煤礦井下常見(jiàn)的自然災(zāi)害有頂板、水、火、瓦斯和煤塵五種,簡(jiǎn)稱“五害”,其中瓦斯、煤塵管理是煤礦安全管理的重中之重,隨著礦井開(kāi)采深度不斷加深,瓦斯涌出量逐漸加大,中級(jí)地壓與瓦斯異常涌出現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,同時(shí)也嚴(yán)重威脅著礦井安全生產(chǎn),“一通三防”工作的核心仍然是防治瓦斯、煤塵事故。

一、瓦斯、煤塵的形成

瓦斯是礦井在開(kāi)采過(guò)程中,從煤巖體內(nèi)涌出的有害氣體的總稱,其主要成分是甲烷(ch4),俗稱沼氣,它是一種無(wú)色、無(wú)味、無(wú)臭的氣體,而且具有燃燒性和爆炸性,對(duì)安全生產(chǎn)危害最大。瓦斯的成因有多種假說(shuō),多數(shù)人認(rèn)為煤層瓦斯是腐植型有機(jī)物,在成煤過(guò)程中伴生的氣體產(chǎn)物,它的形成大致可分兩個(gè)階段(時(shí)期),即:從植物遺體到泥炭屬于生物造氣時(shí)期,從褐煤、煙煤直到無(wú)煙煤屬于煤化變質(zhì)作用造氣時(shí)期。第一階段產(chǎn)生的瓦斯通過(guò)滲透和擴(kuò)散而大部分散失于古大氣中,一般不會(huì)保存在煤層內(nèi)。變質(zhì)年代中,二氧化碳大部分為地下水的流動(dòng)所吸收而消失;甲烷,由于地層的隆起、侵蝕和斷裂以及甲烷本身原因,在其壓力與濃度差的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散,部分或大部分散失到大氣中或轉(zhuǎn)移到圍巖內(nèi),只有一小部分保存在煤層內(nèi)或在運(yùn)移途中遇到良好的封閉和存儲(chǔ)條件,而形成煤層氣田。

煤塵為粉塵,其主要成分是煤,且其中游離狀態(tài)二氧化碳含量小于10%,是煤礦在生產(chǎn)過(guò)程的細(xì)小顆粒。在煤礦生產(chǎn)中幾乎所有的作業(yè),包括煤炭的采掘、運(yùn)輸、提升等過(guò)程,均能產(chǎn)生礦塵。

但是礦塵的產(chǎn)生量不是絕對(duì)的,而是隨著地質(zhì)情況、煤層賦存條件、煤炭及采煤方法等不同而變化。一般來(lái)說(shuō),在煤礦井下若沒(méi)有防塵措施,每晝夜產(chǎn)生的煤塵量約等于采煤量的1%左右。

二、瓦斯、煤塵的危害

瓦斯爆炸必須同時(shí)具備三個(gè)條件:一是瓦斯?jié)舛仍?%-16%范圍內(nèi);二是具有一定溫度的高溫?zé)嵩?一般沼氣的點(diǎn)燃溫度為650oc;三是氧濃度,一般在12%以上。瓦斯爆炸的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面;一是產(chǎn)生高溫高壓導(dǎo)致人員傷亡,破壞礦井設(shè)備;二是產(chǎn)生co等有害氣體,這是造成人員傷害的主要原因。

瓦斯爆炸是煤礦生產(chǎn)中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一,甚至引起煤塵爆炸、礦井火災(zāi)、冒頂?shù)榷螢?zāi)害,從而加重了災(zāi)害的后果,造成生產(chǎn)難以在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。還有些煤層開(kāi)采到一定深度后,在生產(chǎn)過(guò)程中還能發(fā)生煤與瓦斯突出,產(chǎn)生很大的破壞作用。

煤塵是煤礦生產(chǎn)中的另一大危害。其危害主要有兩個(gè)方面:一方面是引起職業(yè)病——煤肺病和煤矽肺;另一方面是煤塵能爆炸。煤塵爆炸危害性大,一是煤塵爆炸可放出大量熱能,爆炸溫度可高達(dá)2000oc甚至更高,這樣的高溫?zé)嵩?能再次點(diǎn)燃達(dá)到一定濃度的煤塵,使其發(fā)生爆炸;二是煤塵爆炸時(shí),氣溫驟升,壓力增大,可達(dá)0.7~0.8mpa;三是產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和火焰;四是產(chǎn)生大量的一氧化碳和二氧化碳,一氧化碳含量可達(dá)2%~3%,甚至可達(dá)8%,而二氧化碳可達(dá)10%以上,這是造成人員大量傷亡的重要原因。煤塵爆炸同樣必須具備三個(gè)條件:一是煤塵具有爆炸性,二是空氣中浮游煤塵具有一定的濃度,三是存在能點(diǎn)燃煤塵的引火源。

三、瓦斯、煤塵防治技術(shù)

