矿井一通三防及技术管理讲座.ppt

1、矿井一通三防及技术管理知识讲座,中梁山煤电气有限公司矿业分公司 朱定华,矿井概况,煤田呈南北走向（11km），东西倾向（0.5km），覆舟状背斜构造,为二迭系龙潭组煤系； 地质构造复杂，断层密集，平均达1370条/k，急倾斜近距离煤层群，含煤十层(K1-K10)。K7不可采，K2不突出，定为解放层； 矿井瓦斯、煤尘、水、火、顶板五害俱全，属煤与瓦斯突出矿井； 一九五九年简易投产，设计生产能力90104t/a 。,一通三防工作重要性,“一通三防”是矿井基础工作，关系到矿井安全、生产、经营，直接为生产服务； “一通三防”是矿井安全工作的重中之重，是处于防范重特大事故的关键位置。,近几年全国煤矿事故

2、,2004年，全国煤矿各类事故死亡6027人； 2005年，全国煤矿事故3306起，死亡5986人； 2006年全国煤矿共发生事故2945起、死亡4746人，瓦斯事故327起、1319人； 2007年，全国煤矿事故死亡3786人。,我国煤矿安全状况,我国煤矿死亡人数较多的是瓦斯和顶板事故； 一次死亡人数多、损失严重、对生产和社会影响恶劣的是瓦斯事故； 我国煤矿发生的特别重大事故主要是瓦斯事故； 实现控制目标的重点是：防止瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出事故。,煤矿事故类型,一通三防事故、顶板事故、机运事故、透水事故、其它事故。 一通三防事故类型 （1）瓦斯事故（爆炸、燃烧、突出、窒息等）； （

3、2）粉尘事故（爆炸）； （3）火灾事故； （4）放炮事故。,一通三防事故的主要原因,（1）超能力、超强度、超员生产； （2）瓦斯超限作业； （3）煤与瓦斯突出矿井，未实施防突措施； （4）高瓦斯矿井未建立瓦斯抽放、监控系统，或监控系统运行不正常； （5）通风系统不完善，不可靠； （6）采煤工作面越层越界开采； （7）矿井有冲击地压，未采取有效措施； （8）矿井自然发火严重，未采取有效措施； （9）超出安全设计规定和规模进行生产； （10）未明确安全生产责任人，无安全管理机构。,中梁山南北矿自1955年建井以来：,a.发生煤与瓦斯突出事故98次 b.发生瓦斯爆炸事故2起 c.发生瓦斯窒息事故5起

4、 d.瓦斯事故死亡254人，占矿井事故死亡 总人数的56。,尤其是:,1960年“12.15”南矿瓦斯爆炸工亡124人事故； 1991年“7.28”北矿瓦斯突出工亡4人事故； 1998年“6.28”北矿瓦斯窒息工亡3人事故； 2002年“4.22”南矿瓦斯突出工亡15人事故； 2010年“3.12”北矿瓦斯窒息工亡3人事故。 充分说明了中梁山矿区瓦斯灾害的极端严重性。,第一部分：矿井通风系统,一、矿井通风基本概念 1、通风系统通风设施、设备、巷道的总称。 2、矿井通风的目的： 不断向井下大巷或作业地点提供新鲜空气； 冲淡、排除矿井中的各种有毒有害气体； 造成适宜的空气条件； 为工人劳动和设备正

5、常运转创造良好条件。,3、矿井通风方式方法：,通风方式： 中央式(中央并列式和中央边界式)、 对角式(两翼对角式和分区对角式) 区域式 混合式 通风方法： 抽出式、压入式、混合式。 通风风压自然风压，通风机风压,4、矿井通风类型,根据风压源划分机械通风、自然通风 机械通风利用扇风机的运转给空气一定的能量，造成通风压力以克服矿井通风阻力，使地面空气不断地进入井下，沿着预定的路线流动，然后将污风再排出井外。 自然通风利用自然风压进行矿井通风的方法。,5、自然通风与机械通风的特性,自然通风利用矿井进、出风井两侧空气压差，压差大小和方向决定风量大小和方向，获取的风量较小，季节变化影响风量大小和风流方向

