瓦斯矿井规划建设

瓦斯矿井规划建设（精选12篇）

瓦斯矿井规划建设 篇1

摘要：本文以新疆阜康气煤二号井为例, 根据矿井瓦斯赋存及涌出规律, 利用立体化抽采瓦斯技术体系, 初步规划了矿井煤层气 (瓦斯) 的抽采和综合利用, 可为后续矿井设计提供依据, 也为矿井煤层气 (瓦斯) 抽采的稳步实施提供有力支持。

关键词：煤层气,瓦斯抽采,综合利用,规划

1 概况

新疆阜康气煤二号井位于阜康市东南15km处的三工河出山口以西。井田东西长1.69~1.75km, 南北宽1.09~2.35km, 面积约3.184km2。矿井地质资源/储量63.2475Mt, 设计储量为50.1447Mt。设计生产能力为0.6Mt/a, 服务年限为42.6a。矿井设计采用斜井开拓方式, 单水平开采, 共划分为五个采区。井田可采及局部可采煤层共三层, 其中, 14-15煤层平均厚度为20.2m;19-21煤层平均厚度为4.8m, 这两层为全区可采煤层, 10-13煤层为局部可采煤层, 煤层平均厚度为1.3m, 区内煤层大部分埋深在300~600m。井田内的煤类为气煤[1]。

2 矿井煤层气 (瓦斯) 赋存特征及涌出量预测

2.1 矿井煤层气 (瓦斯) 赋存特征

矿井瓦斯地质图利用瓦斯地质和瓦斯治理研究成果, 揭示煤矿瓦斯地质规律, 为预防瓦斯灾害、利用煤层气资源提供基本依据[2]。根据本矿井瓦斯地质图编制研究报告[3], 井田内煤层埋深是影响瓦斯含量分布的主控因素, 煤层瓦斯含量一般在厚煤层或构造带附近相对富集。矿井14-15煤层埋深163m处的瓦斯含量趋势值是4m3/t, 埋深577m处的瓦斯含量趋势值是14m3/t, 煤层瓦斯含量梯度为2.42 m3/t/100m;19-21煤层埋深228m处的瓦斯含量趋势值是4m3/t, 埋深598m处的瓦斯含量趋势值是8m3/t, 煤层瓦斯含量梯度为1.08m3/t/100m。经统计, 矿井煤层气 (瓦斯) 储量约为741.7Mm3, 可采储量为445.1Mm3。

2.2 矿井瓦斯涌出量预测

矿井投产1个采区, 布置1个走向长壁综合机械化放顶煤采煤工作面[1]。利用分源预测法[4]计算, 除煤层埋深较浅处的5采区瓦斯涌出量相对较小外, 其他区域瓦斯涌出量都较高, 各采区开采时条件下的矿井绝对瓦斯涌出量为68~120m3/min, 详见表1。根据《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》, 本矿井为高瓦斯矿井。

3 矿井瓦斯治理方案及工艺

本矿井瓦斯治理的方向是建立立体化抽采瓦斯技术体系, 地面采气先行, 地面井下抽采并举的抽采模式[5]。矿井瓦斯治理从程序上是区域措施先行, 力求从区域上使瓦斯灾害得到消除, 在此基础上再补充采取局部综合治理措施, 最终形成矿井全方位、立体的瓦斯抽采模式[6], 确保矿井采掘安全生产。

3.1 矿井区域瓦斯治理技术选择

本矿井区域瓦斯治理措施为钻孔预抽煤层瓦斯, 分为地面钻井抽采煤层气和井下钻孔抽采瓦斯两种。

⑴地面钻井抽采煤层气

我国对于低渗煤层地面钻井主体开发技术主要有两种, 一是直井射孔压裂技术, 二是定向羽状水平井技术[7]。本区煤储层条件对煤层气开发较有利, 且井田内能实施钻井道路的条件较好, 虽然不利于地面实施大面积直井钻井方案, 但大部分区域可以结合定向羽状井进行布置。区内所需水、电源已经形成, 且系统相对比较完善, 均可依托矿井本身就近解决。综合分析, 确定矿井地面钻井抽采确定以多分支水平井为主, 对未能有效控制区辅以远端对接井和直井。

⑵井下钻孔抽采治理区域瓦斯

本矿井煤层硬度小, 顶底板硬度较大, 井田面积较小。通过对比分析, 大直径定向长钻孔[8]在本矿井适应性较差, 确定在瓦斯含量、压力较小区域采取一定的措施下后, 能够安全掘进的区域, 采用大直径顺层长钻孔预抽区段煤层瓦斯技术[8];在煤层瓦斯含量大、压力较高区域, 确定采用网格式穿层钻孔和顺层平行钻孔预抽煤层瓦斯[8]。

3.2 矿井局部瓦斯治理方案选择

本矿井地质构造较发育, 在地质构造带瓦斯将会大量聚集区, 同时, 包括区域瓦斯治理时遗留的空白带, 这部分局部瓦斯的治理, 可采用井下钻孔巷帮挂耳抽放、深孔卸压、浅孔抽放[8]等技术作为局部治理措施, 保障安全的采掘生产。

4 矿井煤层气 (瓦斯) 抽采规划

矿井开采顺序为先一采区, 后采二、三、四、五采区。采区内煤层按照自上而下的顺序开采, 矿井建设工期约为30个月[1]。

结合地面煤层气抽采和井下瓦斯抽采系统的特点, 确定将矿井一、二采区划分为地面煤层气抽采南区;三、四采区为地面煤层气抽采北区;由于五采区瓦斯涌出量较小, 故暂不考虑进行地面煤层气抽采, 主要采用井下钻孔抽采方法。矿井煤层气 (瓦斯) 抽采区域划分详见图1。

本矿井地面煤层气勘探程度低, 首先应实施煤层气测试井, 初步确定共布置2口参数井, 待测试达到煤层气抽采的要求后, 先实施地面煤层气抽采南区, 然后逐步在向其他采区进行扩大, 地面煤层气抽采应提前采区开采前二年以上进行抽采。

井下瓦斯抽采系统利用地面固定抽采泵站进行抽采, 规划地面瓦斯抽采泵站设置在立风井场地。为了不影响届时矿井正常采掘生产, 同时保证足够的抽采时间, 地面瓦斯泵站应紧跟矿井建设工期, 必须在矿井揭露煤层时建成投运。

4.1 地面煤层气抽采规划

地面煤层气抽采分两期实施, 一期实施参数测试井[7], 在此基础上进一步确定井型和井网布置, 二期对各抽采区域实施地面布井抽采。初步规划全井田共布置16口煤层气抽采井, 其中在一、二采区布置5组远端对接定向井[7] (包括5口直井, 5口定向井) , 在三、四采区布置一组丛式井[7] (包括一口定向井, 5口直井) , 根据目前国内同条件抽采情况, 预计一组丛式井产量为40000m3/d, 远端对接定向井产量为6000m3/d, 预计总抽采规模为70000m3/d。

4.2 井下瓦斯抽采系统规划

井下瓦斯抽采系统利用地面固定抽采泵站进行抽采, 共分两期实施, 一期工程服务初期开采的一采区 (共设置两套抽采系统) , 当开采二采区时 (4年后) 实施二期工程 (增加一套抽采系统) , 全矿井共布置3套抽采系统。其中, 一期工程设置两套抽采系统, 一套预抽采系统, 一套采空区抽采系统, 抽采规模的标况流量为320m3/min, 预计抽采瓦斯浓度19%-25%, 抽采纯瓦斯量60~80m3/min;二期工程增加一套区域预抽采系统 (抽采规模标况流量150m3/min) , 届时, 全矿井总抽采规模为450m3/min, 预计全矿井抽采瓦斯浓度20%-28%, 抽采纯瓦斯量90~126m3/min。

5 煤层气 (瓦斯) 的综合利用规划

煤矿煤层气 (瓦斯) 的利用, 首要条件是瓦斯储量要丰富, 抽采量要稳定, 其次是抽采浓度要满足利用要求。本矿井瓦斯储量741.7Mm3, 可采储量为445.1Mm3, 均衡服务年限在15年以上, 预计抽采的煤层气度可达90%以上, 井下瓦斯抽采浓度可达10%以上, 满足瓦斯利用的最低要求。

根据矿井所在地情况, 规划利用井下瓦斯抽采一期工程抽采的瓦斯利用高、低浓度瓦斯发电机组进行发电利用, 称为矿井煤层气 (瓦斯) 抽采综合利用一期工程;井下瓦斯抽采二期工程和地面煤层气抽采工程实施后, 地面煤层气大部分进行罐装销售, 一部分可参与瓦斯发电、燃气和矿井生活用气, 井下的瓦斯浓度在20%-30%的瓦斯可利用高浓度瓦斯发电机组和低浓度瓦斯发电机组进行发电, 在发电的基础上实现“冷、热、电”三联供[9], 节能减排, 浓度大于30%的瓦斯经储存调配后可用于矿井燃气锅炉和居民生活用气, 为矿井煤层气 (瓦斯) 抽采综合利用二期工程。

6 结语

矿井煤层气 (瓦斯) 抽采及综合利用在矿井设计中极其重要, 是保障矿井安全生产的重要组成部分, 也是能否实现煤与瓦斯安全高效共采的基础。本文以阜康气煤二号井为例, 提出矿井在设计过程中应首先根据瓦斯地质图编制报告, 对矿井瓦斯赋存和涌出规律进行分析, 然后从矿井规划的角度, 利用立体化抽采瓦斯技术体系, 从时间、空间和功能上对矿井煤层气 (瓦斯) 抽采和综合利用进行规划, 达到采煤与采气统筹安排、协调开发, 为矿井的准确设计提供依据, 同时, 也为矿井煤层气 (瓦斯) 抽采的稳步实施提供有力支持。

参考文献

[1]新疆煤炭设计研究院.新疆焦煤集团阜康气煤二号井可行性研究报告[R].2008.

[2]刘亚东, 杨胜强.瓦斯地质图在煤矿安全工作中的应用[J].能源技术与管理, 2011, 4 (99) .

[3]河南理工大学瓦斯地质研究所.新疆焦煤集团阜康气煤有限责任公司阜康矿区二号井瓦斯地质编图研究报告[R].2010.

[4]AQ1018-2006.矿井瓦斯涌出量预测方法[S].

[5]国家煤矿安全监察局, 中国煤炭工业协会.井上下立体抽采最大化高效利用不断开创瓦斯防治和开发利用新局面[A].全国煤矿瓦斯抽采利用与通风安全技术现场会资料汇编[C].2013, 5.

[6]李国富, 等.煤矿区煤层气三区联动立体抽采理论与模式[J].煤炭科学技术, 2012, 10 (8) .

[7]张华珍, 等.煤层气开发技术现状及发展趋势[J].石油科技论坛, 2013, 10 (17) .

[8]付建华.煤矿瓦斯灾害防治理论研究与工程实践[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2005.

[9]马晓钟.煤矿瓦斯综合利用技术的探索与实践[J].中国煤层气, 2007, 7 (10) .

瓦斯矿井规划建设 篇2

一、采掘部署合理

1.优化生产布局。矿井、采区和工作面设计要依据瓦斯地质资料详细分析和预测矿井瓦斯灾害情况，充分考虑瓦斯治理的需要，优化巷道布置，简化生产系统，明确开采顺序，合理确定工作面参数，实现安全高效、合理集中生产。

2.合理组织生产。按照《煤炭生产许可证》载明的能力编制生产计划和组织生产，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井各采区的同一煤层只能有1个采煤工作面进行生产，严禁超能力、超定员组织生产，坚持正规循环作业，工作面进度要与支护、通风等工序相协调，保证各辅助环节及时跟进到位。

3.坚持正规开采。矿井要加强生产准备，保持水平、采区和采掘工作面的正常接替与衔接。采煤工作面必须保持至少2个安全出口，形成全风压通风系统，煤与瓦斯突出矿井、高瓦斯矿井和低瓦斯矿井高瓦斯区域的采煤工作面，不得采用前进式采煤方法；按规定淘汰落后和非正规采煤方法、工艺。

二、通风可靠

4．矿井有完整的独立通风系统。改变全矿井通风系统时，编制通风设计及安全措施，并履行报批手续。巷道贯通 1

前，按《煤矿安全规程》（以下简称《规程》）规定，制定安全措施。采掘部署合理。

5．矿井生产水平和采区实行分区通风。通风系统中没有不符合《规程》规定的串联通风、扩散通风、采空区通风和采煤工作面利用局部通风机通风现象。

6．矿井、采区通风能力满足生产要求。每年安排采掘作业计划时核定矿井生产和通风能力，按月、季、对矿井及采区进行通风能力核定，按实际供风量核定矿井产量，无超通风能力生产现象。

7．应设置专用回风巷的采区按《规程》规定设置了专用回风巷；采区进、回风巷贯穿整个采区，没有一段为进风巷、一段为回风巷的现象。

8．矿井内各地点风速符合《规程》规定。矿井有效风量率不低于87％。回风巷道失修率不高于7％；严重失修率不高于3％；主要进风巷道实际断面不小于设计断面的2/3。

9．局部通风机安装、“三专两闭锁”和“双风机、双电源”、最低风速等符合《规程》规定，并实现运行风机和备用风机自动切换，双风机能力必须匹配。

10．按规定设置和管理风门、风筒、密闭等通风设施及构筑物。设备保持完好，并及时淘汰落后的设备。

三、抽采达标（应进行瓦斯抽采的矿井）

11.坚持先抽后采、不抽不采，抽采不达标不进行采掘活

动。将瓦斯抽采计划纳入矿井生产计划，实现统一下达、统一管理、统一考核。矿井、采区和采煤工作面生产能力与计划开采煤层的瓦斯抽采能力、达标煤量等相匹配。

12.按《规程》第145条规定建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。突出矿井在编制、季度、月份生产建设计划的同时，必须编制防治突出措施计划。

13.突出矿井开采突出煤层时，必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施效果检验、安全防护措施等综合防治突出措施；坚持采取开采保护层或预抽煤层瓦斯等区域性防治突出措施为前提，不掘突出头，不掘突出面；在突出矿井开采煤层群时，优先选择开采保护层防治突出措施。

14.钻场、钻孔、管路、瓦斯巷等瓦斯抽放工程按设计和计划进行施工。

15.瓦斯抽采效果达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》的要求。

四、监控有效

16.按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(AQ1029-2007)的要求布置、安装煤矿安全监控系统。

