第3章-瓦斯灾害防治汇总

国能煤矿资源整合实施方案安全设施设计说明书 第三章 瓦斯灾害防治第三章 瓦斯灾害防治第一节瓦斯灾害因素分析一、瓦斯赋存状况1. 瓦 斯根据井田勘探地质报告提供的资料，国能煤矿位于三道沟井田的西部，三道沟井田内以往共采集瓦斯样17个，各煤层均涉及。测试结果表明，各层煤所含瓦斯成份都是以氮气为主，二氧化碳微量，属二氧化碳氮气带。区内瓦斯的赋集与运移条件、围岩特征等因素有密切关系，在空间上不是均匀分布于煤层之中。区内各煤层埋藏浅（上部煤层在侵蚀基准面之上），地层产状近水平，贮气构造不发育，煤的变质程度低，有少量瓦斯溢出，大多沿岩石裂隙逸散于大气中，测试结果气体总量很小。矿井虽为低瓦斯矿井，但仍将威胁矿井安全生产，因此矿井须加强瓦斯管理，采取各种措施防止瓦斯聚集及爆炸。2. 有毒、有害气体井下有毒有害气体主要包括：瓦斯（CH4）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、氮氧化物（NOX）、二氧化硫（SO2）及硫化氢（H2S）等。有毒有害气体物质分析如下：(1) 瓦斯（CH4）：主要来源于煤体或围岩中，它能燃烧、爆炸，大量积聚时能使人窒息死亡。瓦斯爆炸后生成大量一氧化碳，随之产生瓦斯煤尘联合爆炸和井下火灾，导致人员大量伤亡，设施遭到破坏，矿井被迫停产。瓦斯在空气中爆炸浓度一般为516%，当空气中含有其他可燃气体和煤尘时，其爆炸下限随之降低。煤矿安全规程规定在0.751.5%时，就要采取相应的防护措施。(2) 一氧化碳（CO）：主要来自井下采掘工作面爆破、火灾、瓦斯和煤尘爆炸以及煤炭自燃。该气体可使人因缺氧而引起窒息和死亡。轻度中毒能使人耳鸣、头痛、心跳加速；严重中毒使人四肢无力、呕吐，如果抢救不及时可能造成人身伤亡；致命性中毒使人失去知觉、痉挛、呼吸停顿、假死。致命性中毒的一氧化碳浓度大于0.4%，安全浓度应小于0.0024%。(3) 二氧化碳（CO2）：主要来源于有机物的氧化、煤和岩体的缓慢氧化、爆破作业、人员呼吸以及矿井水与碳酸性岩石的分解，在爆破、井下火灾、煤炭自燃、瓦斯和煤尘爆炸时，也能产生大量二氧化碳。该气体常积聚于巷道的底部，不助燃，能使人窒息，略有毒性，对人的呼吸有刺激作用。当二氧化碳浓度达到1%时，人的呼吸感到急促；浓度达到5%时，呼吸感到困难，同时有耳鸣、血液流动很快的感觉；浓度达到1025%时，人将中毒死亡。(4) 氮氧化物（NOX）：主要来自于采掘工作面爆破及生产废气，它有强烈毒性和刺激性，能和水结成硝酸，对肺组织起破坏作用，造成肺浮肿，对眼睛、鼻腔和呼吸道等有强烈刺激作用，当二氧化氮浓度达到0.006%时，可使人咳嗽、胸部发痛；浓度达到0.01%时，人将剧烈咳嗽、呕吐、神经系统麻木；浓度达0.025%时，将使人短时间内死亡。安全浓度应小于0.00025%。(5) 二氧化硫（SO2）：主要来自含硫矿物氧化和自燃以及含硫矿层中进行爆破和硫化矿尘的爆炸之中，井下电缆及胶皮类燃烧也会产生二氧化硫。它有强烈毒性，与眼、呼吸道的湿表面接触后能形成亚硫酸，对眼睛和呼吸道具有强烈腐蚀作用，引起肺水肿。当浓度达0.002%时可引起眼红肿、流泪、喉痛、头痛；浓度达0.05%时，可引起急性气管炎、肺水肿，并使人在短时间内死亡。安全浓度应小于0.0005%。(6) 硫化氢（H2S）：主要来源于有机物腐烂、硫化矿物水解。它具有强烈毒性，能使人的血液中毒，对眼睛、粘膜以及呼吸系统有强烈的刺激作用。当浓度达0.010.015%时，人会流唾液和清水鼻涕，呼吸困难；浓度达0.020.05%时，眼睛、鼻、喉膜受强烈刺激，头痛、呕吐、四肢无力；浓度达0.05%时，半小时内人将失去知觉、痉挛、死亡；浓度达到4.34.6%时，有爆炸危险性。