6、，风量不稳定。 机械通风可根据需要获取风量，能量大，风量和风压较稳定。,6、自然通风的缺点：,由于自然通风风量十分有限，容易造成瓦斯积聚，且受气候变化影响大，风量和风向不稳定，无法满足生产需要，一般不采用，在特殊情况时使用（反风、救灾），现在一些地方矿、私营矿仍在使用。 煤矿安全规程规定：禁止采用自然通风进行矿井生产作业。,二、北矿井通风现状,1、通风方式中央并列式； 2、通风方法抽出式； 3、通风机型号FBDCZ-o27/2250 备用风机BDB-o27/2280； 4、电机功率2502kw； 5、可供风量6000-9000m3/min； 6、安装角度（一级30，二级8.5）； 7、风压12

7、00-1500Pa。,南北矿现有生产水平,1、南矿生产水平130m、210m； 矿井总进风为7000m3/min，总回风 7400m3/min,风压1500Pa； 2、北矿生产水平+60m、140m、 220m； 矿井总进风为6800m3/min，总回风为7200m3/min，风压1300Pa。,矿井巷道布置方式,巷道布置方式采用由采区底板茅口灰岩内集中布置回风巷，回风上山及采区回风上山分别担负通风、行人、溜煤、矸及铺设管线等任务；每个采区段上下均以石门揭露煤层，上部进风，下部作运输和回风。,三、矿井通风系统及基本要求,1、矿井中的空气成分 氧气（O2）、氮气（N2）、甲烷（CH4）、二氧化碳

8、（CO2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫(SO2)、二氧化氮（NO2）、铵气（NH3）等。,2、各种气体的浓度规定,O220%（空气中21% ）； N278% ； CO0 .0024%（24ppm） H2S0 .00066%； SO20 .0005%； NO20 .00025%；NH30.004%； CH4浓度 ：工作面1.5%、回风1.0%、总回风0.75%、放炮点1.0%、进风巷（硐室）0.5%、尾排巷2.5%。,3、矿井通风设施,通风设施在矿井正常生产中,为保证风流沿设计路线流动，在灾变时期仍能维持正常通风，或便于风流调动，而在通风系统中设置的一系列构筑物。,4、矿井通风

9、设施的种类, 隔断风流设施：风门、密闭门、板墙、密闭墙、挡风墙。 引导风流设施：风桥、风障、风硐、风筒、反风装置。 调节控制风流设施：调节风门、调节风窗。,5、通风设施的设置要求,风门： 5m内巷道支护完好，无积水杂物，两组、每组不少于两道，间距大于5m，有反向门，能自动关闭，门框包边沿口，墙体用不燃性材料，周边接帮顶，厚度不小于1m。 密闭： 用不燃性材料，严密不漏风，厚度不小于0.5m，5m内支架完好，周边掏横槽，见实帮实底，不少于0.1m裙边，留设反水池与反水管。 风桥： 用不燃性材料，桥面平整不漏风，前后5m内支护完好，无杂物、积水和淤泥，成流线型，坡度小于30，四周实帮实底。,6、工

10、作中如何保护通风设施?,（1）了解本区域内设施的位置、状态； （2）正确使用，保护好，不损坏； （3）不同时打开双件风门，天风门，分流斜坡不敝放； （4）发现问题，及时反映。 破坏通风设施属严重“三违”行为。,7、局部通风及其基本要求, 局部通风：利用局扇和风筒把新鲜风流送入采掘工作面的通风方式。 风筒出口距离规定：全岩15m，半煤岩10m，全煤5m，眼子斜坡2m。 局扇管理要求：专人、挂牌、离地高度大于0.3米，距回风口大于10米，不准随意停开局扇。 局部通风适用于掘进工作面和独头巷维持风。,8、局部通风的基本要求,风筒的出口距离符合规定； 局部通风机实行专人挂牌管理； 风筒出口风量规定必须

