煤矿安全新技术 (1).ppt

共43页，第1页，煤矿安全新技术，共43页，第2页，第一章概述，矿井通风是矿井安全生产的基本保证。矿井通风是指利用机械或自然风压，将适量的新鲜空气连续输送到井下各测风点，为人员提供呼吸，稀释和排放各种有害气体和浮尘，以降低环境温度，创造良好的气候条件，并在发生灾害时根据疏散和救灾的需要，调节和控制气流路线的作业。20世纪80年代以来，随着煤矿机械化水平的提高，采煤方法、巷道布置和支护的改革，以及电子和计算机技术的发展，我国矿井通风技术取得了长足的进步。通风管理日益标准化、系列化和制度化。新的通风技术和设备越来越多地投入使用。低消耗、高效、安全的集约化生产为安全提供了保障。共43页，第3页，第1节，矿井通风系统的优化与改造。矿井通风系统是通风方法(中央通风、对角通风和混合通风)的总称，用于向矿井中的每个空气点供应新鲜空气和排放污浊空气，通风方法(抽取、压入和泵压混合)、通风网络(由隧道和空气流过的相关设施组成)和通风控制设施(通风结构)。近年来，为适应煤矿综合机械化开采的要求，原煤炭工业部在总结建设经验和借鉴国外先进技术的基础上，于1984年颁布了关于改革矿井开拓部署的若干技术规定，作为新井建设、生产矿井技术改造和延伸开发的依据。为适应集约化生产、加大开采深度和瓦斯涌出量的形势，在“着眼现实、着眼长远、因地制宜、对症下药、综合治理、节能增风”的指导思想下，对数百对国有煤矿通风系统进行了优化。本次改造共43页第4页进行，配合生产井田合并、扩大开采范围、增加储量的改扩建工作。这种通风系统优化改造主要有以下几个方面。首先，通风方式的改革根据矿井的特点和需要，中央通风系统演变为中央-对角混合通风系统。为适应综采集约化生产，工作面单产超过1Mt/a，矿井分区域开发。因此，形成了区域通风系统，即每个区域有一组进、回风井，每个区域采用相对独立的通风技术。它具有通风线路短、风阻小、区域间干扰小、安全性好、主通风机易于选择、高效节能、提高矿井通风能力和抗灾能力的特点，适用于特大型矿井或因地质条件需要划分几个独立生产区的矿井。总之，新建大型矿井的通风系统主要是斜向分区的，改扩建的生产矿井主要是混合式的。表1-1-1显示了我国大型矿井中各种通风方式的分布情况。为了提高主风机的经济运行能力，进行了以下工作。(1)为适应通风系统的变化和集约化生产的要求，20世纪80年代以来，我国相继出现了2K60系列和GAF系列轴流风机以及G4-73和K4-73系列离心风机。20世纪90年代，依托国家“八五”科技攻关项目，开发了FD型对旋风机。该系列风机具有低能耗、高效率的特点，在我国煤矿迅速推广。在原煤炭部“九五”攻关项目中，无驼峰轴流风机的成功研制增加了风机的稳定工作面积。(2)开发离心式风机的调速装置，如可控硅调速、水力调速在生产矿井新旧风机改造过程中，主要发现风机特性与通风网络的风阻特性匹配性差，主风机选型过大，风机转速过高，电机容易过大，导致风机长时间运行在低效率区域。提出了一套经济的风机运行方法，通过更换核心、改造叶轮和叶片等多种方法对新旧风机进行技术改造。以提高风扇的运行效率。三、采区通风系统优化布置优化采区和工作面通风布置，能有效提高通风能力和瓦斯排放效果。随着集约化生产和矿井向深部发展，采区和采煤工作面的绝对瓦斯涌出量急剧增加，这就要求采区和采煤工作面的通风能力迅速增加。就矿区通风系统布置而言，有三种上山布置方式。采区有独立的进回风上山，有利于采区采煤工作面掘进工作面的独立通风，提高了采区通风能力和风流的稳定性，也为保证采区局部反风和操作人员的安全逃生提供了有利条件。第8页，共43页，在采煤工作面通风布置方面，在常规U型通风布置的基础上，提出了U-L型布置(或尾巷布置)，改变了采空区流场分布，有效防止了采煤工作面边角瓦斯积聚，促进了采空区瓦斯涌出。为防止特殊瓦斯排放巷瓦斯超限，提出采用Y型通风布置，单独供给新鲜风流稀释采空区瓦斯。