瓦斯综合防治方法研究

瓦斯综合防治方法研究（精选十篇）

瓦斯综合防治方法研究 篇1

关键词：瓦斯防治,通风,监控,瓦斯抽采,供电,防爆,防尘,防火,爆破,避险

0 引言

统计分析显示,我国一次死亡10人以上的煤矿重特大瓦斯事故死亡人数占煤矿事故死亡人数的69.5%,一次死亡百人以上的重特大瓦斯事故死亡人数占65.4%,国外一次死亡30人以上的重特大瓦斯事故死亡人数占95.3%。本文对瓦斯事故发生的原因进行了分析研究,认为瓦斯爆炸事故是可以避免的,并提出了通风、监控、抽采(抽放)、供电、防爆、防尘、防火、爆破、避险等综合防治瓦斯的方法,阐述了煤矿安全监控系统在瓦斯防治中的作用。

1 重特大瓦斯事故死亡人数占比的统计分析

2004—2009年,全国煤矿发生各类一次死亡10人以上的重特大事故225次,死亡5 280人,其中瓦斯事故为147次,死亡3 667人,瓦斯事故占比和在瓦斯事故中的死亡人数占比分别为65.3%和69.5%,如表1所示[1]。

建国以来,全国煤矿发生一次死亡百人以上的特别重大事故24次,死亡3 780人,其中瓦斯事故有18次,死亡2 471人,瓦斯事故占比和在瓦斯事故中的死亡人数占比分别为70.8%和65.4%,如表2所示[1,2]。

自1999年以来,国外发生一次死亡30人以上的特别重大煤矿事故14次,共造成739人死亡,其中瓦斯爆炸事故为13次,死亡704人,瓦斯事故占比和在瓦斯事故中的死亡人数占比分别为93%和95.3%,如表3所示[3]。

2 瓦斯事故发生原因分析

造成瓦斯事故发生的原因是多方面的,除井工开采高达95%、赋存条件差、灾害严重、小煤矿多、机械化和信息化程度低、行业管理弱化等原因外,违法违章开采、培训效果不理想、缺少实用的安全生产技术是造成煤矿瓦斯事故发生的主要原因。

(1) 不按《煤矿安全规程》等要求装备设备。

例如部分高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井没有装备瓦斯抽放(采)设备和煤矿安全监控系统,把非防爆电气设备用于煤矿井下爆炸性环境,供电系统存在安全隐患,电气设备超期服役,自然通风问题等。

(2) 设备维护不及时。

例如部分设备带病工作、电气设备失爆等。

(3) 从业人员素质低。

例如部分机电矿长不知怎样查电气设备失爆原因,不知道各种类型的防爆电气设备的使用环境,部分安全监测工不能正确设置和调校甲烷传感器,部分矿工连用于逃生的自救器都不会使用等。

(4) 安全生产意识淡薄。

部分领导和职工抱着侥幸的心理,违章建设、违章开采、违章指挥、违章作业,超强度、超能力、超定员生产;部分经营者缺乏安全生产意识,将安全生产写在纸上,说在嘴上,应付检查。例如2007-12-05山西省临汾市洪洞县瑞之源煤业公司“12.5”特别重大瓦斯爆炸事故就是非法越层开采9号煤层,以掘代采、无风作业、不按规定放炮作业引起的。

(5) 培训效果不理想。

例如部分培训教师业务水平低,照本宣科,个别教材东拼西凑,存在严重错误。

(6) 科学技术不能满足煤矿安全生产的需要[4,5]。

煤矿安全生产急需解决的一些科学技术问题还未解决,部分研究成果脱离实际,不能用于煤矿安全生产。

3 瓦斯爆炸事故是可以避免的

当空气中瓦斯浓度达到5%~16%CH4(氢气、一氧化碳、硫化氢等可燃性气体混入、爆炸性煤尘混入、混合气体初始温度升高等,会使爆炸界限扩大)时,在一定能量的火源作用下,就会发生瓦斯爆炸。因此,瓦斯爆炸必须同时具备爆炸浓度和一定能量的火源。

在当今技术条件下,人们还不能准确预报煤与瓦斯突出是否发生、突出强度及时间。但煤与瓦斯突出不等于瓦斯爆炸。煤与瓦斯突出可能使矿井瓦斯浓度达到爆炸浓度,但没有火源仍不会引起瓦斯爆炸事故的发生。事故调查表明,造成瓦斯爆炸事故的瓦斯源除煤与瓦斯突出外,许多是由于通风系统不健全、停风、风流短路、微风或无风作业等造成的。引爆瓦斯的火源主要是电气设备失爆、违章放炮、煤炭自燃等。例如2006-11-05大同煤矿集团轩岗煤电公司焦家寨煤矿“11.5”特别重大瓦斯爆炸事故,由于停电,51108进风掘进巷局部通风机停风长达25 min,造成51108进风掘进巷瓦斯积聚达到爆炸浓度,在瓦斯电不闭锁和未采取排放瓦斯措施的情况下,违章送电,电火花引爆瓦斯。

4 瓦斯综合防治方法

通过前面的分析不难看出,在一次死亡10人以上重特大事故中,重特大瓦斯事故死亡人数占矿难死亡人数的比例为69.5%。因此,瓦斯防治是减少事故总量、避免或减少重特大事故发生的有效措施之一。瓦斯治理是系统工程,涉及通风、监控、抽采(抽放)、供电、防爆、防尘、防火、爆破等技术领域,以及技术、装备、人才、管理等方方面面。

矿井通风就是通过主通风机、局部通风机、风门、风桥、风筒、密闭等通风设施及合理的通风系统,及时稀释矿井空气中瓦斯等有毒有害气体和浮尘,使矿井中瓦斯浓度在正常生产情况下不会达到爆炸浓度;同时为煤矿井下作业人员提供新鲜空气,降低矿井环境温度等。因此,可靠的通风系统是防治瓦斯的基础[6]。

煤矿安全监控就是要监测瓦斯浓度、局部通风机开停和风筒供风情况,当瓦斯超限、局部通风机停风或风筒无风时,切断相关区域电源并闭锁,控制电气火源和摩擦撞击火源;监测通风系统,监测采空区煤炭自燃,监控瓦斯抽采系统等,发现异常后报警,提醒值班领导和调度员将井下作业人员撤至安全处,并及时排除事故隐患。因此,有效的监控是防治瓦斯的关键[6,7]。

瓦斯抽采(抽放)就是通过矿井(采区)投产前的预抽采、采动层抽采、边开采边抽采、老空区抽采等,减少煤炭开采时的瓦斯涌出量,降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力,可利用时进行瓦斯利用。瓦斯抽采(抽放)是避免或减少瓦斯突出事故发生的重要措施之一[8]。

矿井供电与电气防爆是瓦斯防治的主要措施之一[9]。矿井供电系统不可靠,经常无计划停电,会造成局部通风机和主通风机停风,进而造成瓦斯积聚。电气设备失爆、电缆放炮、电气设备漏电、短路、电气火灾、带电作业等电气火花和危险温度都会引起瓦斯爆炸。由于供电系统不可靠,造成停电,进而造成局部通风机停风、掘进工作面瓦斯积聚;送电后,电火花引起瓦斯爆炸的事故较多。大同煤矿集团轩岗煤电公司焦家寨煤矿死亡47人的“11.5”特别重大瓦斯爆炸事故就是典型的例子。因此,加强矿井供电和电气设备管理,建立安全可靠的供电系统,确保供电可靠、通风机连续运转、防爆电气设备防爆性能完好、不产生引爆(燃)周围可燃性气体的电火花及危险温度等是瓦斯防治的重要措施之一,对于避免或减少瓦斯爆炸事故发生,促进煤矿安全生产具有十分重要的意义。

煤炭采掘、运输等生产环节会产生大量的煤尘,煤尘不但会造成矿工尘肺病、发生煤尘爆炸事故,还会影响瓦斯爆炸事故。首先,空气中煤尘会降低瓦斯爆炸浓度下限,使瓦斯在浓度低于5%的情况下发生爆炸。第二,瓦斯爆炸有煤尘参与时,会产生大量的一氧化碳,造成大量人员因一氧化碳中毒和缺氧死亡。第三,瓦斯爆炸煤尘参与加大了爆炸能量和破坏力。因此,做好防尘工作,是避免或减少瓦斯爆炸事故发生,减少瓦斯爆炸事故伤亡人数的有效措施之一。

矿井火灾不但会造成人员伤亡和财产损失,影响煤炭生产,还会引爆瓦斯、降低空气中瓦斯(甲烷)爆炸浓度。矿井火灾主要有煤炭自燃、电缆着火、胶带着火等,这些都会引爆瓦斯。矿井火灾产生的一氧化碳等可燃性气体,会增加空气中可燃性气体浓度,使甲烷在浓度低于5%的情况下爆炸。因此,做好防灭火工作,对防止瓦斯爆炸事故发生十分重要。

违章放炮不但会造成人员伤亡,还会引起瓦斯爆炸,诱发瓦斯突出。煤矿井下违章超量存放雷管和炸药等,也会发生炸药燃烧和爆炸事故。因此,加强煤矿井下爆破和火工品管理十分重要。特别是要提高采掘机械化程度,减少炮采、炮掘。

