3瓦斯灾害防治105128.docx
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1、第三章 瓦斯灾害防治第一节 瓦斯灾害因素分析一、瓦斯赋存状况及变化规律分析根据地质报告,鑫瑞矿井4、5、8号煤层均属氮气带,9号煤层属氮气甲烷带。各煤层瓦斯检验成果见表3-1-1。表3-1-1 各煤层瓦斯检验成果汇总表煤层号类别CH4CO2C2-C8N24瓦斯含量cm3/g.daf1.631.040.00自然瓦斯成份(%)19.5718.750.0061.685瓦斯含量0.010.160.09自然瓦斯成份(%)0.003.310.0096.698瓦斯含量0.000.780.00自然瓦斯成份(%)0.008.140.0091.869瓦斯含量4.540.23微量自然瓦斯成份(%)43.122.41
2、0.0854.39井田内批准开采29号煤层,其中4、5、8、9号煤层属井田内可采煤层。根据山西省安全生产监督管理局文件晋安监煤字200777号文关于吕梁兴县关家崖煤矿等九座煤矿2006年度矿井瓦斯等级鉴定的批复,原临县新民焦煤有限公司(9号煤)2006年度瓦斯等级鉴定结果为:相对瓦斯涌出量为3.31m3/t,绝对瓦斯涌出量0.46m3/min,二氧化碳相对涌出量为4.61m3/t,绝对涌出量0.64m3/min,属低瓦斯矿井;另据山西省安全生产监督管理局文件晋安监煤字200721号文关于对离柳焦煤集团公司等3对矿井2006年度矿井瓦斯等级鉴定的批复,新民二矿(4号煤)2006年度瓦斯等级鉴定结
3、果为:相对瓦斯涌出量2.51m3/t,绝对瓦斯涌出量为1.17m3/min,二氧化碳相对涌出量0.94m3/t,绝对涌出量为0.44m3/min,属低瓦斯矿井。吕梁市煤炭工业局文件吕煤安字2008540号文关于对山西柳林陈家湾赵家庄煤业有限公司等42对矿井2008年度瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定结果的批复,邻矿柳林县骆驼局煤矿(8号煤层)2008年度瓦斯等级鉴定结果为:相对瓦斯涌出量1.20m3/t,绝对瓦斯涌出量为0.25m3/min,二氧化碳相对涌出量1.77m3/t,绝对涌出量为0.37m3/min,属低瓦斯矿井。根据河南理工大学2010年12月编制的山西离柳焦煤集团鑫瑞煤业有限公司矿井
4、瓦斯涌出量预测,鑫瑞矿井以1.2Mt/a产量开采5、8、9号煤层时,矿井最大绝对瓦斯涌出量12.491m3/min,最大相对涌出量为4.291m3/t,属瓦斯矿井,设计以此“预测报告”作为通风设计依据。矿井各个时期预测瓦斯涌出量见表3-1-2,表3-1-3。表3-1-2 矿井瓦斯涌出量预测值生产时期矿井日产量(t)瓦斯涌出量矿井合计回采(m3/min)掘进(m3/min)采空区(m3/min)相对量(m3/t)绝对量(m3/min)初期36362.8790.6151.9662.1635.46中期36363.9241.7553.1963.518.875后期36364.5832.8085.14.2
5、9112.491表3-1-3 矿井开采各个阶段最大瓦斯涌出量开采时期产量(Mt)开采煤层编号矿井瓦斯涌出量绝对量(m3/min)相对量(m3/t)初期1.255.462.163中期1.288.8753.51后期1.2912.4914.291三、瓦斯灾害治理措施选择根据2016年10月颁布的煤矿安全规程第181条规定,“有下列情况之一的矿井,必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时瓦斯抽采系统”。1、任一采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或者任一掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解决瓦斯不合理的。2、矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的。(1)大于或等于40m3/min;(2)年
