦斯,什么是瓦斯瓦斯是矿井中以甲烷为主要成分的有害气体，这里讲的是甲烷（CH4）。,瓦斯是成煤过程中伴生气体，主要是CH4。可赋存于煤层中，也可存在于其它岩石的空、孔隙中。甲烷气生成量也不同，从褐煤到无烟煤、吨煤生气量为（68419）m3。,2、甲烷的性质 甲烷的化学分子式：CH4。它是无色、无味、无嗅，可燃、可爆炸气体（515% ） ，对人呼吸的影响同氮气相似，可以使人窒息。 CH4分子直径0.41nm，密度（标况）0.716kg/m3，是空气的0.5547倍（0），扩散速度是空气的1.34倍。空气中CH4达43%时O2则小于12%，人窒息。CH4与空气混合形成气团时，该气团较周围气体的密度轻，它将边上浮、边扩散。,3、煤层瓦斯垂直分带 由于煤层内的瓦斯向地表运移和地面空气向煤层深部渗透、扩散，造就了煤层中各种瓦斯成分有浅到深有规律的逐渐变化，即煤层瓦斯会出现垂直分带现象。根据气体组分的差异，煤层瓦斯沿垂向可以分为两个带：瓦斯风化带和甲烷带。瓦斯风化带还可细分为：二氧化碳氮气带、氮气带和氮气甲烷带。如下表。,煤层瓦斯垂直分带划分标准,甲烷带以下煤层中的瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增加。 瓦斯在煤层中的状态：瓦斯以游离和吸附状态赋存于煤的孔隙中。 煤的多孔性：煤中孔隙有可见和不可见孔，其体积以m3/m3或% 为K1 ； 下式中：p-煤的视密度t/m3；t-煤的真密度t/m3。,各种牌号煤的孔隙率见下表：,煤中瓦斯含量赋存规律：随着煤层埋藏深度的增加而增加。 煤层瓦斯含量的测定：直接和间接测定方法，直接法即按标准采取煤样测定瓦斯解吸量并计算解吸损失量和在实验室测定煤样残存瓦斯量来确定煤层瓦斯含量；间接法即测定瓦斯压力和有关参数计算煤层瓦斯含量。,4、矿井瓦斯涌出规律 煤层瓦斯由吸附和游离状态赋存，其数量均决定于瓦斯压力即游离瓦斯作用于孔隙壁的气体压力，当矿井采煤时，由于煤岩碎裂、巷道和采空区的存在则形成煤层瓦斯解析和流动的条件，而导致矿井（采区、工作面）风流中含有瓦斯，其含有量称之为矿井（采区、工作面）瓦斯涌出量。绝对瓦斯涌出量为m3/min，相对瓦斯涌出量为m3/t。,1）矿井瓦斯来源对一个生产矿井，必须清楚矿井瓦斯来源，了解各瓦斯源涌出瓦斯量。,2）矿井瓦斯涌出影响因素煤层和岩层瓦斯含量：含量大涌出量大开采深度：由于深度增加瓦斯含量增加开采规模：开采规模越大绝对瓦斯涌出量越大开采顺序与开采方法：煤层群首采层，特厚煤层第一分层瓦斯涌出量大，冒落比充填大大气压力的变化是采空区瓦斯涌出量发生变化：气压变低采空区瓦斯涌出量加大；反之变小。,采掘煤炭时受采动影响的煤、岩层中的瓦斯必然要释放到采掘空间，称之谓瓦斯涌出，这是瓦斯流动的重要特性。 防治瓦斯事故的重矢之的是：控制瓦斯涌出或出现的动力现象。 瓦斯涌出量预测可用矿山统计法和分源预测法。,4、煤层瓦斯动力特征动力（突出）预兆：有声预兆：煤体中的闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声等（统称煤炮）。地压预兆：支架来压、掉渣、片帮、煤壁开裂、煤壁外臌、底臌和钻孔 变形装不进药等。瓦斯预兆：风流瓦斯浓度增大、忽大忽小、打钻时顶钻、钻孔喷孔、喷 瓦斯等。煤结构变化：煤层层理紊乱、煤变松软、暗淡无光泽、煤变干燥和煤尘 增多等。还有会出现煤壁和工作面温度降低、特别气味等。动力现象：煤与瓦斯突出：动力效应明显，破坏性大，喷出大量瓦斯和煤（有分选 性，煤堆积小于自然安息角），孔洞口小腔大压出：煤位移和抛出的距离较小，无分选性，瓦斯增大，无孔洞或口大 腔小。倾出：煤就地按自然安息角堆积，无分选性，瓦斯增加明显，口大腔小。,煤矿采掘过程中，掌握煤层瓦斯含量和受采动影响的煤岩及采空区瓦斯涌出量；掌握煤层瓦斯动力规律是充分认识瓦斯的根本所在。,5.煤矿瓦斯地质图的编制 矿井瓦斯地质图是揭示瓦斯地质规律，表达瓦斯压力、瓦斯含量、煤与瓦斯突出危险性、瓦斯涌出量预测，反映瓦斯、地质和采掘工程信息的综合性图件。,瓦斯地质图是多年来瓦斯预测、灾害防治、瓦斯抽采实践的高度集中，又是指导今后准确预测瓦斯资源量、涌出量、突出危险性的重要理论依据。大量的实践证明，瓦斯地质图是瓦斯治理研究、交流、决策的重要平台，是治理瓦斯、预防事故的基础。,2009年4月15日，国家能源局关于组织开展全国煤矿瓦斯地质图编制工作的通知、国能煤炭2009117号文件指出：“编制全国煤矿瓦斯地质图，旨在整理全国煤矿多年地质勘探和开采以及测试揭露的瓦斯地质资料，利用瓦斯地质和瓦斯治理研究成果，揭示全国煤矿瓦斯地质规律，为预防瓦斯灾害、利用煤层气资源提供基本依据。