煤矿井下瓦斯爆炸、瓦斯与煤尘爆炸、煤尘爆炸都会造成大量人员死亡。这些遇难人员中,由于一氧化碳中毒和缺氧窒息死亡的约占80%,由于创伤和烧伤致死的约占20%。因此,实用有效的紧急避险系统是遇险人员逃生的关键[10]。

5 煤矿安全监控系统在瓦斯防治中的作用

煤矿安全监控系统在控制电气火源和摩擦撞击火源,监测通风系统、矿井火灾和瓦斯抽采系统,进行瓦斯突出预警、应急救援和事故调查等方面发挥着重要作用。

该系统具有以下功能:

(1) 就地断电控制。当瓦斯超限或局部通风机停止运行或掘进巷道停风时,煤矿安全监控系统自动切断相关区域的电源并闭锁,避免或减少由于电气设备失爆、违章作业、电气设备故障电火花或危险温度引起瓦斯爆炸;避免或减少采、掘、运等设备运行产生的摩擦碰撞火花及危险温度等引起瓦斯爆炸。

(2) 分级分区域断电控制。该系统还具有地面遥控和异地断电功能,当就地断电失效,可实现远程分级、分区断电控制。

(3) 报警与撤人。瓦斯超限或停风后,及时报警,提醒领导和值班调度等及时将人员撤至安全处。

(4) 通风系统监测。通过风速、风压、主通风机、局部通风机、风门、瓦斯等监测,及时发现风门短路、主通风机停风、局部通风机停风、风流短路、风量不足等问题。

(5) 监测煤炭自燃。通过一氧化碳、二氧化碳、乙烯、乙炔、温度、氧气等监测和预警煤炭自燃。

(6) 监测输送机胶带、电缆等火灾。通过一氧化碳、烟雾、温度等监测和预警胶带和电缆等火灾。

(7) 监测瓦斯抽放(采)系统。通过监测抽放管路中的甲烷浓度、压力、流量、温度、抽放泵状态、阀门状态等,实现甲烷超限声光报警、抽放泵和阀门控制等。

(8) 煤与瓦斯突出监测与预警。通过监测瓦斯浓度变化、风速、风压、煤岩体声发射、瓦斯涌出量、工作面煤壁温度等,结合地质数据和人工监测,预警煤与瓦斯突出。

(9) 应急救援与事故调查支持。通过不同地点的甲烷浓度变化、局部通风机、主通风机、风门、风速、风压及传感器损坏情况等推测瓦斯聚集地点和爆源、瓦斯爆炸时间等,为应急救援和事故调查提供技术支持等。

6 结语

我国一次死亡10人以上重特大瓦斯事故死亡人数占煤矿事故死亡人数的69.5%,一次死亡百人以上瓦斯事故死亡人数占煤矿事故死亡人数的65.4%。因此,瓦斯防治是减少事故总量、避免或减少重特大事故发生的有效措施之一。通风系统故障会造成瓦斯积聚,监控系统失效不能控制电气火源,抽采不达标会发生瓦斯突出事故,供电系统故障会造成停风,电气设备失爆会引起瓦斯爆炸,防尘不达标会降低瓦斯爆炸下限,煤尘参与爆炸会造成更多的人员伤亡,矿井火灾会引爆瓦斯,违章爆破会引爆瓦斯和诱发瓦斯突出。因此,必须从通风、监控、抽采(抽放)、供电、防爆、防尘、防火、爆破、避险等多方面综合防治瓦斯。

参考文献

[1]孙继平.煤矿安全生产监控与通信[M].北京:煤炭工业出版社,2009.

[2]煤炭工业部安全司.中国煤矿伤亡事故统计分析资料汇编[G].北京:煤炭工业出版社,1998.

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[4]孙继平.煤矿安全生产监控与通信技术[J].煤炭学报,2010,35(11):1925-1929.

[5]孙继平.煤矿自动化与信息化技术回顾与展望[J].工矿自动化,2010(6):26-30.

[6]孙继平.煤矿安全监控技术与系统[J].煤炭科学技术,2010(10):1-4.

[7]孙继平.煤矿安全监控系统联网技术研究[J].煤炭学报,2009,34(11):1546-1549.

[8]孙继平.屯兰矿“2.22”特别重大瓦斯爆炸事故原因及教训[J].煤炭学报,2010,35(1):72-75.

[9]孙继平.煤矿电气安全关键技术研究[J].工矿自动化,2011(1):1-4.

高瓦斯矿井的瓦斯综合防治技术 篇2

作者：陈书楷，常献伟，王建… 文章来源：安全文化网 点击数： 3459 更新时间：2007-2-28

[摘要] 郑煤集团超化矿通过实施通风系统改造，瓦斯安全评价，采掘面瓦斯抽放，安全监测系统建设，贯彻落实瓦斯“十二字”方针，以及不断改进“一通三防”基础设施，为矿井安全生产打下了坚实基础。

[关键词] 通风系统改造;瓦斯安全评价;安全监测;矿井瓦斯抽放;煤与瓦斯突出防治 [中图分类号]TD722[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2005)04-0030-02 0引言

郑煤集团超化煤矿矿井生产能力240万t/a。井下有5个生产采区，开采标高-300－-100 m ,矿井瓦斯等级为高瓦斯矿井，煤层厚2.0－21 m,属“三软”不稳定厚煤层，主付井进风，东西两风井回风，现有两台主要通风机运转，备用通风机两台，矿井总进风量8760 m³/ min，总排风量9340 m³/ min，瓦斯排放量37 m³/ min。近几年来，随着开采标高的延伸，矿井相对瓦斯涌量越来越高，下山掘进工作面甚至出现瓦斯动力现象，为有效防治矿井瓦斯，该矿共投入资金1860万元，对矿井瓦斯实施综合治理，为矿井安全生产创造了良好条件。

1建立合理可靠的通风系统

1.1改造通风系统，提高通风能力，坚持以风定产

2001年该矿东西两回风井分别改造使用了BDK轴流式节能通风机，增加矿井总进风量2 880 m³/ min，减少矿井漏风311 m³/ min，增加矿井通风生产能力66万t/ a，电机功率降低150 k W，年平均节省电费50万元。解决矿井通风能力不足问题，使矿井通风系统的能力和可靠程度有了明显提高。1.2优化矿井通风网络，降低通风阻力

针对矿井主要巷道失修，断面小，风阻增大，通风能力难以提高，该矿专门成立巷修队将主要通风巷道全部扩修为10.5m²断面U型钢支架巷道，共计3 800 m，同时，各下山采区实现专用回风巷，共计新掘专用回风巷3 000 m，通风网络缩短860 m，实现了矿井降阻增风、减耗目标。

1.3完善通风设施，优化通风系统，提前升级改造机电设施

22下山煤巷掘进工作面出现瓦斯动力现象后，该矿不等突出矿井鉴定结果，就严格按照突出矿井标准对通风、监测、机电等系统进行升级改造，用锚杆等加固加厚风门墙体，临时通风设施一律取消，安装防逆风装置，主要巷道及掘进巷道每隔50 m安设一组压风自救装置，所有机电设施全部按照高突矿井井下电器要求进行升级改造。1.4进行矿井通风系统可靠性评价

每年进行一次反风演习和矿井通风系统优化设计及可靠性评价，测算反风率及矿井通风阻力，实现系统、设施可靠，风流稳定，具有较强的抗灾能力，发生灾变时风流易于控制，便于抢险救灾，保证通风系统合理、稳定、可靠。2加强瓦斯综合防治 2.1建立瓦斯防治专业队伍

成立专门机构和瓦斯抽放、预测专业队，负责瓦斯抽放、防突、监测及安全装备的管理。

2.2实施矿井瓦斯抽放

严格落实瓦斯治理“十二字”方针，井下、地面各建立一个瓦斯抽放泵站，井下炮采放顶煤工作面、高瓦斯掘进工作面和综采放顶煤工作面分别实施顶板岩石钻孔抽放、高位巷道抽放、超前浅孔与巷帮钻孔抽放、采空区抽放、上隅角埋管抽放等，杜绝了采掘面瓦斯经常超限现象，产量与进尺提高了40%。2.3防治煤与瓦斯突出

自从22下山22121下付巷掘进工作面出现瓦斯动力现象后，所有下山煤巷掘进头全部按照“四位一体”防突措施严格瓦斯治理，包括突出危险性预测，防治突出措施的效果检验，安全防护等综合防治措施，采用钻屑一瓦斯流量法进行效果检验，综合指标R值取6，积累了大量经验数据。矿井投入新型液压钻机6台，2004年掘进工作面打超前钻孔4820 m，到目前为止，井下采掘面未发生过瓦斯突出。2.4开展掘进工作面瓦斯防治评价

该矿成立评价工作领导小组，定期对掘进工作的瓦斯涌出量、煤与瓦斯突出危险性、通风系统、局部通风、抽放系统、监测系统、隔爆设施、压风自救、顶板岩石钻孔抽放、巷帮超前抽放、钻孔疏放、避灾铜室、物探、钻探分析、地质构造、设备防爆、机电设备保护、通风设施等项目进行预测预报及评价验证，并由总工程师组织各业务部门，分别对各专项评价进行会审，提出掘进工作面瓦斯防治综合评价意见，决定是否可以掘进及整改防治措施，确定允许掘进距离。2004年6月份以来，矿井采掘工作面消灭了因瓦斯压力、地质构造应力等因素造成煤与瓦斯涌出、压出及瓦斯超限现象。2.5采掘面实施煤壁浅孔高压注水