抓好礦井通風(fēng)系統(tǒng)的完善。每個(gè)礦井都必須確保礦井通風(fēng)合理、穩(wěn)定、可靠,按照礦井通風(fēng)能力組織生產(chǎn),堅(jiān)持“以風(fēng)定產(chǎn)”,同時(shí)消滅不合理的串聯(lián)風(fēng),堅(jiān)決杜絕瓦斯煤塵的積聚。

首先是狠抓瓦斯煤塵的綜合防治。對(duì)于瓦斯的防治,要貫徹好“七落實(shí)”,一是落實(shí)“一炮三檢”和“三人連鎖放炮制”,杜絕空班漏檢;二是落實(shí)電工維修電器設(shè)備時(shí)必須停電和使用瓦斯便攜儀檢查瓦斯的管理規(guī)定;三是落實(shí)局部通風(fēng)的“三專兩閉鎖”和采掘供電分開(kāi),嚴(yán)格控制無(wú)計(jì)劃停電停風(fēng),最大限度地減少因停電停風(fēng)造成的瓦斯積聚的次數(shù);四是落實(shí)排放瓦斯分級(jí)管理的規(guī)定;五是落實(shí)局部通風(fēng)管理責(zé)任制,局部通風(fēng)機(jī)要指定專人看管,風(fēng)筒管理符合標(biāo)準(zhǔn),風(fēng)筒末端到迎頭的距離及風(fēng)筒出口風(fēng)量符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定;六是落實(shí)采煤工作面上隅角瓦斯管理,上隅角必須超前回料,超前替棚;七是落實(shí)“有掘必透”的原則,減少盲巷的出現(xiàn)。其次防止瓦斯引燃,堅(jiān)決杜絕一切非生產(chǎn)必須的熱源,生產(chǎn)中可能發(fā)生的熱源,必須嚴(yán)加管理和控制。在防塵方面,采掘工作面是粉塵的主要產(chǎn)生地,又是煤塵事故的多發(fā)地,據(jù)統(tǒng)計(jì)有80%的煤塵事故發(fā)生在采掘工作面。因此,搞好采掘工作面防塵是防塵工作的重點(diǎn)。采掘工作面的防塵措施有:煤層注水、水打眼、水炮泥、放炮前后灑水、轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧、風(fēng)流凈化、巷道沖洗、架下水幕、架間沖洗等。掘進(jìn)工作面的防塵措施有:水打眼、水炮泥、放炮噴霧、扒裝灑水、沖洗巷壁、凈化風(fēng)流、轉(zhuǎn)載點(diǎn)噴霧、巷道沖洗以及個(gè)人防護(hù)等。各生產(chǎn)單位要按照綜合防塵措施的有關(guān)規(guī)定落實(shí)兌現(xiàn),確保防塵系統(tǒng)的可靠、齊全并保證正常使用。

其次是加大安全檢查力度,突出“一通三防”安全監(jiān)督。經(jīng)驗(yàn)告訴我們,再完善的制度得不到落實(shí),說(shuō)安全效果再好也是一句空話,因此我們?cè)谥贫嚷鋵?shí)上狠下功夫。各級(jí)安全管理部門要按照通防管理有關(guān)規(guī)定,加大對(duì)瓦斯、煤塵安全技術(shù)措施的情況進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督檢查,保證措施落實(shí)到位。對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)不合理、風(fēng)量不足、有毒有害氣體超限、煤塵飛揚(yáng)堆積、安全設(shè)施不健全、有設(shè)施不正常使用等情況進(jìn)行嚴(yán)格檢查,嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)管理,堅(jiān)決堅(jiān)持三不生產(chǎn)原則。

四、加強(qiáng)管理,為職工創(chuàng)造安全勞動(dòng)環(huán)境

安全勞動(dòng)環(huán)境內(nèi)容包括:安全教育管理環(huán)境、避免可導(dǎo)致突發(fā)性事故和導(dǎo)致慢性職業(yè)病的勞動(dòng)環(huán)境等。創(chuàng)造安全環(huán)境,追求安全零缺陷,是社會(huì)主義國(guó)家應(yīng)有內(nèi)涵。我們首先要加強(qiáng)隊(duì)伍建設(shè),培訓(xùn)一支過(guò)硬的專業(yè)隊(duì)伍,是防止重大通防事故的根本保證。根據(jù)通風(fēng)專業(yè)的特點(diǎn),它和煤礦和工種都有密切的聯(lián)系,因此,要在全礦范圍內(nèi),分工種、分階段、分層次全員全方位的對(duì)職工進(jìn)行經(jīng)常性地通防知識(shí)培訓(xùn),提高廣大職工的通防意識(shí)和自覺(jué)搞好通防工作的自覺(jué)性。其次,要加大通防專業(yè)的安全設(shè)施投入,一個(gè)負(fù)責(zé)任的企業(yè)領(lǐng)導(dǎo),就應(yīng)該把安全生產(chǎn)上升到實(shí)踐“三個(gè)代表”的重要高度來(lái)認(rèn)識(shí),“花錢”買安全,說(shuō)白了就是為職工創(chuàng)造安全勞動(dòng)環(huán)境,增加安全投入,安全生產(chǎn)才能有保證,家庭才有穩(wěn)定,社會(huì)才有穩(wěn)定,生產(chǎn)力才能發(fā)展。要讓馬兒跑,必須要讓馬兒吃得飽、吃得好。如果今天省下不該省的一點(diǎn)點(diǎn)安全投入,明天就可能為此付出十倍、百倍的代價(jià)。事實(shí)早已證明。