,（一）编图内容（1）地质内容煤层底板等高线，顶板泥岩厚度等值线，煤层上覆基岩厚度等值线，井田地质勘探钻孔，煤层露头，向斜，背斜，断层，陷落柱，火成岩分布，煤层厚度，煤层厚度等值线。,（2）瓦斯内容瓦斯涌出量点：掘进工作面绝对瓦斯涌出量点，回采工作面绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量点；瓦斯涌出量等值线：绘制绝对瓦斯涌出量实测等值线与预测等值线；瓦斯涌出量区划；瓦斯含量点和瓦斯含量等值线（包括实测线和预测线）；瓦斯突出危险性预测参数：瓦斯压力P、瓦斯放散初速度P，煤的坚固性系数f值，瓦斯突出危险性综合指标K值，钻屑瓦斯解吸指标h2，钻孔最大瓦斯涌出初速度qmax、钻孔最大钻屑量smax等；,瓦斯突出危险区界线；瓦斯压力点，瓦斯压力等值线（包括实测线和预测线）；煤与瓦斯突出动力现象点包括瓦斯突出强度（突出煤量、涌出瓦斯量），突出时间（年、月、日）、标高、埋深等 ； 煤层瓦斯风化带。,(二)绘制要求（1）矿井瓦斯地质图采用采掘工程平面图作底图进行编制，比例尺选取1：2000或1：5000。（2）矿井瓦斯地质图以瓦斯和地质内容为主体，为突出表现瓦斯分布和影响瓦斯分布的地质因素等主体内容，可对采掘工程平面图的内容进行简化。,6.矿井瓦斯涌出量预测 预测对象：新建矿井、各类建设煤矿、生产矿井新水平，都必须进行瓦斯涌出量预测，确定新矿井、新水平、新采区投产后瓦斯涌出量大小。凡没有做瓦斯涌出量预测的，不得进行矿井设计、瓦斯抽放设计。预测报告必须报省级煤炭管理部门审批后，作为矿井设计和采区通风设计、瓦斯抽放及瓦斯管理的依据。,矿井瓦斯涌出量预测必须由煤矿委托具有国家规定资质的专业机构完成。预测单位应按国家有关标准、规范开展工作，对报告结果负责。矿井瓦斯涌出量预测应包括以下资料： 1、矿井采掘设计说明书: （1）开拓、开采系统图、采掘接替计划； （2）采煤方法、通风方式； （3）掘进巷道参数、煤巷平均掘进速度； （4）矿井、采区、回采工作面及掘进工作面产量。,2、矿井地质报告： （1）地层剖面图 、柱状图等。 （2）各煤层和煤夹层的厚度、煤层间距离及顶、底板岩性。 3、煤层瓦斯含量测定结果、风化带深度及瓦斯含量等值线图； 4、邻近矿井和本矿井已采水平、采区(盘区)以及采掘工作面瓦斯涌出测定结果； 5、 煤的工业分析指标(灰分、水分、挥发分和密度)以及煤质牌号。 6、矿井生产时，预测的最大相对瓦斯涌出量及最大绝对涌出量，涌出量构成及比例。 7、预测的矿井瓦斯等级。,三、瓦斯爆炸机理研究,瓦斯爆炸是甲烷和空气中的氧气发生的激烈的化学反应。用化学方程式表示为：CH4+2O2=CO2+2H2O （氧气充足）2CH4+3O2=2CO+4H2O （氧气不充足）在一般的瓦斯爆炸中，由于各种条件的限制，都会发生生成CO的化学反应，故瓦斯爆炸事故发生后很多遇难者是因为CO中毒而死亡。,爆炸事故的预防、监测及防止事故扩大的措施,一、瓦斯爆炸的致因二、爆炸的发生及危害三、影响爆炸发生的因素,瓦斯爆炸事故理论,瓦斯爆炸的致因及影响因素,爆炸事故的防治,1、瓦斯爆炸的致因瓦斯,瓦斯的检测只能依靠仪器进行，人无法感知瓦斯的存在。,主要成分：甲烷CH4，无色、无味、无嗅的气体，相对空气的比重为0.554,具有爆炸性，在适当的浓度和引火源的作用下会产生强烈的燃烧和爆炸,伴随煤的生成而产生，以一定压力赋存于煤层，在采动影响下涌入工作空间。新揭露煤壁释放瓦斯速率较高。,瓦斯是什么？,瓦斯的重要特性：,它存在吗？,如何判定瓦斯的存在？,四大类型的主要点燃源！,掘进面计算示例！,2 、瓦斯煤尘爆炸的致因瓦斯爆炸的条件,局部地点或局部区域，在瓦斯涌出异常及通风异常或停风时，容易形成。地点：掘进面、工作面上隅角、封闭区域、冒落空洞。,空气中21%，其它气体的混入和井下有机物等的氧化、人员呼吸使其减少，但一般仍达20%。瓦斯积聚浓度达40%时，氧浓度才下降到12% 。总能满足！,足够的能量0.28mJ；足够的温度650；足够长的时间爆炸感应期。,瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%16% 。,混合气体中氧的浓度不低于12% 。,有足够能量的点火源 。,瓦斯爆炸,在井下存在的可能性,3）瓦斯爆炸的条件掘进面计算示例,条件：断面积8m2的煤巷掘进工作面，供风量为200m3/min，回风瓦斯浓度0.5%。设：新揭露的断面及距该断面10m范围内涌出的瓦斯占总瓦斯涌出量的50%。计算：工作面停风时，该面10m范围内平均瓦斯浓度达到爆炸下限5%的时间？