其安全浓度应小于0.00066%。3. 老空区有毒有害气体防治措施井田内及周边存在老空区，老空区内可能存在有毒有害气体，若采掘工作面靠近或沟通老空区时，可能造成老空区的有毒有害气体进入采掘空间，导致事故发生。二、矿井瓦斯等级确定此次地质勘探报告中未设计瓦斯样品，根据陕西省煤炭工业局关于2007年度全省矿井瓦斯等级鉴定结果的批复（陕煤局发200803号），南部张明沟煤矿2007年检测的CH4绝对涌出量为0.07m3/min，相对涌出量0.52m3/t；批准为“低”等级。2007年检测的CO2相对涌出量为0.52m3/t，亦批准为“低”等级。据以上资料类比，本整合区内拟建矿井的煤层含有少量瓦斯，从安全角度考虑，矿井生产应加强通风和瓦斯监测，杜绝明火、明线在井下出现，防止瓦斯局部聚集。三、瓦斯灾害治理措施选择1造成瓦斯窒息事故的常见因素瓦斯窒息事故是瓦斯灾害之一，在矿井生产过程中应引起足够的重视。造成瓦斯窒息事故的主要原因是瓦斯浓度超限，造成瓦斯浓度超限的常见因素有：(1) 煤层中局部存在瓦斯富集，在工作面回采或是掘进过程中释放到工作面或其他巷道和硐室中，造成瓦斯浓度超限。(2) 由于通风管理不善，造成局部巷道和硐室瓦斯浓度超限。(3) 长期废弃不用而又不通风的巷道内，容易聚集大量瓦斯。(4) 煤层氧化或自燃容易产生大量瓦斯。(5) 井下发生火灾容易产生大量瓦斯。2避免瓦斯窒息事故的措施(1) 加强风路管理，在需要设置通风构筑物的地方按要求设置通风构筑物，加强风量检测，保证各个配风地点风量满足要求。(2) 当回采工作面或者是掘进工作面短期内涌入大量瓦斯时，需要及时撤出人员，加强通风，待瓦斯浓度降至规定范围内，人员才能进入。(3) 加强废弃巷道管理，在废弃巷道入口必须设置警示牌，严禁人员进入。如果人员必须进入时，在进入之前必须加强通风，使瓦斯浓度降至煤矿安全规程规定的范围内。(4)建立以氮气防灭火为主、阻化剂为辅的防灭火系统和安全监测、监控系统。按要求向工作面注入氮气和喷射阻化剂防止煤层氧化或自燃；当煤层发生自燃时，需要及时密闭采空区，向工作面注入氮气，直至煤层自燃完全扑灭。(5) 当井下发生火灾时，必须及时扑灭，并加强通风及时排除瓦斯及有毒有害气体。(6) 井下长期服务的巷道均采用锚喷或是砌碹，封闭巷道煤壁，防止巷道煤壁因与空气接触而氧化自燃。四、老空区有毒有害气体防治措施1. 加强巷道及工作面的通风，稀释有毒有害气体。2. 在巷道掘进过程中加老空区积气的探测，若发现老空区存在有毒有害气体，必须在揭露该老空区之前做好防止有毒有害气体进入工作面的措施，加强个人防护和巷道通风。3. 矿井建立了瓦斯抽放系统，若发现有老空区，可对老空区进行瓦斯预抽放。4. 对已经回采的工作面老空区即时密闭，防止老空区有毒有害气体涌入工作面或巷道。5. 设计加强老空区有毒有害气体检测，若发现老空区有毒有害气体超标，需要对老空区即使采取措施。第二节 防 爆 措 施本矿井初期投产的201盘区2-2煤层设计装备1个走向长壁综采工作面、1个综掘工作面和1个炮掘工作面，年产量1.20Mt/a。矿井虽然为低瓦斯矿井，但瓦斯涌出量增大的可能性仍然存在，在工作面回风巷与工作面的上隅角极有可能造成局部瓦斯积存，达到爆炸浓度。因此生产中要严格按照煤矿安全规程中有关瓦斯管理的各项规定，采取技术措施，加强通风安全管理，杜绝“一通三防”事故。一、防止瓦斯积存的措施瓦斯积存是瓦斯爆炸的必要条件之一，通风是防止瓦斯积存的最主要措施。设计保证井下各工作场所、井巷及硐室均有足够、有效、稳定、连续的新鲜风流，能将井下涌出的瓦斯及时冲淡排走，避免瓦斯积存，使井下各工作场所的瓦斯浓度符合煤矿安全规程的要求。