当高压水进入煤层后，沿着裂隙流动、渗透和扩散，挤占了裂隙空间，将瓦斯从裂隙中挤出，通过检修班对煤壁浅孔高压注水，增加了瓦斯释放量，从而降低了生产过程的瓦斯涌出量。同时，煤壁浅孔高压注水，增加和扩展了煤层裂隙，煤体因充分吸收了水分而湿润，从而改变了煤层的物理力学特性，有效防止了采掘面煤墙片帮、冒顶，从而消灭了因煤墙片帮、冒顶所造成的瓦斯积聚及瓦斯超限现象。3建设监测监控系统 3.1健全安全监控系统

全矿井各采掘面、回风巷、机电铜室等分别安装了瓦斯、温度、风速、一氧化碳传感器，井下所有低浓度瓦斯传感器更换为高低浓度瓦斯传感器，对监控设备及监测功能按照防突要求进行补充完善。安全监控系统与集团公司安全监察局无线联网，井下各作业场所实现了安全状况的及时监控和多层次管理。井下所有瓦斯传感器断电点均调定为0.8％，当瓦斯浓度达到0.8％，所有波及范围内的机电设备均自动断电，2004年井下杜绝了瓦斯超限。另外，井下所有瓦斯传感器每周定期用标准气样调校一次，使得监控系统的报警、断电、闭锁、检测功能灵敏可靠。3.2强化个体防护

自从22下山出现瓦斯动力现象后，井下所有人员全部携带隔离式自救器，井下所有班组长以上安全管理人员、特殊工种及独岗工作人员均携带便携式甲烷检测仪，随时检测各工作地点瓦斯变化情况。3.3严格落实掘进装备系列化

井下所有掘进工作面全部实现掘进装备系列化，尤其局部通风机全部采用“三专两闭锁”，双风机，双电源，双风机实现自动倒台，所有风机全部使用大功率对旋风机，并安装机电开停传感器，实现实时监测运行状态，风筒使用大直径和防炮崩抗静电、阻燃风筒。

4加强安全宣传教育，提高职工安全素质

以“一通三防”和瓦斯防治为主要内容的安全知识问答等专业书籍达到人手一册。全矿入井人员必须通过瓦斯综合防治等安全知识培训考试，并持证入井。井下所有特殊工种必须持有三级安全培训机构颁发的安全资格证上岗。所有安全生产管理人员必须经过河南理工大学矿井瓦斯防突培训班的安全培训，并考试合格方能上岗，这为提高全矿各专业人员的安全素质打下了基础。5结语

综合近年来矿井高瓦斯压力治理，矿井“一通三防”基础工作不断加强，杜绝了瓦斯超限等事故发生，矿井瓦斯治理工作也正是认真贯彻落实了“先抽后采，监测监控，以风定产”十二字方针，从而使矿井安全生产和经营管理取得了显著的经济效益和社会效益。

瓦斯综合防治方法研究 篇3

【关键词】煤与瓦斯；防治与利用；碳排放；节能减排；环境污染

随着科学技术的日新月异，我国的煤矿瓦斯防治技术得到了很大的提高，大大地减少了煤矿瓦斯事故的发生。然而，我国的社会发展阶段与技术水平比起西方发达国家来，仍然存在着一定的差距，因此，煤矿瓦斯的防治与利用工作仍然不容小觑。我国的煤层具有高应力、高含气、强吸附、低渗透等特征，再加上我国的煤层容易发生变质变形，导致瓦斯的赋存形态多变，吸附性强，而且不仅是以游离态为主，还会以液态等其它形式出现，这就加大了瓦斯的防治工作的难度，在瓦斯防治过程中不仅要预防瓦斯爆炸，更应该回收利用瓦斯资源，尽可能地达到节能减排的互赢效果。为此，我们需要研究与分析煤矿瓦斯防治难度大，开采难度大，利用率偏低等情况，并且对碳排量大进行控制与约束。

一、煤矿瓦斯防治与利用

1、煤矿瓦斯的防治工作

由于开采量的日益增加，使得煤矿开采的深度也在逐步地延深，开采难度也随之增加，瓦斯的防治工作也越发困难，埋深越深，煤层构造越复杂，煤层变质变形程度越大，煤层吸附力越强，这些都或多或少地加大了瓦斯的防治难度，使得煤矿开采过程中的不安全系数增加。我国的瓦斯预警系统还有待提高，振波频率还比较弱，这些问题都会影响煤矿安全管理人员的判断。例如：煤层构造的变形（韧性变形），使得煤层中的孔隙变化，渗流困难，间接地影响瓦斯的通风透气问题，随之可能发生煤与瓦斯突出，造成瓦斯防治工作的高难度、高强度。

从以上分析的情况我们了解到，瓦斯的防治工作是煤矿安全开采的重中之重，需要我们高度重视，目前，我国煤矿生产过程中的瓦斯防治工作主要还是以加强矿井的通风能力为主，同时加强瓦斯突出预测和监测预警，除此之外，煤矿还可以采用先进的瓦斯抽采利用技术，尽可能地变危险为资源，逐步地把煤矿瓦斯突出的危险性降低。

2、煤与瓦斯共同利用

煤与瓦斯存在着非常密切的联系，那么我们在开采煤炭的过程中，巧妙地把二者结合起来，将它们共同利用起来，达到互利互赢。我们要建立瓦斯、煤层的资源管理库，运用先进的钻探开采技术，在地面钻井的过程中，同时考虑好瓦斯抽采的可行性以及煤矿生产的安全性，在此基础上把开采煤炭与抽采瓦斯合二为一，争取一井多用。在井下工作的时候，一定要确保井下工人的生命安全，然后把采煤和抽采瓦斯结合起来，最终实现煤和瓦斯的资源共同开发。在煤层和瓦斯赋存条件复杂的情况下，与可以根据实际情况进行操作，那种情况容易，先开发利用那种资源。

3、煤与瓦斯的重大作用

瓦斯虽然容易爆炸，但加以利用，可以用于发电或民用，可以节约煤炭资源，既保护了煤矿的安全，又环保。瓦斯是一种难能可贵的清洁资源，还可以用在化工业、制造业、民用等，总而言之，瓦斯是可供我们利用的资源，不仅可以节能减排，还能保护我们的环境。

二、煤矿开采中环境污染问题研究

1、煤碳开采的碳排放量与温室效应的关系

现在的全球碳排放量快速增长，从而引起气候变暖，平均温度升高，这与煤矿的开采有着一定的关系，众所周知，煤矿开采的过程中会排出很多的伴生气体，其中甲烷是主要的成分，同时也含有部分二氧化碳，并且煤炭堆积时可能发生自燃，也会产生大量的二氧化碳，而甲烷和二氧化碳的过量排放会导致温室效应，对全球的大气环境造成一定的影响，不利于社会的和谐发展。

2、煤矿生产可能导致的其它环境污染

煤矿开采也会造成粉尘污染，煤炭堆积场所周边粉尘污染严重，乌烟瘴气。煤炭开采过程中还会造成废水污染，这些矿井水（部分含有毒物质）流到周边农田，会破坏土壤结构，造成农田减产甚至绝收，渗入地下，会影响地下水的水质，不慎饮用的话，严重者可能会造成中毒等情况。另外，煤矿生产过程中产生的噪音污染也是相当严重的，主要是各种大型设备发出的各种噪声。因此，在煤矿开采和气体排放的时候，一定要做好前期的预防工作，也要合理地利用排出的有效资源，从而保护我们的社会生存环境的良好。

三、结论

我国的煤层赋存条件较差，煤质条件及成煤作用复杂多变，并且煤矿的开采逐步地从浅部向深部延深，瓦斯的防治和利用的难度越来越大，但瓦斯也是一种资源，也能变废为宝。为此，我们需要不断地研发新的煤与瓦斯同采技术，消除安全隐患的同时尽量使得瓦斯被采出并利用，让煤碳伴生资源得到最大限度地利用。另外，在煤炭开采的过程中，还需要充分考虑碳排放及环境污染的问题，提前做好各方面的预防工作，尽可能地把影响降到最低，不让家园被破坏，做到能源节约，资源利用，环境良好的局面。

参考文献

[1]陈富勇，李小诗，梁英.构造煤中煤层气扩散—渗流特征及其机理[J].地学前缘，2010年01期

[2]范俊佳，卫明明，谭静强.不同变质变形煤储层孔隙特征与煤层气可采性[J].地学前缘，2010年05期

[3]彭守建，許江，程明俊.地球物理场中煤岩瓦斯渗流研究现状及展望[J].地球物理学进展，2009年02期

瓦斯综合防治方法研究 篇4

随着我国经济的不断发展, 能源短缺问题日益尖锐, 煤炭作为一种重要的能源, 在行业内面临着巨大的挑战, 人们关注的焦点逐渐转向了如何提高开采效率以及开采过程中的安全性。目前, 我国煤炭开采的现状是瓦斯治理的问题, 瓦斯问题不仅增加了煤矿开采的难度, 也大大降低了开采中的安全性。据相关统计结果显示, 我国每年由于瓦斯问题而导致的安全事故已经高至万起, 这对开采工作者的生命安全造成了很大的威胁, 影响了社会经济的发展。所以, 为了降低瓦斯对开采的影响, 一定要加强瓦斯灾害的防治, 提高开采安全性, 促进社会经济更快发展。