解：工作面绝对瓦斯涌出量：200*0.5=1m3/min 瓦斯浓度达到爆炸下限的时间： 8105% /（150%）=8 min,返 回,包括电弧放电、电气火花和静电火花。如：井下输电线路短路、接头不符合要求、带电检修等。化纤衣服静电火花0.28mJ,跑车时车辆和轨道的摩擦、金属器件之间的撞击、钢件与岩石的碰撞、火成岩等坚硬岩石间的碰撞等。,3）瓦斯爆炸的条件四大类瓦斯点燃源,炽热的表面，如：白炽灯、过流引起的线路灼热、皮带打滑引起的金属表面炽热。炽热气体，如：炽热的废气，火灾产生的高温烟流等,特点：伴随有燃烧化学反应。如明火、井下焊接火焰、放炮火焰、油火等,明火火焰,炽热表面和炽热气体,机械摩擦及撞击火花,电火花,用于井下测量的激光、闪电、杂散电流等也具有点燃瓦斯的能力。,其它点燃 源,返 回,3）瓦斯爆炸的条件点燃源静电火花,瓦斯爆炸的最小点燃能量0.28mJ，就是使用电容放电产生火花的方法测定的。 假设人体的电容为200pF，化纤衣服静电电位为15kV，则其放电的能量可达22.5mJ，大大超过最小点燃能量 。井下工作人员的服装要求必须是棉织品 。,返 回,爆炸或爆轰,爆燃,扩散燃烧,火焰锋面传播速度达每秒几十米至几百米，锋面前方形成超音速的冲击波，甚至发展为传播速度达每秒数千米 的爆轰。,火焰锋面传播、发展，速度每秒几米到十余米，在锋面前方形成压力波。,形成爆炸,3、爆炸发生的机理,燃烧传播和发展,燃烧，形成火焰锋面，放出的热量加速化学反应的进行。,局部点燃,爆燃（包括爆炸）、爆轰的特征参数对比，见下表。,表 可燃气体爆燃与爆轰间的定性判别,瓦斯爆炸发生时，煤颗粒受热分解，放出可燃气体，形成气体层。爆炸反应主要在这一气体层内以进行。瓦斯有一个感应期，感应期随火源温度的升高迅速下降。,范围较小，一般为几十米到几百米。,几千米，甚至冲出地面。,速度大于音速，压力从几个20个大气压。危害：人员创伤、巷道毁坏、冒顶、设备翻到破坏、摧毁矿井通风设施等。,4、爆炸的危害,与爆炸后通风系统状况有关，可波及下风侧的生产区域。,氧浓度下降，燃烧生成大量的CO2和H2O，不完全反应产生的CO浓度一般也达到0.4%以上，成为井下人员伤亡的主要因素之一。,速度从每秒几米到100m/s至音速以上。温度达2000以上。造成人体皮肤、呼吸器官等烧伤，烧坏电气设备、可引燃井巷中的可燃物。,大气成份的变化,火焰锋面,冲击波,作用范围,特征及破坏作用,作用过程,5、影响瓦斯爆炸发生的因素,计算方法：里查特法则,其它可燃气体的混入，使瓦斯的爆炸界限发生变化（通常是使下限降低）。在判断灾区气体的爆炸性时十分重要。,加入惰性气体、减小氧浓度可升高瓦斯爆炸下限，降低其上限。在注惰进行矿井灭火、灾区防爆时非常重要。,环境温度升高，爆炸下限下降，上限升高。,其它可燃气体的影响,氧浓度和过量惰气的影响,温度的影响,气压的影响,点燃源能量的影响,气压增高，爆炸下限变化很小，上限大幅度增高。,见图,点燃能量的增加，爆炸下限明显降低。煤矿井下各种点燃源的能量往往大大超过0.28mJ 。,见图,5.1其它可燃气体混入,里查特法则计算： (3-4-2)式中：LT、PT混合气体的爆炸界限和可燃气体的总浓度，%； L1、L2Ln各可燃气体组份的爆炸界限，% P1、P2Pn各可燃气体组份的百分比，%,举例计算如下（各可燃气体的爆炸限见表3-4-4）：,算 例,5.2其它可燃气体混入,算例：某矿井封闭区域内可燃气体的组成和浓度为CH4 4.5%，CO 1.5%，C2H4 0.1%，H2 0.05%，试计算该混合气体的爆炸界限，并判断其爆炸性。解：可燃气体的总浓度为：混合气体的爆炸界限为：混合可燃气体的浓度为6.15%，介于爆炸下限5.75%和爆炸上限20.14%之间，因此，该混合气体具有爆炸性。,返 回,5.3温度影响,返 回,5.4点燃能量的影响,返 回,灾变时期：救灾事故处理调查分析,6、预防及防止事故扩大概述,瓦斯煤尘爆炸事故始终是我国煤矿重大伤亡事故的主要因素,防治方法,事故统计找到重点、指出方向,安全管理和措施企业行为,监察和惩罚监督执法机构,日常工作：发现问题措施消除隐患,隔爆、阻爆设施，灾害预处理计划。,地点：采、掘工作面事故占总量的90%以上 。企业：乡镇、地方及私营煤矿占90%。主要原因：独眼井开采、自然通风，管理松散，思想麻痹。直接原因：爆破火焰引燃多，其它依次为明灯、失爆、撞击等 典型方式：明电放炮、明灯照明、带电检修、开关失爆、使用不安全炸药等。,防止瓦斯积聚,预防爆炸的发生,防止事故的扩大,防止煤尘沉积和飞扬,防止点火源的出现,加强瓦斯监测,分区管理,编制灾害预处理计划,隔爆、阻爆装置,防止瓦斯积聚,1.