17.监控设备传感器的种类、数量、安装位置、信号电缆和电源电缆的敷设等符合规定。

18.监测设备的报警点、断电点、断电范围、复电点和信号传输符合规定。

19.下井人员按《规程》规定佩戴便携式瓦斯监测仪器。

20.安全监控设备必须定期进行调试、校正，每月至少1次。甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的甲烷检测设备，每10天必须使用校准气样和空气样调校1次。每10天必须对甲烷超限断电功能进行测试。

21.矿井安全监控系统设备性能完好，工作正常。中心站必须实时监控全部采掘工作面瓦斯浓度变化及被控设备的通、断电状态。

22.具有相应的安全监测监控系统技术管理能力或与区域性煤矿安全监控系统技术服务机构签订服务协议。

五、管理到位

23.建立健全以矿井主要负责人为安全生产第一责任人的瓦斯治理责任体系、以总工程师（技术负责人）为核心的瓦斯治理技术管理体系和防突安全生产责任制。

24.健全瓦斯治理和防突工作机构。设专职通风、地测副总工程师；设立通风、防突、抽采、安全监控等机构，配足专业技术人员和工作人员。

25.建立健全瓦斯治理管理制度。如通风、瓦斯、防突、监测监控系统、安全培训、安全投入、安全仪器仪表、设备管理、隐患排查整改、安全会议和瓦斯治理目标考核责任制等管理制度。

26.矿井每年编制通风，防治瓦斯、防治粉尘、防灭火安全措施计划，并贯彻执行。

27.矿井各种图纸报表准确，数据齐全，上报及时。

28.强化安全培训工作，提高瓦斯治理水平；特种作业人员经培训合格，取得操作资格证书。

六、实现安全生产目标

29.完成瓦斯抽采量和抽采率指标。

矿井瓦斯灾害分析及对策 篇3

煤矿生产是地下开采，具有工作场所黑暗、狭窄且经常移动的特点，与地面作相比，它有许多不安全的自然因素，水、火、瓦斯、顶板、粉尘等灾害时刻都在威胁着我们。因此瓦斯防治更具有长期性、艰巨性和复杂性。

多年开采实践经验证明，福建省煤矿生产矿井均为低瓦斯矿井，受瓦斯危害程度较小。但是，近几年来，随着生产水平的下延和开采力度的加大，瓦斯超限、瓦斯中毒事故也偶有发生，威胁着矿井安全生产。提高认识，加大瓦斯防治力度，促进安全生产，是摆在我们面前一个重要的任务。

一、矿井瓦斯灾害原因分析

根据矿井历年瓦斯等级鉴定结果分析和现场检测情况，造成瓦斯灾害来源主要有以下几方面：

1、矿井通风系统紊乱：由于矿井通风系统不完善，造成内部漏风和外部漏风，受自然风压影响，使矿井通风系统不稳定，有效风量降低；通风设施不完善或维护不到位，引起风流短路；通风网络调节不及时、采区风量分配不合理等，都会使矿井通风系统不完善，有效风量率低，抑制矿井通风排尘和冲淡瓦斯等有害气体的能力。

2、局部通风管理不到位：局部通风机安装位置不正确形成循环风、串联通风作业；导风筒连接吊挂质量差、风筒末端距离迎头过长导致微风、无风作业等，都容易引起瓦斯积聚或涌出量增加。

3、报废巷道、小眼未及时封闭或设置挡风帘、挡风墙的；采空区顶板未强制放顶或采取措施进行处理，造成矿井漏风，有效风量降低；临时停工、停风地点未保持局部通风机正常运转或未按规定设置栅栏的，容易造成瓦斯积聚或发生瓦斯事故。

4、技术管理不当：掘进巷道布置不合理，造成通风距离过长；采煤方法布置不当造成丢煤或回采率降低；通风方式不合理造成隅角（采面、独头面）瓦斯积聚等，易引起瓦斯事故，威胁安全生产。

5、职工瓦斯安全意识不强，作业过程中心存侥幸心理，不遵守三大规程和有关规定，对作业中出现的瓦斯安全问题不采取措施解决，违章作业、冒险蛮干，导致事故发生。

二、针对存在问题采取的对策

1、加强教育，提高认识。思想认识是做好一切工作的首要问题。通过开展多种形式的瓦斯安全宣传、教育、案例分析、专题讲座，提高职工对瓦斯危害性的认识，增强自觉搞好瓦斯防治的自觉性、责任感和紧迫感，使各项工作深入人心，牢固树立安全生产意识。

2、加强领导，落实责任，强化措施。成立专门领导小组，建立健全主任工程师“一通三防”责任制和通风技术员岗位责任制、瓦斯检查员岗位责任制，强化现场监督检查，定期召开会议，分析存在问题，及时采取有针对性措施，防止瓦斯事故发生。同时，落实责任，严格考核，实行分片包干，责任到人，细化工作环节、量化工作任务、强化工作责任，严格考核，兑现奖惩，确保安全生产顺利进行。

3、加大资金投入，进一步完善通风设施和巷道维修，优化生产布局，完善通风系统。

有效的通风是防止瓦斯积聚的最基本最有效的方法。在定期组织对矿井通风系统进行全面检查的基础，加大资金投入，进一步完善矿井通风设施，确保通风系统稳定、可靠，正常运行；加大对通风巷道的检查与维护，确保巷道失修率符合《煤矿安全规程》要求，保持通风线路畅通、完好；同时及时根据现场实际，做好通风能力核定，对供风能力不足或布置不合理的作业地点，坚决予以停头停面，做到生产合理，以风定产，确保各用风地点风量满足通风排尘和安全需要，符合安全生产和抗灾要求。

4、加强局部通风管理。首先要加强安全技术培训，提高全员局部通风安全意识，并严格按照《煤矿安全规程》规定和质量标准化管理要求，杜绝微风、无风和循环风作业，确保作业安全，并建立健全行之有效的管理规章制度，通过开展岗位技能比武考核活动，提高局部通风管理水平。其次依靠科技进步，推广使用新型节能局部通风机，强制使用异径风筒、拐弯风筒，降低通风费用，提高工作面有效风量，防止因风速过低、风量偏小而造成瓦斯积存，影响安全生产。

5、群策群力、齐抓共管抓瓦斯防治。瓦斯防治工作涉及面广，仅靠通风安全部门是不行的，必须充分发挥各业务部门和采掘区队的作用，实行全员齐抓共管，贯穿于生产全过程，狠抓管理制度和责任制的落实。对不按照规定作业的工作面，各级管理人员有权现场停止作业，责令整改；对瓦斯治理不力的单位有权提出处罚并予以曝光，使之不敢违章，不再违章。

6、加强技术管理，采取有利措施，降低瓦斯含量，防止瓦斯事故。根据煤层赋存状况，合理布置巷道掘进；根据煤层产状和地质构造变化情况，确定合理的采煤方法，减少煤炭丢失，防止采面上隅角、独头巷道巷隅角、采空区边界等瓦斯积存，确保作业安全；严格落实安全生产责任制，从严做好巷道贯通的通风系统调整、“一通三防”技术论证，确保贯通安全。

三、加强队伍建设和培训，提高技术装备水平

加强各级管理人员通风瓦斯安全业务的学习培训，着眼于建立一支高素质的专业队伍，做好采掘机运职工全员、全过程通风瓦斯安全教育培训，提高其安全意识；根据矿井实际，及时收集瓦斯地质资料，做好瓦斯灾害预测预报和分析，提高治理瓦斯的能力；同时依照“管理、装备、培训并重”的原则，引进瓦斯传感器、光纤瓦斯探头装置等新技术、新设备，提高装备水平和检测水平，采取有效措施，增强矿井防灾、抗灾能力。

四、结束语

瓦斯矿井规划建设 篇4

由于矿井建设建设施工企业点多、线长、面广, 施工分散、环境多变、地质条件复杂、人员流动频繁, 使安全管理呈现出要求高、难度大的明显特征。同时矿井建设建设时期矿井安全保障系统没有完全形成, 造成矿井建设建设安全生产抗风险能力很差, 瓦斯事故频发。进行矿井建设瓦斯事故分析和预防策略的研究, 对提高矿井建设项目安全, 维护矿建从业人员的生命健康具有重要的现实意义。详见表1。

二、行为安全模型

行为安全模型即现代事故致因模型 (如图1所示) , 即按照事故预防路线图, 从个人行为纠正、工作环境和物态的安全性、安全健康管理体系和安全文化四个方面对矿井建设瓦斯事故原因进行深入分析, 研究矿建施工企业瓦斯事故预防的策略, 目的是使人的安全知识、安全意识和安全习惯得到强化, 工作环境和物态得到改善, 安全健康管理体系逐步健全, 安全文化逐步改善, 从而达到预防瓦斯事故的目的[1]。

三、矿井建设企业瓦斯事故预防策略

(一) 行为安全策略

从上述矿井建设瓦斯事故原因分析来看, 导致瓦斯事故发生的主要直接原因都是由于人的不安全行为造成的, 详见表2。

只有控制人的不安全行为, 才能控制引发瓦斯事故的直接或间接原因。据此, 制定行为安全策略:

(1) 加强一线员工不安全行为管理与控制。企业必须制定员工不安全行为控制与管理手册, 以便对矿井建设施工场所可能出现的员工不安全行为以及不安全行为发生的行为痕迹、频率高低、风险等级的指标进行划分、梳理归类[2]。

(2) 强化一线员工“手指口述”措施。在项目部推行“手指口述”强化措施, 从全方位、立体式、多层次形成宣传格局;还要规范标准、狠抓培训;制定、完善执行标准, 从班前会、现场作业全过程、交接班要求, 对需要确认的内容、程序和动作要领进行详细规定, 做到事事有标准、处处有规范。

(3) 深化“一通三防”隐患排查治理, 超前控制瓦斯管理安全风险。矿建施工企业每季度、工程处每月、项目部每旬组织一次全面系统地进行通风、瓦斯隐患排查, 区队每旬、班组每天、岗位随时开展瓦斯隐患排查, 对查出的瓦斯隐患严格按“五落实”要求进行整改。对重大瓦斯隐患实行挂牌督办制度。对存在重大瓦斯隐患不能短期整改的责令停产整改;对停产项目严格落实复工验收制度, 严格复工标准和程序。强化重大瓦斯危险源管控, 对重大瓦斯危险源登记建档, 建立矿井瓦斯安全监控系统, 实施24小时严密监控。

(4) 狠抓全员教育培训, 提高职工队伍素质。在狠抓区队班组长、关键工种的同时, 要关键抓好农民工的通防安全知识培训, 突出必知必会必用知识培训。

(5) 加强应急管理, 提高瓦斯事故应急处置能力。编制了生产安全事故应急预案, 针对矿建施工事故易发环节, 组织开展不同形式的瓦斯事故应急救援演练, 其中突出基层班组的瓦斯事故应急演练, 切实提高现场应急响应与处置能力。

(二) 工程技术管理策略

工程技术管理上缺陷是导致矿井建设期间发生瓦斯积聚、无法改善工作环境和物态的安全性引发瓦斯事故发生重要原因之一, 对瓦斯事故发生的原因进行分析并归类, 概况出工程技术管理方面的原因, 详见表3。

通过以下措施防止瓦斯积聚、改善工作环境和物态的安全性:

(1) 加强通风管理。矿建施工单位应设立并完善通风机构及人员配备, 完善通风系统, 尽早形成全风压通风系统。

(2) 严格瓦斯防治、重视井筒和巷道揭煤, 杜绝煤 (岩) 与瓦斯 (二氧化碳) 突出防治, 必要时要建立瓦斯抽放系统, 强化瓦斯检查制度, 加强火源管理, 强化瓦斯安全监控。[3]。

(3) 加强电气设备管理。

(三) 安全健康管理体系策略

安全健康管理体系的欠缺, 是导致矿井建设瓦斯事故发生重要原因, 对5起瓦斯事故发生的原因进行分析并归类, 概况出安全管理体系方面的原因, 详见表4。

(1) 狠抓“一通三防”管理。要专门颁布了适合于矿建施工企业的相关瓦斯管理规定, 对所属矿井建设施工企业提出严格要求[2]。

(2) 建立以安全生产责任制为核心的安全生产管理制度。针对矿建施工企业实际, 制定矿建通风瓦斯管理、瓦斯隐患排查治理、安全生产奖罚、瓦斯安全事故责任追究等一系列瓦斯管理方面的制度、办法、规定, 逐步实现矿建施工瓦斯安全管理规范化、制度化。

(3) 深化通风、瓦斯管理为主线的安全质量标准化建设, 夯实安全生产基础。

(4) 健全瓦斯管理体系, 强化瓦斯安全监督监察。

(5) 加强瓦斯技术管理, 强化业务保安。建立公司、二级企业、矿 (处、厂) 三级安全生产调度体系。组织编制年度、月度生产计划, 组织编制年度防治水计划, 并督促指导计划落实。

(6) 采用物联网技术, 联网及时针对事故隐患采取应对措施, 将事故消灭在萌芽状态[4]。实现变频通风, 形成煤与瓦斯突出综合预警系统, 实现瓦斯主动抑爆, 并利用地质雷达进行煤层定位[5]。

(四) 安全文化策略

安全文化的不完善, 是导致矿井建设瓦斯事故发生重要原因, 对上述瓦斯事故发生的原因进行分析并分类, 概况出安全文化方面的原因, 详见表5。

(1) 加强安全文化建设, 推进企业安全发展。组织推广应用新技术、新装备、新材料、新工艺, 推动技术创新和管理创新, 努力改善施工作业环境, 提高瓦斯管理及事故预防水平。

(2) 加强现场技术管理。

(1) 对揭煤、通风系统调整、瓦斯排放等关键工序转换工作进行现场盯守。

(2) 组织技术、安检、机电等部门, 对瓦斯重点管控施工现场。

(3) 安全生产管控, 促进安全责任落实。定期组织召开了“一通三防”专题会议, 安排部署矿井瓦斯防治工作;推行“零死亡”目标管理;制定安全生产奖罚办法和生产安全事故责任追究办法, 并严格责任追究。

(4) 矿井建设建施工企业还要制定并出台关于印发《安全生产目标管理制度》等安全管理制度, 以及《施工安全管理红线》, 为矿井建设企业瓦斯管理加一道防火墙。

(5) 矿建企业要充分利用大力开展“平安一季度”、“警示三月行”、“百日安全”等活动的机会, 大力推进安保型企业的建设。

四、结语

本文运用行为安全模型, 通过对典型矿井建设瓦斯事故案例的分析, 从人的动作和物态的安全性缺欠, 人的安全知识、意识和习惯缺欠, 安全健康管理体系缺欠、安全文化缺欠等四个方面, 为制定矿井建设瓦斯事故预防策略提供了方向和依据。

摘要：论文以中煤矿井建设施工企业为背景, 运用行为安全模型, 通过典型瓦斯事故案例的分析归纳总结, 提出矿井建设瓦斯事故预防策略, 填补了矿井建设瓦斯事故预防策略研究方面的不足, 对于矿建企业瓦斯事故预防的具有十分重要的借鉴价值。

关键词：行为安全模型,瓦斯事故共性,策略

参考文献

[1]傅贵.基于行为的企业安全量化解决方案[J].中国科技论文在线, http://www.paper.edu.cn.

