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1、盘江 培训课件2012 9 11 培训内容 矿井瓦斯灾害防治矿井防突灾害治理事故案例分析 一矿井瓦斯 一 瓦斯的性质瓦斯是煤矿生产过程中 从煤 岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称 它含有甲烷 二氧化碳 氮和数量不等的重烃以及微量的稀有气体等 但主要以甲烷为主 瓦斯是一种无色 无味的气体 空气的相对密度为0 554 由于比空气轻 故经常积聚在巷道的顶部 上山掘进工作面及顶板冒落的空洞中 1 1瓦斯在煤体内存在状态 游离状态 这种状态的瓦斯以自由气体存在 呈现出压力并服从自由气体定律 存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙内 游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比 与温度成反比 吸附状态
2、 瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上 吸着瓦斯 和煤的微粒结构内部 吸收瓦斯 吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下 瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上 形成很薄的吸附层 2 2瓦斯的特性 具有扩散性 窒息性 燃烧和爆炸性3瓦斯的危害爆炸性 燃烧性 窒息性 煤与瓦斯突出 3 二 煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出煤 岩 与瓦斯 二氧化碳 突出是煤矿采掘过程中发生的一种煤 岩 和瓦斯 二氧化碳 的突然运动 在很短的时间内 在煤体内部应力及瓦斯压力的共同作用下 从煤 岩 壁内部向采掘空间突然喷出煤 岩 和瓦斯 二氧化碳 的现象 简称突出 煤 岩 与瓦斯突出是一种伴有声响和猛烈力能效应的动力现象 它能摧毁井巷
3、设施 破坏矿井通风系统 使井巷充满瓦斯和煤 岩 抛出物 能造成人员窒息 煤层埋人 甚至可能引起瓦斯爆炸与火灾事故 因此它是煤矿最严重的灾害之一 4 三 预防瓦斯爆炸的措施1 容易发生瓦斯爆炸的地点 掘进工作面 采煤工作面上隅角及其它容易造成局部瓦斯积聚的地点等 2 引起瓦斯爆炸的主要原因 一是瓦斯积聚 二是引爆火源 三是管理失误 3 预防瓦斯爆炸的措施3 1加强通风管理 建立 系统合理 设施完好 风量充足 风流稳定 的通风系统 确保 通风可靠 5 通风可靠 抽采达标 监测有效 管理到位 隐患排除 综合利用 的二十四字煤矿瓦斯防治体第 首先提到的就是通风可靠 可见其在 一通三防 工作中的重要地位
4、 是瓦斯治理基础和基本要求 通风可靠 的要求是 系统合理 设施完好 风量充足 风流稳定 其中 系统合理 设施完好 是条件 风量充足 风流稳定 是结果 6 3 2构建 责任明确 制度完善 执行有力 监督严格 的管理机制 确保 管理到位 一是严格执行采煤工作面瓦斯治理验收制度 在进行采掘工作面设计时 必须同时设计瓦斯治理工程 并先于或同时施工 瓦斯治理工程未完工 工作面不准生产 二是严格瓦斯管理 坚持 瓦斯管理要有把握 留有余地 的原则 规定采掘工作面 回风流瓦斯报警值 断电值均设置为0 8 生产过程中若瓦斯浓度达到或超过0 8 必须停止作业 切断电源 撤出人员 采取措施进行处理 并责成有关部门查
5、找原因 三是制定瓦斯治理与综合利用考核管理奖惩办法 规定各级管理人员的瓦斯治理与利用责任制 对抽采效果达标的矿井及管理人员实施奖励 效果达不到要求或出现 一通三防 事故的单位 视为考核指标未完成 分别对单位及管理人员进行处罚 四是建立瓦斯治理工作体系建设例会制度 重点解决瓦斯治理工作中存在的隐患和所需的人 财 物 部署下一步的工作 7 五是在贯彻 煤矿安全规程 和上级有关 一通三防 方面规定 要求的基础上 制定巷道贯通 瓦斯排放 瓦斯抽采 监测监控 防治煤与瓦斯突出 一通三防 事故隐患排查和整改责任落实制度 瓦斯超限分析及隐患跟踪管理制度等管理制度 使 一通三防 管理工作制度化 标准化 规范化