篇2:Z礦井瓦斯綜合防治措施

一、宣東礦井概況

宣東礦業(yè)公司是邯礦集團(tuán)張家口盛源公司下屬的子公司。宣東礦井92年開(kāi)始籌建,97年正式建井,20**年底通過(guò)省局安全設(shè)施和生產(chǎn)許可證驗(yàn)收,投入試生產(chǎn)。設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力90萬(wàn)噸,服務(wù)年限為64.3年。礦井可采煤層三組5層,即ⅲ3、ⅳ1、ⅳ2、ⅳ3、ⅴ2煤層,其中主采煤層為ⅲ3、ⅴ2煤層;礦井地質(zhì)儲(chǔ)量為一億二千八百萬(wàn)噸,可采儲(chǔ)量8682萬(wàn)噸。其間20**年產(chǎn)煤68萬(wàn)噸,2003年83萬(wàn)噸,2004年78萬(wàn)噸。

礦井為立井開(kāi)拓方式,兩水平開(kāi)采,即-230m和-350m水平;開(kāi)采深度為800~1000米。采煤方法為傾向長(zhǎng)壁采煤法,采煤工藝為綜采;掘進(jìn)巖巷、半煤巖巷采用鉆爆法施工,煤巷主要使用綜合機(jī)械化掘進(jìn)方法。

礦井通風(fēng)方式為主井回風(fēng),副井進(jìn)風(fēng)的中央并列式;通風(fēng)方法為抽出式。通風(fēng)機(jī)工作風(fēng)量9300m3/min,風(fēng)壓3.2kpa,能夠滿足目前礦井安全生產(chǎn)的需要。

投入試生產(chǎn)初期,布置二個(gè)采區(qū),二個(gè)回采面生產(chǎn),即一采區(qū)、二采區(qū);后由于瓦斯涌出量大,通風(fēng)能力不足,改為一井一面生產(chǎn);2004年6月一采區(qū)回收完畢且封閉,至此礦井生產(chǎn)區(qū)域全部集中到二采區(qū)。今年的主要回采工作面為33205采面,面長(zhǎng)140米,推進(jìn)長(zhǎng)度1500米,煤層傾角5~10o,煤層厚度3.5~5.0米;采用zz5200-21/42支撐掩護(hù)式支架和mg300-700/wd型采煤機(jī)與sgz-764/400型刮板輸送機(jī)配套使用。全年計(jì)劃產(chǎn)量96萬(wàn)噸。

原礦井初步設(shè)計(jì)為低瓦斯礦井,瓦斯相對(duì)涌出量為5.54m3/t,但礦井投產(chǎn)后瓦斯等級(jí)鑒定結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于初步設(shè)計(jì),屬高瓦斯礦井。

歷年來(lái)的礦井瓦斯涌出量統(tǒng)計(jì)如下:

20**年相對(duì)量:23.75m3/t絕對(duì)量:5m3/min

20**年相對(duì)量:32.04m3/t絕對(duì)量:43.45m3/min

2003年相對(duì)量:43.54m3/t絕對(duì)量:70.29m3/min

2004年(抽放后)相對(duì)量:40.6m3/t絕對(duì)量:68.68m3/min

瓦斯涌出量呈逐年增加的趨勢(shì)。隨著開(kāi)采區(qū)域的加大,瓦斯涌出量還將有明顯的增加。瓦斯涌出量比地質(zhì)報(bào)告提供的高7~8倍。瓦斯涌出嚴(yán)重制約著礦井正常生產(chǎn)能力的有效發(fā)揮,對(duì)礦井安全生產(chǎn)造成重大威脅。多年來(lái),我們對(duì)瓦斯涌出規(guī)律及來(lái)源進(jìn)行了研究,并有針對(duì)性地采取了各種防治措施,我公司對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了改造,對(duì)礦井瓦斯進(jìn)行了綜合治理,取得了良好的效果。從而保證了回采工作面的正常生產(chǎn)。

二、礦井“一通三防”措施

1、通風(fēng)系統(tǒng)改造

①、更換礦井主扇,增加礦井風(fēng)量。

把原來(lái)的bdk-8-no24通風(fēng)機(jī)改為fbcdz54-8-no26礦用防爆抽出式對(duì)旋軸流通風(fēng)機(jī),礦井風(fēng)量增加3000m3/min,總回風(fēng)瓦斯?jié)舛冉档?.3%。