保证工作面的供风量及风流质量。,2.及时处理积聚的瓦斯,3.通风异常或瓦斯涌出异常时期应特别注意，要采区措施及时处理。,返 回,防止煤尘沉积和飞扬,1）煤层注水,2）湿式打眼,3）水炮泥,4）通风除尘,5）喷雾洒水,6）冲洗粉尘,返 回,防止点火源的出现,1）加强管理，提高防火意识,2）防止放炮火源,3） 防止电气火源和静电火源,4）防止摩擦和撞击点火,返 回,编制灾害预处理计划 ： 针对可能发生的井下灾害，预先编制处理计划，是防止灾害扩大，及时抢险救灾的主要方法。主要内容包括两方面，即：1）当前矿井的基本情况；2）可能灾害的处理计划。,隔爆阻爆装置,1）用岩粉预防和隔绝煤尘爆炸,2）用水预防和阻隔爆炸,3）自动式防爆棚,4.1 矿井主要地点瓦斯浓度的检查测定,检测地点瓦斯浓度的安全规定,装有矿井安全监控系统的工作面，其回风巷风流中瓦斯浓度仍不能降低到1.0%以下时，回风巷风流中瓦斯最高允许浓度为1.5%,采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时，必须停止工作，撤出人员，采取措施，进行处理,矿井总回风巷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。,采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到15时，必须停止工作，切断电源，撤出人员，进行处理,采掘工作面风流中瓦斯浓度达到1%时，必须停止用电钻打眼；放炮地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到1%时，严禁放炮。,采掘工作面内，体积大于05立方米的空间，局部积聚瓦斯浓度达到2%时，附近20米内，必须停止工作，撤出人员，切断电源，进行处理。,综合机械化采掘工作面，应安设机载式断电仪，当其附近瓦斯浓度达到1%时报警，达到15时必须停止工作，切断采煤机和掘进机的电源。,四、煤矿瓦斯日常管理,4.1.1 巷道风流中瓦斯浓度检测安全规定,巷道风流中瓦斯浓度检查测定,巷道风流是指距巷道顶板、底板及两壁一定距离的巷道空间的风流,CH4浓度的测定，应在巷道风流的上部进行:将CH4检测仪的进气口置于巷道风流的上部靠近顶板处进行采样，连续检测3次，取其平均值。,CO2浓度的测定，应在巷道风流的下部进行:采用光学瓦斯检测仪测定CO2时，先将光学瓦斯检测仪的进气口置于巷道风流的下部靠近底板处测出CH4浓度，然后去掉CO2吸收管测出该处混合气体浓度，后者减去前者乘以0.952校正系数既是CO2浓度的测定值。连续检测3次，取其平均值,巷道风流范围的划定,巷道风流中瓦斯及二氧化碳浓度的测定方法,4.1.2 采煤工作面检测瓦斯浓度的安全规定,采煤工作面瓦斯浓度的检查测定,工作面进风流。指进风顺槽至工作面煤壁线以外的风流；,(1)采煤工作面测定瓦斯浓度地点,工作面风流。指距煤壁、顶、底板各200mm（小于1m厚的薄煤层采煤工作面距煤壁、顶、底板各100mm）和以采空区切顶线为界的采煤工作面空间的风流。,上隅角。指采煤工作面回风侧最后一架棚落山侧1 米处；,工作面回风流。指距采煤工作面10m以外的回风顺槽内不与其他风流汇合的一段风流；,尾巷。指高瓦斯与瓦斯突出矿井采煤工作面专用于排放瓦斯的巷道栅栏处。,4.1.2 采煤工作面瓦斯浓度检测的安全规定,采煤工作面瓦斯浓度的检查测定,采煤工作面是从进风巷开始，经采煤工作面、上隅角、回风巷、尾巷栅栏处等为一次循环检查。,(2)采煤工作面瓦斯浓度测定方法及规定,循环检查中，应在采煤工作面上、下次检查的间隔时间中确定无人工作区或其他检查点的检查时间。,检查瓦斯的间隔时间要均匀，在正常情况下，每班检查3 次的，其相隔时间不允许过大或过小，每班检查2 次的，其相隔时间要求不允许半班内完成一班的检查次数,检查采煤工作面上隅角、采空区边缘的瓦斯时，要站在支护完好的地点用小棍将胶管送到检测地点，以防缺氧而窒息。,检查采煤机前后20m内，距煤壁300mm、距顶板200mm范围内的瓦斯。当局部积聚的瓦斯浓度达2或采煤机前后20m内风流中瓦斯浓度达1.5时，应停止采煤机工作，切断工作面电源，立即进行处理。,采煤工作面瓦斯及二氧化碳浓度的测定方法与巷道风流中的测定方法相同,利用检查棍、胶皮管检查采煤机滚筒之间、距煤壁300mm、距顶板200mm范围内的瓦斯。当瓦斯浓度达2时，应停止采煤机的工作，切断工作面电源，进行处理；凡处理不了的，应立即向通风调度汇报。,其检查的顺序和有关规定要求如下：,4.1.3 掘进工作面瓦斯浓度检测的安全规定,掘进工作面瓦斯浓度的检查测定,掘进工作面风流。