1 案例 (煤矿) 概述

本文的研究选取的是某煤矿, 该煤矿面积约为12 km2, 煤层厚度为4.1~5.9 m, 平均厚度为5.0 m。年产量约为180万吨。该煤矿的矿井采用的是斜、立井混合开拓的方式。根据相关资料显示, 该煤矿的相对瓦斯涌出量约为19 m3/t, 绝地瓦斯涌出量约为34 m3/t, 在匪类上属于高瓦斯矿井。在该矿井的通风瓦斯防治系统中, 主要使用了并列式通风, 另外, 在回风井中安装的是风量为4 500 m3/min的通风设备。

2 煤矿中瓦斯概况

我国煤炭行业发展日益壮大, 与此同时, 煤矿中的瓦斯问题日益严峻, 人们对煤矿安全的关注度逐渐上升。瓦斯对煤炭的安全开采有很大的影响, 所以在煤炭开采的过程中, 必须要防治瓦斯, 采取相关的技术措施。首先要对煤矿的整体情况有一个大体的了解, 并根据实际情况采取相应措施, 以达到提高安全性的目的。在该矿井中, 不同生产时期瓦斯的涌出量也不相同, 但是可以确定的是, 不论出于那个生产阶段, 该煤矿都属于高瓦斯矿井, 危险性较大, 所以在开采之前, 相关技术人员必须采取一系列的预防措施, 尽可能降低瓦斯涌出量, 保证顺利开采。

3 煤矿瓦斯的通风防治技术

由于煤矿中的瓦斯不仅影响着生产, 更重要的是瓦斯还威胁着矿井工作者的生命安全, 所以, 必须要对煤矿中瓦斯进行防治, 以达到提高生产效率, 提高安全性的目的, 实现安全生产。目前, 对矿井中瓦斯的防治有很多种措施, 但是不论哪一种防治方法, 其基础都是瓦斯的通风防治, 只有提供性能良好的通风系统, 才能真正实现瓦斯的高效防治, 提高生产的安全性, 保证煤矿的生产质量。下面介绍了主要的通风防治技术。

3.1 矿井巷道通风系统防治瓦斯

完善通风系统是矿井瓦斯防治的最有效的方法之一。在该煤矿中, 矿井采用的是并列式通风的方式。整体而言, 矿井中的巷道布置为“两进两回”的四巷道布置方式, 这样的布置方式会使煤矿的开采工作面以及各个作业点都会有合适的风速和风量, 这样就形成了一个稳定的通风系统。除了巷道的布置之外, 风机的管理也很重要, 在该煤矿中, 巷道采用了双向风机自动切换的风机管理模式, 简而言之, 当主风机出现故障, 此时备用的副风机就会自动启动并投入使用, 这样既不会有风机故障导致矿井内通风不畅的问题, 能够行之有效地防治瓦斯。另外, 在局部的风机中, 采用了局扇专用开关以及专用的线路, 采取这样的措施, 最大程度上保证了风机能够正常的运行, 大大降低了故障率。除此以外, 该煤矿的矿井内还专门设置了2个排瓦斯回风巷, 在这2个瓦斯回风巷内, 坚决不允许进行生产活动, 而且在巷道的材料选择上, 专门采用了不可燃的材料, 而且还有甲烷探测器装在巷道内, 如果巷道内的甲烷浓度达到或者超过规定的警戒值, 那么传感器就会立即自动切断开采工作面的电源并且发出警报, 提醒井下工作者注意, 尽快疏散, 并采取相关措施进行处理, 这样在很大程度上减少了事故的发生, 提高了井下作业的安全性。

3.2 矿井中局部聚集瓦斯的通风处理

除了上述对矿井整体的瓦斯通风防治之外, 在实际的生产过程中, 往往会有矿井内局部瓦斯聚集的情况发生。在这种情况下, 就要密切注意对局部聚集瓦斯的通风处理。具体操作一般分为以下的几个方面进行: (1) 回采工作面隅角瓦斯聚集。工作面的隅角极易聚集瓦斯, 遇到这种情况, 可以选择在工作面的隅角处挂置挡风板, 这样矿井巷道内的风就会从瓦斯聚集的隅角吹过, 使瓦斯稀释, 降低危险, 这种方案的特点是经济适用。 (2) 矿井采煤机器设备附近也容易引起瓦斯的聚集, 对于这种情况, 在矿井中设置降尘防护措施的情况下, 可以选择适当提高工作面的风速稀释瓦斯, 解决瓦斯聚集的情况, 但是有一个问题就是工作面的风速不能超过4 m/s。另外, 在矿井中密封墙经常也会有瓦斯聚集的情况发生, 针对这种情况, 首先应该从根源上进行防治, 加强堵漏工作, 如果这种现象已然形成, 那么就要采取风压导风的方法利用伸缩骨架风筒处理聚集在密封墙的瓦斯。 (3) 当矿井中巷道顶板处聚集瓦斯时, 如果出现这种情况, 可以通过加大巷道中的风速组织瓦斯网巷道顶板处聚集, 但是这个风速也有相关的规定, 一般来说, 巷道风速不宜过高, 0.5 m/s最为合适。

4 瓦斯的预抽

实际的生产过程中, 当掘进工作面有异常的瓦斯涌出现象时, 一般采取预抽的方法。一般来说, 采用大直径、定向钻孔进行区域煤层预抽, 与此同时, 进行工作面采空区以及矿井采空区的瓦斯抽放。关于预抽瓦斯的系统, 一般在地面建立抽放系统, 其中一套为高负压抽放系统, 另一套为低负压抽放系统, 这就是双系统、双管路的抽放系统。总之, 低负压抽放系统的抽放线路为:瓦斯泵站、回风立井、回风大巷、回风下山、回采工作面最后到达采空区抽放。此系统配备了2台真空泵, 电机功率为315 k W, 流量为300 m3/min, 主要用于回采工作面以及采空区进行低负压瓦斯抽放。高负压的抽放顺序与低负压差异不大, 只有最后一步不一样, 高负压的最后一步为掘进工作面, 另外, 高负压抽放系统的真空泵电机功率和流量都比低负压的要高。

5 结语

由于煤炭矿井中由瓦斯引起的安全事故很多, 对井下工作者的人身安全造成了一定程度的威胁, 引起了人们的极大关注。从本质上来说, 由于每层的瓦斯渗透性较差, 而且目前关于瓦斯渗流的规律尚不清楚, 这才是瓦斯严重威胁着煤炭行业生产的最根本原因。另外, 矿井中的瓦斯的聚集情况复杂多变, 这给瓦斯的防治增加了难度。瓦斯的防治是一项复杂的系统工作, 所以相关的工作人员一定要不断地探究瓦斯形成的规律, 并针对具体的情况研究出相应的处理措施, 这样才能真正实现对瓦斯的防治。

参考文献

瓦斯易积聚地点瓦斯防治措施 篇5

特 殊 地 点

瓦 斯 防 治 措

编制人：孙建伟 编制单位：通风区

编制时间：2012-1-1

施

特殊地点瓦斯防治措施

山西吕梁离石贾家沟煤业有限责任公司为资源整合后扩建矿井，2009年进行改扩建，矿区内6#煤层采空区、老空区较多，煤层地质构造较为复杂，高冒区、井下煤仓、密闭前、空巷等地点易造成瓦斯积聚，特制定山西吕梁离石贾家沟煤业有限公司的瓦斯防治措施。

一、防治瓦斯积聚的措施

1、加强通风管理。依据施工要求，合理分配风量，确保工作面、硐室及其它用风地点的风量、风速符合《煤矿安全规程》规定要求，杜绝不合理通风。

2、井下工作人员对通风设施、设备（风门、密闭、风帘、风桥、风障、调节窗、局部通风机等）必须爱护，严禁乱动和损坏。

3、使用局部通风机通风的地点，严禁无计划停风。如因有计划检修、停电等原因停风时，必须制定安全措施报矿技术负责人批准，且停风区内的所有电气设备必须停电。

4、加强独头盲巷管理，临时停工的地点不准停风。

5、掘进工作面的局部通风机因故停止运转时，必须将工作面所有人员全部撤出，并切断电源，设置栅栏，揭示警标，严禁人员入内。恢复通风前，必须首先由瓦斯检查员检查瓦斯浓度。只有经过检查，停风区中最高瓦斯浓度不超过0.8%或二氧化碳浓度不超过1.5%，且局部通风机及其开关附近10m以内风流中瓦斯浓度不超过0.5%时，方可送电开启局部通风机；停风区中瓦斯浓度超过0.8%或二氧化碳浓度超过1.5%，最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时，必须采取措施、控制风流排放瓦斯；停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时，必须制定安全排放瓦斯措施，由救护队实施排放。