11、大于40米3/分； 局部通风的风量要符合煤矿安全规程对巷道内风速的规定； 使用“双风机、双电源”，碛头段（20m）使用防炮崩风筒。,四、矿井（采区）通风系统稳定可靠,1、矿井通风系统： 通风系统风流从进风巷经工作面到回风巷最后出地面所经过的整个路程，包括整个通风设施、设备、巷道等。 2、通风系统类型： U型、Y型、U+L型、W型、双Z型、H型。,3、矿井风量配备的依据, 作业人数（每人不少于4m3/min）； 有害气体的浓度（CH4、CO2、H2S、H2等）； 巷道的风速要求； 地热、地温（工作面不超26、硐室不超30）； 炸药量（爆破时产生的有毒气体）。 不同矿井配风时侧重的方向不同。,4、

12、保证矿井通风系统稳定, 选择合适抽风机，风机运行参数合理； 加强对抽风设备维护、保养，正常运转； 通风设施牢固、可靠，构筑位置合理； 通风断面合理，经常检查维护。,5、保证采区通风系统稳定, 风门闭锁，防止同时打开工作面回风侧永久风门； 防止工作面堵塞，保持畅通并有足够断面； 防止打开分流斜坡的天风门，下煤眼不得敝放； 严禁打开一顺槽及石门内临时风门（或风障）； 配备合适的风量，经常检查调控。 保护好风筒，搞好局通质量。,6、采煤工作面专用回风巷,专用回风巷在采区巷道中，专门用于回风，不得用于运料、安设电气设备的巷道。在煤与瓦斯突出区，专用回风巷内还不得行人。,五、通风技术发展的目标,1、遏制

13、重、特大通风事故发生是当前通 风技术发展的基本着力点； 2、实现煤炭行业向低风险行业的转变是 通风技术发展的中期目标； 3、建设“本质安全型矿山”矿井通风技术发展的长期任务。,第二部分：瓦斯事故的防治与技术,一、瓦斯事故防治 （一）瓦斯的基本概念 1、瓦斯矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷 。 2、瓦斯（甲烷、沼气）的性质： 无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于水，在一定浓度（5%16%）下可发生爆炸，在一定浓度（25%）下可燃烧，利用瓦斯浓度30% 。因而无感觉，常存于巷道顶部或冒高处。,3、矿井的瓦斯等级,瓦斯的等级：按瓦斯涌出量矿井划分为三个等级。 低瓦斯矿井：Q

14、10m3/t或Q40m3/min 高瓦斯矿井：Q10m3/t或Q40m3/min 煤与瓦斯突出矿井：只要发生过一次煤与瓦斯突出的矿井。,（二）瓦斯的危害,1、风流中瓦斯浓度过高，会造成缺氧窒息（40%）； 2、井下瓦斯燃烧（25%）； ； 3、井下瓦斯爆炸（ 5%16%）。,（三）瓦斯爆炸的三个条件,1、风流中瓦斯浓度达到5%-16%，9%最为巨烈（常温常压）；（高温高压下，范围会扩大） 2、有650-750的高温火源，且火源存在的时间大于瓦斯爆炸感应期； 3、空气中氧气浓度大于12%。,（四）作业地点对瓦斯浓度的规定,1、总回风巷、一翼回风巷0.75%； 2、采掘工作面回风巷1.0%； 3、

15、采掘工作面（碛头）1.5%； 4、电钻打眼的地方1.0%； 5、爆破地点20m内1.0%； 6、电动机及开关附近20m内1.5%； 7、电器设备断电后复电1.0%； 8、机电硐室、进风巷0.5%； 9、尾排巷道2.5%。,（五）容易发生瓦斯爆炸的地点,通风不良，瓦斯积聚的采面、高冒处； 机电硐室，电器设备处，人员活动处； 保护层工作面； 排放瓦斯，启封密闭，封堵（启）火区； 带电检修、搬迁； 放炮等。,（六）发生瓦斯事故的主要原因,1、违规开采，造成工作面布置不合理， 瓦斯积聚； 2、工作面通风不良，造成瓦斯积聚； 3、瓦斯检查制度不落实，造成瓦斯积聚未及时发现和处理； 4、违章放炮，造成火焰