指风筒出口或入口前方到掘进工作面的一段风流。,(1)掘进工作面测定瓦斯浓度地点,掘进工作面回风流。,局部通风机前后各10m以内的风流。,局部高冒区域。,4.1.3 掘进工作面瓦斯浓度检测 的安全规定,检测掘进工作面上部左右角距顶、帮、煤壁各200mm处的CH4浓度，取测量次数中的最大值作为检测结果和处理依据。,检测掘进工作面第一架棚子左右柱窝距帮、底各200mm处的CO2浓度, 取测量次数中的最大值作为检测结果和处理依据,循环检查中，应在掘进工作面上、下次检查的间隔时间中确定无人工作区或其他检查点的检查时间。,检查瓦斯的间隔时间要均匀，在正常情况下，每班检查3 次的，其相隔时间不允许过大或过小，每班检查2 次的，其相隔时间要求不允许半班内完成一班的检查次数,双巷掘进工作面由一名瓦斯检查员检查时，一次循环检查瓦斯应从进风侧掘进而开始到回风侧掘进面。,检查局部高冒区域的瓦斯时，要站在支护完好的地点用小棍将胶管送到检测地点，由低到高逐渐向上检查，检查人员的头部切忌超越检查的最大高度，以防缺氧而窒息。,掘进工作面瓦斯浓度的检查测定,(2)掘进工作面检测瓦斯的有关规定要求,当掘进机工作时，应检查掘进机的电动机附近20m范围内及风筒出口至煤壁间风流中的瓦斯浓度。当瓦斯浓度达到1.5或掘进工作面回风流中瓦斯浓度达到1时，应立即进行处理。,4.1.4 盲巷和临时停风的掘进工作面 瓦斯浓度检测的安全规定,检查废巷、盲巷和临时停风的掘进工作面及密闭墙外的瓦斯、二氧化碳及其他有害气体时，只准在栅栏处检查；必须进入盲洞内检查时，应由救护队员进行。,盲巷和临时停风时间长的掘进工作面，往往会积聚大量的高浓度瓦斯。进入检查瓦斯和其他有害气体时，要特别小心谨慎确保安全，防止窒息、中毒或瓦斯爆炸事故的发生,检查时，必须最少2人一起，在确认携带的矿灯、自救器和瓦斯检定器完好可靠情况下，方能进行瓦斯检查工作。2人一前一后保持一定的安全距离，先检查巷道入口处的瓦斯和二氧化碳浓度，测定浓度均小于3%时，方可由外向内逐步进行检查。,在盲巷入口或任何一处，检查瓦斯或二氧化碳浓度达到3%及其他有害气体浓度超过规定时，必须停止前进，并在入口处设置栅栏，向通风调度汇报，由通风部门按规定进行处理,盲巷和临时停风的掘进工作面瓦斯浓度的检查测定,在盲巷内检查瓦斯和二氧化碳浓度外，还必须检查氧气浓度和其他有害气体浓度。倾角较大的上山盲巷应重点检查瓦斯浓度，倾角较大的下山盲巷应重点检查二氧化碳浓度。,4.1.5 煤与瓦斯突出孔瓦斯浓度检测的安全规定,煤与瓦斯突出孔内的检查测定,煤与瓦斯突出孔内未通风处理前，往往会积聚大量的高浓度瓦斯，检查瓦斯时，严禁冒险进入突出孔内检查，防止瓦斯窒息事故的发生。必须在确保安全的条件下，利用瓦斯检测棍把检测仪的进气管伸到突出孔内，由外向里逐渐进行检查，并根据检测的瓦斯浓度和积聚瓦斯量采取相应的措施进行处理。,4.1.6 工作面爆破过程中瓦斯浓度检测的安全规定,工作面爆破过程中的瓦斯检查,4.1.6 工作面爆破过程中瓦斯浓度检测的安全规定,“一炮三检”即装药前、爆破前、爆破后必须检查爆破地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度，瓦斯浓度达到1%时，严禁装药爆破。爆破后至少等待15min（突出危险工作面至少30min）待炮烟吹散，瓦斯检查工、爆破工和生产班组长一同进入爆破地点检查瓦斯及爆破效果等情况。,“三人连锁放炮”既瓦斯检查工持放炮命令牌；生产班组长瓦斯检查牌；爆破工持放炮警戒牌。经爆破前各项检查和警戒工作符合安全要求时，相互交换牌即可爆破。,(2)安全爆破检查的有关规定要求,工作面爆破过程中的瓦斯检查,井下爆破煤（岩）时，往往会从煤（岩）层中释放出大量的瓦斯。而达到燃烧或爆炸浓度的瓦斯，因爆破产生的火焰将会导致瓦斯燃烧或爆炸事故。因此，在采掘工作面爆破过程中，必须严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”的安全爆破制度。,4.2.1 采掘安全通风管理,采掘安全通风管理,采煤工作面风速：最低风速不低于0.25m/s，最高风速不大于4m/s。,采煤工作面安全通风管理,采煤工作面进、回巷道符合设计断面要求,掘进工作面安全通风管理,合理利用通风手段降低采区的瓦斯涌出量,局部通风机安全通风管理,风筒安全管理,高瓦斯矿井掘进局部通风机安全供电管理,4.2.2 采掘瓦斯安全检查与安全监测监控管理,瓦斯安全检查动态检测管理,采掘工作面瓦斯检查次数。,专职瓦检员、班组长、跟班队干、下井领导共同参与瓦斯检查，并将检查结果记入手册和检查地点的记录牌上。