6、瓦斯检查工必须按质量标准接好风筒，风筒接头使用反压边，风筒口距迎头必须符合作业规程要求，严禁将风筒断开、撕裂或刮坏。

7、风筒应与电缆分别挂于巷道的两侧，否则，相互之间应保持0.3m以上的距离。

8、矿井所有掘进工作面应使用“双风机、双电源、自动换机、自动分风”和“两闭锁”装置。

9、通风部门对停风巷道要及时密闭，并按规定检查瓦斯、氧气、一氧化碳、二氧化碳、温度，并做好记录。

10、煤巷、半煤岩巷掘进工作面，必须使用瓦斯自动检测报警断电装置，装置必须由专业人员维修，并定期标校，确保装置的报警点、断电点、断电范围符合规定，处于优质良好状态。采掘工作面必须按照规定标准悬挂便携式瓦斯检测报警仪。

11、瓦斯检查员必须按规定进行瓦斯检查。必须严格执行“瓦斯巡回检查制度”、“请示报告制度”、“三签字”、“三对口”制度和现场交接班制度，杜绝空班、漏检、假检现象。

12、加强工作面断层管理，揭露断层前20m，地测部通知通防部和采掘工区，加强观测汇报，瓦斯员蹲点检查瓦斯。

13、矿长、矿技术负责人、采掘、通风区队的队长、工程技术人员、班长、爆破工、电机车司机及流动电钳工下井时，必须携带便携式瓦斯检测报警仪。

14、井下装放炮必须严格执行“一炮三检”、“三人连锁”放炮制度，爆破工在每次装药放炮时，必须用便携式瓦斯检测报警仪执行“一炮三检”制度，放炮地点附近10m范围内瓦斯浓度达到0.8%时严禁爆破。

二、高冒区瓦斯防治措施

1、防止高冒区的形成。各采掘区队要加强特殊地点的支护，保证巷道成型，防止高冒区的形成。

2、瓦斯检查员要加大巡检力度，注意检查巷道顶板情况，对于易形成高冒区地带及时汇报，采取措施，防止高冒区的形成。

3、对于已形成的高冒区，瓦斯检查员要设立高冒区监测点，及时监测瓦斯浓度。

4、对于高冒区出现瓦斯超限时应及时采取以下措施：（1）充填空洞法：

冒高区不超过800mm的用编织袋装煤进行充填。冒高区高度超过800mm的用注浆泵将水泥砂浆或泡沫阻化剂注入空洞内，填满空洞。

（2）风流吹散法：

当巷道风速大于0.5m/s条件下，采用风障导风法（将导风障的下端向巷道迎风流方向倾斜；其上端升向冒落空间的适当位置，并向巷道顺风流方向倾斜），风障的材料可用木板、帆布或风筒布等。

（3）抽放法：

如果高冒区的瓦斯涌出量很大，巷道风量又不足，若采用风流吹散法则排出的瓦斯致使巷道风流瓦斯超限，从抽放管上接出一个或多个（2寸）分支管，伸到冒顶处，抽放积聚的瓦斯。

四、密闭前瓦斯防治措施

1、密闭要严格按照密闭标准进行构筑，要严密不漏风。

2、密闭前要设置瓦斯检查牌板，瓦斯检查员要认真检查密闭前瓦斯，发现异常及时汇报处理。

3、密闭前设置标准栅栏，吊挂“禁止入内”的警示标。

4、保证密闭前通风正常，风量充足，同时保证密闭与巷道所形成空间满足扩撒通风的要求。

5、保证密闭内束管监控系统运行正常。

6、当发现密闭前有瓦斯溢出时应采取密封措施（在密闭墙体上喷涂防灭火密闭材料或外则重新构筑密闭墙）。

通风区

防治瓦斯事故的设想 篇6

瓦斯，是在煤炭开采过程中释放出来的无色无味气体。其危害性极大，如果防范措施不当会发生火灾、爆炸，甚至会由于浓度过高导致开采人员窒息死亡。受我国地质赋存等因素影响，大约有一半的煤矿为高突出、高瓦斯煤矿。虽然现有技术已解决很多问题，但因一时疏忽或防范不及时而造成的爆炸事故也时有发生。为了尽量避免那些令人痛心的事故，我有如下两种新构想：

1．微爆炸装置。在煤炭离体处的采煤器械上装有脉冲点火装置，使瓦斯刚释放出来(还未达到爆炸的浓度)就进行脉冲点火，使瓦斯发生微爆炸，生成对人无害的气体，经排风系统排出。这样就达到了一种平衡状态(即瓦斯产生的速率与脉冲点火反应掉的速率相等)，从而使矿井内的瓦斯浓度达不到爆炸的浓度，以避免事故的发生。有很多未被微爆炸而流动到其他地方，也可根据需要把此脉冲点火装置安装在瓦斯容易积聚的区域。根据瓦斯在空气中向上流动的特点，也可以在瓦斯高积聚区的上方专门设一气室，使瓦斯流到顶部气室内再对其微爆炸。

瓦斯综合防治方法研究 篇7

1 煤矿井中进行瓦斯抽放的必要性

一般在煤矿井中都设置有通风系统, 但是由于在井下的瓦斯含量比较大, 而且在煤矿开在的过程中由于井下空间狭小而导致瓦斯含量过高而发生危险, 因此在煤矿井中进行瓦斯抽放是十分必要的, 这是直接关系到煤矿开采企业安全生产的重要内容。

通过煤矿井瓦斯抽放技术是目前我国煤炭开采企业降低井下瓦斯含量的重要技术方案, 通过瓦斯抽放技术能够实现降低煤层瓦斯压力的目的, 这对于井下工作人员的人身安全意义重大, 通过瓦斯抽放能够最大限度的避免由于瓦斯含量过高而导致发生瓦斯爆炸的危险。根据瓦斯的化学成分分析可以知道其本身就是一种能源物质, 如果能够合理的开发利用能够为我们带来很大的经济效益, 通过合理的瓦斯采集不但能够有效的降低不可再生能源的利用效率, 而且能够变废为宝, 降低瓦斯对大气环境的影响, 提升煤炭开采企业的环保标准, 实现瓦斯的有效开采。

2 瓦斯抽放的方法探讨

2.1 煤层中的瓦斯抽放

在目前煤炭开采企业的瓦斯抽放技术中最为主要的就是煤层的瓦斯抽放, 由于煤矿井中瓦斯的含量与煤矿井的开采时间之间是存在着一定的联系的, 因此在煤矿井的瓦斯抽放中重点要从煤层瓦斯抽放入手, 首先根据煤层中的瓦斯含量预估值进行瓦斯预抽, 这样便能够有效地降低在瓦斯抽放过程中瓦斯的涌出量。还有一种瓦斯抽放方式就是边抽, 也就是说瓦斯抽放过程与煤炭的开采过程同时进行, 可以通过在煤层开采过程中钻一些孔来抽放煤层中所含有的瓦斯。

边抽是煤炭开采过程中最为主要的瓦斯抽放方式, 而交叉钻孔是边抽工艺中的重要内容, 通过这种钻孔方式能够最大限度的提升瓦斯抽放工艺的效果。根据目前我国煤炭开采企业的发展状况来看, 由于煤层的厚度、硬度、煤质等各不相同, 而且在煤矿的钻井过程中会受到孔间距的影响等是非常大的, 所以要保证钻孔要有上下两排, 这样便能够实现将煤层中瓦斯尽可能的抽放。对于目前我国煤矿开采企业中所广泛使用的深孔预裂爆破方式就是通过钻孔来提升煤层本身透气性能的一种瓦斯气体抽放工艺, 由于深孔预裂爆破方式能够有效地提升矿井本身的通透性, 从而有效地提升了矿井瓦斯的流通量, 有效地提升了煤矿井瓦斯抽放的能力。

2.2 邻近层瓦斯抽放技术

煤矿井的煤层中所蕴含的煤炭资源之间或多或少的都存在着一定的联系, 而且这些矿井中煤层会由于煤炭的开采而发生一定的变化, 也就是说随着煤矿开采工作的开展煤层中会产生一些裂缝, 因此煤层本身的通透性明显提升, 煤层中的瓦斯抽放能力则得到了明显的提升, 因此对于这类的煤层可以采用卸压去抽放的形式来提升矿井瓦斯抽放工艺的瓦斯抽放能力。根据目前我国的矿山压力规律分析我们可以看出, 随着我国煤矿井中所承受的压力应力一般都是集中在一个比较集中的区域, 因此很容易导致煤层由于崩裂而释放出大量的瓦斯, 因此瓦斯抽放工艺中为了有效地实现目标可以采用这一特点来提升瓦斯的抽放能力, 但是对于临层的煤层则要根据开采层距离以及岩性等方面的分析做好相应工作。

2.3 采空区瓦斯抽放技术

在煤矿井的采空区中瓦斯会随着煤炭的开采而出现位移的状况, 而煤矿井中的井下部分大多都是联通的, 因此这样就很容易导致回采区中出现瓦斯涌出的现象, 因此在瓦斯抽放技术中要求我们根据采空区中瓦斯的流动性来对采煤区域的瓦斯进行合理抽放, 最重要的就是要做好采空区的密闭性, 避免由于此区域由于漏风而导致出现无功瓦斯抽放的现象。对于采空区域一般都采用在其上方设置钻孔区的方式, 并且通过钻孔与裂缝之间的连接来实现管路的管理, 最大限度的提升瓦斯抽放能力。由于在采空区瓦斯抽放的过程中会使用到很多钻孔, 为了降低瓦斯工作成本, 提升煤矿井的瓦斯抽放能力, 建议对于旧钻孔可以重复利用, 而且采空区瓦斯抽放对于煤层的瓦斯抽放影响效果也是十分明显的。

