瓦斯防治体系及技术.ppt

28.05.2020,瓦斯防治体系及技术,中国煤矿安全技术培训中心华北科技学院北京科技大学窑街煤电集团公司E-mail:mhp01手机中心窑街）,教授,博士后,总经理助理,28.05.2020,28.05.2020,主要内容,第一部分瓦斯治理体系框架第二部分通风可靠基本标准及建设、考核要求第三部分抽采达标技术要素,28.05.2020,第一部分瓦斯治理体系框架,通风可靠抽采达标监控有效管理到位,28.05.2020,通风可靠,系统合理设施完好风量充足风流稳定片段.shs,28.05.2020,抽采达标,多措并举应抽尽抽抽采平衡效果达标,28.05.2020,监控有效,装备齐全数据准确断电可靠处置迅速,28.05.2020,管理到位,责任明确制度完善执行有力监督严格,28.05.2020,第二部分通风可靠基本标准及建设、考核要求,28.05.2020,通风系统,矿井通风系统采区通风系统采掘工作面通风系统,28.05.2020,矿井通风系统三要素,1、通风动力2、通风网络3、通风设施,28.05.2020,采区通风系统基本要求,每一个采区，都必须实行分区通风采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风采煤工作面和掘进工作面的进风和回风，都不得经过来空区或冒落区,28.05.2020,通风管理,技术管理制度管理现场管理,28.05.2020,一、矿井通风基本概念和定义,矿井通风方式：指矿井进风井和出风井的布置方式。矿井通风方法：指矿井主要通风机的工作方法。矿井空气：来自地面的新鲜空气和井下产生的有害气体及浮尘的混合体。矿井有效风量：送到采掘工作面、硐室和其他用风地点的风量之总称。,28.05.2020,矿井有效风量率：矿井有效风量占矿井总进风量的百分数。需风量：矿井生产过程中，为供人员呼吸，稀释和排出有害气体、浮尘，创造良好气候条件所需要的风量。通风机附属装置：用以引导风流、降低矿井通风点阻力，提高主要通风机的有效静压、保护主要通风机免受爆炸冲击波的破坏，实现灾变时期矿井反风的主要通风机的配套装置。,28.05.2020,分区通风：井下各用风地点的回风风流直接进入采区回风巷或总回风巷的通风方式。矿井漏风：从与矿井生产无关的通道中漏失的风量。矿井通风图：表示矿井通风系统和通风状态的图形。它包括通风系统图、通风系统立体示意图、通风网络图、通风压力分布图、通风压能图等。采煤工作面的风流：采煤工作面工作空间中的风流。,28.05.2020,掘进工作面的风流：掘进工作面到风筒出风口这一段巷道中的风流。循环风：局部通风机的回风，部分或全部再进入同一局部通风机的进风风流中。专用回风巷：专门用于回风，不得用于运料、安设电气设备的巷道。在煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出区，专用回风巷内还不得行人。,28.05.2020,矿井通风,矿井必须有完整独立的通风系统。两个及以上独立生产的矿井不允许有共用的主要通风机、进、回风井和通风巷道。矿井的通风系统必须根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性等条件，通过优化或技术经济比较后确定。,28.05.2020,新建、改扩建矿井设计时，必须进行矿井风温预测计算，超温地点必须有制冷降温设计，配齐降温设施。进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷，必须安设2道联锁的正向风门和2道反向风门。装备矿井安全监控系统的矿井，每一个采区、一翼回风巷及总回风巷的测风站应设置风速传感器。,28.05.2020,采用均压技术防灭火时，改变矿井通风方式、主要通风机工况以及井下通风系统时，对均压地点的均压状况必须及时进行调整，保证均压状态的稳定。建井期间，必须安装使用机械通风设备；至少应安装1台主要通风机和2台配套的电动机装置，其中1台电动机作备用。主、副井贯通后，应尽快改装通风设备，安装地面主要通风机或临时主要通风机。高瓦斯或瓦斯突出矿井的临时主要通风机不能设在井下。,28.05.2020,当矿井多台主要通风机联合运转时，公共风路的阻力不大于能力较小主要通风机的30；当能力较大主要通风机进行风量调节后，必须对其他主要通风机作出相应的调整。多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。当通风机之间的风压相差较大时，应减小共用风路的风压，使其不超过任何一个通风机风压的30。,28.05.2020,矿井生产水平和采区必须实行分区通风。任何准备采区，必须在采区构成通风系统后，方可开掘其他巷道。采煤工作面必须在采区构成完整的通风、排水系统后，方可回采。采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段为进风巷、一段为回风巷。串联通风的规定回采工作面通风方式由采区瓦斯、粉尘、气温以及自然发火倾向等因素决定。根据采煤工作面进、回风道的数量与位置，将回采工作面通风方式分为U形、W形、Y形、Z形及U+L形等。,28.05.2020,掘进通风,掘进巷道必须采用矿井全风压通风或局部通风机通风。掘进通风分为压入式、抽出式、混合式3种。掘进巷道中瓦斯涌出量、掘进距离、巷道断面积是选择掘进通风方式的依据。