,封闭巷道的检查。,爆破工作的瓦斯检查。严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度,4.2.2 采掘瓦斯安全检查与安全监测监控管理,瓦斯安全监测监控,瓦斯断电报警仪、三专两闭锁等设施，能准确地执行瓦斯超限时的断电停机、超限报警、停风停电功能。,布置在采掘工作面的瓦斯传感器必须能进行可靠的监视和控制。,4.3.1 瓦斯安全排放管理,排放瓦斯分级管理的规定,当掘进巷道回风绕道以里20m范围瓦斯浓度在2.4%以下，由通风部门制定排放措施，指定通风副科长以上通风管理人员按照要求进行排放，安监部门现场监督执行。,掘进巷道回风绕道以里20m范围瓦斯浓度在1.6%以下，由通风值班人员安排瓦斯检查员就地排放。,一级管理,二级管理,三级管理,当掘进巷道回风绕道以里20m范围瓦斯浓度超过2.4%时，由矿通风部门编制专项措施，报矿总工程师审批后，由矿山救护队按措施进行排放。,4.3.1 瓦斯安全排放管理,4.3.2 局部扇风机排放瓦斯技术,临时停风的掘进盲巷瓦斯排放方法,启动前，把局部扇风机处的一段风筒扎起来留一个小口,准备工作,排放工作,增阻排放法,待工作面排出的瓦斯逐渐降低时，再逐步放松扎口，最后恢复正常通风。,启动局部扇风机，向工作面供风；,扎风筒法,4.3.2 局部扇风机排放瓦斯技术,临时停风的掘进盲巷瓦斯排放方法,启动局部扇风机复风前在局扇前设一个三叉风筒，一个叉向工作面供风，另一个叉平时正常通风时扎严不许漏风，遇到需要排瓦斯时把三叉打开；,准备工作,排放工作,调节器和断开风筒排放法,启动局部扇风机，一部分新风供向工作面，一部分新风在三叉处出来直接进入回风巷道，直到排完瓦斯把三叉风筒漏风扎严，恢复正常通风。,调节器排放法,4.3.2 局部扇风机排放瓦斯技术,临时停风的掘进盲巷瓦斯排放方法,启动局部扇风机复风前，排瓦斯人员在瓦斯浓度达到1%处，将风筒断开；,准备工作,排放工作,调节器和断开风筒排放法,启动局部扇风机，将风筒半对接，向工作面供风；,断开风筒法,在断开风筒后方5m10m处检查瓦斯，浓度不准超过1.5%,瓦斯浓度降到1%时，将风筒全部接上，恢复正常通风。,4.3.2 局部扇风机排放瓦斯技术,封闭巷道瓦斯排放方法,检查密闭外有无瓦斯聚积，若瓦斯超限时，可先开动局部风机排除瓦斯后，再拆密闭。,逐段排放瓦斯过程中，敷设的风筒后面风流中的瓦斯超限时，可将风筒断开，用风筒接头法排放稀释瓦斯。,拆密闭前，先在密闭上隅角打开两个孔洞，边检查瓦斯边将风筒口偏向盲巷口和靠近密闭上隅角的一个孔洞吹风稀释瓦斯，再慢慢扩大孔洞，待风筒移入密闭内，检查瓦斯浓度不超限时，方可全部拆除密闭。,密闭拆除后，先进入巷道检查瓦斯，随之延长风筒开始排放瓦斯。待附近瓦斯浓度降下后，将风筒缩小，加大出风口的风流射程，排除前方的瓦斯。当降至2%界限下时，解开被缩小的风筒，接上一节5m长的风筒；当该段巷道中的瓦斯被排除后，取下5m短节风筒再接上一节10m长的风筒。,4.3.3 全风压排放法,形成风路的封闭巷道瓦斯排放,按先破回风侧密闭，后破入风侧密闭的原则。其方法拆密闭前，先在密闭上隅角打开两个孔洞，边检查瓦斯边将风筒口偏向盲巷口和靠近密闭上隅角的一个孔洞吹风稀释瓦斯，再慢慢扩大孔洞。,为能准确地控制瓦斯流量，在破回风侧密闭时，可以破开面积大些，再用木板、皮带或砖等先堵上，等到入风侧密闭破开后，根据瓦斯情况，在回风侧逐渐打开砖或木板，以进入回风道瓦斯浓度不超限为准，直到全部排完瓦斯。,4.3.4 瓦斯排放安全注意事项,瓦斯排放安全注意事项,随时检查排放出的瓦斯浓度，及时掌握瓦斯动态变化。,加强排放瓦斯流经巷道内机电设备的安全防爆管理。,排放瓦斯过程中严禁一次将风筒扎口打开。,加强排放瓦斯流经巷道内的安全监测监控检查工作。,五、煤矿瓦斯治理,全国煤矿瓦斯灾害分布,国有煤矿高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井约占50,影响我国煤矿瓦斯灾害的主要技术因素,煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高、煤质松软、透气性低，不易在采前抽采；开采过程过程中放散速度快，易发生煤与瓦斯突出现象，并诱发瓦斯爆炸。中国煤矿地质构造条件复杂。中国煤矿开采深度大，华东地区平均开采深度达到650m，且每年以2050m的速度下延。