[2]张勇.矿井建设建设期间的通风瓦斯管理[D].中国矿业大学, 2010.

[3]煤矿安全规程[S].煤炭工业出版社, 2011.

[4]陈运.基于物联网技术的“一通三防”信息化新构想[J].安徽理工大学学报 (自然科学版) , 2012, 10.

瓦斯矿井规划建设 篇5

实施方案

编

制： 审

核： 总工程师： 矿

长：

2011年2月

2011年瓦斯治理示范矿井建设实施方案

为了全面深化煤矿瓦斯治理，切实抓好煤矿瓦斯治理“十六字”体系的贯彻落实，扎实推进瓦斯治理体系建设工作的开展，按照（安委办）【2009】2号《国务院安委会办公室关于加强煤矿瓦斯治理工作体系示范工程建设的通知》及金委办„2011‟5号《金沙县安全生产委员办公室关于印发《**县2011年煤矿瓦斯治理示范工程建设工作方案》的通知》的文件要求，我矿特制定了《**煤矿2011年瓦斯治理示范矿井建设实施方案》：

一、指导思想

以科学发展观为统领，坚持“以人为本”和“安全发展”，深入开展瓦斯综合治理，构建“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”的瓦斯治理工作体系，加强领导、落实责任，进一步促进矿井安全生产形势的持续稳定好转，努力把我矿建设成一个瓦斯治理示范矿井。

二、建设工作目标

（一）、总体目标：到2011年7月31日形成“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位、隐患排除、综合利用”的瓦斯治理工作体系。

（二）、安全生产目标：消灭“一通三防”死亡事故，杜绝重大非人身事故，消灭煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸事故。

（三）、瓦斯抽采目标：矿井东、西风井全面建成瓦斯抽放系统，瓦斯抽采量实现瓦斯抽采纯量10万m。

（四）、建立并完善矿井通风系统、瓦斯监测监控系统、压风自救系统、通讯联络系统等。

三、分阶段工作安排和目标 为促使我矿瓦斯治理示范矿井建设有计划、有步骤更加合理地进行，我们制定了阶段性的工作任务和目标。具体安排如下：

第一阶段：组织学习、规划起步阶段 时间：2011年3月

主要工作安排：

1、通过会议、座谈等形式学习贯彻全国煤矿瓦斯治理现场会议精神和《**县2011年煤矿与其治理示范工程建设工作方案》精神。

2、对照瓦斯治理工作体系建设要求，开展调查摸底工作。

3、细化瓦斯治理示范矿井建设基本要求，按要求进行自查自纠和整改。

第二阶段：整改整顿、完善达标阶段 时间：2011年4月～5月 主要工作安排：

1、完善和优化矿井采区系统工程

2、完善瓦斯抽采工程，建立东、西风井瓦斯抽放系统。

3、完善制定各项管理制度和必备的相关图纸资料。

4、井下所有通风设施质量按标准组织整改。

5、完善规范通风专业人员的作业程序化作业。

6、煤与瓦斯突出鉴定工作全面完成。第三阶段：巩固总结提高阶段 时间：2011年6月～7月 主要工作安排：

1、总结瓦斯治理示范矿井建设情况，进一步完善瓦斯治理工作体系。

2、对照目标，分析问题，寻找差距，整改提高。

四、工作重点和要求

根据国务院安委办„2009‟2号文《关于加强煤矿瓦斯治理工作体系示范工程建设的通知》及《**县2011年煤矿瓦斯治理示范工程建设工作方案》的要求，结合瓦斯治理示范矿井建设的内容，依据现场调查模底状况，明确了以下几项工作重点：

㈠完善和优化矿井采区系统，建立合理稳定可靠的通风系统。

1、优化生产方案。掘进东风井轨道石门回风措施巷和8101回风措施巷贯通回风上山，调整通风系统，使之形成各自独立的回风巷。

2、建立并完善东风井地面全负压机械通风系统。西风井的主通风机要加强维护，确保正常运转。

3、保障通风设施质量。通风设施质量要按设计要求进行施工，并建立质量验收程序，确保通风设施的质量。对已有通风设施，建立日常检查和维护的制度并严格落实。以确保风流稳定，控制可靠，风量充足。

4、加强局部通风管理。有突出危险的煤巷掘进工作面要建立双风机双电源，确保供电供风可靠，安全运转。风筒吊挂要稳平直，减少漏风，确保各掘进迎头有足够的风量

5、根据《规程》要求和针对矿井通风实际状况，我矿以下工程实行定时、定人、专项整治：

①、东风井轨道石门回风措施巷和8101回风措施巷安全贯通回风上山。项目负责人：*** ②、东、西风井瓦斯抽放系统的建立完善，项目负责人：** ③、局部通风机实行三项两闭锁，突出危险煤巷掘进要实行双风机、双电源，确保局部通风稳定可靠。项目负责人：*** ④、建立完善井下紧急避难硐室，完善三条生命线；对矿井各作业地点安装压风自救系统，确保风量充足。井下各工作地点要按要求配齐数量足够的隔离式自救器。项目负责人：*** ⑤、全矿井通风设施进行检查，对不符合要求的设施重新砌碹，砌碹的设施严格按质量标准施工验收，项目负责人：*** ⑥、完善瓦斯监测监控系统的各项功能，各种传感器安装到位。项目负责人：*** ㈡、加强防突管理，强化矿井瓦斯抽采工作，努力实现“抽、掘、采”平衡。

1、建立东、西风井地面瓦斯抽放系统，加快瓦斯抽放泵房建设，完善矿井高低负压抽放系统，实现分源抽放，确保掘进工作面迎头深孔孔口抽放负压不得小于13 KPa。

2、根据《******煤矿煤与瓦斯突出鉴定结果报告》，对我矿具有突出危险的区域坚持区域性和局部性防突措施相结合，煤巷掘进要先进行预测预报，对有突出危险的工作面要采取以瓦斯抽放为主的防突措施。

3、突出危险区域煤巷掘进工作面要采用迎头长钻孔超前预抽瓦斯措施，并保证预抽时间和空间。严格瓦斯抽采效果评估考核，确保抽采达标。煤层经抽采瓦斯后，掘工作面瓦斯抽采率、煤的可解吸瓦斯含量和回风流瓦斯浓度要达到《煤矿瓦斯抽采基本指标》（AQ1026-2006）的要求；控制范围内的煤层残存瓦斯含量必须降到8m/t以下。

4、强化石门揭煤和过断层期间的预抽煤层瓦斯措施，落差大于煤层厚度的断层见煤必须按石门揭煤处理。

5、建立瓦斯抽放管理台帐，制定瓦斯抽放计划并按计划施工。㈢、加强监测监控，确保监控有效。

1、完善并用好瓦斯监测监控系统，坚持安全监测24小时值班制，确保监测数据的准确性、连续性，做到报表打印正确。

2、坚持省政府瓦斯浓度0.8%断电制。

3、对照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》（AQ1029-2007）规定要求配备安装足够数量的各类传感器。

4、建立和完善监控设备定期调校和测试制度，保证监测数据准确、断电可靠。一是每隔10天必须采用新鲜空气和标准气样对甲烷传感器调校一次，对甲烷超限断电闭锁和甲烷风电闭锁功能进行测试；二是除甲烷以外的其他气体监控设备也应按产品说明3书进行调校；三是采掘工作面回风流甲烷传感器报警、断电、复电浓度必须按规定设置。

5、进一步提升矿井安全监控手段，井下所有地点的瓦斯情况和被控设备的通断电状态都要进行监控。

6、下井人员按《规程》规定佩戴便携式瓦斯检测报警仪。㈣、强化管理，确保管理到位。

1、建立健全以矿长为安全生产第一责任者的瓦斯治理责任体系、以总工程师为核心的瓦斯治理技术管理体系和防突安全生产责任制。

2、建立健全瓦斯防治规章制度。制定和完善瓦斯等有害气体检查制度，瓦斯隐患排查、治理和报告制度，瓦斯超限追查分析制度，排放瓦斯管理制度，通风系统调整管理制度，通风系统定期检查制度，通风设施检查制度，巷道贯通管理制度，瓦斯抽放管理制度，防突效果评估制度，机电设备防爆制度，主要通风机和局部通风机停电停风管理制度，监控设备定期调校制度，通风仪器仪表定期校验制度等规章制度；并根据井下条件的变化和随时出现的新情况、新问题，不断修改、充实和完善。

3、抓好现场管理，确保责任、措施落实到位。一是强化领导干部下井带班制度，切实履行下井带班职责，对重点头面实行矿级领导挂牌管理；二是加大瓦斯治理知识、规章制度、安全措施的培训学习力度，提高各级人员执行落实各项规章制度和措施的能力；三是实行瓦斯治理工程备案制和责任追究制，提高各级领导的责任意识。

4、加强安全培训工作，特殊工种必须经三级以上培训机构培训并经考试取得资格证才允许上岗作业。所有的员工要进行瓦斯防治知识的培训，提高瓦斯防治的意识和水平。

5、加强资料“一通三防”的管理，各种资料准确，数据齐全。

五、建立隐患排查和整治制度，加强隐患的排查整改，对重大隐患要挂牌督办，并按“五定”的原则进行处理。

六、保障措施

（一）、加强组织领导

矿成立瓦斯治理示范矿井建设领导小组 总 指 挥：*** 副总指挥：***************** 成 员：************************************** 等。成立瓦斯治理示范矿井建设办公室，办公室设在通风安全部，***负责瓦斯治理示范矿井建设的日常管理、监督和指导工作。

（二）、领导小组成员每月必须召开一次“瓦斯治理示范矿井建设”专题研讨会议，检查当月计划的兑现情况、研究解决瓦斯治理工作中存在的问题、排查治理隐患、安排布署下月的瓦斯治理工作，实现排查治理制度化、规范化、经常化。

（三）、建立和健全瓦斯治理机构。矿成立通风、监控、抽采、防突等瓦斯治理专业机构，配足配齐相关技术、管理和操作人员，建立健全以各部门主要负责人为瓦斯治理第一责任人的各级管理人员和各个岗位职工的瓦斯治理责任制，明确各级人员在瓦斯治理工作中应负的职责。

（四）、依靠科技进步，提高瓦斯治理技术水平。

（五）、加大投入，保障示范矿井建设资金。用好用足基本建设矿井安全设施专项费用，保证瓦斯治理工程所需人、财、物及时足额到位。

（六）、建立月度考核机制。各有关单位要严格按照本方案的工作安排和目标，稳步展开示范矿井建设工作。有关职能部门要切实加强示范矿井建设工作的监管，做到月度有检查，季度有考核，及时总结经验，推动示范矿井建设工作。

（七）、明确职责，认真落实各级管理人员“一通三防”岗位责任制。

1、矿总指挥（矿长）是我矿瓦斯治理示范矿井建设工作的第一责任人,对全矿的瓦斯综合治理工作负总责。

2、总工程师对全矿瓦斯治理示范矿井建设工作负技术责任,负责组织制定瓦斯治理方案和安全技术措施，负责资金的安排使用。

3、分管安全工作的副总指挥对全矿的瓦斯治理工作负监督检查责任；其他副总指挥负责分管领域内瓦斯治理方案,措施的落实。

4、矿当天总值班和各施工队值班管理人员对全矿和本区队当天的安全生产工作负全面责任，必须掌握当天安全生产的全部情况和当天当班下井人数，发现瓦斯隐患必须立即采取措施组织处理。

5、通风安全部

⑴每月组织对瓦斯治理工作进展情况进行一次全面检查。对发现的问题，及时下发整改通知单。

⑵检查资料，逐月汇总：每季考核，并在下季初将考核结果向矿领导小组汇报。

⑶督促检查各单位瓦斯治理工作中存在的隐患整改情况。⑷按公司规定对各采掘瓦斯治理工作现场把关。

6、生产技术部

加强矿井建设的技术管理，继续优化生产方案，搞好瓦斯地质工作，确保共产施工质量符合设计要求。

7、主平硐、东风井、西风井项目部项目负责人

认真抓好各自分管职责范围的瓦斯治理工作，确保瓦斯治理各项工作的落实。

8、切实抓好掘进迎头的防突管理工作

（1）、严格执行“四位一体”的综合防突措施。坚持“先抽后掘.不抽不掘”，按照《***煤与瓦斯突出鉴定报告》结果，对具有突出危险的区域实行突出管理。

（2）、严格执行综合防突措施，必须按设计进行钻孔施工、验收、检查，真正做到层层把关，确保措施执行到位，严禁弄虚作假。

（3）、严格执行好矿制定的定时，定点区域性停电撤人放炮制度，要求各施工单位跟班管理人员，班组长负责落实本单位放炮撤人工作，及时向调度室,安全员汇报。

（4）、在施工过程中发现有突出预兆时，必须立即停止作业,切断电源，将人员撤至进风侧避灾硐室内，并及时向调度室汇报，调度室及时通知有关领导、单位，并根据现场情况再进行考虑继续作业还是区域性撤人。

9、认真抓好防火工作，防止矿井火灾事故的发生，要加强防火管理，严格入井制度，杜绝易燃品进入井下。

10、加强煤尘的综合防治，消除煤尘堆积和飞扬。⑴、定期冲刷和清理巷道煤尘，每半年对进风井筒和主要大巷进行冲洗一次。

⑵、抽放钻孔及深孔施工时，必须坚持湿式打眼。⑶、各巷道要完善净化喷雾装置，巷道中至少安装二组净化水幕，要求净化水幕必须覆盖巷道全断面。

⑷、加强个体防护，打钻工作人员必须佩戴防尘口罩。

瓦斯矿井规划建设 篇6

关键词：瓦斯抽放；固定连接；顺槽；阻燃；抗静电

中图分类号：TD712.6 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2012）29-0172-03