②、增加巷道斷面。

對(duì)-230大巷其中300米進(jìn)行擴(kuò)大斷面,由原來(lái)的9m2擴(kuò)大到13m2減少了礦井風(fēng)阻。

③、調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)。

20**年對(duì)礦井通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)整,原通風(fēng)方式為-230軌巷及-200軌巷進(jìn)風(fēng),-230機(jī)巷及-200機(jī)巷回風(fēng)。經(jīng)礦井通風(fēng)阻力測(cè)定后改為-230軌巷及-230機(jī)巷進(jìn)風(fēng),-200機(jī)巷及-200軌巷回風(fēng)。礦井通風(fēng)阻力降低20mmh2o。

④、改變采煤工作面通風(fēng)方式。

由初采時(shí)的u型通風(fēng)改為u+l型通風(fēng),逐步進(jìn)化到現(xiàn)在的一進(jìn)兩回通風(fēng)方式,徹底消除了采煤工作面隅角瓦斯超限的不安全隱患。

⑤、新建風(fēng)井改變礦井通風(fēng)方式。

由中央并列式改為邊角式通風(fēng)方式。預(yù)計(jì)礦井總進(jìn)風(fēng)量在14000m3/min,增加礦井通風(fēng)能力(預(yù)計(jì)2006年6月完成系統(tǒng))。

2、瓦斯治理

①、根據(jù)國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局第21號(hào)令,在2005年初,成立了公司瓦斯綜合治理機(jī)構(gòu)。形成以總經(jīng)理為組長(zhǎng),總工程師為副組長(zhǎng)的瓦斯管理體系,嚴(yán)格落實(shí)瓦斯治理“十二字方針”,杜絕超通風(fēng)能力、超設(shè)計(jì)能力生產(chǎn)。

②、成立專門的瓦斯抽放區(qū),負(fù)責(zé)全礦井的瓦斯抽放工作和煤層注水、煤體加固等工作。

③、建立瓦斯臨時(shí)和永久抽放系統(tǒng)。

20**年9月臨時(shí)抽放系統(tǒng)正式運(yùn)行,該系統(tǒng)主要抽放采空區(qū)瓦斯,防止采空區(qū)高濃度瓦斯溢出。2004年初,建立瓦斯永久抽放系統(tǒng),5月份正式對(duì)采煤工作面進(jìn)行瓦斯抽放,其中臨時(shí)抽放系統(tǒng)的瓦斯抽放量為10m3/min,永久抽放系統(tǒng)的瓦斯抽放量為20-25

m3/min。抽放方法采用巷道密閉抽放、高位頂板頂層鉆孔抽放和低位頂板斜叉鉆孔抽放。采面抽放率為40%,經(jīng)抽放后采煤工作面回風(fēng)及礦井總回風(fēng)基本未出現(xiàn)瓦斯超限現(xiàn)象,杜絕了重大瓦斯事故的發(fā)生。

④、礦井裝備了kj66瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)。

在井下所有工作面及硐室、進(jìn)回風(fēng)巷按照《煤礦安全規(guī)程》要求安裝了瓦斯傳感器及其他參數(shù)傳感器,并實(shí)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。井下所有探頭由瓦斯員分片負(fù)責(zé),并由專人及時(shí)調(diào)校。

⑤、控制掘進(jìn)工作面進(jìn)度。

掘進(jìn)工作面掘進(jìn)速度由1.6米循環(huán)改為0.8米循環(huán),減少了單位時(shí)間內(nèi)的瓦斯涌出量。

⑥、在掘進(jìn)工作面的掘進(jìn)設(shè)備方面全部淘汰煤電鉆,改為風(fēng)鉆。杜絕了因煤電鉆失爆引起的各類事故。

⑦、進(jìn)一步與科研院所合作攻關(guān),著手進(jìn)行本煤層打鉆、注水、抽放工作,研究探討ⅲ3本煤層瓦斯抽放方法,從源頭治理煤塵和瓦斯,徹底實(shí)現(xiàn)先抽后采,先抽后掘。

3、防滅火

由于我礦井煤塵自然發(fā)火期短,為做到防患于未然對(duì)采煤工作面及采面煤柱作如下措施:

①、購(gòu)置了高效泡沫滅火劑,用風(fēng)鉆打眼,對(duì)可疑地點(diǎn)進(jìn)行澆注。

②、購(gòu)置了兩臺(tái)多功能高壓泵對(duì)采空區(qū)每天進(jìn)行阻化劑噴灑,阻止了采空區(qū)浮煤氧化。

③、2004年底購(gòu)置兩臺(tái)二氧化碳發(fā)生器,主要對(duì)采空區(qū)灌注。一方面阻止浮煤氧化,另一方面降低采空區(qū)瓦斯?jié)舛?有利于阻止采空區(qū)自然發(fā)火和瓦斯事故發(fā)生。