此外，还采用了W型和Z型布置方式，在适宜条件下取得了理想的通风效果，大大改善了采煤工作面的通风条件，保证了安全开采。四、利用新的通风设施以适应矿井灾变时期气流控制的需要，研制出可以利用矿井环境监测系统或地面遥控系统来操作纵向井下主风门的自动系统，解决了灾变时期，当矿工和救援人员难以到达灾区和烟流侵入地区以及根据救灾需要必须打开或关闭风门的问题。第二节矿井通风设备和仪器的改进1。矿山环境监测系统的建立自20世纪80年代以来，全国大中型矿山普遍建立了矿山环境监测系统。对重点区域的通风参数和有害气体浓度进行连续监测，对于及时、连续地了解通风系统的变化，发现事故隐患，做好灾害预警和救援工作具有重要意义。在实际应用中，对提高矿井安全生产水平和抗灾能力起到了重要作用。二是掘进通风设备系列掘进巷道通风受环境条件和生产影响很大，其可靠性差，往往由于局部通风机断电和风筒损坏，造成掘进巷道无风或风量不足而造成瓦斯积聚，是瓦斯爆炸的多发区域。为了有效通风掘进工作面，保证局部通风机的连续运行，开发了各种新型局部通风机系列，包括FD、FD、KDZ型对旋局部通风机、无摩擦火花FSD系列和安全摩擦火花FDC系列高效节能局部通风机，共43页10页。在低瓦斯矿井中，一般实现采煤工作面和掘进工作面分开供电，局部通风机实行风电闭锁。在高瓦斯矿井和突出矿井中，实现了以局扇为主要动力的“三专两锁”系列掘进安全技术和设备，保证了局扇的可靠运行和掘进巷道的稳定通风。从1988年到1993年，国有重点煤矿瓦斯超限数量下降了33.2%，提高了掘进工作面的安全水平。3.通风仪器仪表的改进第三节矿井通风新技术，共43页，第11页。一、均压通风技术的发展自20世纪60年代以来，均压通风技术被广泛应用于治理采空区或火区的漏风和自燃，并取得了显著的效果。其主要优点是在不停产、不关闭的情况下，减少漏风和瓦斯排放，抑制自燃，提高生产安全性。但是，在一些应用实践中，由于对均压相关区域环境条件变化的影响分析不够，还存在一些问题，如均压效果差，一些采空区自燃控制效果差，煤层群矿井中自燃从自燃煤层转移到其他煤层，甚至引发瓦斯爆炸事故。多年应用均压通风技术的实践经验和教训表明，应用均压通风技术必须加强管理，重视分析均压措施对相关领域的影响。近年来，均压通风技术的研究主要是研究各种均压通风方式对不同井下条件的适应性，并配合均压通风技术开发配套的均压监测和漏风通道检测装置、新型防漏材料、防漏方法和均压自动调节技术，提高矿井均压通风的实际效果，共43页、12页、空区和火区，以减少漏风和防止自燃。二。控制循环空气技术控制循环空气技术自20世纪80年代引入中国。可控循环空气技术使生产区域的部分回风有计划地返回到该区域的进风中，同时对空气质量和通过该区域的气流进行监测，并采取相应的安全措施，确保其在正常或异常情况下满足煤矿安全规程对气流质量的要求。需要指出的是，循环空气是事故的主要隐患之一，煤矿安全规程明确禁止。虽然对可控循环空气采取了相应的安全措施，并对空气质量进行了监测，但在正常情况下，保证安全相对容易。在各种异常情况下(如煤与瓦斯突出、瓦斯积聚涌出、瓦斯异常涌出等)很难保证安全。)，要求配备可靠的环境监测系统和严格规范的安全措施，并认真实施。因此，可控循环空气技术是一种严格控制的技术。即使不是，第13页，第43页，也不能在矿井偏远地区作为临时措施使用，必须谨慎使用。3.工作面下行通风技术工作面下行通风的主要优点是降低工作面温度，进风流避开采区运输巷，避免运输巷机电设备散热导致进风流温度升高。缺点是回风流过输送机巷，这使得机电设备的管理更加困难，降低了其安全性。因此，下风向一般应用于瓦斯涌出量低但地温高、机电设备多的矿井，但必须加强机电设备的通风、瓦斯和防爆管理，以确保下风向应用的安全。根据2001版煤矿安全规程的规定，存在煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出危险的采煤工作面不允许向下通风。