,28.05.2020,矿井主通风机,通风设备选择设备管理噪音防爆门监测系统辅助通风机,28.05.2020,矿井通风动力,自然风压一、自然风压及其形成和计算1、自然通风由自然因素作用而形成的通风叫自然通风。冬季：空气柱0-1-2比5-4-3的平均温度较低，平均空气密度较大，导致两空气柱作用在2-3水平面上的重力不等。它使空气源源不断地从井口1流入，从井口5流出。夏季：相反。自然风压：作用在最低水平两侧空气柱重力差,28.05.2020,28.05.2020,3、井深。HN与矿井或回路最高与最低点间的高差Z成正比。4、主要通风机工作对自然风压的大小和方向也有一定影响。三、自然风压的控制和利用1、新设计矿井在选择开拓方案、拟定通风系统时，应充分考虑利用地形和当地气候特点。2、根据自然风压的变化规律，应适时调整主通风机的工况点，使其既能满足矿井通风需要，又可节约电能。3、在建井时期，要注意因地制宜和因时制宜利用自然风压通风，如在表土施工阶段可利用自然通风；在主副井与风井贯通之后，有时也可利用自然通风；有条件时还可利用钻孔构成回路。4、利用自然风压做好非常时期通风。一旦主要通风机因故遭受破坏时，便可利用自然风压进行通风。,28.05.2020,5、在多井口通风的山区，尤其在高瓦斯矿井，要掌握自然风压的变化规律，防止因自然风压作用造成某些巷道无风或反向而发生事故。如图是四川某矿因自然风压使风流反向示意图。ABBCEFA系统的自然风压为：DBBCED系统的自然风压为：自然风压与主要通风机作用方向相反。相当于在平硐口A和进风立井口D各安装一台抽风机（向外）。,28.05.2020,矿用通风机的类型及构造矿用通风机按其服务范围可分为三种：1、主要通风机，服务于全矿或矿井的某一翼（部分）；2、辅助通风机，服务于矿井网络的某一分支（采区或工作面），帮助主通风机通风，以保证该分支风量；3、局部通风机，服务于独头掘进井巷道等局部地区。按构造和工作原理可分为：离心式通风机和轴流式通风机。一、离心式通风机的构造和工作原理1、风机构造。离心式通风机一般由：进风口、工作轮（叶轮）、螺形机壳和扩散器等部分组成。有的型号通风机在入风口中还有前导器。吸风口有：单吸和双吸两种。,28.05.2020,叶片出口构造角：风流相对速度W2的方向与圆周速度u2的反方向夹角称为叶片出口构造角，以2表示。离心式风机可分为：前倾式（290)、径向式（2=90)和后倾式（2R,工况点位于A点以上，Q=Q-Q0，则表示串联有效；（2）R=R工况点与A点重合，Q=Q-Q=0，则串联无增风；（3）R=R”R时，工况点位于A点左上侧，Q=Q-Q10，并联有害。,Q,R,M,M1,M2,M1,Q=Q1+Q2,Q1,Q1,Q1,R,R”,H,+,A,Q=Q1,Q,Q2,M,M”,28.05.2020,2、风压特性曲线相同风机并联工作M1为风机的实际工况点；M为并联合成工况点。由图可见，总有Q=Q-Q10，且R越小，Q越大。结论：1、风机并联工作适用于因风机能力小，风阻小而风量不足的管网；2、风压特性曲线相同的风机并联工作较好；3、并联合成特性曲线与工作风阻曲线相匹配，才会有较好的增风效果。4、并联工作的任务是增加风量，用于风机能力小，保证按需供风。,Q,R,M,M1,+,M,Q,Q1=Q2,Q1=Q2,H,A,28.05.2020,（二）对角并联工况分析两台不同型号风机F1和F2的特性曲线分别为、，各自单独工作的管网分别为OA（风阻为R1）和OB（风阻为R2），共同工作于公共风路OC（风阻为R0）。分析方法：1、按等风量条件下把风机F1的风压与风路OA的的阻力相减的原则，求风机F1为风路OA服务后的剩余特性曲线。2、同理得到剩余特性曲线。3、按风压相等风量相加原理求得等效风机F1和F2集中并联的特性曲线。4、特性曲线，它与风路OC的风阻R0曲线交点M0，由此可得OC风路的风量Q0。5、过M0作Q轴平行线与特性曲线和分别相交于M和M点。6、过M和M点作Q轴垂线与曲线和相交于M和M，此即在两个风机的实际工况点。结论：每个风机的实际工况点M和M，既取决于各自风路的风阻，又取决于公共风路的风阻。,28.05.2020,F1,F2,F1,R1,R2,F2,F1+F2,R0,Q0,M1,M2,M1,M2,Q1,Q2,Q,H,H1,H2,28.05.2020,三、并联与串联工作的比较以一离心式风机风压特性曲线为例。当风阻R2通过B点时，两者增风效果相同（两者实际工况点分别为MI和MII），但串联功率大于并联功率，即Q并=Q串，NSNP。当风阻为R1时，Q并Q串，N串N并。当风阻为R3时，Q串Q并，N串N并。结论：（1）并联适用于管网风阻较小，但因风机能力小导致风量不足的情况；（2）风压相同的风机并联运行较好；（3）轴流式风机并联作业时，若风阻过大则可能出现不稳定运行。所以，使用轴流式风机并联工作时，除要考虑并联效果外，还要进行稳定性分析。