6、产量1.01.5Mt的矿井,大于30m3/min;(3)年产量0.61.0Mt的矿井,大于25m3/min;(4)年产量0.40.6Mt的矿井,大于20m3/min;(5)年产量小于或等于0.4Mt的矿井,大于15m3/min。3、突出矿井必须建立地面永久抽采瓦斯系统从瓦斯涌出量的结果分析,矿井采煤工作面、掘进面瓦斯涌出量均不超标,不会影响安全生产,为此,矿井不须进行瓦斯抽采。采、掘工作面稀释瓦斯所需的风量大于设计配风量,即下式成立时,抽采瓦斯才是必要的。式中:Q 采掘工作面设计配风量,m3/s;q绝工作面瓦斯绝对涌出量,m3/min;c 采掘工作面允许的瓦斯浓度上限;k 瓦斯涌出不均衡系数,
7、取1.6;据计算,生产初期5号煤层采煤工作面稀释瓦斯所需的风量:为7.68m3/s;生产中期8号煤层采煤工作面稀释瓦斯所需的风量:为25.78m3/s;生产后期9号煤层采煤工作面稀释瓦斯所需的风量:为11.29m3/s。而设计根据煤层通风断面积、风速等因素综合确定的综采工作满面配风量为30m3/s,能满足实际需要。掘进工作面瓦斯涌出量低于3m3/min,单靠通风能满足实际需要。矿井属瓦斯矿井,不须进行瓦斯抽采。随着开采深度的增大,瓦斯涌出量也会随之增加,矿方应足够重视。矿井生产期间矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工、安全监测工下井时必须携带便携式
8、甲烷检测报警仪或数字式瓦斯检测报警矿灯。瓦斯检查工必须携带便携式甲烷检测报警仪和光学甲烷检测仪。第二节 防爆措施一、防止瓦斯积存的措施(一)健全稳定、合理、可靠的通风系统矿井采用混合式通风系统,三个井筒,两进一回,主斜井、副斜井进风,回风立井回风。回采工作面采用“U”型通风方式,新鲜风流从工作面运输顺槽进入回采工作面,泛风由工作面回风顺槽排入采区回风巷,形成完善的通风系统。各采掘工作面均为相对独立通风系统,无串联通风,通风设施齐全。(二)保证工作面有充足的风量和合理的风速为防止矿井生产过程中瓦斯浓度超限,必须保证回采工作面有足够的新鲜风量,本矿井采煤工作面配风量为30m3/s,工作面风速为2.
9、0m/s,采煤工作面风量充足,能有效防止工作面瓦斯浓度超限。为保证工作面充足的风量和合理的风速,在5煤采区巷及下组煤各开拓大巷安装调节风门,增加局部阻力,从而降低该巷道处于同一通路中的风量,从而保证回采工作面充足的风量和合理的风速。为防止掘进工作面瓦斯浓度超限,必须保证掘进工作面有足够的新鲜风量,本矿井掘进工作面配风量为10m3/s,掘进工作面风量充足,能有效防止工作面瓦斯浓度超限。(三)防止瓦斯积存的措施瓦斯积聚是指瓦斯浓度超过2%,其体积超过0.5m3的现象。矿井必须从采掘工作、生产管理上采取措施,防止瓦斯积聚。瓦斯积聚时必须及时处理,通风异常与瓦斯涌出异常是造成瓦斯积聚的根本原因。瓦斯爆
10、炸必须同时具备两个条件:一是瓦斯瓦斯浓度在5%16%之间;二是存在高温热源,在正常大气条件下瓦斯在空气中的点燃温度为650750。所以预防瓦斯爆炸的措施,就是防止瓦斯的积聚和杜绝高温热源的出现。防止生产过程中瓦斯浓度超限。通风和瓦斯抽采是防止瓦斯积聚的行之有效的方法,矿井通风和瓦斯抽采必须做到有效、稳定和连续不断,使采掘工作面和生产巷道中瓦斯浓度符合煤矿安全规程要求。本矿井为瓦斯矿井,矿井防止瓦斯浓度超限方法主要通过有效的通风系统实现。建议矿方移交生产前对矿井瓦斯涌出量进行实测,或请有关单位对矿井瓦斯做进一步检测工作,以达到准确确定矿井瓦斯涌出量的目的。当矿井瓦斯涌出量发生变化时,及时修改通风
11、设计参数。完善瓦斯监测系统,在采掘工作面设置甲烷传感器,监测风流中的瓦斯动态,并将信息及时传送到地面安全监测系统控制室,当瓦斯浓度超限时,及时自动切断电源。此外,矿井必须建立完善的瓦斯检查制度,每班配备通风检测专职人员1人,所有采掘工作面每班至少检查2次。采取有效措施及时处理局部积存的瓦斯,特别是回采工作面上隅角等地点,应加强检测与处理,废弃的巷道及时密闭。采掘工作面及其它容易产生瓦斯积聚的地点加强通风管理,安设瓦斯监测断电仪,并配备便携式个体检测设备。保证工作面有充足的风量和合理的风速,在瓦斯不超限的前提下,适当控制风速、防止煤尘飞扬。1、掘进工作面瓦斯积聚防止措施在掘进巷道中最常遇到的瓦斯