矿井在生产过程中，应加强瓦斯检查，防止并及时处理局部瓦斯积存，如回采工作面上隅角的瓦斯积存、顶板附近及顶板冒落空洞内的瓦斯积存等。设计预防瓦斯积存采取以下主要措施：1. 矿井有完善的通风系统，井下各采掘工作面及其它有瓦斯涌出的地点均按规定配有足够的风量和适宜的风速，以冲淡和排除井下涌出的瓦斯。2. 矿井在生产过程中，工作面回风巷与工作面衔接部位挂设风障（帘），以防瓦斯积聚。3. 按煤矿安全规程规定，井下采掘工作面及主要硐室均采用独立通风。4. 矿井在生产过程中，应加强通风管理，各测风站定期测风，保证井下所有场所有足够、稳定的风量。5. 井下废弃的巷道和盲巷要及时封闭，并挂牌说明，定期检查。6对顶板冒落形成的空洞及时架设钢拱架，打上背板，使用沙袋等充满空洞区，挂上钢筋网重新喷射混凝土，直至与巷道正常断面平齐，以避免瓦斯积存。7井下不同断面巷道连接处，应平滑过渡，避免台阶过渡，以避免瓦斯积存。二、控制和消除引爆火源1. 本矿井虽属低瓦斯矿井，但应特别注意对井下作业人员的安全教育，克服麻痹思想，严禁明火作业，严禁携带烟、火入井。2. 严格按煤矿安全规程的规定选用电气设备，并加强检测，防止电火花引燃、引爆瓦斯及煤尘，同时利用安装的瓦斯传感器、风速传感器、瓦斯检测仪等设施对各工作场所进行连续监测。3. 设有瓦斯风电闭锁装置，当风量不足，瓦斯、煤尘积存到一定浓度时，自动断开电源，消灭引爆源。4. 井下发生火灾时均应及时扑灭，防止因火灾引燃、引爆瓦斯及煤尘。5. 井口房和通风机房附近20m内，不得有烟火或用火炉取暖。6. 井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉。7. 井下和井口房内不得从事电焊、气焊和喷灯焊接等工作。第三节 隔 爆 措 施按照现行煤矿安全规程的规定，矿井必须有隔绝瓦斯、煤尘爆炸的措施。设计在井下适当地点，如相邻的采区、相邻的煤层、相邻的采煤工作面间、煤层掘进巷道同与其相连的巷道间、采用独立通风并有煤层爆炸危险的其它地点同与其相连通的巷道间等处，均设置了隔爆水棚。隔爆水棚的结构、选型和具体布置及相关要求详见第五章第六节。第四节 瓦 斯 抽 采本矿井为低瓦斯矿井，不设瓦斯抽采系统。第五节 防 突 措 施本矿井不存在煤与瓦斯突出危险，不设防突措施。第六节 矿井瓦斯及其他气体检测仪器、设备配置根据现行煤矿安全规程和矿井通风安全装备标准（GB/T505182010），设计本矿井装备了足够的矿井安全检测仪器、仪表，以满足矿井安全检测的需要。1. 矿井通风检测类仪表设计矿井配备了足够数量的风表、干湿温度计、空盒气压计、U型压差计、补偿式微压差计及皮托管等通风检测仪器仪表，以满足矿井日常通风管理、瓦斯管理需要。2. 矿井气体检测类仪表设计配备了足够数量的便携式甲烷检测仪、便携式甲烷检测报警仪等气体检测仪器。矿井配备的通风安全基本装备见表3-6-1。36中煤西安设计工程有限责任公司 国能矿业有限公司国能煤矿矿井安全设施设计说明书 第三章 瓦斯灾害防治表3-6-1 矿井通风安全基本装备一览表顺序设备材料名称产品目录中的型号及规格单位数量重 量(kg)备 注单 重总 重一、矿井通风检测1高速风表DFA-4只42高中速风表AFC-121只53微速风表DFA-3只44秒 表只65通风干湿表DHM2，自动记录只36手摇干湿表DHM1只77空盒气压计DYM3只78双管水银压力表DYB3只29U型压差计U型只510补偿式微压差计YJB-2500只311皮托管AFP系列只838中煤西安设计工程有限责任公司 续表3-6-1 矿井通风