,Q,H,0,N-Q,NP,NS,MI,MII,III,Q并,Q串,Q串=Q并,NS,NP,NS,NP,Q串,Q并,28.05.2020,通风网络动态特性,通风网络系统是不断变化的,变,28.05.2020,通风网络动态特性,网的局部动态特征分析风网的系统动态特征分析,28.05.2020,一、网络动态特征,28.05.2020,风网的局部动态特征分析,28.05.2020,风网的系统动态特征分析,系统稳定性的基本概念影响风流稳定的因素,28.05.2020,风流稳定性的概念,28.05.2020,影响风流稳定的因素,28.05.2020,二矿井风量调节,局部风量调节矿井总风量调节,矿井总风量调节,局部风量调节,28.05.2020,为何要调节风量,28.05.2020,局部风量调节,调节风窗,28.05.2020,增阻调节措施,增阻措施,28.05.2020,减阻措施,28.05.2020,增能调节,28.05.2020,矿井总风量调节,28.05.2020,矿井通风系统与通风设计,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。一、矿井通风系统的类型及其适用条件按进、回井在井田内的位置不同，通风系统可分为中央式、对角式、区域式及混合式。1、中央式进、回风井均位于井田走向中央。根据进、回风井的相对位置，又分为中央并列式和中央边界式（中央分列式）。,28.05.2020,2、对角式1）两翼对角式进风井大致位于井田走向的中央，两个回风井位于井田边界的两翼（沿倾斜方向的浅部），称为两翼对角式，如果只有一个回风井，且进、回风分别位于井田的两翼称为单翼对角式。2）分区对角式进风井位于井田走向的中央，在各采区开掘一个不深的小回风井，无总回风巷。,28.05.2020,3、区域式在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。如图。4、混合式由上述诸种方式混合组成。例如，中央分列与两翼对角混合式，中央并列与两翼对角混合式等等。,28.05.2020,二、主要通风机的工作方式与安装地点,主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。1、抽出式主要通风机安装在回风井口，在抽出式主要通风机的作用下，整个矿井通风系统处在低于当地大气压力的负压状态。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力提高，比较安全。2、压入式主要通风机安设在入风井口，在压入式主要通风机作用下，整个矿井通风系统处在高于当地大气压的正压状态。在冒落裂隙通达地面时，压入式通风矿井采区的有害气体通过塌陷区向外漏出。当主要通风机因故停止运转时，井下风流的压力降低。,28.05.2020,二、主要通风机的工作方式与安装地点,主要通风机的工作方式有三种：抽出式、压入式、压抽混合式。3、压抽混合式在入风井口设一风机作压入式工作，回风井口设一风机作抽出式工作。通风系统的进风部分处于正压，回风部分处于负压，工作面大致处于中间，其正压或负压均不大，采空区通连地表的漏风因而较小。其缺点是使用的通风机设备多，管理复杂。,28.05.2020,根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、矿井瓦斯涌出量、煤层自燃倾向性等条件，在确保矿井安全、兼顾中、后期生产需要的前提下，通过对多种可行的矿井通风系统方案进行技术经济比较后确定。中央式通风系统具有井巷工程量少、初期投资省的优点。因此，矿井初期宜优先采用。,三、矿井通风系统的选择,28.05.2020,有煤与瓦斯突出危险的矿井、高瓦斯矿井、煤层易自燃的矿井及有热害的矿井，应采用对角式或分区对角式通风；当井田面积较大时，初期可采用中央通风，逐步过渡为对角式或分区对角式。矿井通风方法一般采用抽出式。当地形复杂、露头发育老窑多、采用多风井通风有利时，可采用压入式通风。,三、矿井通风系统的选择,28.05.2020,采区通风系统采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元,包括：采区进风、回风和工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。一、采区通风系统的基本要求1、每一个采区，都必须布置回风道，实行分区通风。2、采煤和掘进工作面应独立通风系统。有特殊困难必须串联通风时应符合有关规定。3、煤层倾角大于12的采煤工作面采用下行通风时，报矿总工程师批准，4、采煤和掘进工作面的进风和回风，都不得经过采空区或冒落区。,28.05.2020,采区通风系统采区通风系统是矿井通风系统的主要组成单元,包括：采区进风、回风和工作面进、回风巷道组成的风路连接形式及采区内的风流控制设施。二、采区进风上山与回风上山的选择上（下）山至少要有两条；对生产能力大的采区可有3条或4条上山。1、轨道上山进风，运输机上山回风2、运输机上山进风、轨道上山回风比较：轨道上山进风，新鲜风流不受煤炭释放的瓦斯、煤尘污染及放热影响，输送机上山进风，运输过程中所释放的瓦斯，可使进风流的瓦斯和煤尘浓度增大，影响工作面的安全卫生条件。,28.05.2020,三、采区通风系统的形式,（一）上山采区通风系统,28.05.2020,三、采区通风系统的形式,（二）下山采区通风系统,28.05.2020,三、采煤工作面上行风与下行风上行风与下行风是指进风流方向与采煤工作面的关系而言。当采煤工作面进风巷道水平低于回风巷时，采煤工作面的风流沿倾斜向上流动，称上行通风，否则是下行通风。优缺点：、下行风的方向与瓦斯自然流向相反，二者易于混合且不易出现瓦斯分层流动和局部积存的现象。、上行风比下行风工作面的气温要高。、下行风比上行风所需要的机械风压要大；、下行风在起火地点瓦斯爆炸的可能性比上行风要大。