16、或瓦斯积聚； 5、电器设备管理不严及机械摩擦，产生失爆或火源。,（七）预防瓦斯爆炸的措施,1、加强通风管理，独立通风系统，杜绝循环风、不合理串联通风和随意停开局扇； 2、加强瓦斯检查，杜绝空班、漏检、假检；（空瓦斯员不上岗，漏未按规定区域、次数检查、漏点，假不检查、不负责、不符实际） 3、从设计、决策上严格把关，瓦斯大于3%以上的巷道及时进行堵； 4、严格按措施贯通，调节好贯通后的通风系统，此类瓦斯事故频发； 5、发挥好监测系统作用，作业地点使用好便携式瓦检仪，报警矿灯； 6、加强电器设备的防爆检查，井下不拆卸、敲打矿灯，电器设备安风、瓦电闭锁； 7、严禁带电作业，撤迁电器设备，杜绝火花，供电

17、稳定； （山西阳泉局水泵房检修送电发生瓦斯爆炸） 8、杜绝各类火源，消灭自然发火事故。,（八）如何加强矿井瓦斯管理工作？,1、建立严格的瓦斯巡回检查制度，规定，划分瓦斯检查区域，确定检查人员，明确检查路线、时间和内容。 2、确定专职瓦斯检查人员，配足仪器仪表及辅助工具。 3、瓦斯检查严格执行“三对口”（牌板、手册、日报表），完善立体检查监控网络（瓦斯员、监测、管理、现场工、特种工）。 4、瓦检员、现场安全人员发现问题，要及时向矿调度室汇报。 5、通风值班员每天认真填写日报表，并上报总工程师、公司经理审阅。 6、建立监督、检查、考核制度，发现瓦斯空班、漏检、假检，必须严肃处理。 7、特殊地点的瓦

18、斯检查：高冒顶、上下倒角、隅角、回架点、动焊点、检修、堵塞眼子等； 动焊：20m内检查瓦斯、冲尘；案例2008年4月，松藻公司某矿煤仓动焊，引起瓦斯爆炸，1人重伤，1人轻伤； 处理眼子：爆药要求，钢性被筒；20m内瓦斯检查；冲尘；用盐。 8、排瓦斯、启密闭要求：岗齐，回风无人；汇合点CH41.5%；回风区域电器停电；矿灯失爆；启封过程无火花。,（九）瓦斯爆炸（窒息）事故案例,1、1960年南矿在启封5412工作面过程中，发生特大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡124人、轻伤49人、重伤1人，直接经济损失220万元。 2、1998年8月26日早班，北井1427上采煤工作面，超前半道掘到位后(3m)未及时形

19、成全风压系统，未吹压风，半道穿抽放钻孔，未进行封堵，由于当班检修地面瓦斯抽放泵，造成半道瓦斯超限，达到40%以上，加之工作下煤半道堵塞，至使采煤16队在该半道休息的3名工人(1名技术员)死亡, 直接经济损失70万元。 3、2010年3月12日18：07分，重庆中梁山煤电气有限公司（中梁山公司）北矿采煤5队1419下采煤工作面发生一起采空区高浓度瓦斯涌出事故，致使3名员工窒息死亡，直接经济损失约650余万元。,二、瓦斯治理技术瓦斯抽采,理念与实践 由单一排放向抽采利用转变。 由被动处理向主动开发转变。 抽放抽出并进行排放。 抽采抽出并进行利用（工业或民用）。,瓦斯抽采基本原则,由于中梁山井田是急

20、倾斜、近距离、低透气性煤层，经过多年的研究和探索，逐步总结出了“密钻孔、高负压、严密封、长期抽”的十二字方针，基本形成了一套较为完整的的网格式立体瓦斯抽采技术。,（一）瓦斯抽采概况,南北矿井于1955年开工建设，1959年简易投产，矿井属煤与瓦斯突出矿井。煤层瓦斯含量为15.41-19.3m3/t，矿井相对瓦斯涌出量74.61215.77m3/t，绝对瓦斯涌出量47.6751.21m3/min。,瓦斯抽采概况,在上世纪60年代初，南北矿就建立了瓦斯抽采系统。通过抽采方式的不断完善和抽采力度的加强，目前抽采范围已达2.75平方公里，抽采区域12个，抽采钻场340个，抽采钻孔3500个，抽采浓度4