四、灾害通风技术矿井发生火灾和爆炸事故时，为了保证疏散和救灾的安全，共43页第14页，经常需要控制风向，避免灾害侵入人员撤退和救灾线路所产生的有毒有害气体，减少灾害影响范围，减少损失。气流方向的调节通常是为了逆转某些巷道中的气流。根据灾害发生的位置和矿井系统的结构，应选择局部或全矿井通风，以保证通风的顺利实施由地面监控系统和井下遥控系统控制的自动风门被开发并安装在无人工作区或烟流威胁区的主要空气控制点。(3)尽可能减少逆风带来的负面影响。在灾害期间有必要逆转风向。在确保大多数地下人员安全疏散和救灾的同时，逆风可能对进风区域的少数操作人员构成威胁。因此，正确的控风方案是为了确保灾害现场人员的安全疏散和救灾，并尽可能确保反风流造成的烟流威胁区域人员的安全疏散，包括安全技术教育、维护控风设施、为各地区人员提供正确的防风程序和疏散程序，以及制定和实施确保信息和信号系统畅通的措施。五、矿井热害管理矿井热害随着开采深度的增加和井下机电设备的数量越来越多越来越严重。矿井热害处理一般采用降温技术，分为人工降温，共43页，第16页，轻轻加强通风降温。“六五”和“七五”期间，我国在风温预测和降温方法研究方面取得了重要进展。新文莱的太阳村矿和平顶山八矿已经建立了地下和地面集中制冷系统，这两个矿井都受到严重的热破坏。近年来，主要是通过改进巷道风流与围岩之间的热交换计算技术，使风流冷却的热负荷计算更加准确，从而为优化制冷系统设备或制定通风冷却方案提供了依据。第一节概述矿井通风系统由通风电源及其装置、通风网络和通风控制设施组成。矿井通风系统随着矿井生产的进展、采掘工作面的推进和更换、采区的准备、生产和完成以及矿井开发和扩建等工程的不断进展而不断变化，使通风系统在网络结构中随着时间的推移而变化，也使通风系统正常运行的自然条件发生变化。网络结构的变化通常是可以预见和计划的。此外，由于采矿活动的影响，通风隧道和通风设施的变形和老化增加了风阻和风门及墙的漏风。由于磨损和腐蚀，各种通风动力设备的性能也逐渐降低，使用寿命缩短。从而改变通风系统运行参数，这些参数的变化是随机的。因此，矿井通风系统是一个严格的动态随机系统。共43页，第18页，矿井通风是一个动态过程，它利用各种技术手段来运输和调度矿井中的气流，以维持矿井的正常生产和劳动安全。在生产期间，其任务是使用通风动力以最经济的方式向所有地下用风地点供应高质量和充足数量的新鲜空气，确保工人的呼吸，稀释和消除各种有害物质，如气体和灰尘，减少热损害，并在地下创造良好的工作环境。一旦发生灾害，风向和风量可以得到有效及时的控制，并结合其他措施防止灾害扩大，最大限度地减少事故损失。人们把矿井通风系统实现上述任务的综合能力称为矿井通风系统的安全性和可靠性。分析煤矿重大灾害事故发生和扩大的原因，与矿井通风系统有着密切的关系。因此，建立一个既能满足日常生产需要，保证稳定的风向和合格的风质量，又能保持通风设备可靠稳定运行，实现灾害时快速气流控制的通风系统非常重要。矿井通风系统设计是矿井设计的重要组成部分。通风设计的质量关系到矿井整个使用寿命期的生产、效率和安全。对于新建矿井，通风井应满足以下基本要求。(1)每个矿井必须有完整的独立通风系统；(2)矿井进风口井口必须布置在无尘、无尘、有害和高处，共43页，第20页，温暖的气体浸泡；(3)必须在进风和回风井之间以及主进风和回风管道之间的每条连接车道上建造永久性挡风墙；(4)每个生产层和每个采区必须有一个单独的回风管道，在不同的区域通风，其回风气流应直接引入总回风管道或主回风管道；(5)矿井主通风机的工作方式一般采用抽出式通风。当地面有小塌陷区或山区有分散回风井时，可采用压入式通风。(6)根据矿井发展系统选择合理的通风系统。二。通风系统的设计内容和步骤完整的通风设计应包括以下内容。(1)根据矿井发展布局，提出矿井通风系统布局方案，进行技术经济比较，选择最佳通风系统；(2)计算矿井供风量；(3)计算矿井气流的总阻力；(4)根据矿井容易和困难时期的总风量和总阻力来选择矿井主要通风机及其设备；(5)计算矿井通风成本；(6)编制