6、 六是建立瓦斯超限报告和应急处置制度 井下一旦发生瓦斯超限 不论什么时间 严格按要求逐级汇报 8 七是加强职工培训 努力提高职工队伍的整体素质 培训要以服务职工全面发展为宗旨 以提升职工的价值为原则 牢固树立以人为本的培训价值理念 牢固树立严格遵循培训原则的培训运作理念 牢固树立最优化的培训效率理念 8 3 3加强监控系统管理 实现 装备齐全 数据准确 断电可靠 处置迅速 了确保 监控有效 3 4强化瓦斯治理 防范瓦斯积聚 3 5防范火源的产生3 5 1防范内因火源的产生 一是避免留设煤柱 二是加快采煤工作面推进度 三是防止漏 冒顶 四是加强日常监测 分析和管理等 9 3 5 2防范外因火源的
7、产生 一是防止明火 严格执行 煤矿安全规程 相关规定 二是加强放炮管理 防止放炮火源的产生 三是加强机电设备和电器设备的管理 杜绝电器火源的产生 四是加强机械设备的管理 杜绝摩擦火源的产生等 10 第二部分矿井瓦斯涌出预测一 瓦斯涌出形式 瓦斯涌出形式分为 普通涌出和特殊涌出 普通涌出 瓦斯从采落的煤及煤层 岩石的爆露面上 通过细小的孔隙缓慢而长时间的涌出 特殊涌出 煤层或岩层中含有大量的瓦斯 采掘时 这些瓦斯会在极短时间内 突然的 大量的涌出 有时还伴有煤粉 煤块 岩块 瓦斯的这种涌出形式叫特殊涌出 11 二 瓦斯涌出量 绝对瓦斯涌出量 单位时间涌出的瓦斯体积 单位为m3 d或m3 min相
8、对瓦斯涌出量 平均日产1吨煤所涌出的瓦斯纯量 单位是m3 t三 影响矿井瓦斯涌出量的主要因素1煤层和围岩的瓦斯含量 主要因素 2开采规模3开采顺序与开采方法4地面大气压的变化 12 四 矿井瓦斯涌出量预测方法分源计算法 统计法 煤层瓦斯含量法等三种 分源预测法 根据时间和地点的不同 分成数个向矿井涌出的瓦斯源 在分别对这些瓦斯涌出源进行预测的基础上得出矿井瓦斯涌出量的方法 矿山统计法 根据本矿井或邻近矿井不同深度已采水平的相对瓦斯涌出量的实测瓦斯涌出资料 通过统计分析 得出相对瓦斯涌出量随深度增长的规律 预测相邻矿井或延深水平瓦斯涌出量 13 煤层瓦斯含量法 按照煤层瓦斯含量与采后煤炭残余瓦斯
9、含量计算相对瓦斯涌出量 1分源预测法预测矿井瓦斯涌出量1 1矿井瓦斯涌出量构成关系矿井瓦斯涌出量构成关系如图1所示 其计算步骤 由下部开始分别计算开采层 邻近层 掘进工作面煤壁与落煤的瓦斯涌出量 然后向上按顺序计算出采煤工作面和掘进工作面的瓦斯涌出量 可得出生产采区瓦斯涌出量 生产采区瓦斯出量与已采采空区瓦斯涌出量之各即为矿井瓦斯涌出量 图1矿井瓦斯涌出构成关系关系图 14 1 1 1回采工作面瓦斯涌出量预测回采工作面瓦斯涌出量预测用相对瓦斯涌出量表达 以24h为一个预测圆班 采用式 1 计算 q采 q1 q2 1 式中q采 回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t q1 开采层相对瓦斯涌出量 m3
10、 t q2 邻近层相对瓦斯涌出量 m3 t 开采层和邻近层相对瓦斯涌出量计算方法见附录A 15 1 1 2掘进工作面瓦斯涌出量预测掘进工作面瓦斯涌出量计算用绝对瓦斯涌出量表达 采用式 2 计算 q掘 q3 q4 2 式中q掘 掘进工作面绝对瓦斯涌出量 m3 min q3 掘进工作面巷道煤壁绝对瓦斯涌出量 m3 min q4 掘进工作面落煤绝对瓦斯涌出量 m3 min 掘进工作面巷道煤壁和落煤瓦斯涌出量计算方法见附录B 16 1 1 3生产采区瓦斯涌出量生产采区瓦斯涌出量采用式 3 计算 3 式中q区 生产采区相对瓦斯涌出量 m3 t K 生产采区内采空区瓦斯涌出系数 如无实测值可参照附录D选取
11、 q采i 第i个回采工作面相对瓦斯涌出量 m3 t Ai 第i个回采工作面的日产量 t q掘i 第i个掘进工作面绝对瓦斯涌出量 m3 min Ao 生产采区平均日产量 t 17 1 1 4矿井瓦斯涌出量矿井瓦斯涌出量采用式 4 计算 4 式中q井 矿井相对瓦斯涌出量 m3 t q区i 第i个生产采区相对瓦斯涌出量 m3 t Aoi 第i个生产采区平均日产量 t K 已采采空区瓦斯涌出系数 如无实测值可参照附录D选取 18 1 1 6瓦斯不均衡性涌出考虑各区域瓦斯涌出的不均衡性 利用分源预测法预测的各区域的瓦斯涌出量需乘以瓦斯涌出不均衡系数Kn 如无实测值可参照附录D选取 2矿山统计法2 1矿井