④、為防止進(jìn)回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷受壓形成裂隙漏風(fēng)而導(dǎo)致自然發(fā)火,我礦購(gòu)置了馬麗散加固劑,對(duì)所有片幫裂隙進(jìn)行了充填加固,減少了裂隙漏風(fēng)。

⑤、在地面建立了黃泥灌漿系統(tǒng),注漿管路緊跟回采工作面。

⑥、為加強(qiáng)氣體監(jiān)測(cè)手段,購(gòu)置了氣象色譜分析儀,由專人負(fù)責(zé)定期對(duì)井下各地點(diǎn)氣體進(jìn)行分析化驗(yàn)。

⑦、委托撫順煤研所對(duì)我礦井的煤樣進(jìn)行分析化驗(yàn),已確定我礦自燃發(fā)火的標(biāo)志性氣體。經(jīng)化驗(yàn)得出我礦的標(biāo)志性氣體為乙烯,為我礦預(yù)防自燃發(fā)火提供了可靠的科學(xué)依據(jù)。

4、防塵

①、在回采工作面支架安設(shè)了架間噴霧,完善了采煤機(jī)內(nèi)外噴霧。

②、采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)均采用內(nèi)外噴霧抑制煤塵飛揚(yáng)。

③、各掘進(jìn)工作面均采用濕式打眼,水炮泥,凈化通風(fēng)。

④、建立完善的井下防塵系統(tǒng),對(duì)煤倉(cāng)和溜煤眼上、下口煤炭運(yùn)輸轉(zhuǎn)載點(diǎn)等進(jìn)行自動(dòng)噴霧灑水,同時(shí)設(shè)置粉塵探頭,以控制各產(chǎn)塵點(diǎn)的粉塵濃度。

⑤、在采面回風(fēng)側(cè)建筑新型擋塵簾,基本杜絕了回風(fēng)流煤塵超限。

⑥、新購(gòu)進(jìn)兩臺(tái)巖石電鉆,準(zhǔn)備對(duì)采掘工作面打鉆進(jìn)行煤層注水。

⑦、配備煤塵檢測(cè)儀器、儀表對(duì)井下各作業(yè)場(chǎng)所和風(fēng)流中的粉塵濃度進(jìn)行檢測(cè),超限時(shí)立即采取措施。

⑧、按照規(guī)定設(shè)置隔爆水槽,防止煤塵爆炸擴(kuò)散。

三、綜采工作面瓦斯防治措施

1、綜采工作面瓦斯涌出規(guī)律及來(lái)源分析

實(shí)踐表明,綜采工作面的瓦斯涌出,受頂板初次來(lái)壓、周期來(lái)壓、采空區(qū)面積、地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響。工作面絕對(duì)瓦斯涌出量隨著回采距離的增加有明顯上升趨勢(shì)。隨著工作面的回采推進(jìn),工作面絕對(duì)瓦斯涌出量一直持續(xù)上升,最高時(shí)達(dá)53m3/min,一般在45m3/min;工作面本煤層絕對(duì)瓦斯涌出量基本維持在12m3/min之間;而采空區(qū)的瓦斯涌出量達(dá)33m3/min。經(jīng)調(diào)查和分析,確定與工作面回采到一定距離,采空區(qū)老頂來(lái)壓垮落,聯(lián)絡(luò)密閉被壓裂、壓壞,垮落的松散巖石充填采空區(qū)有關(guān),尤其是從l巷涌出的瓦斯量高達(dá)41m3/min左右。從ⅲ3205工作面瓦斯來(lái)源和構(gòu)成分析來(lái)看,綜采工作面瓦斯涌出主要來(lái)源于工作面落煤和采空區(qū)以及上覆巖層的瓦斯,其中采空區(qū)瓦斯涌出量占工作面瓦斯涌出量的72%~75%,工作面落煤瓦斯涌出量占25%~28%。采空區(qū)瓦斯涌出的大幅度增加是造成綜采工作面機(jī)巷及專用回風(fēng)巷瓦斯超限的主要原因。主要瓦斯涌出點(diǎn)為l巷及其滯后的兩、三個(gè)聯(lián)絡(luò)巷。

2.綜采工作面瓦斯治理措施及效果

從ⅲ3204工作面的瓦斯涌出情況分析可知,綜采工作面的瓦斯主要來(lái)源是采空區(qū)和工作面落煤。所以,降低瓦斯危害的主要措施是減少采空區(qū)瓦斯涌出或改變采空區(qū)瓦斯涌出地點(diǎn),同時(shí)減少落煤瓦斯涌出和增加工作面的供風(fēng)量。