2.4 综合瓦斯抽放技术

煤矿井中瓦斯含量与煤炭开采量的多少有着直接关系, 目前我国煤炭开采企业的生产效率都比较高, 开采量大是我国煤炭开采企业的主要特点, 为了能够降低煤炭开采企业的安全事故, 通过综合瓦斯抽放技术来提升煤矿井安全性能也是一种十分重要的措施。综合瓦斯抽放技术是一种通过预抽、邻近层瓦斯抽放以及采空区瓦斯抽放的形式来各种瓦斯抽放工艺综合使用的一种方式。在煤矿开采层中为了有效的降低煤层中瓦斯含量, 一般都是通过钻孔的方式来进行瓦斯抽取的, 通过井下、巷道等多种瓦斯抽放技术相结合的方式是综合瓦斯抽放技术中的核心内容。综合瓦斯抽放技术是一种立体式的瓦斯抽放工艺, 这不同于上文中所阐述的单一的瓦斯抽放工艺, 多种方式综合使用能够保证煤矿生产企业的煤矿井在各种工艺保障的前提下进行生产, 因此其安全性能和安全系数则不言而喻, 能够实现煤矿井空间的充分利用, 而且能够大大的缩短煤矿井瓦斯抽放的时间, 有效地提升了煤矿井瓦斯抽放的工作效率, 这对于促进煤矿生产企业的安全发展的影响是非常大的。

3 结语

煤矿开采企业中对于安全工作的重视程度越来越高, 而由于瓦斯含量过高而导致的安全事故也是最多、最严重的, 在目前我国煤炭开采企业中瓦斯抽放技术是十分重要的一项降低煤矿井中瓦斯含量的生产技术。通过瓦斯抽放技术不但能够有效地提升煤矿企业生产的安全系数, 而且通过合理的开采工艺能够最大限度的提升能源的利用效率, 在本文中笔者根据目前我国煤炭开采企业中所使用的煤层瓦斯抽放技术、邻近层瓦斯抽放技术以及采空区的瓦斯抽放等相关问题进行了详细的研究和探讨, 希望本文能够对提升我国煤炭开采企业生产安全工作能够有所帮助。

参考文献

[1]高成亮.煤矿瓦斯防治中抽采新技术的运用刍议[J].中国科技投资, 2013, 9 (34) :42.

矿井瓦斯防治与研究 篇8

关键词：瓦斯,危害,赋存,涌出,爆炸,防治

0 引言

煤炭作为中国最主要的能源之一, 煤炭稳定供给和煤矿安全生产事关重大。矿井瓦斯是煤矿安全生产的最大威胁, 随着煤炭开采规模和强度的加大, 瓦斯的涌出量也增加, 瓦斯的防治工作也越来越困难。目前, 国内大部分煤矿瓦斯防治主要以排风和抽采为主, 处于被动治理阶段。煤矿瓦斯事故频发, 造成了很大的人员伤亡和经济损失。因此, 瓦斯被称为煤矿安全的第一杀手, 但瓦斯也是一种高热值的清洁能源, 加强矿井瓦斯的综合防治与利用, 加大煤层气开发, 提高瓦斯的利用率, 变废为宝, 变被动治理为主动治理, 才能有效提高矿井安全, 降低瓦斯的危害。

1 矿井瓦斯的性质危害及赋存状态

1.1 瓦斯的性质和危害

瓦斯又称煤层气是成煤过程中的一种伴生物, 是各种气体的混合物, 无色、无味, 主要成分是CH4, 同时还有CO2、N2、少量的重烃及微量的稀有气体。在标准状态下, 其密度为0.716 8 kg/m3, 由于瓦斯较轻, 因此容易积聚在巷道顶部、上山掘进面及顶板冒落空洞中。瓦斯微溶于水, 扩散性很强, 扩散速度是空气的1.34倍。矿井瓦斯是一种有害气体。当井下空气中瓦斯浓度较高时, 会相对地降低空气中的O2浓度, 使人窒息;同时, 当瓦斯与空气混合达到一定浓度时, 遇火燃烧甚至发生瓦斯爆炸, 严重影响矿井生产安全, 是矿井五大自然灾害之首[1]。

1.2 瓦斯的赋存状态

矿井中瓦斯以游离状态或吸附状态的形式存在。煤体中之所以能够存有一定数量的瓦斯, 是因为煤是一种孔隙和裂隙非常发达的介质, 瓦斯在分子间的引力作用下被吸着在煤体孔隙的内表面, 瓦斯也可进入煤体胶粒结构内部被煤吸收或与煤体结合。同时, 在煤或围岩的较大裂缝、孔隙或空洞之中, 游离瓦斯处于自由状态, 煤体内游离瓦斯的多少取决于储存空间的容积、瓦斯压力及围岩温度等因素。

游离状态与吸附状态的瓦斯并不是固定不变的, 而是处于不断交换的动平衡状态。当条件发生变化, 这一平衡就会被打破。在压力降低、温度升高或煤体结构受到破坏时, 部分吸附状态的瓦斯就会转化为游离状态;相反当压力增大或温度降低时, 部分游离的瓦斯也会转化为吸附状态。

2 矿井瓦斯涌出

2.1 影响煤层瓦斯含量因素

影响煤层瓦斯含量的因素有:a) 煤的变质程度。变质程度越高, 煤层中瓦斯量越大;b) 围岩的性质。顶板岩层密实完整, 瓦斯含量就相对较高, 若顶板岩层有裂隙比较松散且不完整, 煤层中的瓦斯含量就低;c) 煤层赋存条件。一般来说煤层越深, 瓦斯含量越高, 也就是说深井矿瓦斯含量高, 反之则低;另外倾角小的煤层在相同深度及相同地质条件下, 通常比倾角大的煤层瓦斯含量高;d) 水文地质条件。当煤层中有较大的含水缝隙或有地下水通过时, 水能将煤层中部分瓦斯带走, 从而降低煤层的瓦斯含量;e) 地质构造。特别是断层, 是造成同一煤田瓦斯含量分布不均衡的主要原因。开放性断层是煤层与地表相联的通道, 有利于瓦斯的释放, 因而开放性断层发育的煤层, 其瓦斯含量较小;封闭性断层可以割断煤层与地表的联系, 是瓦斯向地表流动的屏障, 因而封闭性断层发育的煤层, 其瓦斯含量较大。此外, 有岩浆岩侵入的煤层, 煤的变质程度高, 瓦斯含量也相对较高[2]。

2.2 矿井瓦斯涌出及其形式

瓦斯涌出是指在煤层开采的过程中, 煤体受到破坏, 赋存在煤体内的部分瓦斯脱离煤体涌入采掘空间。瓦斯涌出分为普通涌出和特殊涌出。

普通涌出是矿井瓦斯涌出的主要形式, 其持续时间长, 范围广, 数量大。瓦斯从采落的煤体、岩层的暴露面上, 通过煤体的孔隙缓慢放出, 先是游离瓦斯后是吸附瓦斯。特殊涌出是指在煤炭采掘中, 煤层中的瓦斯在很短的时间内, 突然大量涌出, 并伴有煤粉、煤块或岩石。其时间短、突发性强, 范围有限但是危害非常大。

2.3 矿井瓦斯涌出量的表示与计算

矿井瓦斯涌出量是指矿井在生产建设过程中涌入采掘空间的瓦斯数量。通常有2种表示法, 包括绝对瓦斯涌出量和相对瓦斯涌出量。单位时间内涌进采掘空间巷道内的瓦斯数量叫绝对瓦斯涌出量;相对瓦斯涌出量是指在正常生产条件下, 每采1 t煤所涌出的瓦斯数量。

绝对瓦斯涌出量的计算:

式 (1) 和式 (2) 中, QCH4为矿井或采区绝对瓦斯涌出量, m3/min;Q′CH4为矿井或采区绝对瓦斯涌出量, m3/d;Q为矿井或采区总回风量, m3/min;C为矿井或采区总回风流中的瓦斯浓度, %。

绝对瓦斯涌出量的计算:

式 (3) 中, QCH4为矿井或采区绝对瓦斯涌出量, m3/t;A为矿井或采区月产煤量, t;N为矿井或采区月工作天数, d。

2.4 矿井瓦斯涌出量的主要影响因素

影响瓦斯涌出量的因素有:a) 煤层和围岩的瓦斯含量, 是瓦斯涌出量的决定性因素, 在CH4带内, 开采越深、规模越大, 绝对、相对瓦斯涌出量越高;b) 开采顺序与回采方法, 先开采的煤层或分层, 其相对瓦斯涌出量大, 后开采的瓦斯涌出量小。瓦斯工作面开始回采初期瓦斯涌出量小, 当顶板第一次冒落以后, 由于围岩及邻近层的瓦斯涌入开采层, 所以涌出量增加;c) 生产工艺过程, 从煤层暴露面、煤壁、钻孔和采落的煤炭内涌出的瓦斯量, 一般都是随着时间的增长而逐渐下降。所以, 落煤时瓦斯涌出量是大于其它工序, 老顶来压冒落时的瓦斯涌出量要高于其它时期。落煤时瓦斯涌出量与煤的瓦斯含量、落煤速度、煤的粉碎程度等有关。风镐落煤时, 瓦斯涌出量可增大1.1倍~1.3倍, 放眼打炮时1.4倍~2.0倍, 采煤机采煤时1.3倍~1.6倍, 水枪落煤时2倍~4倍, 增加的倍数与工作面瓦斯来源的构成有关。开采单一中厚煤层, 落煤时增加的倍数比开采有邻近的煤层要大些;d) 通风压力与通风系统, 抽出式通风负压增加时, 瓦斯涌出量增大。U型通风系统的回采工作面, 其上隅角容易聚积瓦斯。采用U型加尾巷的通风系统, 瓦斯聚积点移至采空区内的尾巷入风口。Y型与W型通风系统由于采空区内有漏风通道, 采空区与邻近层涌出的瓦斯很少会涌入工作面, 加之进风多了一条风路, 工作面的瓦斯浓度较低, 适用于高瓦斯高产要求[3]。