瓦斯爆炸事故是煤矿安全生产的主要危害之一。近年来，全国瓦斯爆炸事故频频发生，造成了极为严重的人员伤亡和经济损失及恶劣的社会影响。因此，加强矿井瓦斯治理及做好对高瓦斯矿井的瓦斯抽放工作显得尤为重要。

1 研究的必要性

目前，我国矿用瓦斯抽放泵以及瓦斯抽放主管道等在大量生产、实验的基础上已经统一了标准，并已经达到了高瓦斯矿井安全生产所要求达到的条件。连接煤壁内瓦斯抽放封孔管和瓦斯抽放主管道之间的部分目前国内还没有进行在材料、结构以及尺寸上进行统一规范，该类产品目前大多都是采用代用品（普通塑料管、普通PE管、高压胶管等），密封处用胶带或铁丝缠绕而成。代用品在性能上不具备阻燃、抗静电条件；软管管道抗负压能力弱，容易折曲变形，被煤尘及泥水堵塞，达不到良好的抽放效果；管道连接处密封效果差，极易泄漏出瓦斯、一氧化碳等有毒有害气体，气体泄露处与金属接触的地方甚至会产生火花，给煤矿安全生产埋下了很大的隐患。

因此，对高瓦斯矿井顺槽瓦斯抽放固定连接系统的研究并推出一套合适的产品，进而对这一产品进行行业性规范，就显得尤为重要。

2 问题的提出及研究内容、方向

依据全国各高瓦斯矿井同类产品使用现状调查报告，中煤科技集团公司决定开发该套合适产品。开发时间：2011年9月至2012年12月。

2.1 本项目主要研究、实验的内容

研制出瓦斯抽放汇流管、直通（含球阀、测压孔）、三通、弯头（方向可多角度调节）、法兰接头（带球阀）、密封件等一整套合适材质、结构和规格的产品。

2.2 研究目标

项目研究的目标，就是要通过对瓦斯抽放汇流管、直通（含球阀、测压孔）、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头（带球阀）、密封件等产品的材料及其结构进行分析、研究、试验，最终研制出高瓦斯矿井顺槽瓦斯抽放固定连接系统，使该系统内产品：

①瓦斯抽放汇流管、直通、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头产品阻燃、抗静电、耐负压、通径大。

②瓦斯抽放汇流管、直通、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头重复利用率高。

③直通、三通跟汇流管连接处均能达到合适的调节量。

④弯头（方向可调节）韧度足够，能向各个方向弯曲。

3 研制产品的性能和技术水平

性能需要满足：阻燃、抗静电；耐正负压性能好、密封性能可靠；抽放效果显著，管道不易堵塞；适应能力强，有水无水均能适应；安装方便、快捷，无需借助额外工具；耐油、耐腐蚀；可重复使用。

技术水平要达到以下标准：

①瓦斯抽放汇流管、直通、三通、弯头（方向可调节）、法兰接头材料要满足国家标准值（MT558.2-2005）。阻燃性试验：有焰≤3 s， 无焰≤20 s；表面电阻实验：内外壁表面电阻≤1.0×106 Ω；负压试验：壁厚5 mm，负压≥0.8 MPa；正压试验：壁厚5mm，正压≥1.6 MPa。

②直通（带球阀）、三通、调节弯头（40°圆锥角内任意转动）、法兰接头（带球阀）材质、尺寸。材质：PE；规格：DN50（国标），端口到中心点长度200 mm（调节量+/- 200 mm）。

③蕾型密封圈。密封效果好、耐腐蚀、抗老化。

4 研制产品实物图及试验试用情况

高瓦斯矿井顺槽瓦斯抽放固定连接系统现场试验研究是在晋煤集团成庄矿4104、4219巷进行的，实物如图1所示，共试验安装200套连接固定装置，其中在4104、4219巷各试验试用了100套产品，各地点每5～8个抽放钻孔作为一个抽放单元，每个抽放单元外加一个放水器，从放水器出来的瓦斯流经管道通过汇流管与抽放主管路相连。

4.1 安装时间确定

在巷帮煤壁打抽放钻孔，待钻孔周围瓦斯降至1%以下时，方可进行连接抽放钻孔。抽放固定连接装置规格全部采用DN50圆柱体，无台阶，采用螺帽上的螺纹在拧紧的的过程中螺纹将蕾型密封圈沿着锥面推动，使其产生径向推力，产生的摩擦力来实现固定，从而达到管材与连接部件紧密结合，实现密封。

4.2 安装程序

将DN50直通（带球阀）一端固定在煤壁封孔管端，依次连接汇流管、直通、调节弯头、汇流管、三通，作为一个抽放连接孔，钻孔间距2 m（根据现场实际钻孔间距来定），每5～10个抽放连接孔作为一个抽放单元终端连接至放水器，放水器通过一段汇流管连接到抽放主管路上。

4.3 井下4104、4219巷抽放情况

在巷道顶部敷设聚乙烯管，用9 mm钢丝绳挂起。抽放管路不得同带电体接触；抽放管路每两根管留一个三通，三通外接DN50阀门与DN50抽放三通对接，通过放水器后联接顺层抽放钻孔。

4104巷观察点钻孔抽放情况（抽放时间2个月）如表1所示，4219巷观察点钻孔抽放情况如表2所示。

4.4 井下试验试用产品情况总结

通过在井下4104、4219巷试验安装200套瓦斯抽放连接固定装置后，将现场安装使用情况总结如下：

①所有管件、管接头阻燃、抗静电，使用过程中未发生过燃烧、起静电现象。

②调节弯头在使用过程中能够在以球心为中心的范围内做40°圆锥角摆动，即弯头最大调整角度±20°，能够很好的满足由于钻孔倾角和孔与孔之间距离的差异带来的安装操作问题。转动连接处采用两道密封，调节弯头为预先装配好的一体管件，使用过程中未发生漏气现象。

③管道通径大，各部件规格均为DN50，各接头内径Φ50 mm，不易堵塞，偶有堵塞的情况下工人手工拧下相应堵塞部位管件掏出堵塞物体再拧上即可，操作方便、快捷、疏通效果显著。

④安装、操作方便，整个安装过程管道和各部件连接处用手拧合各部件两端的端盖即可完成，无需额外安装工具，非常适合快速安装。

⑤耐油，耐腐蚀，使用过程中未出现过由于井下环境潮湿引起的腐蚀现象。

⑥各管件接头可以重复拆装使用。

⑦现场使用该连孔装置后，根据参数表显示，单孔抽采浓度普遍升高。

5 结 语

该项目研制出了符合高瓦斯矿井安全生产条件的抽放连接固定产品，该套产品的规范使用能够有效避免高瓦斯矿井在抽采过程中瓦斯泄露及疏通效果差给矿井带来的危害，产品的大量使用对矿井的安全生产意义重大。

参考文献：

[1] 胡殿明，林柏泉，吕有厂，等.煤层瓦斯赋存规律及防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

[2] 沈怀健，郑孝鹏.低透气性高瓦斯煤层立体多层次瓦斯综合治理技术[J].煤矿开采，2007，（4）.

[3] 国家安全生产监督管理总局.煤矿安全规程[M].北京：中国法制出版社，2010.

[4] 张金山，王政伟.埋管抽放技术在内蒙古太西煤业集团应用的可行性分析[J].现代矿业，2010，（6）.

[5] 张金山，王政伟.注浆封孔法测定煤层瓦斯压力在平沟煤矿的应用[J].中国煤层气，2010，（3）.

[6] 郝长胜，孙宝雷.采空区埋管抽放技术在采煤工作面的应用[J].煤，2010，（4）.

浅谈低瓦斯矿井瓦斯防治 篇7

瓦斯是威胁煤矿安全的主要因素之一, 做好瓦斯管理工作的首要任务是科学认识瓦斯, 合理管理瓦斯。迄今为止, 中国80%左右的煤矿不同程度地发生过瓦斯事故, 而70%的瓦斯事故又发生在低瓦斯矿井内。特别是目前相当一部分低瓦斯矿井管理者及员工对瓦斯危害性认识不够, 对瓦斯的基本活动规律不清楚, 重视企业效益, 而忽视了瓦斯这一安全隐患, 导致煤矿瓦斯事故频发。因此, 有效实施低瓦斯矿井瓦斯治理, 杜绝瓦斯事故, 确保安全生产就显得尤为重要[1]。

1 瓦斯爆炸条件

矿井瓦斯是指以CH4为主, 并含有CO2、CO、H2S等的有毒有害气体的总称, 瓦斯爆炸必须满足以下3个条件:a) 当浓度达到5%~16%时, 瓦斯将会爆炸。5%为瓦斯爆炸下限, 16%为瓦斯爆炸上限。当瓦斯浓度处于8%~10%时, 其爆炸产生的威力最大;b) 引发爆炸的火源温度一般需达到650℃至750℃以上, 且火源接触瓦斯的时间大于瓦斯爆炸的感应时间;c) 空气中O2浓度。当矿井地下空气中O2浓度达到12%以上时, 瓦斯才会产生爆炸。瓦斯燃爆事故, 是一定浓度的瓦斯和空气中的O2, 在一定温度作用下产生的激烈氧化连锁反应所造成的事故。煤矿瓦斯燃爆是受限空间内的爆炸, 可产生2 150℃~2 650℃高温、100个大气压的冲击波和大量CO2、CO等有毒有害气体, 其传播和影响范围特别大。

2 低瓦斯煤矿瓦斯爆炸的因素

低瓦斯煤矿瓦斯爆炸的因素有很多, 大致可分为主观因素和客观因素, 例如自然因素、安全装备水平、安全技术手段、安全管理水平和安全意识等, 在这些因素共同作用下就将导致瓦斯事故的发生。

2.1 主观因素

2.1.1 煤矿开采条件差

据统计, 中国小煤矿总数占矿井总数85%左右, 小煤矿井下工作条件普遍差、安全措施不到位、管理不规范等问题是导致事故的主要原因。

2.1.2 对瓦斯安全防范意识不够

在低瓦斯煤矿井中发生爆炸的主要原因是管理人员安全意识薄弱, 简单地认为低瓦斯煤矿内不会发生爆炸, 或认为在低瓦斯煤矿内几乎不会发生爆炸事故, 所以导致相关人员放松管理, 制定制度也不够健全。若在瓦斯员未按规定检查瓦斯或风量不足的情况下进行井下作业等都是极其危险的。

2.1.3 未能及时准确地确定瓦斯爆炸的浓度下限

很多低瓦斯矿井瓦斯监测监控设备落后, 运行不正常现象也时有发生, 这都会导致其无法对矿井内瓦斯的各项指标进行实时和准确的监测监控。

瓦斯主要组成成分为CH4, 是引起爆炸的主要成分。经实验表明, CH4一般爆炸浓度的下限为5%, 但瓦斯组成成份不单一, 除了CH4以外, 其中还混有正己烷、H2、异丁烷等可燃重烃气体。以上几类可燃气体的存在会降低瓦斯浓度的爆炸下限, 从而加大了瓦斯的危险性。上述观点由中国矿业大学的安全工程学院导师李增华教授通过大量试验得以证明, 下面对以上观点进行详细阐述。

a) 强点火源下的瓦斯爆炸CH4气体浓度下限。CH4在强点火源的环境下, 其爆炸浓度下限降至3.65%, 瓦斯的爆炸危险性也随之增加。实验结果证明, CH4混合气体在空气中的爆炸浓度下限是5%, 说明CH4的爆炸下限明显受强点火源影响。在强点火源下CH4气体含量对爆炸的影响如表1所示;

b) 强点火源下的瓦斯爆炸H2浓度下限。在强点火源的环境下, 瓦斯爆炸的浓度下限受H2含量影响。当H2含量达0.5%时, CH4的爆炸下限为2.4%;而当H2含量为1%时, CH4的爆炸下限为1.49%;当H2含量为1.5%时, CH4的爆炸下限则减低到1.2%。因此可明显得出H2浓度直接影响着CH4混合气体的爆炸下限;

c) 强点火源下瓦斯爆炸正己烷、异丁烷浓度下限。在强点火源的环境下, 瓦斯爆炸的浓度下限受正己烷、异丁烷等可燃气体含量影响。正己烷与异丁烷的浓度对瓦斯气体爆炸影响巨大, 当异丁烷浓度仅为0.2%时, 却能将CH4混合气体的爆炸下限降低到2.52%[2]。

2.2 客观因素

2.2.1 混入了可燃气体

可燃气体主要是指CO、C2H6、H2S、H2等, 因为这些气体具有可燃和爆炸性, 当这些气体混入空气和瓦斯中, 不仅会降低瓦斯爆炸下限, 而且会增加这些可燃气体的总浓度。

2.2.2 混入爆炸性煤尘

由于煤尘与O2在火的作用下, 将发生化学反应释放出可燃气体。因此在空气和瓦斯中混入煤尘后, 将增加瓦斯爆炸的概率。

2.2.3 混入惰性气体

惰性气体主要是指卤族元素、He、CO2等, 当这些气体混入空气和瓦斯中, 将会减少O2的浓度, 同时降低了瓦斯爆炸的下限。

2.2.4 混合气体的初压与初温

通过实验证明, 初压越大, 燃点温度就越低, 当混合的气体短时间内被压缩为原始体积的1/20后, 由于在压缩的作用下, 混合气体自身产生热量, 从而引发自行爆炸;当初始温度越高时, 瓦斯爆炸界限也随之越大。

2.2.5 瓦斯聚积

如果通风管理不善, 最容易引起瓦斯积聚。通风系统不合理则容易造成多次串联、循环风和风流短路等现象, 矿井的供风地点会因此造成风量不足, 引发瓦斯积聚。局部通风管理不善 (例如安装地点不正确、全压风量不足、风筒漏风严重等) 容易造成供风地点风量不足, 引发瓦斯积聚, 从而造成瓦斯事故。根据数据显示, 在2006年的37起瓦斯爆炸特大事故中, 由通风系统不合理引起的爆炸事故有22起, 由局部通风管理不善引起的爆炸事故有8起。