,28.05.2020,四、工作面通风系统1、U型与Z型通风系统2、Y型、W型及双Z型通风系统3、H型通风系统,28.05.2020,通风构筑物及漏风矿井通风系统网路中适当位置安设的隔断、引导和控制风流的设施和装置，以保证风流按生产需要流动。这些设施和装置，统称为通风构筑物。一、通风构筑物分为两大类：一类是通过风流的通风构筑物，如主要通风机风硐、反风装置、风桥、导风板和调节风窗；另一类是隔断风流的通风构筑物，如井口密闭、挡风墙、风帘和风门等。1、风门按设地点：在通风系统中既要隔断风流又要行人或通车的地方应设立风门。在行人或通车不多的地方，可构筑普通风门。而在行人通车比较频繁的主要运输道上，则应构筑自动风门。,28.05.2020,设置风门的要求：（1）每组风门不少于两道，通车风门间距不小于一列车长度，行人风门间距不小于5m。入排风巷道之间要需设风门处同时设反向风门，其数量不少于两道；（2）风门能自动关闭；通车风门实现自动化，矿井总回风和采区回风系统的风门要装有闭锁装置；风门不能同时敞开（包括反风门）；（3）门框要包边沿口，有垫衬，四周接触严密，门扇平整不漏风，门扇与门框不歪扭。门轴与门框要向关门方向倾斜80至85；（4）风门墙垛要用不燃材料建筑，厚度不小于0.5m，严密不漏风；墙垛周边要掏槽，见硬顶、硬帮与煤岩接实。墙垛平整，无裂缝、重缝和空缝；（5）风门水沟要设反水池或挡风帘，通车风门要设底坎，电管路孔要堵严；风门前后各5m内巷道支护良好，无杂物、积水、淤泥。,28.05.2020,2、风桥当通风系统中进风道与回风道需水平交叉时，为使进风与回风互相隔开需要构筑风桥。按其结构不同可分为三种。1）绕道式风桥开凿在岩石里，最坚固耐用，漏风少。2）混凝土风桥结构紧凑，比较坚固。3）铁筒风桥可在次要风路中使用。,28.05.2020,3、密闭密闭是隔断风流的构筑物。设置在需隔断风流、也不需要通车行人的巷道中。密闭的结构随服务年限的不同而分为两类：1）临时密闭，常用木板、木段等修筑，并用黄泥、石灰抹面。2）永久密闭，常用料石、砖、水泥等不燃性材料修筑。4、导风板应用以下几种导风板。1）引风导风板；2）降阻导风板；3）汇流导风板,观察孔,28.05.2020,二、漏风及有效风量1、矿井漏风及其危害性有效风量：矿井中流至各用风地点，起到通风作用的风量。漏风：未经用风地点而经过采空区、地表塌陷区、通风构筑物和煤柱裂隙等通道直接流（渗）入回风道或排出地表的风量。漏风的危害：使工作面和用风地点的有效风量减少，气候和卫生条件恶化，增加无益的电能消耗，并可导致煤炭自燃等事故。减少漏风、提高有效风量是通风管理部门的基本任务。,28.05.2020,二、漏风及有效风量2、漏风的分类及原因1）漏风的分类矿井漏风按其地点可分为：（1）外部漏风（或称井口漏风）泛指地表附近如箕斗井井口，地面主通风机附近的井口、防爆盖、反风门、调节闸门等处的漏风。（2）内部漏风（或称井下漏风）是指井下各种通风构筑物的漏风、采空区以及碎裂的煤柱的漏风。2）漏风的原因当有漏风通路存在，并在其两端有压差时，就可产生漏风。漏风风流通过孔隙的流态，视孔隙情况和漏风大小而异。,28.05.2020,3、矿井漏风率及有效风量率1）矿井有效风量Qe是指风流通过井下各工作地点实际风量总和。2）矿井有效风量率：矿井有效风量率是矿井有效风量Qe与各台主要通风机风量总和之比。矿井有效风量率应不低于85%。3）矿井外部漏风量指直接由主要通风机装置及其风井附近地表漏失的风量总和。可用各台主要通风机风量的总和减去矿井总回（或进）风量。,28.05.2020,3、矿井漏风率及有效风量率4）矿井外部漏风率指矿井外部漏风量QL与各台主要通风机风量总和之比。矿井主要通风机装置外部漏风率无提升设备时不得超过5，有提升设备时不得超过15。4、减少漏风、提高有效风量漏风风量与漏风通道两端的压差成正比，和漏风风阻的大小成反比。应增加地面主要通风机的风硐、反风道及附近的风门的气密性，以减少漏风。,28.05.2020,矿井通风设计一、矿井通风设计的内容与要求、矿井通风设计的内容确定矿井通风系统；矿井风量计算和风量分配；矿井通风阻力计算；选择通风设备；概算矿井通风费用。,28.05.2020,、矿井通风设计的要求将足够的新鲜空气有效地送到井下工作场所，保证生产和良好的劳动条件；通风系统简单，风流稳定，易于管理，具有抗灾能力；发生事故时，风流易于控制，人员便于撤出；有符合规定的井下环境及安全监测系统或检测措施；通风系统的基建投资省，营运费用低、综合经济效益好。,28.05.2020,二、优选矿井通风系统1、矿井通风系统的要求1)每一矿井必须有完整的独立通风系统。2)进风井囗应按全年风向频率，必须布置在不受粉尘、煤尘、灰尘、有害气体和高温气体侵入的地方。3)箕斗提升井或装有胶带输送机的井筒不应兼作进风井，如果兼作回风井使用，必须采取措施，满足安全的要求。4)多风机通风系统，在满足风量按需分配的前提下，各主要通风机的工作风压应接近。5)每一个生产水平和每一采区，必须布置回风巷，实行分区通风。6)井下爆破材料库必须有单独的新鲜风流，回风风流必须直接引入矿井的总回风巷或主要回风巷中。7)井下充电室必须单独的新鲜风流通风，回风风流应引入回风巷。,28.05.2020,、确定矿井通风系统根据矿井瓦斯涌出量、矿井设计生产能力、煤层赋存条件、表土层厚度、井田面积、地温、煤层自燃倾向性及兼顾中后期生产需要等条件，提出多个技术上可行的方案，通过优化或技术经济比较后确定矿井通风系统。