,长治公司二一三年总体计划 二一三年长治公司将继续在集团公司的正确领导下以基础建设为重点，集中力量搞好三项建设，即通风系统建设、瓦斯抽采系统建设、综合防灭火系统建设 ；继续加大高瓦斯矿井通风瓦斯治理费用的投入，计划投入18748.1万元；加快抽采钻孔的施工，预计总工程量为259115米，其中顺层钻孔工程量177268米，高位钻孔工程量为81847米；努力提高瓦斯抽采能力，通过系统改造抽采总能力将达到6262m3/min，是改造前的5.44倍。,长治公司所属矿井瓦斯灾害状况 长治公司所属矿井21个矿井中共有6座高瓦斯矿井，分别是：福达煤业、马堡煤业、荆宝煤业、三元煤业、中能煤业、小常煤业，现以福达煤业为例来介绍一下长治公司瓦斯治理经验。,5.1综采工作面的瓦斯治理 5.1.1回采工作面上隅角的瓦斯治理 1. 回采工作面上隅角为采空区风流的汇合处 采煤工作面采用“U”型通风方式，在这种通风方式下，进入工作面的风流分为两部分，一部分沿工作面流动；另一部分进入采空区，在采空区内部沿一定的流线的方向流动。其采空区风流流线分布如图1所示。,可见，进入采空区的风流通过在采空区内的气流交换，逐渐返回工作面，最后汇集于采面隅角，所以，工作面隅角为采空区瓦斯流入工作面的汇合处。,2.采面隅角的风流状态是瓦斯超限的重要原因（见图2、图3） 经过长期现场观察，分析得知，采面隅角靠近煤壁和采空区侧，风流速度很低，局部处于涡流状态（如图2所示）。这种涡流使采空区涌出的瓦斯难以进入到主风流中，从而使其在上隅角附近循环运动而聚集并形成瓦斯涡流，最终导致上隅角的瓦斯超限。如图3所示，除隅角存在的涡流区外，在靠近切顶线处会出现微风区，采空区漏出的瓦斯在此处积聚，更容易形成上隅角的瓦斯超限。,3、防治上隅角瓦斯超限方法 针对上隅角风流的特点及瓦斯超限的情况，防治瓦斯的方法有三种，即：设置上隅角导风障，设置采空区挡风障，上隅角的瓦斯抽采。,（1）设置采面上隅角导风障 如图4所示，在靠近上隅角处挂一导风障，使之将工作面的风流一分为二，利用风障引导较多的风流流经隅角，以稀释高浓度瓦斯。风幛可采用软质风筒布制作，长度一般不小于10m。,（2）设置采空区导风障 根据采面上隅角瓦斯超限的原因可知，若能减少进入采空区的风量，则可减少采空区的瓦斯涌出量，使隅角避免出现瓦斯超限。如图5所示，在工作面采空区一侧，从工作面入口设置挡风幛30米，这样就可最大限度地减少进入采空区的漏风量，所以应保证此区段的风障封堵严密，减少采空区的瓦斯涌出量。,（3）回采工作面上隅角抽采方法 回采工作面为U型通风系统，采空区瓦斯由于受风流传播和扩散的双重作用，在工作面回风隅角区域较为集中地涌出高浓度瓦斯。工作面风流在回风上隅角处突然改变，风流流向外侧产生涡流流态，致使采空区涌出的高浓度瓦斯在此处积聚，在采煤工作面上隅角安装专用抽采管路是治理回风隅角瓦斯的重要措施。上隅角抽采管路距上隅角30米时，将伸缩负压风筒与上隅角抽采管路连接，与此同时将风筒伸向上隅角位置。 在回采工作面液压支架移动前要对上隅角加强支护，打设2-3根木支柱，以不至于上隅角顶板冒落，给上隅角抽放制造好抽放空间，然后用气包封闭上隅角，以便取得良好的抽放效果。,5.1.2回采工作面瓦斯治理回采工作面的瓦斯治理方法主要有三种：1.本煤层预抽瓦斯2.回风顺槽高位钻孔抽采瓦斯3.工作面上部密闭采空区抽采瓦斯,1.本煤层预抽瓦斯 本煤层进行抽放主要利用移动泵站对回采煤层进行高负压抽放，即在工作面回风顺槽和运输顺槽内打顺层预抽钻孔，其施工参数为：运输顺槽每隔2m一个钻孔，抽放半径为1m,钻孔平均深度为75m，钻孔孔径为94mm，封孔深度不小于8m，回风顺槽每隔1m一个钻孔，抽放半径为1m,钻孔平均深度为95m，钻孔孔径为94mm，封孔深度不小于8m（如下图）。 为保证抽采效果，预抽时间一般不小于6个月。,返回,2.回风顺槽高位钻孔抽采方法。 高位抽放主要利用瓦斯抽放泵站对回采工作面高位钻场进行低负压抽放，即：在回风顺槽布置耳巷钻场，耳巷钻场规格为长5m，宽3.5m，高度1.7m，沿巷道底板掘进。每间隔40m布置一个耳巷钻场直到切眼，在钻场内以911的角度向顶板裂隙带内打7个，深度:130m,孔径113mm的高位抽放钻孔，终孔位置一般距煤层底板为8-10倍采高（如下图）。,3、工作面上部密闭采空区抽采方法 随着回采工作面向前推进，采空区顶板逐渐冒落，导致回采工作面采空区于上部采空区连通，因此利用抽放泵站对回采工作面上部密闭采空区进行抽放，使密闭采空区内形成负压区，这样会使回采工作面采空区大量的游离瓦斯运移到上部密闭采空区内，从而降低了回采工作面和上隅角的瓦斯涌出量，给安全生产创造了良好条件。,5.2掘进工作面的瓦斯治理 因掘进工作面在施工过程中瓦斯涌出量较大，所以在掘进施工前必须采取有效的治理措施，以长治公司福达煤业为例，在掘进工作面瓦斯治理措施中主要是预抽和利用检修班施工瓦斯释放孔、瓦斯卸压长钻孔，有效降低了掘进工作面瓦斯涌出量，为工作面正常掘进创造了安全条件。