2.2.6 存在引爆火源

在对井下工作面进行爆破时, 如果炮眼附近的钻孔和裂隙出现封堵不严的情况, 则很有可能出现虚炮, 就容易产生强点火源。以福建省的一处煤矿为例, 该矿井结构较为复杂, 存在严重裂隙, 该煤矿虽为低瓦斯矿, 但由于井下爆破时出现虚炮, 局部瓦斯聚积, 与强点火源接触后, 发生了瓦斯爆炸。还应杜绝出现引爆瓦斯的其它火源, 例如煤炭自燃、静电火花、摩擦撞击的火花、电气火花、爆破火花。电气火花是瓦斯爆炸的主要火源, 应重点预防。

3 防治低瓦斯矿井内瓦斯爆炸的对策

a) 加强教育培训, 提高员工瓦斯防范意识, 要认识到低瓦斯矿井也会发生瓦斯爆炸;

b) 要严格执行“三人连锁放炮制”与“一炮三检制”制度;

c) 要确保矿井通风可靠, 保证矿井风量充足;

d) 了解瓦斯的分布情况, 防止出现盲巷、高冒顶处的瓦斯聚积;并采取有效措施防止回采工作面上隅角和工作面的瓦斯聚积;

e) 井下要使用防爆型电气设备, 严禁供电线路及电气设备失爆;严禁在微风、无风的联络巷和瓦斯易积聚区域安设电气设备。每班至少检查一次安在采掘工作面回风巷的电气设备。井下禁止动火作业, 确需进行动火作业的, 作业前要组织现场调研, 进行危险源辨识, 制定安全技术措施, 必须严格行使审批程序, 加强现场瓦斯检查, 发现瓦斯超限立即停止作业;

f) 炮掘作业应采用一次全断面爆破, 水泡泥、炮土封堵严实。爆破后, 爆破工、瓦检工和班组长必须首先巡视爆破地点, 检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架和瞎炮等情况;

g) 研究矿井裂隙场的分布情况, 需防止因采动而使裂隙带和老窑相通, 造成瓦斯聚积、瓦斯爆炸;

h) 加强对瓦斯的监测监控, 确保设备正常运行, 发生瓦斯预警时, 必须先停止生产作业, 进行原因分析并采取有效措施后方可生产作业。发生瓦斯超限时, 必须在立即查明超限浓度、范围、原因后向矿调度和系统负责人汇报, 按事故处置措施进行停工、断电、撤人[3]。

4 结语

大部分瓦斯事故都发生在低瓦斯矿井, 低瓦斯矿井管理者要提高认识、加强管理, 一旦认识上存在误区, 管理上出现失误, 就算在低瓦斯矿井内也极易引发重大瓦斯事故。所以, 在低瓦斯矿井的瓦斯防治和治理工作上决不能掉以轻心。从管理、环境、设备、人员等方面着手, 加强防范意识, 对瓦斯进行实时监测监控, 采取行之有效的措施加强现场管理, 只有这样才能有效杜绝低瓦斯矿井瓦斯事故的发生。

参考文献

[1]崔刚, 陈开岩.矿井通风系统安全可靠性综合评价方法探讨[J].煤炭科学技术, 1999 (12) :15-17.

[2]昊中立.矿井通风与安全[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2010.

瓦斯矿井规划建设 篇8

1 低瓦斯矿井瓦斯异常区综采面瓦斯事故原因分析

低瓦斯矿井瓦斯异常区综采面事故主要有瓦斯中毒及瓦斯异常导致爆炸两种, 其事故发生率较高, 损失较为严重。为了更好的对其进行治理和预防, 首先要对低瓦斯矿井瓦斯异常区综采面瓦斯事故的原因进行详细的分析, 以便于对其进行治理。

1.1 低瓦斯矿井瓦斯异常区综采面瓦斯中毒事故原因分析

发生瓦斯中毒、窒息事故与许多因素有关, 但总的来说, 主要与自然因素、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关, 发生瓦斯中毒、窒息事故往往是以上因素相互作用所导致的。煤矿开采条件差, 矿井通风系统紊乱是导致低瓦斯矿井瓦斯事故的由于原因。低瓦斯等级矿井, 但是由于受地质构造复杂影响, 给开采工作增加难度, 加上矿井通风系统经常遭受周边小窑的非法干扰, 矿井的风流会出现紊乱, 通风系统经常遭受破坏, 造成内部漏风和外部漏风, 加上受自然风压影响, 矿井通风系统不稳定。有时会检测出瓦斯超限现象。通风安全技术措施、通风安全设施不完善或安装不及时;局部通风管理不位, 采掘工作面常处在无风或停风作业现象;采掘工作面大多采用串联通风, 采掘工作面无进行气体检测, 不能及时掌握井下巷道中瓦斯浓度的状况;所有因素容易光学瓦检器还在水仑处悬挂着。放炮管理混乱。装药封泥、母线的检查、一炮三检、放炮安全距离、警戒等等在现场完全没有得到落实, 以至四起事故皆是放炮产生火花, 安全距离不够所造成的。加上煤矿从井口到作业地点行走线路长, 煤层有的是薄煤层, 有的是急倾斜, 针对此种情况煤矿没有采用机械运输人员和材料, 布置巷道时断面窄小、坡度陡, 没有考虑工人的体力承受程度, 工作任务压得重, 造成现场作业人员违章蛮干的情况发生。矿级跟班干部安全责任制未得到落实。在现场没有及时制止违章, 相反还带头违章、参与违章, 现场管理混乱。种种原因导致了低瓦斯矿井存在事故隐患。

2 低瓦斯矿井瓦斯异常区综采面的瓦斯治理

2.1 针对低瓦斯矿井瓦斯中毒的治理

针对低瓦斯矿井瓦斯中毒的原因, 可以找出低瓦斯矿井瓦斯中毒治理的主要方向。首先要建立健全通风管理组织机构和规章制度, 切实加强矿井通风管理, 要彻底消灭采掘工作面无风、微风或循环风作业等现象, 以防止瓦斯事故的发生。完善劳动组织管理和职工安全培训工作, 加快矿业操作安全管理的进程。为了防止瓦斯积聚导致瓦斯事故, 低瓦斯矿井开采企业还要加强通风, 促进矿道内空气流通, 减少瓦斯积聚。矿井应合理选择最佳的矿井通风系统, 详细制定好确保系统完善措施, 使矿井有效的风量能够正常满足安全生产需要。加强局部通风管理, 杜绝井下各工作面出现无风、微风作业。加强栅栏、密闭的管理, 对采掘工作面停工的巷道、小眼必须及时进行密闭、揭示警标处理, 并详细制定管理措施加强管理。合理生产布局, 防止工作面出现不合理的串联通风, 长距离通风、循环通风。

同时加强瓦斯浓度检测, 准确掌握矿井中瓦斯浓度的变化, 是防止瓦斯事故的发生。及时处理局部的瓦斯积聚, 如工作面长期停工造成瓦斯积聚或检查中发现个别工作面出现瓦斯积聚, 矿技术部门必须及时制定好瓦斯积聚处理风筒, 做舍本求末的事。严格放炮管理工作。据调查, 低瓦斯矿井的电器设备少, 产生火花的最大概率就是放炮这个环节, 必须按照《煤矿安全规程》对放炮的有关规定严格执行, 做好“三泥”装填和一炮三检工作, 杜绝违章放炮。

3 低瓦斯矿井瓦斯异常区综采面安全事故的预防———人员安全意识的培养

为了更好的落实低瓦斯矿井瓦斯事故, 必须树立以人为本的思想, 通过对采矿人员及有关技术负责人的技术培养, 保障开采技术保障, 减少低瓦斯矿井瓦斯事故。另外还要加强人员安全意识的培养, 通过定期举行安全培训, 提高技术人员及班组负责人的安全意识, 落实安全生产。

4 结论

通过上述论述可以看出, 瓦斯事故的防止工作是一项长期性、全员性的复杂工作, 一方面要通过人员培训提高安全意识, 另一方面还要通过技术人才培养, 合理设置采煤区, 加强通风设计, 减少瓦斯积集, 减少事故发生。矿业开采企业必须扎实开展瓦斯治理工作, 加大矿井瓦斯浓度检测资金投入, 加快报警系统建设, 为低瓦斯矿井的安全打好坚实的基础。

(上接71页) 平安龙江和促进我省社会主义新

参考文献

[1]王佳.低瓦斯矿井安全生产的实施[J].矿业安全, 2007, 12.

[2]张威.低瓦斯矿井安全控制技术[J].中国矿业, 2006, 3.

[3]方东平.低瓦斯矿井安全监理与管理[J].安全生产, 2005, 11.

[4]程乃学.低瓦斯矿井安全技术规范与操作守则[M].北京:科技出版社, 2007, 5.

高瓦斯矿井回采工作面的瓦斯治理 篇9

1 工作面概况

101工作面走向长920 m,倾向长160 m,面积147 605.7 m2。回采的太原组15#煤层厚4.35～5.24 m,平均厚4.74 m。工作面总体呈一向斜构造,轴向N60°W,向西倾伏,向斜轴部即为工作面内最低点。顶板多为泥岩,节理、裂隙发育,局部为炭质泥岩、中粒砂岩。底板多为灰色铝质泥岩,质软,节理较发育。

2 瓦斯治理措施

根据天池煤矿首采面的瓦斯和巷道系统情况,结合目前国内外瓦斯治理经验[2,3,4],实际采用风排、尾排和高抽巷高位抽放等综合瓦斯治理技术。

2.1 回风巷和瓦斯尾巷联合排放瓦斯

瓦斯尾巷和回风巷平行布置,在回风巷外侧煤柱间距10 m处,每间隔45 m开掘一联络巷与回风巷相连通。101工作面风量分配及排放瓦斯量、瓦斯浓度控制参数见表1。

2.2 高抽巷抽放瓦斯

101工作面瓦斯涌出量预测结果显示,工作面绝对瓦斯涌出量为22.28 m3/min(日产量3 000 t)～29.70 m3/min(日产量4 000 t)。由于设计最大风排瓦斯量只有19.2 m3/min,尚有13.0～20.0 m3/min的瓦斯需通过抽放来解决。采用高抽巷抽放瓦斯来解决上述问题。101工作面高抽巷开口位于工作面回风巷内,距回风巷40 m,与煤层顶板法线相距15～40 m,为半圆拱断面(2.4 m×2.4 m),主要用于抽放上邻近层卸压瓦斯和采空区瓦斯。101首采工作面投产前,在高抽巷外口封闭接入矿井瓦斯抽放系统进行抽放,计划抽放瓦斯混合量20～40 m3/min,瓦斯浓度40%～60%。

3 101工作面回采期间瓦斯涌出规律

3.1 101工作面回采期间瓦斯涌出情况

101首采面自2006年5月2日集团公司预验收后开始准备生产,5月试生产,6月开始正常生产,截至2006年11月20日,工作面累计进尺386 m,生产原煤约50万t。101工作面回采期间总的瓦斯涌出量与工作面日产量、生产的连续性等密切相关(图1)。5月,在工作面初次来压之前,瓦斯涌出量小(约10 m3/min);工作面初次来压后,采空区瓦斯涌出明显增大。6—7月,工作面推进速度慢,日产量低(日产量2 000～3 000 t),瓦斯涌出量相对较低(20～26 m3/min)。8月以后,特别是10—11月,工作面连续生产,日产量高,绝对瓦斯涌出量较大(28～35 m3/min)。

3.2 初次来压和周期来压瓦斯异常涌出分析

根据101工作面回采期间的瓦斯涌出数据,绘制了工作面推进距离与瓦斯涌出量的变化关系曲线(图2)。对101工作面初次来压和周期来压瓦斯异常涌出[5]进行了分析。

由图2可看出,在工作面顶板初次来压时(5月23日),绝对瓦斯涌出量突然增大(由7.20 m3/min增加至约12.00 m3/min);此时工作面推进距离为31.40 m,结合顶板矿压观测资料,可以确定101工作面的初次来压距离约为31 m。初次来压后,当工作面向前推进至50,70,90,110,130 m时,由于顶板周期来压时顶板垮落造成采空区瓦斯涌出增加,工作面绝对瓦斯涌出量均发生突然增大现象(增大幅度10%～30%)。由此可初步确定周期性来压步距约15 m。

4 瓦斯治理效果分析

4.1 高抽巷抽放瓦斯效果与合理抽放区域分析

高抽巷与开采煤层顶板的距离直接影响到高抽巷抽放瓦斯的效果。因此,试验考察了回采期间高抽巷与煤层顶板不同法线距离时高抽巷抽放纯瓦斯量的变化情况(图3)。根据101工作面的地质特征,沿煤层走向,高抽巷与15煤层顶板的法距从里向外发生了变化(里端法距为33 m,逐渐减少到14 m左右后又逐渐增大,外端的最大法距为44 m);在距工作面开切眼位置约200 m处存在一椭圆形陷落柱,陷落柱长轴60 m左右,短轴40 m左右。

由图3可以看出,6月1日前,由于工作面推进距离短,顶板覆岩卸压范围和采空区范围小,采空区瓦斯积存量少,加上里端斜巷与切眼连通,抽放的瓦斯浓度和瓦斯量都很小,当工作面推进100 m(6月21日)后,由于15#煤煤层顶板随采随冒性好,高抽巷的抽放浓度和抽放量随之逐渐增大,特别是在陷落柱位置附近,高抽巷抽放瓦斯浓度达19.5%,最大抽放瓦斯量达24.4 m3/min(9月25日)。陷落柱结束后,煤层顶板完整,高抽巷抽放量有所降低,但随着高抽巷与15煤顶板法距的减小,高抽巷的抽放量又有所增加,10月、11月高抽巷抽放瓦斯纯量7.63～21.94 m3/min,平均抽放量14.17 m3/min,平均瓦斯抽放率达55%。

根据试验考察发现,高抽巷与煤层顶板的法距15～20 m时,瓦斯抽放效果较好。

4.2 联络巷合理布置与尾巷排放瓦斯效果分析

尾巷与回风巷间距15 m平行布置,通过联络巷连通,各联络巷之间的距离见表2。联络巷位置与工作面开采位置相对关系造成了工作面尾巷的风量、排放的瓦斯量和时间呈周期性波动,联络巷间距的合理布置直接影响到尾巷排放瓦斯的效果。因此,绘制了不同时期尾巷风量与尾巷瓦斯排放量的变化关系曲线(图4)。

由图4可以看出:① 6月1日,工作面接近联络巷2,距离联络巷1较远,此时尾巷的风量由初始的719 m3/min降低到480 m3/min,尾巷的瓦斯浓度由1.1%上升到1.6%;当工作面推过联络巷2,尾巷的风量又增加到810 m3/min,其主要是尾巷风路的风阻变化所致。②工作面过联络巷6—7时,由于联络巷6—7的间距50 m,10月1日,工作面接近联络巷7时,尾巷风量由530 m3/min降低到403 m3/min,尾巷的瓦斯浓度由1.0%左右上升到1.63%左右;此时工作面总的瓦斯涌出量达32 m3/min,当工作面过联络巷7,瓦斯浓度很快就降下来,治理尾巷瓦斯超限就较为容易。

现场试验表明:101首采工作面初始端联络巷40 m的间距偏大,30 m的间距应更为合理。

5 结论

(1)101工作面的初次来压距离约31 m,周期来压步距约15 m。

(2)试验考察表明:101工作面高抽巷与15#煤层顶板的法距在15～20 m时,瓦斯抽放效果较好。

(3)尾巷与回风巷间的联络巷间的距离偏大,30 m时更为合理。

(4)采用回风巷、瓦斯尾巷联合排放瓦斯和高抽巷抽放瓦斯等综合瓦斯治理技术,可以实现高瓦斯矿井工作面回采期间的安全生产。

摘要：矿井瓦斯涌出、煤与瓦斯突出等问题,是影响煤矿正常生产和威胁矿工人身安全的重大问题。针对天池煤矿首采工作面的瓦斯地质特征,采用了回风巷、瓦斯尾巷联合排放瓦斯和高抽巷抽放瓦斯等综合瓦斯治理技术。分析了天池煤矿首采工作面回采期间瓦斯涌出规律与瓦斯治理效果关系,对天池煤矿深部开采和其他高瓦斯矿井治理瓦斯具有借鉴作用。

关键词：高瓦斯矿井,回采工作面,瓦斯涌出量,瓦斯治理

参考文献

[1]范维唐.以瓦斯治理和“一通三防”为重点同心协力开创煤矿安全生产新局面[Z].中国矿业年鉴,2003.