,28.05.2020,三、矿井通风总阻力计算(一)矿井通风总阻力计算原则1、矿井通风设的总阻力，不应超过2940Pa。2、矿井井巷的局部阻力，新建矿井按井巷摩擦阻力的10%计算，扩建矿井宜按井巷摩擦阻力的15%计算。（二）矿井通风总阻力计算矿井通风总阻力：风流由进风井口起，到回风井口止，沿一条通路（风流路线）各个分支的摩擦阻力和局部阻力的总和，简称矿井总阻力，用hm表示。对于矿井有两台或多台风主要通风机工作，矿井通风阻力按每台主要通风机所服务的系统分别计算。矿井通风系统总阻力最小时称通风容易时期。通风系统总阻力最大时亦称为通风困难时期。对于通风困难和容易时期，要分别画出通风系统图。按照采掘工作面及硐室的需要分配风量，再由各段风路的阻力计算矿井总阻力。,28.05.2020,矿井通风系统阻力应满足下表要求：,28.05.2020,计算方法：沿着风流总阻力最大路线，依次计算各段摩擦阻力hf，然后分别累计得出容易和困难时期的总摩擦阻力hf1和hf2。通风容易时期总阻力：通风困难时期总阻力：hf按下式计算：式中,28.05.2020,四、矿井通风设备的选择矿井通风设备是指主要通风机和电动机。（一）矿井通风设备的要求：1、矿井必须装设两套同等能力的主通风设备，其中一套作备用。2、选择通风设备应满足第一开采水平各个时期工况变化，并使通风设备长期高效率运行。3、风机能力应留有一定的余量。4、进、出风井井口的高差在150m以上，或进、出风井井口标高相同，但井深400m以上时，宜计算矿井的自然风压。（二）主要通风机的选择1、计算通风机风量Qf式中Qf主要通风机的工作风量，m3/s;Qm矿井需风量，m3/s；k漏风损失系数，风井不提升用时取1.1；箕斗井兼作回砚用时取1.15；回风回升降人员时取1.2。,28.05.2020,2、计算通风机风压离心式通风机（提供的大多是全压曲线）：容易时期困难时期轴流式通风机（提供的大多是静压曲线）：容易时期困难时期hm通风系统的总阻力；hd通风机附属装置（风硐和扩散器）的阻力；hvd扩散器出口动能损失；N自然风压，当自然风压与通风机风压作用相同时取“+”；自然风压与通风机负压作用反向时取“-”。,28.05.2020,3、初选通风机根据计算的矿井通风容易时期通风机的Qf、Hsdmin(或Htdmin)和矿井通风困难通风机的Qf、Hsdmax(或Htdmax)在通风机特性曲线上，选出满足矿井通风要求的通风机。4、求通风机的实际工况点因为根据Qf、Hsdmin(或Htdmin)和Qf、Hsdmax(或Htdmax)确定的工况点，但设计工况点不一定恰好在所选择通风机的特性曲线上，必须根据通风机的工作阻力，确定其实际工况点。步骤：1）计算通风机的工作风阻用静压特性曲线时：用全压特性曲线时：,28.05.2020,2）确定通风机的实际工况点在通风机特性曲线上作通风机工作风阻曲线，与风压曲线的交点即为实际工况点。5、确定通风的型号和转速根据通风机的工况参数（Qf、Hsd、N）对初选的通风机进行技术、经济和安全性比较，最后确定通风机的型号和转速。,(Hmin,Qfmin),(Hmax,Qfmax),Rmax,Rmin,Mmax,Mmin,28.05.2020,6、电动机选择（）通风机的输入功率按通风容易和困难时期，分别计算风所需的输入功率Nmin，max。或（）、电动机的台数及种类当Nmin0.6Nmax时，可选一台电动机，电动机功率为：当Nmin0.6Nmax时，选二台电动机，其功率分别为：初期：后期按选一台电机公式计算。e：电机效率，tr：传动效率。,28.05.2020,通风系统不合理导致的事故,28.05.2020,第三部分抽采达标技术要素,28.05.2020,0、煤与瓦斯突出,在地应力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤、岩和瓦斯由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。煤与瓦斯突出是突出、压出和倾出的总称。,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,煤与瓦斯突出矿井鉴定规范(AQ1024-2006),28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,南桐东林矿石门突出,28.05.2020,二、鉴定分类,根据鉴定时期的不同，将煤与瓦斯突出矿井鉴定分为3类：矿井设计前的鉴定。主要根据地质勘探部门提供的瓦斯地质资料及相邻矿井煤与瓦斯突出危险性等基础技术资料，确定煤层突出危险性。鉴定结果仅供矿井设计参考。矿井开拓期间的鉴定。包括新井建设期间、新水平（采区）延伸开拓期间以及没有发生过动力现象的矿井进行的鉴定。这类鉴定主要通过测定煤层瓦斯基本参数等途径确定煤层突出危险性。矿井生产期间的鉴定。这类鉴定主要是以生产过程中实际发生的动力现象为依据，按其特征确定所属类型。当其特征不明显时，在现场考察或实验室中进行有关参数测定辅助判断发生动力现象的性质。,28.05.2020,三、鉴定和审批程序-煤炭企业,发生瓦斯动力现象后，积极抢险救灾；同时做好瓦斯、通风参数测定等；保留现场以供勘查或详细记录现场勘查情况；24h内报告当地煤炭行业管理部门和驻地煤矿安全监察部门；10日内，向有资质鉴定机构（煤炭科学研究总院重庆分院、煤炭科学研究总院抚顺分院，中国矿业大学、中国矿业大学（北京）、河南理工大学）提出书面委托，签订服务合同；如实提供具有法律效力的相关资料。