,1.掘进工作面预抽 以长治公司福达煤业为例，80209掘进工作面预抽主要是在巷道施工前预抽原始煤体的瓦斯，需要预抽的掘进工作面有2个，即80209运输顺槽、80209回风顺槽，每一个预抽掘进工作面为一个抽放单元，掘进工作面施工组织为抽放掘进抽放交替进行，每个预抽掘进工作面施工10个预抽钻孔，其孔径为94mm,孔深不小于60m，根据福达瓦斯治理经验预抽时间不少于7天（见下图：80209瓦斯预抽钻孔布置示意图）。,2、掘进工作面瓦斯释放钻孔施工方法 利用每个检修班在掘进工作面施工12个瓦斯释放钻孔，共计两排，每排为6个，孔深为13米，其上排孔距顶板500mm,下排孔距顶板800mm,孔间距为700mm。上排孔终孔位置距顶板250mm,下排孔距底板位置400mm。,3、掘进工作面卸压长钻孔施工方法 在掘进工作面距底板1.1m处分别施工三个瓦斯卸压长钻孔，1#钻孔与煤壁成90，起始孔位于迎头正中间位置，孔长60m。2#钻孔向煤壁左帮外偏16，起始位置距左帮1.2m,孔长60m。3#钻孔向煤壁外偏16，起始位置距右帮1.2m,孔长60m。三个瓦斯卸压长钻孔均按俯角施工。,六、新技术应用,6.1矿井智能变频局部通风系统,1.系统组成： 该系统由FBDY（FBD、FBY）系列煤矿用隔爆型压入式轴流局部通风机、BPBL流道式变频器、QJZ智能控制开关、分风器、风筒等单元组成（见图一）。系统采用带PLC的智能开关时，风量就能实现自动调节；如系统采用普通开关，可以通过变频器手动调节风量。,2.功能概述 矿井智能局部通风系统是一个闭环控制系统，它的主要功能是通过井下传感器、井下分站采集的参数来确定供风量的多少，避免了现有局部通风机供风的“一风吹”现象，从而解决矿井局部通风按需供风的问题。系统从安全和节能的要求出发，采用PLC与变频器组成的控制系统，对风机转速实时调控，达到“实时预警、人机双控、按需供风、防灾减灾”的效果，从而使矿井局部通风、瓦斯自动排放高效安全，降低瓦斯事故，节能省电。,（1）按需通风功能 自动调节局扇转速，调节输出风量、风压，避免瓦斯超限使局扇能节能经济运行。当系统检测到T1、T2浓度值低于设定值上限时，自动进入调速状态。根据T1、T2检测的迎头瓦斯浓度和掘进巷道回风流的瓦斯浓度（低于T1、T2浓度设定值下限，则局扇减速；T1、T2浓度高于设定值上限，则局扇升速）控制变频器，自动调节风量。,（2）排放瓦斯功能 人工或自动进入排瓦斯状态后，依据T1、T2、T3传感器检测的工作面、工作面回风流和总汇合风流的瓦斯浓度自动控制局扇转速。当T3浓度不超过设定值（1.5%）时，升速加大风量，当T3浓度超过设定值（1.5%）时，减速减小风量，依此原则调节输出风量，控制排至回风流的瓦斯浓度在安全设定值的范围内，即以最大效率进行安全排放瓦斯，能够避免瓦斯超限，减少瓦斯安全事故。,（3）人工调节风量功能可通过变频器显示面板和智能控制开关的显示面板的人机界面设置变频器输出频率，以控制局扇的转速来调节风量。,（4）瓦斯电闭锁功能 系统主控制开关工作且各瓦斯传感器数据低于闭锁值时，掘进工作面动力有电，能够正常进行生产。此时，备用控制开关的真空接触器断开，备用控制开关处于断电预备状态。当瓦斯传感器数据高于闭锁值时，系统主控制开关输出控制信号控制馈电开关,馈电开关控制掘进工作面动力电源断电，实现瓦斯电闭锁功能。系统备用控制开关处于工作状态时，仅仅实现巷道通风，不能控制掘进工作面动力电源实现瓦斯电闭锁。,（5）风电闭锁功能 系统主控制开2关故障时（主控制开关停机），系统主控制开关输出控制信号,馈电开关控制掘进工作面动力电源断电，实现风电闭锁功能。,（6）声光报警功能 为了在异常情况下，及时提醒现场工作的人员，本系统可配接一个声光报警装置，此装置采用36V交流输入。当PLC通过探头检测到瓦斯传感器超限、或通过485总线通讯发现变频器故障时，PLC会发出声光报警，从而提示工作人员采取相应措施，解决异常情况。,6.2 气动隔爆水幕1.系统结构及工作原理： 该设施属于被动式隔爆装置，它由迎风板、机械阀、管路控制阀、供水管路、出水管路、喷水管路、喷嘴、压风管、复位阀组成（如下图）。,当矿井采掘工作面或巷道中发生瓦斯、煤尘爆炸时产生的前驱爆炸波，传播到本装置安装处时，作用于迎风板，迎风板正面得到一个推动力，推动力迫使机械阀运动机构发生运动，继而用矿井压风带动控制阀开启供水管路的阀门，喷嘴即可开始喷雾，在巷道中形成扑灭火焰的抑制带，起到吸热、降温、阻燃的作用，阻断爆炸及其冲击波带动的粉尘的传播，能有效地消减爆炸威力和阻断爆炸火焰的传播作用（