[2]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社,2001.

[3]俞启香.矿井瓦斯防治[M].北京:中国矿业大学出版社,1992.

[4]胡千庭,蒋时才,苏文叔.我国煤矿瓦斯灾害防治对策[J].矿业安全与环保,2000,27(1):1-4.

瓦斯矿井规划建设 篇10

煤矿安全生产是煤矿行业中的重要环节, 近年来, 煤矿瓦斯事故时有发生, 给煤矿安全生产带来了巨大的安全隐患[1]。加强煤矿瓦斯治理工作, 减少安全隐患, 是煤矿行业发展过程中的重点内容[2,3]。随着开采技术的不断提升和开采深度的不断深入, 瓦斯治理工作的难度也相应加大, 只有依靠科学、合理的瓦斯治理技术, 根据现场实际情况, 积极采取瓦斯治理措施, 改善通风条件才能杜绝瓦斯事故的发生, 促进安全生产稳步发展[4,5,6]。

竹林山煤矿属于高瓦斯矿井, 随着开采的延伸和产量的不断增加, 瓦斯涌出量也呈逐年增大趋势。在开采过程中, 瓦斯治理仍是该矿今后安全工作的重中之重。同时, 随着该矿技术的不断改造, 安全管理、设备等方面有了较大的提高, 但是在煤矿瓦斯治理方面仍然存在一些问题, 本文分析了竹林山瓦斯治理过程存在的问题, 并制定了相应的治理方案, 瓦斯治理工作取得了良好的效果。

1 矿井概况

竹林山煤业有限公司隶属于山西阳城阳泰集团, 矿区位于阳城县西北25 km处, 其核定生产能力为1.2Mt/a, 现开采3号煤, 煤层平均厚度为4.86 m。本井田所在区域构造背景为山西中隆起和沁水台向斜的南端, 区域地层走向总体为东西或北西西向, 倾向北, 倾角小于10°, 区域构造形态为单斜构造, 构造总体简单类型。矿井为斜井开拓系统, 共有主斜井、副斜井、回风立井3个井筒, 主斜井提升煤炭和人员, 副斜井提升材料设备, 兼作进风井及安全出口, 回风立井回风且设有梯子间, 兼作安全出口。

主采3号煤层位于二叠系下统山西组中下部, 埋藏深度变化范围为150 m~524 m, 平均为337 m。该煤层瓦斯含量在4 m3/t~12 m3/t之间, 钻孔瓦斯流量衰减, 透气性系数为2.93 m2/ (MPa2·d) , 经核定属于可抽采煤层。煤层厚度变化范围为3.04 m~6.48 m, 厚度变化系数23.91%, 平均厚为4.75 m, 可采系数100%。煤层结构比较复杂, 内有0层~5层夹矸, 煤层上部含夹矸少而薄, 煤层下部含夹矸多而厚, 夹矸厚度变化范围为0.02 m~0.56 m。煤层稳定, 其单轴抗压强度变化范围为6.2 MPa~20.1 MPa, 平均为13.1MPa。

2 通风及瓦斯抽采现状

2.1 工作面通风概况

矿井现布置有一个综采工作面和两个掘进工作面。回采工作面为1321工作面, 位于1300采区东部, 埋深380 m, 瓦斯含量在10 m3/t~11 m3/t之间, 工作面设计长度为156 m, 顺槽长度960 m, 采高4.46 m, 采煤方法为走向长壁式一次采全高。掘进工作面为1322正、副巷, 位于1300采区东部, 埋深480 m, 瓦斯含量在11 m3/t~12 m3/t之间, 采用双巷机械化掘进, 锚网支护, 锚索补强。

矿井通风方式为中央分列式抽出式通风, 安装有两台FBCDZ No.26型対旋轴流式通风机, 电机功率2×355 k W, 通风方法为“两进一回”, 总进风为6 628m3/min, 总回风为6 758 m3/min, 总回风瓦斯浓度基本保持在0.25%~0.5%之间。综采工作面采用“双U通风”, 为“两进两回”, 配风量为2 481 m3/min, 瓦斯涌出量为15.29 m3/min。掘进工作面采用双巷掘进, 采用局部通风机压入式通风, 实现了双风机、双电源自动切换。掘进巷瓦斯涌出量为8.86 m3/min, 而风机配风量达到1 772 m3/min。

2.2 瓦斯抽采情况

矿井3#煤层水文地质条件简单, 煤层无自燃发火倾向, 煤尘无爆炸危险, 无地温异常现象。矿井2013年度瓦斯相对瓦斯涌出量为43.53 m3/min, 绝对瓦斯涌出量为24.37 m3/t, 属高瓦斯矿井。

抽采系统采用双源双系统抽采, 抽采方式以本煤层抽采为主, 采空区抽采为辅, 预抽与边采边抽、边掘边抽相结合。地面建有瓦斯抽放泵站一座, 安装有2BEC-62型水环式真空泵两台, 一用一备, 用于高负压瓦斯抽放, 安装CBF400A-2BV3型水环式真空泵两台, 一用一备, 用于低负压瓦斯抽放。井下配有MK-3型全液压坑道钻机4台, VLD-1000型千米钻机1台, 对井下各点煤层进行抽采作业。

3 治理瓦斯存在的问题

3.1 工作面通风阻力大

矿井总风量不足, 通风断面小, 通风距离远, 造成通风阻力大, 工作面风量不足。其主要表现在三个方面:

a) 在生产能力提升后 (提升能力经技术改造后由原有90×104t/a提升为120×104t/a) , 主要通风巷道和通风设施能力都还保持在原有基础上, 无法在短时间内改变;b) 随着工作面的不断延伸, 通风线路随之加长, 通风阻力也随之增加, 工作面配风困难, 通风难度相应增大;c) 随着开采深度的不断加深, 矿井瓦斯涌出量不断加大, 瓦斯超限现象时有发生 (特别是工作面上隅角和掘进面回风流) 。

3.2 瓦斯抽采效果不佳

煤层透气性差 (透气性系数为2.93 m2/ (MPa2·d) , 钻孔瓦斯流量衰减速度快 (钻孔瓦斯流量衰减系数为0.020 1 d-1) 等方面的原因造成瓦斯抽采效果达不到预期要求, 使得采掘作业时瓦斯涌出量大, 采、掘接替困难。

问题主要体现在:

a) 抽采工艺落后, 无法实现大孔径、长距离、定向钻孔, 加之煤层透气性差, 钻孔瓦斯流量衰减速度快等原因, 致使很大一部分钻孔成孔后浓度过低或没有浓度, 最终达不到超前预抽的效果;b) 由于采掘条件的限制, 没有专门的供抽采作业施工的专用巷道, 导致生产过程中瓦斯抽采工作与采掘作业相互制约, 使得瓦斯抽采工作滞后于采掘作业, 煤体瓦斯无法提前得到预抽;c) 钻孔预抽时间短, 煤体残存瓦斯含量较大, 致使掘进过程中很大一部分瓦斯没有抽出, 导致作业时瓦斯涌出量增大;d) 因抽采设备自身条件限制, 导致钻孔成孔率低, 抽放效果达不到预期要求。具体表现为利用MK-3型钻机施工作业时, 因钻机自身无定位系统, 导致钻孔出现方位偏差, 无法及时调整钻进轨迹, 致使很大一部分钻孔达不到设计要求, 失去抽放意义。

4 瓦斯治理方案

针对瓦斯治理存在的诸多问题, 竹林山煤矿制定了相应的治理方案。

4.1 优化通风系统

合理的矿井通风系统是保证井下作业人员的生命安全和改善劳动环境的需要。只有向井下各用风地点提供足量的新鲜空气, 提供适宜的温度、湿度, 保持良好的气候条件, 才能保证通风瓦斯治理工作顺利开展。从以下三个方面优化矿井通风系统。

4.1.1 加强通风设施的管理

为保证矿井风量的稳定性, 提高密闭、风门、挡风墙等通风设施的建设质量, 加强通风设施的巡查、维护工作, 大大降低矿井漏风率, 保证了矿井通风系统的稳定性。

4.1.2 加强局部通风管理

局部通风机对于保证采掘工作面正常的安全生产起着举足轻重的作用, 制定了“三专两闭锁”、“双风机双电源自动切换”的通风安全控制模式。为降低无计划停电、停风造成瓦斯超限的风险, 实行“风机专线专用”, 提高局部通风的可靠性。

4.1.3 加强巷道管理降低通风阻力

为降低通风阻力, 保证矿井风量的稳定, 在开拓主要通风大巷和工作面巷道时, 加强了巷道的管理, 避免了巷道突扩、突缩或急转弯等现象。定期对巷道进行清理维护, 降低巷道的失修率, 保证巷道风流顺畅。对原有回风大巷进行拓宽改造和对皮带、轨道大巷横川进行密闭, 减少角联巷道, 提高矿井有效风量, 从而降低通风阻力。

4.1.4 优化通风系统缩短通风线路

为满足产能提升后矿井风量的需求, 新建吕庄回风立井, 其设计风量可达10 000 m3/min~12 000 m3/min, 通风能力可满足1.5 Mt/a的矿井。风井正式投运后, 可进一步优化通风系统, 缩短通风线路, 消除了矿井风量不足的隐患。另外, 为解决回采工作面上隅角瓦斯大的难题, 改善采煤和通风方法, 将原来的“放顶煤”工艺转变为“一次采全高”工艺, 将原来的“一进两回”通风方法改进为“双U通风”方法。采用该方法通风, 可以提高工作面通风能力, 消除上隅角风流涡流状态, 使煤尘和瓦斯通过上隅角经联络巷排入外“U”进风巷, 彻底解决上隅角瓦斯积聚超限问题, 提高工作面抗灾能力, 从而降低瓦斯事故发生率。

4.2 加强瓦斯抽采管理

从三个方面加强瓦斯抽采管理。

4.2.1 改进抽采工艺实现超前预抽

瓦斯抽采是保证矿井能否顺利生产、采掘能否正常接替的关键要素。为此, 该矿对矿井抽采系统进行了升级改造, 实现“双源抽采系统”。同时购买千米钻机, 对3号煤层进行抽放作业, 实现“大孔径”、“长距离”、“高浓度”超前预抽。用大功率的千米钻机对1322、1321以及东部未开采的3#煤层进行预抽, 钻孔间距7 m, 钻孔进尺在500 m以上, 保证待采煤层有2 a以上的预抽期。在掘进巷道打顺层孔进行采前预抽, 钻孔间距5 m, 钻孔进尺100 m以上。

4.2.2 多措并举确保抽采达标

为保证采掘作业顺利进行, 确保抽采效果达标, 考虑到MK-3型全液压坑道钻机和VLD-1000型钻机的优缺点, 设计对VLD-1000型钻机施工不到位的死角, 由MK-3型钻机进行补充作业, 使抽放钻孔能全方位覆盖煤层。为能随时检测煤体瓦斯含量, 投资建设了瓦斯含量测定实验室, 跟踪对工作面煤体瓦斯含量实时检测, 保证煤体瓦斯含量符合规定, 采掘作业顺利进行。实行现场管理, 进一步完善抽采系统, 安装自动计量装置, 实现分源抽放、分源计量, 由抽放科安排专职人员定期检查抽采系统, 及时排除故障, 定时检修和维护, 保证系统运行可靠。

4.2.3 延长抽放时间保证抽采到位解决采掘接替难题

由于竹林山煤矿3号煤层透气性差、钻孔流量衰减速度快, 在抽采钻孔施工不到位的情况下, 直接影响了矿井的采掘接替。为了尽可能地延长煤层预抽时间, 保证抽采到位和采掘作业的顺利进行, 计划调整掘进巷道的布置方式和回采工作面的通风方式, 实行“双巷”交替掘进和“双U系统”通风。调整后可以为抽采作业制造“空间” (利用专用抽采巷道进行抽放施工) , 缩短钻孔施工间距, 调整抽放钻孔负压, 实施“强抽强排”, 短时间内降低煤体瓦斯。

5 瓦斯治理取得的成果

经采取上述方案措施后, 瓦斯治理取得了显著效果, 主要体现在以下几个方面:

a) 优化通风系统后, 彻底解决了上隅角瓦斯超限问题, 靠两回风调节风窗的作用, 保证瓦斯涌出量的均匀分配;

b) 完成皮带巷和回风巷巷道改造310 m, 在通风线路有所加长时, 风机负压由原来的4 650 Pa降低到3 540 Pa, 预计随着新风井的即将投入使用, 不仅增加了矿井风量, 大大降低了风机负压, 而且降低了风机电耗;

c) 严格遵循应抽就抽、能抽多抽的原则, 通过多打孔、打深孔、有效孔的方式进行大范围的区域预抽, 综合实施小钻机边掘边抽、边采边抽, 千米机超前预抽的长短结合方法对本煤层进行抽放。地面实行双源抽放, 水环式真空泵2BEC-62型2台用于高负压抽放, CBF-400型2台用于低负压抽放, 矿井瓦斯抽采率达到45%, 经该矿瓦斯实验室测定瓦斯含量降到6.m3/t。

6 结语

通风安全管理对于煤矿安全生产具有十分重要的意义, 在现有条件下, 矿井通过挖掘通风潜力, 优化通风系统, 提高矿井瓦斯抽放能力, 从而发挥大采高采煤方法安全高效的工艺优势, 是资源整合矿井实现技术升级改造的可行途径。

摘要：通过分析矿井通风及瓦斯抽采的基本现状, 指出了工作面通风阻力大、瓦斯抽采效果不佳等的问题。制定了优化通风系统及加强瓦斯抽放管理等瓦斯治理方案, 通过采取一系列的具体措施, 瓦斯突出问题得到了有效控制。

关键词：大采高,瓦斯治理,瓦斯抽采,通风阻力,通风系统

参考文献

[1]肖俊贤, 李希建, 陈守坤, 等.瓦斯治理技术现状[J].煤炭技术, 2009, 28 (11) :77-79.