,28.05.2020,三、鉴定和审批程序-鉴定机构,接受鉴定委托后，及时审查鉴定资料；指派不少于2名具有丰富经验和中级职称以上的鉴定人员到现场进行勘查、分析和核实有关资料，必要时测定有关参数；按照相关技术标准，科学、公正、及时（一般在45日内）提交鉴定报告；鉴定报告必须符合相关规定，结论明确。,28.05.2020,三、鉴定和审批程序-监管部门,省（自治区、直辖市）级煤炭行政管理部门负责对煤炭企业提出的申请进行及时审批（接到申请20日内）；审批结果，应由煤炭企业向省级和地方煤矿安全监察机构备案（审批后7日内）。鉴定机构每年应将进行鉴定过的报告或鉴定矿井汇总表，送全国突出档案室备案。,28.05.2020,四、判定依据,判定依据以实际发生的动力现象为主要依据。动力现象基本特征；抛出煤的吨煤瓦斯涌出量（大于30m3/t或2倍煤层瓦斯含量）；煤层突出危险性指标或突出预兆。,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,1、突出的基本特征煤向外抛出距离较远，破碎程度较高，含有大量碎煤和一定数量手捻无粒感的煤粉，且具有分选性；煤堆积角小于自然安息角（4045）；有明显的动力效应，如破坏支架，推倒矿车，损坏或移动安装在巷道内的设施等；有大量的瓦斯涌出，瓦斯涌出量远远超过突出煤的瓦斯含量，有时会使风流逆转；突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形、分岔形以及其它形状。,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,红卫煤矿王庙井主井车场揭6号煤层时突出孔洞示意图,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,南桐鱼田堡煤矿150m水平石门揭4号煤层突出示意图,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,松藻逢春煤矿+523N2石门8号煤突出孔洞雷达探测图,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,2、压出的基本特征压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都较小；压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙；压出的煤呈块状，无分选现象；巷道瓦斯涌出量增大；压出可能无孔洞或呈口大腔小的楔形、半圆形孔洞。,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,晋城市平山煤矿3号煤层3201进风巷的突然压出示意图,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,3、倾出的基本特征倾出的煤就地按自然安息角堆积、无分选现象；倾出的孔洞多为口大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅锤（厚煤层）方向发展；无明显动力效应；倾出常发生在煤质松软的急倾斜煤层中；巷道瓦斯涌出量明显增加。,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,南桐东林矿4号煤层倾出孔洞示意图,28.05.2020,四、判定依据-动力现象基本特征,六枝煤矿五采区二中巷上山倾出示意图,28.05.2020,五、指标测算-突出煤（岩）量,突出煤（岩）量为突出前原巷道空间中的煤（岩）量。岩石量和煤量分别计量。计量方法为实际清理出的煤量或根据堆积体积计算。,28.05.2020,五、指标测算-突出瓦斯量,山西晋城寺河矿5.20突出区域回风巷瓦斯浓度变化情况,28.05.2020,五、指标测算-突出瓦斯量,1、起至时间从瓦斯浓度升高开始，计算到回风流瓦斯浓度恢复到突出前的水平。恢复不了的降至瓦斯涌出量为1.0m3/min或稳定时为止。2、数据测点的选择瓦斯浓度数据要选择那些尽量靠近突出发生地点、瓦斯浓度传感器（或检测仪）没有超过量程、区域通风系统没有破坏的回风巷的数据。,28.05.2020,五、指标测算-突出瓦斯量,3、数据的完整性对于瓦斯浓度缺失的一段数据，应该根据后面检测到的一段数据用数据拟合的方式给予估算，数据拟合公式采用相关系数最高的函数型式4、风量的校正当工作面回风流中瓦斯浓度大于10时，建议对风量按时间段分别进行校正。总风量=100进风风量/（100-瓦斯浓度）,28.05.2020,五、指标测算-突出瓦斯量,5、突出瓦斯量可根据瓦斯浓度和风量的测值变化规律，采用曲线拟合后再积分的方法计算；或者采用分段取平均值的方法计算。,28.05.2020,五、指标测算-煤层瓦斯压力,按AQ1047-2007测定煤层瓦斯压力P，测点布置应能有效代表待鉴定采掘范围的煤层。,28.05.2020,六、委托鉴定报告内容,1、矿井概况矿井地质概况：所属煤田、成煤时代、地质构造、煤层赋存、邻近矿井概况等；矿井生产概况：开拓方式、采煤方法、顶板管理方法、生产水平和开拓水平的标高及垂深；矿井通风瓦斯概况：通风方式、风量、瓦斯涌出量、瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯抽放方法及抽放量等。