⑴設(shè)置專用回風(fēng)巷和l巷:由于工作面的下隅角易積聚瓦斯,嚴(yán)重制約工作面的安全生產(chǎn)。為解決這一問(wèn)題,在工作面機(jī)巷側(cè)增設(shè)一條專用回風(fēng)巷。同時(shí)在采面后沿空留設(shè)一段巷道與采后的聯(lián)絡(luò)巷形成l巷道,以解決采面下隅角瓦斯超限問(wèn)題。通過(guò)增設(shè)專用回風(fēng)巷和l巷道的措施,使下隅角的瓦斯基本控制在1.0%以下,同時(shí)專用回風(fēng)巷的設(shè)置,緩解了機(jī)巷的通風(fēng)壓力。

⑵采空區(qū)瓦斯抽放:針對(duì)工作面的瓦斯涌出主要來(lái)源于采空區(qū),所以采取采空區(qū)瓦斯抽放這一治本措施。采空區(qū)瓦斯抽放的方法有:

①206軌巷低位頂板斜交穿層鉆孔

從206工作面的軌巷(進(jìn)風(fēng)巷)向205采面回風(fēng)側(cè)頂板打穿層鉆孔。鉆孔終孔點(diǎn)垂直位置落在采面煤層頂板以上27~40m的裂隙帶內(nèi),水平位置距采面回風(fēng)巷幫20~25m,鉆孔沿206軌巷平行布置。鉆孔間距10米,孔深81米,孔徑φ94或φ113mm,鉆孔與206軌巷水平夾角為65。,鉆孔傾角一般為25~30。左右,鉆孔傾角根據(jù)煤層起伏作適當(dāng)調(diào)整。

②205機(jī)巷高位頂板傾向順層鉆孔。

垂直205機(jī)巷向采面做頂板巖石鉆場(chǎng),爬高8~12米,落平段10m。鉆場(chǎng)間距100米,每個(gè)鉆場(chǎng)布置鉆孔10個(gè)。孔呈扇形均勻布置。徑孔點(diǎn)距煤層頂板高度25~30m。孔深120米,孔徑φ113mm。因做鉆場(chǎng)成本大,走矸困難,鉆孔傾角小,遇到破碎巖層或煤線不易成孔,高位頂板傾向順層鉆孔205采面只做了一個(gè)鉆場(chǎng)。

③205機(jī)巷低位頂板穿層鉆孔。

沿205機(jī)巷每隔40m做一個(gè)低位鉆場(chǎng),鉆場(chǎng)沿煤層向采面掘進(jìn)5米,每個(gè)鉆場(chǎng)布置5個(gè)鉆孔,鉆孔呈扇形布置,孔深120米,孔徑φ94mm或φ113mm,徑孔點(diǎn)垂直方向距煤層頂板25~32m,水平方向距回風(fēng)巷幫22~80m。相鄰兩鉆場(chǎng)間鉆孔空間重疊距離為70m,單孔抽放瓦斯量最高為8.07m3/min,在有效抽放期內(nèi)一般穩(wěn)定在4m3/min左右。

⑶工作面落煤涌出瓦斯的治理:工作面落煤瓦斯涌出量占25%~28%。落煤涌出瓦斯的治理是確保工作面高產(chǎn)的必備措施。其治理方法是:

①本煤層預(yù)抽放和邊采邊抽:本煤層預(yù)抽系統(tǒng)設(shè)在工作面進(jìn)風(fēng)巷,鉆孔布置方式采用交叉布置方式。鉆孔設(shè)計(jì)深度70米,孔徑為φ75,鉆孔高差取4~6倍鉆孔孔徑,鉆孔間距取2.5~3米。鉆孔施工完后先進(jìn)行高壓注水使煤體產(chǎn)生裂隙,而后進(jìn)行預(yù)抽放。單孔流量0.05m3/min。

②增加工作面的供風(fēng)量。工作面的風(fēng)量由2000m3/min增加到2500m3/min。

⑷利用相鄰工作面進(jìn)風(fēng)巷進(jìn)行配風(fēng):由于受采動(dòng)影響,專用回風(fēng)巷會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重頂板下沉、幫鼓和底鼓的現(xiàn)象,使巷道有效斷面減少。為確保專用回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛瓤刂圃?.5%以下,從下一工作面進(jìn)風(fēng)巷做一聯(lián)絡(luò)巷向?qū)Ｓ没仫L(fēng)巷配風(fēng),配風(fēng)量在400~500m3/min。

通過(guò)上述措施工作面絕對(duì)瓦斯涌出量降到24~32m3/min。工作面機(jī)巷、專用回風(fēng)巷、采面回風(fēng)隅角風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛染怀蕖?/p>

3.結(jié)論

①采空區(qū)瓦斯涌出的增加是綜采工作面下隅角及回風(fēng)巷瓦斯超限的主要原因。采空區(qū)瓦斯涌出量占整個(gè)工作面瓦斯涌出量的72%~75%,工作面落煤瓦斯涌出量占28%~25%。