21、0-45，平均负压5560Kpa，钻孔单孔平均抽采量0.02 -0.2m3/min。,瓦斯抽采管道,瓦斯抽采主管直径为325mm，干管直径219mm，抽采管路长度达68000m。 计划改造：平硐、井筒400mm或325mm复线，干管直径325mm，支管219mm。,近十年抽采指标完成情况,近三年内，抽放进尺在7-8万m左右，2012年，瓦斯抽采量可达6000万m3。,煤层瓦斯赋存特性,中梁山属背斜构造，煤系地层无露头，表土层覆盖较厚，封闭性较好，瓦斯大量储存于煤层中，瓦斯压力高，瓦斯涌出量大，有利储存，开采，南矿地面抽采，北矿340m、390m、490m密闭抽采等。 原始瓦斯压力46MPa 透

22、气性系数0.0180.8M2/MPa2.d，属低透气性，勉强可抽煤层。,（二）瓦斯抽采设备,矿井在抽采初期（60年代），瓦斯抽采泵站安设在南北风井，各安装了3台SZ4型泵，抽采的瓦斯大部分排空。在1984年，北矿将瓦斯泵搬到工业广场，并安装了3台SK60型泵。,瓦斯抽采设备,地面瓦斯泵现南北矿各有四台水环式真空泵。 1#： SKA-420， 2#： SK-85型， 3# ：2BEC42， 4# ： 2BEC42 ， 目前矿井使用150m3/min真空泵。,瓦斯泵主要技术参数,SKA-420泵的抽气量为136m3/min，配备电机功率为185KW ; SK-85泵的抽气量为85m3/min，配备

23、电机功率为132KW ; 2BEC42泵的抽气量为135 m3/min，配备电机功率为185KW。,打钻人员状况,打钻设备状况,（三）瓦斯抽采方法,1、预抽瓦斯： 石门预抽抽采半径1.5m，抽采时间半年以上，抽采范围周边9m，下部2m。 区域预抽抽采半径5m，抽采时间1年以上，抽采高度60m。 预抽时间符合要求，方可进行揭石门和进行该区域掘进。,瓦斯抽采方法,2、卸压抽采瓦斯： 钻孔一般采用穿层布置 ，负压控制在1015Kpa，钻孔间距为1015m ，超前于解放层工作面布置（2040m）。 3、采空区抽采瓦斯： 密闭插管340m、390m、490m井筒密闭。 采空区补打钻孔回风巷上方1m或回风

24、 巷，钻孔间距20m。 地面钻孔 2000年南矿地面钻井抽瓦斯。,瓦斯抽采方法,4、岩层溶洞和裂隙： 北矿井在150NWC5小茅口巷施工地质钻孔，遇一不导通裂隙，其瓦斯浓度达90，随即进行抽放，共抽出混合瓦斯量188150m3，抽出纯瓦斯量92354m3，北矿+60mNWC6C7遇裂隙抽采瓦斯。 5、地质构造带抽采瓦斯： 北矿在220SEC5在煤系地层外有一条F17大断层，在岩石中打钻抽采瓦斯，从05年6月至今。,（四）抽采巷道布置要求,在煤系地层的底板（或顶板）布置了一条专用瓦斯抽采巷道，巷道距煤层25m，断面6.5m2。每隔40m布置了一个抽采钻场每个钻场设计了16-30个抽采钻孔。,抽采

25、钻孔施工顺序要求,1、石门预抽：全部穿透煤层群。 2、石门两侧相邻钻场：钻孔全部穿透煤层 群。目的是扩大预抽范围,提高石门预抽效果，增强石门揭煤的安全性。 3、区域钻场： 每钻场施工一列钻孔穿透所有煤层，终孔于K1煤层,预抽K1瓦斯,解决K1顺槽掘进时的瓦斯。其余钻孔布置到K3煤层，其目的是：这些钻孔在K2保护层未开采前作为区域预抽瓦斯，保护层采后作为卸压瓦斯。,（五）抽采钻孔布置要求,钻孔终孔间距3-10m，石门3m，区域10m，钻孔控制最大高度60m，最大孔深80-120m，钻孔最大仰角55度，钻孔孔径75mm,开孔间距大于200mm，孔口扩孔为90mm，深度大于2m，封孔深度35m。,（