,28.05.2020,六、委托鉴定报告内容,2、发生瓦斯动力现象地点的情况发生瓦斯动力现象采区的地质资料：断层和褶曲的分布、煤层厚度及倾角的变化；该地点的巷道名称、类别、标高及距地表的垂深；发生动力现象地点与邻近层开采的相对位置；该采区的煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤的坚固性系数和破坏类型。,28.05.2020,六、委托鉴定报告内容,3、瓦斯动力现象发生前后的实况描述和瓦斯动力现象的主要特征发生瓦斯动力现象前的作业情况、通风瓦斯情况、人员情况、出现的各种异常现象等；发生瓦斯动力现象时的情况，包括时间、人员分布、声响、瓦斯涌出情况、人员撤离和抢救等；发生瓦斯动力现象后的现场勘查情况和瓦斯动力现象的主要特征。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,195019601970198019902000,1952年2005年抽放瓦斯矿井数和抽放瓦斯量的变化动态图,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,一、煤矿瓦斯抽放规范标准出台的背景、目的及意义,目的：1、提出适合不同地质条件、不同开采条件下，能充分考虑我国目前瓦斯抽放现状及发展趋势的矿井瓦斯抽放技术规范，建立我国瓦斯抽放技术标准。2、为各级煤矿安全监察部门检查、监督煤矿瓦斯抽放工作提供技术标准和规范。意义：新瓦斯抽放规范基本上涵盖了瓦斯抽放的全部内容，集方法、技术、管理于一体，是行业内容最全面、最新的瓦斯抽放的技术标准，对全国煤矿的瓦斯抽放具有重要指导意义。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,4建立抽放瓦斯系统的条件（包括地面永久抽放瓦斯系统或井下移动抽放瓦斯系统）4.1.1一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通风方法解决瓦斯问题不合理时；4.1.2矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：大于或等于40m3min；年产量1.01.5Mt的矿井，大于30m3min；年产量0.61.0Mt的矿井，大于25m3min；年产量0.40.6Mt的矿井，大于20m3min；年产量等于或小于0.4Mt的矿井，大于15m3min。4.1.3开采有煤与瓦斯突出危险煤层。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,4.1.1主要解决小煤矿问题和部分低瓦斯矿井的高瓦斯区;但“通风方法解决不合理时”的量化指标不明确，掌握的尺度是在风速不超限的前提下，瓦斯浓度不超过1%；4.1.2主要针对多数高瓦斯矿井。通过换算，相对瓦斯涌出量均大于10m3/t.4.1.3主要针对有煤与突出煤层的矿井.,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,4.2建立地面永久抽放瓦斯系统的条件符合4.1条件,并同时具备以下两个条件应建立地面永久瓦斯抽放系统：即瓦斯抽放系统的抽放量可稳定在2m3min以上；瓦斯资源可靠、储量丰富，预计瓦斯抽放服务年限在5年以上，原规范为预计瓦斯抽放服务年限在10年以上。根据调研结果，目前建立地面瓦斯抽放系统的费用相对降低，矿井产量较以往增大，部分小煤矿建立地面瓦斯抽放管路并不长，且建立地面系统安全性好，便于管理，因此建立地面瓦斯抽放系统的条件降低。因此建立地面瓦斯抽放系统的条件由原来的10年改为5年更加符合目前的实际情况。,28.05.2020,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,建立地面抽放瓦斯系统瓦斯抽放可行性论证矿井抽放设计,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,5地面永久抽放瓦斯系统5.1地面永久抽放系统工程设计瓦斯抽放系统主要有瓦斯泵、管道、流量计量、安全装置等组成。对比通风系统抽放系统的类型按抽放泵的位置：井下抽移动瓦斯抽放系统，地面永久瓦斯抽放系统、井下抽移动瓦斯抽放系统结合地面永久瓦斯抽放系统、地面瓦斯永久瓦斯抽放系统结合井下接力固定抽放系统。根据抽放管路入井方式分类：管路从工业广场主、副井入井、从风井敷设进入井下、管路从专用管道立井。按泵房数量分类，一矿多个泵站、一矿站一个分散和集中建站，单系统抽放、双（多）系统抽放（高负压、低负压）抽放。按抽放方法，本层、采空区、邻近层抽放、综合抽放等。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,5地面永久抽放瓦斯系统5.1地面永久抽放系统工程设计,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,5地面永久抽放瓦斯系统5.1地面永久抽放系统工程设计瓦斯泵的选取常用的瓦斯泵有水环真空泵、离心式瓦斯泵和回转式瓦斯泵。