12、相对瓦斯涌出量与开采深度的关系由式 5 表示 5 式中q 矿井相对瓦斯涌出量 m3 t H 开采深度 m H0 瓦斯风化带深度 m 相对瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度 m m3 t 1 19 说明 1 值确定 1 当有瓦斯风化带以下两个水平的实际相对瓦斯涌出量资料时 值由式 6 确定 6 式中H2 瓦斯带内2水平的开采深度 m H1 瓦斯带内1水平的开采深度 m q2 在H2深度开采时的相对瓦斯涌出量 m3 t q1 在H1深度开采时的相对瓦斯涌出量 m3 t 2 当有瓦斯风化带以下多个水平的实际相对瓦斯涌出量资料时 的加权平均值由式 7 确定 20 式中Hi 第i个水平的开采深度 m qi
13、第i个水平的相对瓦斯涌出量 m3 t n 统计的开采水平个数 2 H0的确定 1 H0可由式 8 确定 H0 H1 q1 2 8 式中符号同前 21 2 H0的确定 1 H0可由式 8 确定 H0 H1 q1 2 8 式中符号同前 22 2 根据实测煤层瓦斯基本参数确定 瓦斯风化带的下部边界可参照下列条件确定 甲烷及重烃的浓度之和占气体组分的80 按体积 瓦斯压力P 0 1 0 15MPa 相对瓦斯涌出量qCH4 2 3m3 t 煤层的瓦斯含量 W 1 0 1 5m3 t r 长焰煤 W 1 5 2 0m3 t r 气煤 W 2 0 2 5m3 t r 肥 焦煤 W 2 5 3 0m3 t r
14、 瘦煤 W 3 0 4 0m3 t r 贫煤 W 5 0 7 0m3 t r 无烟煤 23 2 2注意的几个问题 1 采用矿山统计法必须具备所要预测的矿井或采区煤层开采顺序 采煤方法 顶板管理 地质构造 煤层赋存 煤质等与生产矿井或生产区域相同或类似的条件 2 矿山统计法预测瓦斯涌出量外推范围沿垂深不超过200m 沿煤层倾斜方向不超过600m 3 当矿井相对瓦斯涌出量与开采深度之间不呈线性关系时 即 值不是常数时 应首先根据实测资料确定 值与开采深度的变化规律 然后再进行预测 第三部分瓦斯防治技术1瓦斯防治理念坚持以科学发展观统领全局 坚持以人为本 牢固树立 瓦斯不治 矿无宁日 的思想和 煤矿
15、瓦斯事故是可以预防和避免的 治理瓦斯是解放生产力 治好瓦斯是发展生产力 增强 一先进三保护 发展先进生产力 保护生命 保护资源 保护环境 瓦斯超限就是事故 的理念 的意识 实施煤矿瓦斯抽采的 生命工程 和 资源工程 煤与瓦斯共采 治理与利用 并重 坚持 高投入 高素质 强技术 严管理 重利用 的瓦斯综合治理措施 以 区域治理为主 局部治理为辅 以抽采为主 以风排为辅 的瓦斯治理综合战略 24 2瓦斯抽采方法 25 图 26 图 27 图 27 3坚持综合治理 构建高效有力的瓦斯防治体系在瓦斯防治工作中应强化 四个综合 即 人才和投入的综合 技术和管理的综合 装备和培训的综合 抽采和利用的综合
16、坚持 先抽后采 监测监控 以风定产 的瓦斯治理十二字方针 坚持多措施并举 实现综合抽采 以全面落实 抽采达标 和 两个四位一体 防突措施为抓手 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 的煤矿瓦斯综合治理与利用工作体系 28 3 1采煤工作面瓦斯防治技术主要有开采保护层 合理的通风方式 如 Y 型通风 U L 型通风等 地面钻孔抽采 顶 底 板穿层钻孔抽采 本煤层钻孔抽采 邻近层卸压抽采 顶板高位专用巷道抽采 顶板高位走向大直径钻孔抽采 采空区留管抽采等抽采等技术 29 图 30 图 31 32 图3 1瓦斯抽采方法示意图 33 3 1 1坚持开采保护层通过多年的实践经验 开采保护层是区域性瓦斯治理最经济 最有效的手段 因此 我们牢固树立开采保护层就是解放生产力 开采保护层就是发展安全生产力的理念 合理调整生产布局 坚定不移地开采保护层 坚决杜绝怕麻烦 怕产量受影响的观念 保护层开采工作面瓦斯治理模式详见附图 34 图3 1 1保护层开采工作面瓦斯治理模式 35 3 1 2顶板高位钻孔 水平长钻孔 抽采技术在 矿13617综采工作面的应用 一 工作面高位钻场及钻