②采用專用回風(fēng)巷和l巷是解決回風(fēng)隅角瓦斯超限,確保工作面高產(chǎn)、高效的有效措施。

③采空區(qū)抽放是解決綜采工作面瓦斯涌出的治本措施,合理的通風(fēng)方式是工作面“以風(fēng)定產(chǎn)”的必備條件。

④瓦斯治理措施必須有針對(duì)性,只有找到瓦斯涌出的主要源頭,采取有效措施,取得最好效果。瓦斯治理必須采取綜合措施,才能確保綜采工作面的高產(chǎn)高效和安全生產(chǎn)。

4、措施

針對(duì)宣東礦采面布置特點(diǎn)以及采空區(qū)瓦斯涌出量大等特點(diǎn),結(jié)合204采面抽放經(jīng)驗(yàn),目前205采面抽放比較理想的鉆場(chǎng)組合方案是:在采面回風(fēng)巷布置低位疊式鉆場(chǎng),鉆場(chǎng)間距40~60米,每個(gè)鉆場(chǎng)布置5個(gè)鉆孔,鉆孔呈扇形狀均勻布置,孔深120米,終孔點(diǎn)距煤層頂板的高度為30米,后面鉆場(chǎng)鉆孔覆蓋前面鉆場(chǎng)鉆孔,當(dāng)前面鉆場(chǎng)鉆孔抽放效果下降時(shí),后面鉆場(chǎng)鉆孔接著抽放。在與其相臨的下一個(gè)采面的進(jìn)風(fēng)巷仍然布置低位鉆場(chǎng),鉆孔沿著巷道平行布置,鉆孔間距10米,孔深81米,終孔點(diǎn)距煤層頂板的高度一般為30~40米。這種鉆場(chǎng)最大的優(yōu)點(diǎn)是采面推過(guò)后,鉆孔不遭受破壞,能繼續(xù)使用,鉆孔壽命長(zhǎng),而且鉆孔傾角大,長(zhǎng)度短,施工很容易,是一種效果很不錯(cuò)的鉆孔。

總之,隨著對(duì)瓦斯抽放工作各方面認(rèn)識(shí)的不斷深入,瓦斯抽放效果會(huì)變得越來(lái)越理想,礦井瓦斯抽放量、抽放率、瓦斯?jié)舛取⒉擅娈a(chǎn)量等各項(xiàng)指標(biāo)逐月遞增,不斷刷新記錄。到今年8月份回采工作面瓦斯抽放率已接近50%,礦井瓦斯抽放濃度已達(dá)40%,礦井瓦斯月均抽放量已突破100萬(wàn)米3,目前公司正在籌建瓦斯電廠,礦井“五大災(zāi)害”之魔首“瓦斯”已被我公司降服,并將把它“變害為寶”充分利用。

2005年1~3月份除受支架影響外,4~8月份礦井月產(chǎn)量均突破10萬(wàn)噸,沒(méi)有因?yàn)橥咚褂绊懙缴a(chǎn),目前瓦斯抽放已具備保證礦井年產(chǎn)100萬(wàn)噸的能力,公司投資1.1億的風(fēng)井建設(shè)工程將于2006年7月投入使用,屆時(shí)將徹底改善礦井的通風(fēng)系統(tǒng),有效保證礦井安全生產(chǎn),2007年礦井年產(chǎn)量有望達(dá)到150萬(wàn)噸。

篇3:煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)及防治措施

1煤與瓦斯突出的機(jī)理、類型與一般規(guī)律

11煤與瓦斯突出的機(jī)理

許多國(guó)家對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的研究都很重視,并取得了一定成果,但由于突出機(jī)理的復(fù)雜性及突出現(xiàn)象的多樣性,目前對(duì)突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)仍處于假說(shuō)階段。國(guó)外對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理的認(rèn)識(shí)可歸納為4種:地應(yīng)力假說(shuō)、瓦斯作用假說(shuō)、化學(xué)本質(zhì)假說(shuō)和綜合作用假說(shuō)。

我國(guó)從60年代起就對(duì)突出煤層的應(yīng)力狀態(tài)、瓦斯賦存狀態(tài)、煤的物理力學(xué)性能等開(kāi)展了一系列的研究,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)資料和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)突出機(jī)理進(jìn)行了探討,提出了新的見(jiàn)解和觀點(diǎn),概括起來(lái)主要有中心擴(kuò)張學(xué)說(shuō)、流變假說(shuō)、二相液體假說(shuō)、固流耦合失穩(wěn)理論、球殼失穩(wěn)理論等。此外中國(guó)科學(xué)院力學(xué)研究所從力學(xué)角度對(duì)突出過(guò)程做了大量的研究工作,并提出了突出破壞過(guò)程及瓦斯?jié)B流的機(jī)制方程。