3 瓦斯的预防

3.1 瓦斯喷出的预防

预防瓦斯喷出, 首先要加强地质工作, 查清楚施工地区的地质构造、断层、溶洞的位置、裂隙的位置和走向及瓦斯储量和压力等情况, 采取相应的预防或处理措施。分为:a) 黄泥或水泥沙浆等充填材料堵塞喷出口;b) 可能的喷出地点附近打前探钻孔, 探测、排放。

3.2 煤与瓦斯突出及其预防

危害:产生的高压瓦斯流, 能摧毁巷道, 造成风流逆转、破坏通风系统。井巷充满瓦斯, 造成人员窒息, 引起瓦斯燃烧或爆炸。喷出的煤岩, 猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。因此, 开采有突出危险的矿井, 必须有防治突出的措施。分为区域性防突措施和局部防突措施。

3.2.1 区域性防突措施

区域性防突措施有:开采保护层和预抽煤层瓦斯。

在突出矿井中, 预先开采的、并能使其它相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层。后开采的煤层称为被保护层。保护层位于被保护层上方的叫上保护层, 位于下方的叫下保护层。开采保护层的作用:地压减少, 弹性潜能得以缓慢释放。煤层膨胀变形, 形成裂隙与孔道, 透气系数增加。所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内, 瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降。煤层瓦斯涌出后, 煤的强度增加。

预抽煤层瓦斯是指, 通过一定时间的预先抽放瓦斯, 可降低突出煤层的瓦斯压力和含量, 并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气系数增加和强度提高等效应, 使抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性。

3.2.2 局部防突措施

大型突出往往发生于石门揭开突出煤层时。所以石门揭开突出危险煤层及有突出倾向的建设矿井或突出矿井开拓新水平时, 井巷揭开所有这类煤层都必须采取防突的措施。通常有:松动爆破、钻孔排放瓦斯、水力冲孔、超前钻孔、超前支架、卸压槽和震动放炮。

3.3 瓦斯爆炸的预防措施

瓦斯爆炸必须同时具备三个条件:a) CH4浓度处于爆炸范围内;b) 氧浓度超过失爆氧浓度;c) 引火源的能量大于最小点火能量 (0.28 MJ) 、温度高于最低点火温度 (595℃) 且高温热源存在时间大于瓦斯引火感应期。一般矿井中, 只要瓦斯积存和火源因素同时具备, 即会发生瓦斯爆炸。

因此, 搞好通风, 抽放瓦斯, 及时处理局部积存的瓦斯, 经常检查瓦斯浓度和通风状况防止瓦斯积聚;同时对一切非生产必需的热源, 要坚决禁绝。生产中可能发生的热源, 必须严加管理和控制, 防止它的发生或限定其引燃瓦斯的能力。才能有效避免瓦斯爆炸事故的发生。

4 结语

治理瓦斯的实质就是将瓦斯排出矿井, 对于瓦斯低的矿井, 可采取瓦斯抽放, 加大通风等措施降低瓦斯的危害;对于一些深井矿, 瓦斯浓度高的矿井, 可通过煤层气开发进行综合利用。此外, 在开采过程中, 可根据煤层和工作面的实际情况, 采取合适方法和措施, 降低瓦斯涌出量。

参考文献

[1]刘维庸, 孙东玲, 张克林.今年上半年我国煤矿煤与瓦斯突出事故多发原因分析及其对策[J].煤矿安全, 2007 (10) :81-84.

[2]李军文.高瓦斯矿井瓦斯事故防治对策探讨[J].山西煤炭, 2013 (11) :71-72.

煤矿瓦斯爆炸防治技术研究 篇9

关键词：煤矿瓦斯,爆炸,防治,技术

在我国的煤矿事故中, 瓦斯爆炸占恶性事故的发生概率较高, 控制好煤矿安全生产在我国瓦斯爆炸中的比例, 这也提高到了前所未有的安全高度。因此, 防止瓦斯爆炸是煤矿的安全是非常重要的。

1 瓦斯爆炸事故的主要原因分析

1.1 瓦斯爆炸的特点

根据多年的煤矿瓦斯爆炸事故的统计分析, 可以发现一些共性的特点:一是事故现场发生的煤炭开采和掘进工作面;二是瓦斯爆炸多为大事故;三是多为火花引爆;四是瓦斯爆炸的伤害范围;五是高瓦斯矿井、低瓦斯矿井发生的概率分布。

1.2 分析事故发生的原因

煤矿瓦斯爆炸事故涉及很多因素, 但在一般情况下, 主要涉及自然因素、安全技术、安全装备水平、安全意识和管理, 瓦斯爆炸事故往往是由于这些因素的相互作用的结果。

1.2.1 瓦斯积气的分布

很多原因造成煤矿瓦斯积聚, 但主要是因为通风系统不合理, 局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。比方说, 我们统计了23个个主要的瓦斯爆炸事故, 其中有14例是由于不合理的通风系统、空气回路问题造成的, 多个串联和空气流通的存在, 从而导致空气风量的不足, 造成了气体蓄积。另外由于局部风机位置安装不当, 空气管道延伸造成的空气供给不充分, 导致气体积累。

1.2.2 煤矿的开采条件不好

我国煤矿井下开采条件普遍较差, 据统计, 2013年以来全国国有重点煤矿进行了瓦斯等级鉴定, 其中高瓦斯矿井153处, 低瓦斯矿井254处, 煤与瓦斯突出矿井109处, 有自然发火矿井356处, 占64%, 有煤尘爆炸危险矿井410处。

1.2.3 开采的准备工作不足

煤矿安全设备的配置问题, 一般是第一泵后再采, 进行监测监控, 由于产量的政策还没有完全落实, 大型乡镇煤矿瓦斯事故发生时是因为没有配备瓦斯抽放系统和排水系统, 或者他们缺少有效运行, 监控系统不能发挥有效作用。

1.2.4 有火花起源存在

煤矿瓦斯爆炸的火源引爆:爆炸火花、电火花、摩擦、撞击火花、静电火花、煤炭自燃。其中爆炸火花和电气设备是瓦斯爆炸事故着火的主要来源。

2 瓦斯爆炸事故的预防措施

2.1 严格按规定绘制矿井图纸

要严格按照安全生产许可证实施办法的规定绘制矿井结构的设计图纸, 其中需要明确矿区的地质、水文状况, 就矿区入口区域的环境相关的标注, 同时, 对矿区内的巷道分布情况, 采掘任务开展情况以及整个矿区的通风系统等路线进行绘制。再者, 就矿区的再建设任务也需进行在图纸上的明确, 即对井内的运输系统、监控系统的网状分布状况在所绘制的图纸上进行科学合理的规划体现, 使得在整个生产经营的过程中, 对于井内的排水、送气、防尘等一系列保障工作能够有序开展, 进而对工作人员的工作环境进行优化与改善。

2.2 加强火源安全制度预防措施

一是地下爆破要管理严格。为了防止瓦斯爆炸井下爆破, 严格的管理是消防管理的重要组成部分。应符合安全使用炸药;地下爆破应使用防爆型易燃易爆物品。地下爆破、粉体输送、收发保管必须由专职人员提供服务, 并严格执行《煤矿安全规程》的有关规定;二是要严禁使用明火。在进行生产经营的过程中, 应当注重于对企业员工的安全生产意识进行提高, 制定并完善相关的安全管理制度, 并且对员工提出明确的需求, 即:在井口进行严格检查, 进而使得香烟、打火机等可能引发火灾的物品难以进入井内。

3 结语

矿井火灾现场救灾实践告诉我们, 矿井火灾救灾是当前技术条件下各种灾种救灾中难度最大、最危险、技术要求最强、任务最艰巨的一项工作。矿井火灾的治理难度和带来的生命财产损失往往随火灾隐患发现的时间延迟而急剧增加。无论矿井发生内因还是外因火灾, 必须在火灾发生的初始阶段及时发现隐患, 并采取治理措施予以扑灭或防止灾害扩大。

参考文献

[1]程远平, 等.中国煤矿瓦斯抽采技术的发展[J].采矿与安全工程学报, 2009, 26 (2) :127-139.

[2]念其锋, 等.煤矿瓦斯爆炸危险性的ANP-SPA评价模型及应用[J].科技导报, 2013, 31 (23) :40-44.

[3]皮燕, 等.煤矿瓦斯爆炸灾害事故的MO#space2;#RT分析[J].矿业工程研究, 2014, 3:58-65.