水环真空泵的特点是真空度高、负压大、流量小、安全性好（工作室内充满介质，不会发生瓦斯爆炸）范围0-100%，适用于抽出量较小、管路较长和需要抽放负压较高的矿井；离心式瓦斯泵负压低，适用于瓦斯抽出量大（201200m3/min）、管道阻力不高（45kPa）矿井；回转式瓦斯泵的特点是管道阻力变化时，瓦斯泵的流量几乎不变，所以供气均匀、效率高，缺点是噪声大，检修复杂。由于水环真空泵安全性好，抽放负压大，所以使用较为广泛。瓦斯泵的选择原则与选择通风机相似，一是瓦斯泵的容量必须满足矿井瓦斯抽放期间所预计的最大瓦斯抽放量；二是瓦斯泵所产生的负压能克服抽放瓦斯管道系统的最大阻力，并在钻孔口造成适当的抽放负压，具有良好的真空度；抽放瓦斯浓度低于25%的矿井，不得选用干式瓦斯抽放设备，抽放设备配备电机必须防爆。厂家,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,5地面永久抽放瓦斯抽放管路的选择瓦斯抽放管径选择一般采用下式计算：D=0.1457(Q/V)1/2式中：D抽放瓦斯管内径，m；Q瓦斯管中混合瓦斯流量，m3/min；V瓦斯管中混合瓦斯平均流速，一般V=515m/s，取15m/s。矿井瓦斯管路直径，在采区工作面内一般选用200250mm，大巷的干管选用250325mm，井筒和地面选用325400mm。管材可选无缝钢管、焊缝钢管、PE管泵及管路的发展趋势，大型化,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,5建立地面永久抽放瓦斯系统5.4.7条当条件适当时，可选用新材料的瓦斯抽放管，但井下抽放管路禁止采用玻璃钢管目前，随科技的发展，目前抽放管材呈现多样化，矿用PE管、PVC管等应用于抽放管理，有重量轻，运输、安装方便等优点，还可采用快速接头等，但玻璃钢管由于强度低，在瓦斯爆炸事故中，曾出现过管壁破裂，管路内的瓦斯泄露参与了瓦斯爆炸，扩大了事故。因此应禁止采用玻璃钢管。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,5建立地面永久抽放瓦斯系统主要涉及安全的内容：泵站的位置、建材、供电要求安全装置：三防装置、防雷电、防火、防冻、防砸坏、防带电提高抽放效率：阀门、放水器、监测装备,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,5建立地面永久抽放瓦斯系统5.5.2条抽放泵的及附属设备备用量的问题根据调研结果，在一个抽放站内，瓦斯抽放泵及附属设备只有一套工作时，应备用一套；两套或两套以上工作时，应至少备用一套。原规范规定在一个抽放站内，抽放瓦斯泵及附属设备只有套工作时，应备用一套；两套或两套以上工作时，其备用量可按工作数量的60计。由于目前泵的质量较好，厂家维修及时，如果平时经常检修，备用套数不必太多。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,5建立地面永久抽放瓦斯系统5.6.2条必须建立抽放系统监测装置将矿井抽放瓦斯系统应装设监控设备改为必须监测抽放管道中的瓦斯浓度、流量、负压、温度和一氧化碳等参数，同时监测抽放泵站内瓦斯泄漏等。当出现抽放瓦斯浓度过低、一氧化碳超限、泵站内有瓦斯泄漏等情况时，应能报警并使抽放泵主电源断电。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,6井下移动抽放瓦斯系统6.2以往未考虑井移动抽放系统的设计，新规范提出抽放设计按地面永久抽放系统的相关内容进行。,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,6井下移动抽放瓦斯系统移动泵的用途和适用范围主要体现在以下几个方面：1.不具备建立地面瓦斯抽放系统的矿井，如出现局部瓦斯涌出或局部煤与瓦斯突出区域。需要短期抽放瓦斯的地点，如有溶洞或岩缝瓦斯喷出的矿井；2.有的矿井虽有地面抽放泵站，但井下工作区偏远，无法实现有效抽放，可利用移动泵站进行接力抽放；3.地方中小煤矿可采用移动泵站抽放，投资小，见效快，具有较好的安全与经济效益；4.用于瓦斯科研试验，在建立地面瓦斯抽放泵站之前，用移动泵站进行井下试抽，由试验确定最佳抽放方法和抽放参数，为建立永久性地面泵站抽放系统提供可靠的依据，避免盲目投资造成浪费。型号,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,地面永久系统与井下移动抽放系统的适用条件5.2条外应考虑：1、矿井总回风是否还有稀释能力，是否已接近超限？是局部还是全矿井。2、抽放路线长度是否适合建地面永久系统？3、井下接力泵站（区域性永久）系统。（二者的结合）移动抽放系统永久瓦斯抽放系统抽放量小抽放量大，供水、供电井下环境较差方便、安全瓦斯排放到总回或采区回风瓦斯排放到地面抽放管路短，阻力小，可移动抽放管路长、投资小，建设速度快投资大，工期相对长小煤矿、大矿的局部全矿瓦斯涌出量大、产量大的矿井,28.05.2020,中国煤矿安全技术培训中心,二、标准主要条款释疑和具体操作办法,6井下移动抽放瓦斯系统6.4条，移动泵站抽出的瓦斯排至回风道时，在抽放管路出口处必须采取安全措施，包括设置栅栏、悬挂警戒牌。栅栏设置的位置，上风侧为管路出口外推5m，上下风侧栅栏间距不小于35m。两栅栏间禁止人员通行和任何作业。移动抽放泵站排到巷道内的瓦斯，其浓度必须在3