26、六）改进瓦斯抽采技术措施,1、技术措施： （1）优化抽采系统 （2）改进封孔技术 （3）优化钻孔设计方案 （4）改进钻具 （5）改进单孔抽采率 （6）进行科技攻关,2、完善瓦斯抽采方式,根据现场实际，不断完善抽采形式，形成以区域预抽瓦斯为主，结合卸压抽采、老空区残抽、地面抽采、裂隙抽采、溶洞抽采、气化空区抽采等其它方式，逐步形成全方位、多层次的抽采体系。 抽采比例：预抽达60%，卸压瓦斯抽采达30%，其它形成的抽采达10%。,3、完善瓦斯抽采技术,（1）优化抽采系统 改造大功率瓦斯泵SKA-500，优化抽采巷道设计，更换主管，增大管径，对管网进行防护处理。 （2）改进封孔技术 推广机械封孔技术

27、，抽采孔孔口洗90mm的大孔，灰岩洗3米，K7巷洗5米，仰角大于20度的钻孔都应采取机械封孔。 （3）优化钻孔设计方案 优化钻孔设计，钻场设计，石门预抽布置下插孔和高仰角孔；区域抽采终孔至K3，适度终孔至K1，开孔间距大于200mm，每个钻场一排平孔至K2，逐步实施K2、K1煤层顺层抽采。 （4）改进钻具 软硬岩石分别用不同方法，提高打钻功效。 （5）提升单孔抽采率 提高封孔深度，调整负压，浓度大于20%的钻孔必抽，提高单孔抽放率。 （6）进行科技攻关 进行大直径钻孔抽采试验、开展顺层抽采、裂隙抽采、地面抽采 。,（七）增加瓦斯抽采量的措施,1、加大钻孔直径：经测定，在单位时间内，直径为75m

28、m钻孔比直径为42mm的钻孔的瓦斯抽放量多1/3；目前正在试验90mm和135mm钻孔。 2、提高抽采负压：经测定，每增加1倍的抽放负压，抽放瓦斯量要增加1.5倍。 3、延长抽采时间。中梁山煤层的瓦斯预抽时间至少应在1-3年以上。 4、对孔内原始煤体进行水力冲孔，使煤体产生径向裂隙，也能提高抽放瓦斯量。,三、瓦斯的利用,随着国家对环保的要求，对科学发展和可持续发展的要求，全国煤矿企业充分利用瓦斯可燃烧这一性质，加大了瓦斯抽采和市场开发的力度,取得了明显的安全、经济、社会效益。,瓦斯利用的历史,在70年代初，我国农村就开始大量利用瓦斯（建沼气池，以农作物枝杆作为原材料） 各矿井对瓦斯利用时间不尽

29、相同，最初还是以治理瓦斯为主。中梁山从70年代初开始对瓦斯进行简单利用，80年代初开始大量利用，并逐渐形成规模。,瓦斯利用的历史,1960年在原北票矿务局大力协作下开始了瓦斯抽放工作。当时主要抽K2保护层开采后邻近层卸压瓦斯，解决保护层开采时的瓦斯超限问题。当年一个矿抽放纯量仅为365万m3，抽放率2025% ，绝大部份抽出瓦斯对空排放，少部份供给煤矿职工、家属民用。1973年开始对煤体进行预抽，同时对岩层中溶洞、裂隙瓦斯进行了抽放。二十世纪八十年代对石门煤层瓦斯进行集中预抽。经过四十多年的发展，矿井煤层瓦斯抽放技术日趋完善。逐步形成预抽、卸压抽、残抽、地面抽、裂隙抽、溶洞抽等综合抽采体系，增加了企业的经济效益，瓦斯抽采效果更加明显。,瓦斯利用的历史,1984年中梁山矿井瓦斯气民用工程的建成，为抽放瓦斯综合利用创造了有利条件。目前，井田内煤层抽放瓦斯除供给矿区职工家属生活用外，还向中梁山地区及附近企业事业单位供给民用和工业用