保德煤矿瓦斯综合治理技术研究 篇10

神华保德煤矿位于山西省保德县境内, 河东煤田的北部。井田南北走向长14.0 km, 东西倾向宽5.7 km, 面积55.9 km2, 地质构造简单, 煤层倾角3°~9°, 平均5°。区内共含8层煤层, 分别为3、4、6、8、9、10、11和13#煤层.可采煤层4层, 分别为8、10、11、13#煤层, 目前正在开采最上部的8#煤层, 煤种为气煤, 矿井产量为5.0 Mt/a。从《保德煤矿8#煤层深部区矿井瓦斯涌出量预测报告》可知, 8#煤层瓦斯风化带与瓦斯带以康孙集中大巷为界 (标高+720~+760 m) , 康孙大巷向上为瓦斯风化带, 瓦斯含量小于2 m3/t;康孙大巷向下为瓦斯带, 现场实测8#煤层深部区瓦斯含量最大值为7.523 m3/t, 透气性系数0.17~0.8 m2/ (MPa2·d) , 钻孔瓦斯流量衰减系数0.131~0.034 5 d-1, 属可抽采煤层。

2 工作面瓦斯来源分析

从《保德煤矿8#煤层深部区矿井瓦斯涌出量预测报告》可知, 该煤层上距邻近层6#煤层13.9 m, 下距邻近层9、10、11#煤层间距分别为9.9 m、27.5 m、32.5 m。其回采期间瓦斯涌出量基本是本煤层瓦斯涌出量与上下邻近层瓦斯涌出量之和。该煤层共布置二、三、五3个盘区开采, 工作面瓦斯涌出情况如表1所示。

由表1可知, 在8#煤层工作面正常回采期间, 本煤层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量的45.37%。且知当保德煤矿进入最深处区域开采时, 三盘区回采工作面最大实际瓦斯涌出量为117.10 m3/min, 五盘区回采工作面最大实际瓦斯涌出量为106.07 m3/min。因此, 保德煤矿正常回采期间必须对工作面瓦斯进行治理。

3 瓦斯治理措施

3.1 本煤层瓦斯抽采方法

根据《煤矿瓦斯抽采工程设计规范》规定, 容易抽采及可以抽采的煤层, 宜采用本层预先抽采的治理方法, 可采用顺层或穿层布孔方式[1,2]。根据中国矿业大学对保德煤矿8#煤层瓦斯基础参数测定结果, 该煤层属于可以抽采煤层, 开采层又是回采工作面的主要瓦斯来源之一, 因此可采用顺层钻孔预抽煤层瓦斯。

3.1.1 本煤层瓦斯抽采

根据保德煤矿8#煤层实际赋存状况以及钻探设备情况, 在回采工作面可采用本煤层顺层钻孔和千米钻孔相结合的抽采方法。

在工作面开切眼, 主、回撤通道利用ZDY—6000LD (A) 型千米钻机分别施工平行于进风巷的千米钻孔, 其中切眼主、回撤通道分别设计3个钻场, 每个钻场施工3~5个千米钻孔, 在距钻孔开孔约100 m处再分支出一个新的支孔, 钻孔长度为800~1 000 m, 孔径94 mm。工作面剩余长度利用ZDY—4000L或ZDY—6000L型钻机施工顺层钻孔, 钻孔深度220 m, 孔径94 mm, 孔间距10 m。为了防止长钻孔孔底抽采效果差, 在长钻孔底200 m范围内施工顺层交叉钻孔。回采工作面瓦斯抽采钻孔布置示意图如图1所示。

3.1.2 掘进面预抽

由保德煤矿矿井瓦斯涌出量预测结果可知, 当矿井后期开采延续到深部区域时, 煤层瓦斯含量及工作面瓦斯涌出量均增大, 工作面所配风量不能够稀释其涌出瓦斯。因此, 当掘进工作面进入采掘深部区域时, 应采取提前预抽措施, 以便减轻工作面的通风负担。结合保德煤矿先进的钻探设备, 掘进工作面抽采瓦斯方法可采取在巷道掘进之前利用ZDY—6000LD (A) 型千米钻机实施钻孔, 向巷道前方施工抽采钻孔进行煤层瓦斯预抽。钻孔布置方式和本煤层预抽类似, 如图2所示。

3.2 采空区瓦斯抽采方法

随着工作面的开采, 采空区遗煤残余瓦斯和邻近层瓦斯会大量涌出积聚在采煤工作面采空区, 并不断涌向工作面。当采空区积聚的瓦斯涌出量较大时, 必须对该部分瓦斯进行抽采。按采空区封闭状态划分, 可分为回采过程中的采空区瓦斯抽采和采后密闭采空区 (老空区) 的瓦斯抽采。

3.2.1 回采过程中的采空区瓦斯抽采

由于回采过程中的采空区处于半封闭状态, 在通风压差的作用下, 采空区内积聚的瓦斯会随漏风风流一起涌向回采工作面。当采空区涌出的瓦斯量较大时, 其将使工作面上隅角或回风流瓦斯处于超限状态, 对工作面正常生产构成严重威胁[3]。目前保德煤矿对该类型采空区瓦斯抽采主要方式有:联络巷埋管抽采采空区瓦斯和插管法。

方案一:联络巷埋管布置方式

由于保德煤矿工作面采用“一进两回”的通风方式, 可在一号回风巷和二号回风巷间每隔50 m实施一条联络巷, 在联络巷预先埋设抽采管路。该方法是在顶板冒落之前, 将瓦斯抽采管通过联络巷直接插入采空区。由于保德煤矿属于厚煤层开采 (平均6.83 m) , 抽采点需抬起一定的高度 (2~3 m) , 以便抽取采空区高浓度的瓦斯, 同时吸气口需采取防堵及防砸措施。联络巷埋管抽采系统布置如图3所示。

保德煤矿采用联络巷埋管抽取采空区瓦斯后, 上隅角瓦斯浓度由之前的平均0.6%降低到平均0.4%, 瓦斯超限现象也很少发生。此外, 该矿通过现场观测发现, 联络巷埋管抽采口的最佳位置是在工作面后部的第二个联络巷 (第一个联络巷为尾排联巷) , 在此范围内可以抽到较高浓度的瓦斯, 对于解决上隅角瓦斯也非常有效。因此, 联络巷埋管抽采措施为保德煤矿的安全高效生产提供了有力的保障。

方案二:插管法

插管法是在顶板冒落之前把瓦斯抽采管沿回风巷插入上隅角采空区内进行抽采的方法[4]。插入的一段直径为75~100 mm管子, 处在采空区内一端长应大于2.5 m, 管壁穿有小孔, 并用纱布包好, 以免发生堵塞。该管应尽量靠近煤层顶部, 以便处于瓦斯浓度较高的地点, 提高抽采效果。

81303工作面开采期间, 工作面瓦斯涌出量较大, 采用单一的联络巷埋管不能有效地解决上隅角瓦斯超限问题, 于是保德煤矿决定增加使用上隅角插管抽采瓦斯的方法。采用该方法后, 上隅角瓦斯浓度迅速下降, 基本上保证了回采工作面瓦斯不超限。其抽采浓度基本维持在0.6%~10.0%之间, 抽采纯量0.98~12.0 m3/min, 抽采效果明显。

3.2.2 采后密闭采空区瓦斯抽采

采后密闭采空区瓦斯抽采称为老空区瓦斯抽采, 其封闭区内瓦斯虽然与矿井通风系统隔绝, 但仍然有可能通过巷道密闭或隔离煤柱的裂隙向外泄出, 从而增加矿井通风负担和不安全因素。按照采空区形成的不同时间可以分为采完不久的采空区、开采已久的采空区、报废矿井等, 其中对安全生产产生主要影响的是第一类采空区瓦斯[4]。

保德煤矿二盘区煤层瓦斯含量较大, 老空区遗煤瓦斯涌出一直是威胁相邻工作面正常回采的难题之一。在81203工作面回采期间, 相邻81202老空区涌出大量瓦斯, 造成该工作面二号回风巷瓦斯严重超限。为此, 保德煤矿决定对81202工作面老空区瓦斯进行抽采, 将其回风巷永久密闭墙上的措施管与抽采系统相连接, 最大抽采纯量为13.60 m3/min, 最高瓦斯浓度为40%。通过对81202老空区的瓦斯抽采, 81203工作面二号回风巷的瓦斯超限问题得到了较好的解决, 同时保证了81203工作面的安全回采。

4 结论

(1) 通过对保德煤矿工作面正常回采期间瓦斯涌出来源分析, 得出本煤层瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出总量的45.37%以上;同时当矿井进入最深处区域开采时, 工作面瓦斯涌出量显著增大, 因此必须进行本煤层瓦斯预抽。

(2) 为了保证工作面正常回采, 保德煤矿本煤层采用顺层钻孔和千米钻孔相结合预抽、掘进面采用千米钻孔预抽、采空区采用联络巷埋管和插管法相结合的方法综合治理瓦斯, 这些措施保证了矿井的安全回采。

参考文献

[1]GB50471-2008, 煤矿瓦斯抽采工程设计规范[S].

[2]陈静, 王继仁, 贾宝山.低透气性煤层瓦斯抽采技术与应用[J].煤炭技术, 2009, 28 (3) :70-73.

[3]王克军.采区设计优化与应用[J].能源技术与管理, 2013, 38 (13) :91-93.