[2]纪洪伟.高瓦斯综采工作面瓦斯治理成功经验[J].煤炭技术, 2008, 27 (3) :80-82.

[3]胡鹏, 张林华, 丛秀枝, 等.郑州地区煤矿瓦斯治理现状与对策研究[J].中国矿业, 2013, 22 (9) :137-140.

[4]张飞, 范文胜, 祁昊.矿井通风安全现代化管理[J].煤炭工程, 2010 (5) :124-126.

[5]赵文利.矿井通风的安全管理探析[J].煤炭技术, 2013, 32 (5) :221-223.

瓦斯矿井规划建设 篇11

关键词：瓦斯抽采安全技术

1 矿井概括

八矿位于鹤壁矿区南部，井田南北走向5.25km，东西倾向1.7-1.9km，面积约7.9km2。井田为一隐伏井田，属单斜构造。二1煤为矿井唯一可采煤层，为二迭系山西组，平均厚度6.75m，平均倾角24°。井田内地质构造复杂，断裂构造发育，尤其小断层较多，煤层稳定性中等，局部存在明显的变薄现象，并呈条带状分布；2002年鉴定为煤与瓦斯突出矿井，随着开采深度的不断延伸，煤层中瓦斯含量逐渐增多，给工作面回采带来了严重影响，为解决这种现象，矿井综合抽放技术的应用解决了这一难题。

2 3103南工作面概况

3103工作面地面位于西扒厂北，地面标高163-168m。

地面起伏不大，全为可耕地；工作面上部为3101工作面采空区，下部为尚未开采的3105工作面，南至F53断层煤柱，北邻未开采的3103北工作面。工作面内地质构造复杂，在工作面中间有一煤层变薄带，变薄带煤层厚0.3-2米，变薄带宽25米，在工作面北部有13F6断层，对回采有影响，褶曲不发育。煤层倾角平均25°，平均煤厚6.5m，煤层直接顶为砂质泥岩，老顶为砂岩。煤层：直接底为砂质泥岩，老底为砂岩。地质储量：52.1万吨。3103上、下顺槽采用U29型棚支护。悬移支架炮采工作面。

3 3103工作面瓦斯参数情况

3103南工作面瓦斯含量按照焦煤科研所对3103中巷测得的瓦斯含量，原始瓦斯含量11.15m3／t，瓦斯压力0.9Mpa。抽放影响半径为3m。由于八矿属于是单一煤层，不具备开采保护层条件。八矿采取了区域防突措施和局部防突措施，即在底板抽放巷内施工穿层钻孔、顶板穿层钻孔、本煤层施工顺层抽放钻孔、上顺槽施工高位裂隙钻孔措施后，降低工作面瓦斯含量，为工作面回采提供了条件。

4 3103工作面抽采方案的确定

4.1 上、下顺槽及切眼预抽方案 上、下顺槽及切眼预抽煤层瓦斯采用的方式选用穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯，上顺槽已通过3101中巷穿层孔控制，切眼通过施工本煤层，目前正处于预抽期，3103下顺槽需施工预抽钻孔进行消突，采用在3103底抽巷施工穿层钻孔。

4.2 回采工作面预抽方案 工作面预抽煤层瓦斯选用了顺层钻孔预抽回采区域。通过在3103上、下顺槽施工大量顺层钻孔和在3103底抽巷施工顶板穿层钻孔预抽工作面中部薄弱地区的联合预抽方案。

4.3 回采期间工作面局部瓦斯抽采方案 采用顶板裂隙带、采空区埋管抽采来解决工作面回采期间的局部瓦斯问题。顶板裂隙带抽放通过在工作面中上部施工顶板抽放巷，在回采前封闭巷道进行巷抽；采空区埋管通过在工作面上顺槽抽采管路安设“干”字型埋管，并预埋在采空区内进行抽放。

5 抽采钻孔的布置方式

5.1 预抽3103下顺槽钻孔参数 布孔原则：①钻孔在预抽区域内均匀布置，并穿过煤层全厚进入顶板0.5m；②钻孔终孔间距以实测有效抽放半径为基础进行设计；③孔径94mm，以提高抽采瓦斯浓度。

在底板抽放巷抽放钻场内打钻，对下顺槽周围煤层瓦斯进行条带区域预抽。每个钻场布置6排8列54个孔，钻孔直径94mm，沿煤层倾斜方向呈扇形布孔，钻孔控制到下顺槽轮廓线外上帮20m、下帮15m范围。

5.2 预抽3103切眼钻孔参数 切眼采用穿层钻孔预抽区域防突措施，通过在3103中巷及3103上顺槽本煤层，预抽3103切眼两帮各15m范围煤体瓦斯。

5.3 3103上、下顺槽本煤层钻孔参数 在3103上、下顺槽内均匀布置顺层平行钻孔和伪倾斜钻孔进行区域预抽，设计为双排三花眼布置钻孔。上顺槽上排钻孔开孔距巷道底板1.0m，设计方位105°，倾角25°-28°，钻孔深度51米；下排钻孔开孔距巷道底板钻孔0.5m，设计方位121°，倾角26°-29°，钻孔深度56米；孔间距0.7米。下顺槽上排孔钻孔开孔距巷道底板2.3m，设计方位264°，倾角27-31°，钻孔深度90米，下排孔钻孔开孔距巷道底板1.5m，设计方位260°，倾角28°-32°，钻孔深度88米；孔间距0.7米。上下顺槽钻孔在空间上形成立体交叉，交叉距离不少于10米。为有效解决工作面中下部瓦斯较难抽放的问题，在底板抽放巷内，每隔5m布置一个顶板扇形抽放钻场，每个钻场布置10个孔，钻孔沿煤层倾斜方向呈扇形布置，钻孔直径94mm，对整个工作面瓦斯进行区域预抽。

5.4 3103工作面回采过程中高位裂隙钻场钻孔参数 3103上顺槽在掘进过程中，间隔90米掘进一个高位裂隙钻场，钻场与上顺槽平行距离为15.5m，距煤层顶板5-10米，工作面回采过程中，在钻场内布置12个钻场，上排孔距巷道底板1.0米，下排孔距巷道底板0.5m，钻孔深度平均80米，控制工作面上顺槽向下20米范围，解决工作面在回采过程中，采空区跨落中存在的裂隙中释放瓦斯。

6 钻孔封孔联孔工艺

进入封孔地点，首先要敲邦问顶，检查封孔周围的安全状况及支护状况，封孔下管前用风管将封孔段内的煤（岩）屑采用压风全程清扫干净。封孔长度为15m以上，封孔管用φ50聚氯乙烯管，返浆管选用4分钢管，注浆管选用4分软管。在封孔管前端2m处用定向封孔材料（2组药）固定在聚氯乙烯管上。将连接固定好聚氯乙烯管及4分注、返浆管同时快速地送至孔中预定深度。注浆管长度为2m，返浆管长为10m。然后采用安尔封堵钻孔孔口段，孔口段封孔深度1.5-2m，孔口段凝固时间不低于10min。压注封孔材料：采用风动注浆泵注浆，将封孔剂与水按一定比例混合后注入孔中，当返浆管有浆液流出时，钻孔内浆液已满，此时关闭返浆管路球阀，安装压力表后打开阀门继续注浆。保持注浆3分钟左右、压力表显示读数达到0.6MPa-1MPa后关闭返浆管阀门，此时钻孔内裂隙已经得到充分封堵。

7 结束语

3103工作面经过综合抽放技术后，工作面由原来的原始瓦斯含量11.15m3／t，经过不少于1年以上预抽期后，经测得最大残存瓦斯含量6.96m3／t，取得了明显的效果，有效的解决了工作面回采过程中瓦斯超限的现象，提高了工作面产量，增加了效益，保证了安全。

参考文献：

[1]苟星奎，李学海.顶板定向钻孔瓦斯抽采方法研究[J].价值工程，2013(04).

[2]李学海，苟星奎.定向长钻孔综合瓦斯抽采技术[J].价值工程，2013(05).

[3]曹静，姚宁平，姚亚峰，董洪波.煤矿坑道瓦斯抽采钻机变幅机构的设计及力学分析[J].煤矿机械，2013(05).

作者简介：

秦明发（1980-），男，河南鹤壁人，助理工程师，2008年毕业于河南理工大学，现从事技术管理工作。

矿井瓦斯及处理 篇12

1 影响矿井瓦斯涌出量的因素

1.1 地质因素

1.1.1 煤层和邻近煤、岩层的瓦斯含量

开采煤层的瓦斯含量高, 其瓦斯涌出量也必然大;开采煤层本身的瓦斯含量并不高, 但在开采煤层的上部或下部赋存有瓦斯含量大的煤层 (通常称之为邻近层) 或岩层, 由于受开采的影响, 这些邻近煤 (岩) 层中的瓦斯就要大量流入开采煤层的采空区和生产空间, 从而增加了矿井的瓦斯涌出量。这些是矿井瓦斯涌出量的决定因素。此外, 邻近层的厚度、层数以及与开采层的间距等也都明显地影响到矿井瓦斯涌出量。

1.1.2 煤层和围岩的瓦斯渗透性

煤层与围岩的渗透性对于矿井瓦斯涌出量的大小具有十分重要的影响。渗透性强的煤层, 瓦斯易于在其中流动, 流速快, 瓦斯涌出强度大, 矿井瓦斯涌出量就大;围岩的瓦斯渗透性强, 有利于邻近层的瓦斯向开采层的开采空间放散, 矿井的瓦斯涌出量也随之增大。

影响煤层和岩层渗透性的因素除与原生孔隙度、孔隙大小、后期遭受构造破坏的程度及构造裂隙的性质有关外, 还与在受采动后煤层和围岩所产生的采动裂隙的发育程度以及采动裂隙发育的范围有关。采动裂隙的发育程度及发育范围又与顶底板岩石的机械物理性质、松散比、工作面长度、开采范围、作业方式等因素有关。

1.2 开采因素

1.2.1 开采规模

开采规模泛指开采深度、开拓和开采范围、矿井产量以及工作面个数、长度、推进速度等。在一定深度范围内煤层瓦斯含量随埋藏深度的增加而增大。在我国目前开采技术条件下, 开采深度越深瓦斯涌出量也就越大。在相似的瓦斯地质条件下, 开拓与开采范围大、产量高的矿井、水平和采区其绝对瓦斯涌出量相对说比较大。当开拓与开采达到一定范围, 产量达到一定水平之后, 矿井相对瓦斯涌出量达到一定数量后变化不大。

在生产工艺和瓦斯地质条件基本相似的条件下, 随着产量的增减矿井绝对瓦斯涌出量有明显的增减, 而相对瓦斯涌出量的变化则不明显。

通过实测分析认为, 当矿井开采具有一定规模后, 如果矿井涌出的瓦斯主要来源于采落的煤块时, 随着产量的变化, 对绝对瓦斯涌出的影响较为显著;如果瓦斯主要来源于采空区和煤壁, 随产量的变化对相对瓦斯涌出量的影响较为显著。

1.2.2 开采顺序

近距离多煤层或厚煤层分层开采时, 首采煤层 (或首分层) 瓦斯涌出量较高, 除因本身的瓦斯涌出量外, 邻近层或其他分层的瓦斯, 也会通过各种途径涌入首采层的采空区和开采空间中来。

1.2.3 开采方法

顶板管理采用全部垮落法, 由于顶板的垮落和松动范围较大, 其瓦斯涌出量就比较大;而采用充填或部分充填法, 其瓦斯涌出量相对比较小。采区煤柱多, 工作面采空区丢煤多, 回采率低的采煤方法 (如落垛采煤法) 的采区, 瓦斯涌出量比较大。回采工作面初次来压、周期来压时, 以及产生冲击地压时, 瓦斯涌出量都会大大增加。据统计资料表明, 周期来压比正常生产时, 其瓦斯涌出量增加60%左右。

1.2.4 生产工艺过程

在同一采掘工作面中, 由于不同的生产工艺过程, 瓦斯涌出量差异很大, 一般在落煤时瓦斯涌出量为最高。

1.2.5 通风压力和风量

通风压力的增减, 必然影响到瓦斯涌出平衡压力的变化, 即影响到矿井瓦斯涌出量的变化。抽出式通风的矿井, 瓦斯涌出量随着矿井通风压力 (负压) 的提高而增大, 压入式通风的矿井, 瓦斯涌出量随着矿井通风压力 (正压) 的降低而增加。

如果瓦斯主要来自开采煤层 (如单一煤层) , 则风量变化时, 绝对瓦斯涌出量变化不大, 风流中的瓦斯浓度将因风量的增加而减少, 反之增加。多煤层回采的采区内, 采空区可能积存大量高浓度的瓦斯, 风量变化将使原有的采空区瓦斯排出状况改变。以抽出式通风矿井为例, 风量增加时, 起初由于负压和采空区漏风量的加大, 一定数量的瓦斯从采空区涌出, 绝对瓦斯涌出量增加, 回风流中瓦斯浓度也急剧上升。上升到一定高度便开始下降, 但超过原有浓度要维持一段时间。经过一定时间绝对瓦斯涌出量才恢复接近原有浓度, 而回风流中的瓦斯浓度比原有浓度要低。风量减小时, 情况相反。可见风量变化, 能引起短时间内瓦斯涌出量的变化。这一时间的长短决定于采空区漏风中瓦斯浓度和瓦斯涌出量强度, 涌出强度越小延续时间越长。进行采区风量调节时, 必须注意回风流中的瓦斯浓度。