12、积聚形式有巷道顶板附近和支架附近空洞的积聚;在报废的风巷和采空区联接处积聚;钻孔中和打钻时的孔口附近积聚;防止瓦斯积聚除采用独立通风外,尚需采取以下措施:1)消除巷道顶板附近和支架附近空洞中瓦斯积聚的措施主要有:(1)全面地增加风速,在一般瓦斯涌出情况下使顶板风速不小于0.5m/s。(2)当风速不能满足要求时,在靠瓦斯涌出区段,局部增加风速,采用帆布风幛,靠顶板挂倾斜档板,安装水动引射器等方法,局部提高风速。(3)巷道掘进时,采用光爆,对超挖部分以不燃材料填实,消除空洞。2)消除报废的风巷和采空区联接处的积聚主要采取及时封闭的措施,需重新启用时必须按有关规定先加强通风,确认瓦斯不超限后才可重新
13、施工。3)防止打钻时的瓦斯局部积聚采取以下措施(1)增加打钻巷道的供风量。(2)依靠在巷道中安设风幛、倾斜挡板、喷射器等,以局部增加钻孔孔口附近的风速。4)局部通风机安设符合下列要求:(1)为了保证局部通风机的供电可靠、使局部风机连续运转,掘进工作面的局部通风机的电源来自采区变电所,局部通风机采用专用变压器、专用开关、专用线路供电,实行风电闭锁,瓦斯电闭锁,掘进面安设两台局部通风机(一台运转,一台带电备用),双电源双局部通风机提高掘进工作面通风的可靠性,可有效降低掘进工作面的瓦斯浓度。(2)局部通风机指定专人负责管理,保证正常运转,严禁随意开停局部通风机。(3)为防止掘进工作面产生循环风,局部
14、通风机必须安设在进风巷道中,距巷道回风口不小于10m,该地点的风量必须大于局部通风机的吸入风量,局部通风机安装地点到回风口间的巷道中的最低风速煤巷不小于0.25m/s,岩巷不小于0.15m/s。(4)为确保掘进工作面有足够的风量,风筒出风口应随工作面推进及时移动,风筒未端到工作面的距离应小于风流的有效射程,以避免工作面迎头出现循环风,有效射程,一般按下式计算:L=(45) 式中: L有效射程,m;S工作面掘进断面,m2。掘进断面14.6m232.9m2,经计算有效射程为15.3m28.7m。5)巷道贯通必须遵守的规定:在煤层中掘进巷道与其他巷道相贯通时,为防止冒顶、瓦斯、煤尘和放炮等事故的发生
15、,必须遵守下列规定:(1)贯通前一般掘进巷道同其他巷道在贯通相距20m前,地测部门必须向矿总工程师报告,并通知生产和通风部门。生产和通风部门分别制定巷道贯通安全措施和通风系统调整方案。(2)贯通时必须派管理人员(包括通风部门)现场统一指挥,确保施工安全。只准一个工作面向前掘进,对方工作面必须保持正常通风,停止一切工作,撤出作业人员。还经常检查风筒是否脱节和工作面及其回风流中的瓦斯浓度是否超限,发现脱节或超限必须立即处理。掘进工作面每次装药放炮前,生产班组长必须派专人和瓦斯检查工共同到对方工作面,检查该工作面及其回风流中的瓦斯浓度。只有在两个工作面及其回风流中的瓦斯浓度都在1%以下时,方可进行掘
16、进工作和装药放炮。每次放炮前,在两个工作面都必须设置栅栏和专人警戒。坚持一炮一检制度。每次放炮后,放炮工和班组长必须巡视放炮地点,检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架和瞎炮等情况,只有等双方工作面检查完毕认为无异常情况,人员撤出警戒区域后,才允许进行掘进工作面的下一次放炮工作。间距小于20m的平行道,其中一个进行放炮时,两个工作面的人员都必须撤至安全地点。在地质构造复杂地区进行贯通工作,还应按处理破碎顶板防止高冒的安全技术措施执行。6)所有井下盲巷和临时停风地点必须按照煤矿安全规程的要求设置密闭、栅栏及警标,定期检查瓦斯和氧气,并严禁任何人员违章进入。在恢复通风前,必须首先检查瓦斯,只有停风区中最
17、高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%,方可人工开启局部通风机,恢复正常通风。停风区中瓦斯浓度超过1.0%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,必须采取安全措施,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,必须制订安全排瓦斯措施,报矿技术负责人批准。排放瓦斯的安全措施:(1)计算排放瓦斯量,预计排放所需时间。(2)明确风流混合处的瓦斯浓度,制定控制送入独头巷道风量的方法,严禁“一风吹”。(3)确定排放瓦斯流经的路线,标明通风设施、电气设备的位置。(4)明确撤人范围,指定警戒人位置。(5)明确停电范围、停电地点及断、复电的
18、执行人。(6)明确检查瓦斯的地点和复电时的瓦斯浓度。(7)明确排放瓦斯的负责人和参加人员名单及各自担负的责任。7)排放瓦斯时必须符合的以下安全要求:(1)编制排放瓦斯措施时,必须根据不同地点的不同情况制定有针对性的措施。禁止使用“通用”措施,更不准几个地点用一个措施。批准的瓦斯排放措施,必须由矿总工程师或通风安全副总工程师负责贯彻,责任落实到人,凡参加审查、贯彻、实施的人员,都必须签字备查。(2)排放瓦斯前必须先检查局部通风机及其开关地点附近10m以内风流中的瓦斯浓度,其浓度都不超过0.5%时,方可人工开动局部通风机向独头巷道送入有限的风量,逐步排放积聚的瓦斯;同时还必须使独头巷道中排出的风流
19、与全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5%。(3)排放瓦斯时,应有瓦斯检查人员在独头巷道回风流与全风压风流混合处经常检查瓦斯浓度,当瓦斯浓度达到1.5%时,应指令调节风量人员,减少向独头巷道的送入风量,确保独头巷道排出的瓦斯在全风压风流混合处的瓦斯和二氧化碳浓度均不超限。(4)排放瓦斯时,严禁局部通风机发生循环风。(5)排放瓦斯时,独头巷道的回风系统内必须切断电源、撤出人员;还应有矿山救护队在现场值班。(6)排放瓦斯后,经检查证实,整个独头巷道内风流中的瓦斯浓度不超过1%、氧气浓度不低于20%和二氧化碳浓度不超过1.5%,且稳定30min后瓦斯浓度没有变化时,才可以恢复局部通风机
20、的正常通风。(7)独头巷道恢复正常通风后,必须由电工对独头巷道中的电气设备进行检查,证实完好后,方可人工恢复局部通风机供风的巷道中的一切电气设备的电源。2、回采工作面瓦斯积聚防止措施回采工作面通风方式为上行式,风流方向与瓦斯溢散方向一致,有利于防止或减轻瓦斯积聚。回采工作面后退式开采,进回风流均不通过采空区,有利于减少采空区瓦斯涌出量。及时做好已开采区域采空区的密闭工作,减少老采空区瓦斯涌出量。对暂不利用巷道应及时封闭或挂危险牌,加强对这些地方的瓦斯监测,防止瓦斯积聚。在采煤工作面上隅角采用设置木板隔墙或帆布风幛的方法,引导风流通过采煤工作面上隅角。在工作面进风侧设置木板隔墙或帆布风幛,减少采
21、空区漏风量。防止生产过程中瓦斯浓度超限,通风是防止瓦斯积聚的行之有效的方法之一,加强通风管理,合理配风,按需分风,保证各回采工作面有足够的新鲜风量,以防瓦斯积聚。在回采工作面及上隅角、胶带顺槽、轨道、回风顺槽等处设有瓦斯传感器,实时监测上隅角瓦斯浓度。3、防止局部瓦斯积聚的措施局部瓦斯积聚,是指出现瓦斯浓度达到2%、体积大于0.5m3的积存瓦斯。对采掘工作面及其他巷道内,体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2%时,附近20m内必须停止工作、撤出人员,切断电源,进行处理。局部瓦斯积聚易发地点,主要为有瓦斯涌出但无风、微风或风量不足的煤巷、硐室和采掘工作面;局部冒顶、工作面上隅角、被煤巷堵
22、塞的巷道或联络眼、采空区、密闭区和独头巷道、爆破、采煤机和掘进落煤处,发生煤与瓦斯提出、喷出以及排放瓦斯时瓦斯流经的地点等。1)采煤工作面上隅角瓦斯积聚处理风障导风法:针对矿井的开拓开采条件,本次设计采用在工作面上隅角附近设置风障或木板隔墙,迫使一部分风流经上隅角排除积聚的瓦斯。2)巷道顶板处呈层状积聚瓦斯处理(1)加大巷道内的风流速度,让巷道内空气呈紊流状态,使瓦斯与空气充分混合而排出瓦斯。(2)加大顶板附近的风流速度。可使顶梁下设导风板,沿顶板铺设铁风筒、每隔一定距离接一短管,沿顶板铺设铺设钻有小孔的压风管等,以吹散层状积聚的瓦斯。3)综采工作面瓦斯积聚的处理(1)加大工作面风量,扩大风巷
23、断面和控顶宽度,改变工作面通风系统,增加进风或提高工作面最大允许风速。(2)在采煤机上安装瓦斯自动检测仪,连续检查其附近的瓦斯浓度,一旦超限就断电停止运行。(3)增加工作面或采煤机附近风速。若增加采煤工作面风速仍不能防止采煤机附近的瓦斯积聚,应采用风、水引射器加大采煤机的局部风速。4)掘进工作面瓦斯积聚的处理(1)充填空洞法:是在冒高处的棚上铺上木板或荆笆,然后再用黄土将冒落空洞充填满。消除积聚瓦斯的空间,免于瓦斯积存。(2)风流吹散法:有局部通风机送风的地点,可采用分支风管法,以吹散积聚的瓦斯。无局部通风机及风筒,但有压风管路,亦可从压风管路上接出分支管,送入压风吹散积聚的瓦斯。5)链板输送
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