1.2.6 采空区管理

采空区是矿井瓦斯的一个重要来源。采空区内积存着大量的高浓度 (60%~70%) 瓦斯。如果采空区密闭的质量不好, 或其进、回风巷两侧通风压差较大, 就会造成采空区大量漏风, 而把更多的瓦斯带出来, 从而导致矿井瓦斯涌出量增大。

1.3 自然因素

1.3.1 大气压

大气压的变化是影响矿井瓦斯涌出量的一个重要因素。据美国有关资料统计, 有50%以上的瓦斯事故是发生在大气压急剧变化的时候。在我国不完全统计也有40%~50%的瓦斯事故是发生在大气压急剧变化的时候。阴雨天, 空气中水蒸气含量增加, 使大气压变低, 以抽出式通风而言, 造成矿井瓦斯涌出速度加快, 涌出量增大, 从而容易造成瓦斯积存, 引发瓦斯爆炸事故。

原因分析, 以大气压力Po, 井巷中任意一点的绝对压力为P1, 其通风阻力用hw表示。即:Po-P1=hw。当大气压下降时, 其值为△X。这时大气压为Po-△X, 矿井通风机工作状况不变, 矿井的通风压力也不变。那么, 这时P, 的绝对压力= (Po-△X) -hw=P1-△X。显而易见, 现在P1点的压力比原来小了△X, 致使阻碍瓦斯向外涌出的能力下降, 从而导致瓦斯向外涌出速度加快, 涌出量增大。因此, 在大气压发生变化的时候, 我们必须密切注视瓦斯涌出量的变化, 采取积极的措施, 以防止瓦斯积存造成瓦斯事故。

1.3.2 地震

地震是一个增大瓦斯涌出量的因素。据前苏联谢布尼诺煤矿在地震期间对瓦斯涌出量的观测, 是正常时瓦斯涌出量的3.5~5倍, 最高时达到了10~15倍。

地震可以产生较大的地质构造变化, 它破坏了原有瓦斯涌出的平衡: (1) 破坏了采区与风流相隔离的密闭; (2) 增加了煤、岩层中的裂隙。其结果是增大了从顶底板及邻近层向采空区涌出瓦斯的强度;增大了从破坏的密闭涌向风流的瓦斯;经过新形成的裂隙增大了围岩和煤层流向生产区域的瓦斯。

地震还是诱发煤与瓦斯突出的重要因素。了解地震对瓦斯涌出的影响, 可使我们在突发事情来临时有所准备。

2 瓦斯治理技术

2.1 均压通风技术

均压通风技术适用于“孤岛”采煤工作面。为减少采空区瓦斯涌出, 在采煤工作面回风巷构筑调节风门调节风量, 通过回风巷增阻升压, 达到抑制采空区瓦斯涌出的目的。调压的幅度要进行事先预测, 为了克服调压的盲目性, 应事先进行阻力测定, 并绘出压力分布图, 通过分析计算, 确定出合理的调节值。一般控制与邻近采空区的压差在10Pa为宜。矿井通风系统是一个受多因素影响的动态系统。严格地说, 绝对或长期平衡是不现实的。只能作到尽量减小压差, 达到暂时平衡, 由于采空区与采面的压力关系随采面的推进而不断变化, 相对平衡可能演变为新的不平衡。因此, 要定期进行均压状态测定, 当系统或风量发生变化时, 应及时进行风压调正。

2.2 抽排回风隅角瓦斯

根据采面开采的特殊性, 把回风顺槽靠近采空区的最后一排切顶柱定为分界线, 往里为采空区, 往外到与采面风流交汇处的范围内定为采面回风隅角。

在瓦斯涌出异常区, 遇到最多的问题就是采煤工作面回风隅角瓦斯浓度超限。最有效的治理方法就是在回风巷中安设抽排风机, 通常的做法是在距工作面煤壁60~80m处安设FSD2×18.5kw对旋抽压式局部通风机, 在风机吸风侧安装使用可缩刚性风筒, 将风筒吸风口延至上隅角切顶柱之间顶板下0.5m处, 排风侧安装使用普通柔性风筒, 将抽排的瓦斯直接引入采区回风巷中, 并在吸风侧风筒内与排风侧风流汇合处安设甲烷传感器, 调节抽排风机吸风量, 使抽排风筒内风流中瓦斯浓度不超过3%, 排风侧风流汇合处瓦斯浓度不超过1%。

2.3 合理加大风量, 降低瓦斯浓度

2.3.1 采煤工作面

当采煤工作面初次放顶和周期来压时, 由于顶板垮落, 采空区瓦斯 (包括本面已采区、上分层已采区、上层煤已采区) 大量涌出时, 可以通过合理加大工作面风量稀释瓦斯, 并把瓦斯尽快排走。最大风量以工作面风速不超过4m/s为限, 一般可达到1500~1800m3/min, 同时要加强工作面的综合防尘工作, 确保回风流中煤尘不超限。

2.3.2 掘进工作面

当掘进工作面遇到地质变化时, 瓦斯涌出量会突然增大, 此时, 为确保正常的安全生产, 可采用的双风机供风, 使掘进工作面风量达到400~800m3/min, 最大风量以掘进巷道风速不超过4m/s为限。同时要加强掘进工作面的综合防尘工作, 防止回风流中煤尘超限。

2.4 设置导风帘

为降低回风隅角瓦斯浓度, 可用风筒布等材料在工作面中安设一道斜帘子, 把经过工作面的风量尽可能多地引向回风隅角, 冲淡瓦斯, 确保回风隅角瓦斯浓度不超限。

2.5 安设安全监控系统

对矿井所有采掘工作面和其它一些重要地点安设瓦斯传感器, 并具有断电功能, 当某点瓦斯浓度超限时, 能自动报警并断电, 确保不发生瓦斯爆炸事故。地面中心站主机内设有语言报警装置, 当瓦斯超限时, 发出语音报警提示, 根据需要, 中心站也可手动控制断电或复电。

2.6 双风机、双电源、自动切换分风

对瓦斯涌出异常区, 局部通风管理难度最大。为提高局部通风的可靠性, 近年来我们在部分矿井采用双风机、双电源, 通过JDQB——2J局部通风机双电源自动切换装置实现自动切换, 大大提高了局部通风机的可靠性。即安装两台局部通风机, 两路电源, 一台运转, 一台备用。档其中一台因故停风时, 另一台会在5分钟之内自动启动。当故障消除后, 会自动切换到另一台风机。

2.7 布置钻孔预抽排瓦斯

为掌握瓦斯治理的主动性, 对采空区或地质构造带积存的高浓度瓦斯, 可以提前布置钻孔, 利用瓦斯抽排泵抽排瓦斯, 把瓦斯浓度抽排带安全线以下, 确保今后采掘活动的安全可靠。

3 瓦斯排放技术

3.1 根据瓦斯浓度准确计算排放时间

3.1.1 若排放巷道的断面积为S (m2) , 长度为L (m) , 瓦斯平均浓度为C平 (%) , 排放前全风压处的瓦斯浓度为C实 (%) , 全风压处的风量为Q全 (m3/min) , 根据《煤矿安全规程》规定的允许排放瓦斯浓度为C允 (%) , 送入排放巷道的允许最大风量为Q允 (m3/min) , 排放时间为t (min) 。

即:Q允、Q全、t可以由以下公式计算求得:

由以上公式可知, 要保证全风压汇合处瓦斯浓度不超过1.5% (规程规定值) , 应利用风表和瓦斯检定器准确, 测定全风压处的风量和实际瓦斯浓度 (见图1) 。

Q全:全风压风量;

C允:《规程》允许浓度;

C实:排放前全风压的实际瓦斯浓度;

Q局:局部通风机送入巷道的风量;

C平:巷道平均瓦斯浓度。

例如:鹤矿集团南山煤矿盆底区掘进停工头巷道断面平均为S:8m2, 巷道长度200m, 测得巷道内平均浓度C平为40%, 全风压风量Q全为500m3/min, 排瓦斯前全风压处CH4:0.1%, 《煤矿安全规程》规定排放瓦斯的允许浓度不得超过1.5%即C允, 则该巷道内的最大供风量Q允和净排放时间t为:

说明, 在上述条件下:

①如果供入巷道的风量Q允大于17.5m3/min, 则回风流全风压处瓦斯浓度必然大于1.5%, 而造成超限排放, 因此在排放时必须严格控制。

②排放时t为92min, 是净排放时间, 不包括装设通风机、接风筒等而造成的影响。

3.1.2 采取正确的方法, 准确控制供入排放巷道的风量。一旦超过计算的最大允许风量或缩短了排放瓦斯时间, 都会造成全风压处瓦斯超限。

3.1.3 为了使瓦斯得到有效稀释, 当排放巷道中的瓦斯浓度超过3%以上时, 必须采取每5m或10m为一段的排放距离控制瓦斯排放量, 保证排放安全。

3.2 三级瓦斯排放及排放原则

3.2.1 三级排放

(1) 一级排放:临时停风或其它原因造成瓦斯积聚, 巷道瓦斯浓度不超过3%, 或超过3%但体积不超过0.5立方米时, 可由当班瓦检员、采掘班队长、电钳工三人共同组织排放;

(2) 二级排放:临时停风或其它原因造成瓦斯积聚, 巷道瓦斯浓度超过3%, 体积超过0.5立方米时, 系统简单, 排放瓦斯流经路线短, 必须制定排放瓦斯安全措施进行排放;

(3) 三级排放:启封已封闭的巷道 (停工区、老窑区、火区等) , 系统复杂, 排放瓦斯流经路线长, 必须制定排放瓦斯安全措施, 矿山救护队必须参加。

3.2.2 排放瓦斯必须执行的四个原则

⑴撤人:受瓦斯排放影响范围内的所有人员必须全部撤出;

⑵断电:受瓦斯排放影响范围内的所有电气设备必须全部断电;

⑶限量:瓦斯排放必须有限量措施, 严禁一风吹。

⑷警戒:在排瓦斯回风流所波及的巷道叉口设警戒。

3.3 排放瓦斯方法

排放瓦斯的方法一般有全风量压排放法、增阻排放法、风筒错口排放法和“三通”排放法等几种, 其中全风量排放和“三通”排放法使用较多, 现就以上两种排放法重点进行分析。

⑴全风量排放法

在不考虑全风压其它风流混合, 以及排放巷道内瓦斯浓度是相对平均的理想状态下, 如排放风流的瓦斯浓度为A (%) , 局部通风机风量为Q (m3/min) , 排放区内的瓦斯浓度为C (%) , 按等体积空气排放等体积瓦斯计算。

《煤矿安全规程》规定:在排放瓦斯过程中, 排出的瓦斯与全风压风流混合处的CH4和CO2浓度都不得超过1.5%。由公式可知, 当A要控制在1.5%以下时, 巷道的瓦斯浓度不能高于3%, 在这种情况下, 全风压风流混合处的瓦斯浓度才不会超过1.5%。这样既可节省排放时间, 也因瓦斯浓度较低不会对排放人员造成危害, 也就是说《煤矿安全规程》规定的当巷道中的瓦斯浓度在3%以上时, 必须制定排放措施的理论依据。

⑵“三通”排放法

当瓦斯浓度在3%以上时, 根据《煤矿安全规程》规定, 要由救护队进行排放。一般采用“三通”排放法较为安全。

“三通”排放法的优点:

①与全风量排放法比较, 供入巷道的风量大小可调节, 不会造成一风吹而使瓦斯超限。

②与增阻排放法比较不会造成因通风阻力过大而烧坏风机。

③与风筒错口法比较, 其风量控制稳定, 不会造成风量忽大忽小的问题。

④“三通”排放法使排放巷道中的瓦斯得到三次稀释, 有利于降低和控制瓦斯浓度。

“三通”风筒排放法:

在排放前先做一节长约3m的“三通”风筒 (如图2所示) 。将A端与风机连接, B端与进入排放巷道的风筒连接, C端通向回风巷道。在开启局部通风机前, 根据计算出的输入最大风量, 用绳子将B、C点捆扎一定程度, 以控制风量。在巷道D点挂一台便携式瓦斯检测报警仪, 便于直接连续检测瓦斯浓度。这时开启风机, 当瓦斯浓度继续上升时, 将B点绳子拉紧一点, 以控制排放巷道进风量, 使瓦斯浓度控制在1.5%以下, 当瓦斯浓度降低到1%以下, 并且稳定一段时间后, 队员进入巷道接下一节风筒, 以此循环进行。当瓦斯排放遇到倾斜的上山巷道时, 指挥员要进行协调, 因此处瓦斯浓度高, 应将B点绳子稍扎紧, 减少输入风量, 直到进入巷道迎头附近, 随着瓦斯浓度的降低逐渐将B点绳子放松, 将C点扎紧, 增加输入风量, 使C点绳子全部拉紧, B点绳子全部放松为至。由于队员在接风筒过程中是带风作业, 逐段前进, 人员始终处于低浓度瓦斯区, 并且在新风流附近。一旦氧呼吸器发生故障, 可利用新鲜风流供人呼吸, 避免发生窒息事故。

4 结论

4.1 瓦斯涌出量的异常给矿井安全生产带来了严重威胁, 但是, 只要我们对瓦斯涌出异常区的安全工作给与充分重视, 因地制宜采取相应措施并实施到位, 完全可以对其进行有效控制, 保障生产全顺利地进行。

4.2 矿井瓦斯管理是矿井通风管理的一项日常工作, 只要我们掌握了瓦斯积聚的特点, 采用了合理的处理方法, 严格执行《煤矿安全规程》和安全技术措施, 因瓦斯而引发的各类事故是完全可以避免的。

4.3 排放瓦斯的关键是控制全风压风流混合处的瓦斯浓度不超过1.5%, 因此在排放前和排放中要认真准确的检测巷道的瓦斯浓度和全风压混合处的风量, 采用合理的排放方法, 严格控制供入排放巷道的风量, 采取逐段排放, 保证安全作业。在排放瓦斯时, 矿井需要风量允许的情况下, 增大全风压风量Q全, 可以减小排放时间。