12煤與瓦斯突出的類型

煤與瓦斯的突出包括:煤與甲烷突出、巖石與甲烷突出、煤與co2突出、巖石與co2突出等。由于突出時(shí)的原動(dòng)力和所表現(xiàn)現(xiàn)象的不同,煤與瓦斯突出可分為突出、傾出、壓出3種情況。

13煤與瓦斯突出的一般規(guī)律

(1)突出的次數(shù)和強(qiáng)度隨開(kāi)采的深度增加而增加;

(2)突出多發(fā)生在地質(zhì)構(gòu)造地區(qū),如褶曲、斷層處及巖漿侵入地區(qū);

(3)煤體破壞程度越嚴(yán)重,煤的強(qiáng)度越小,突出危險(xiǎn)性越大;

(4)煤層中的厚度大、傾角大或其厚度和傾角發(fā)生變化以及煤層中的軟分層由薄變厚的地區(qū),容易發(fā)生突出;

(5)掘進(jìn)工作面應(yīng)力集中的地區(qū)易發(fā)生突出;

(6)在外力沖擊作用下,如放炮或采煤機(jī)割煤時(shí)煤體受到震動(dòng),誘導(dǎo)瓦斯發(fā)生突出;

(7)圍巖的透氣性越差、致密的巖層越厚,煤層的瓦斯含量越高,其突出的危險(xiǎn)性也就越大;

(8)突出多發(fā)生在揭煤和煤層掘進(jìn)工作面;

(9)在突出前大都出現(xiàn)預(yù)兆。

2煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)

21突出預(yù)測(cè)方法的分類

按預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)范圍和時(shí)間的不同,預(yù)測(cè)方法可分為3類:第一是區(qū)域性預(yù)測(cè),主要是確定煤田、井田、煤層和采掘區(qū)域性的突出危險(xiǎn)性;第二是局部預(yù)測(cè),它是在區(qū)域性的基礎(chǔ)上,根據(jù)鉆探、采掘工程等資料,進(jìn)一步對(duì)局部地區(qū)或要點(diǎn)的突出危險(xiǎn)性作出判斷;第三是日常預(yù)測(cè),它是在區(qū)域性預(yù)測(cè)、局部預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上,根據(jù)突出預(yù)兆的各種異常效應(yīng),對(duì)突出危險(xiǎn)發(fā)出警告。

22國(guó)內(nèi)外煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)方法

221微震技術(shù)預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性

研究表明,煤和圍巖受力破壞過(guò)程中發(fā)生破裂和震動(dòng),當(dāng)從震源傳出震波或聲波的強(qiáng)度和頻率增加到一定數(shù)值時(shí),可能出現(xiàn)煤的突然破壞,發(fā)生突出。突出是由連續(xù)的多起斷裂引起的,而且異常的微震發(fā)射通常在斷裂之前5~45s內(nèi)產(chǎn)生,故微震法作為突出預(yù)報(bào)方法,有其廣闊的應(yīng)用前景。俄羅斯在地震聲學(xué)預(yù)測(cè)方法中取得了較好的研究成果。

222煤層溫度狀況預(yù)測(cè)突出的危險(xiǎn)性

溫度狀況預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性的理論根據(jù)是:瓦斯解吸時(shí)吸熱,導(dǎo)致煤層溫度降低。溫度降低越多,說(shuō)明煤層瓦斯解吸能力越強(qiáng),則突出危險(xiǎn)性越大。

前蘇聯(lián)na雷任科等學(xué)者,對(duì)采掘工作面近工作面地段的煤體溫度狀況進(jìn)行了考察研究,用于突出危險(xiǎn)性日常預(yù)測(cè),并對(duì)掘進(jìn)中發(fā)生的6次突出全部作出了預(yù)報(bào)。原蘇聯(lián)的另一些學(xué)者,采用近工作面地帶的溫度與煤體原始溫度之差作為突出預(yù)測(cè)指標(biāo),該預(yù)測(cè)方法被原蘇聯(lián)防突委員會(huì)推薦使用。

223煤層中涌出的氦或氡濃度的變化預(yù)測(cè)突出

研究表明在地震之前不僅有氡的反常涌出現(xiàn)象,而且有氦的反常涌出。前蘇聯(lián)學(xué)者考察了頓涅茨煤田中2個(gè)不突出煤層和4個(gè)突出煤層的氦含量后指出:自由釋放的瓦斯中,氦含量高,瓦斯壓力也相應(yīng)的高。煤中涌出的氦可以作為預(yù)測(cè)突出的一個(gè)指標(biāo),該項(xiàng)目正在繼續(xù)進(jìn)行。

224電磁輻射強(qiáng)度預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)

電磁輻射(eme)是煤巖體受載變形破裂過(guò)程中向外輻射電磁能量的過(guò)程或物理現(xiàn)象,與煤巖體的受載狀況及變形破裂過(guò)程密切相關(guān)。采用電磁輻射法預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出的優(yōu)點(diǎn)是:電磁輻射信息綜合反映了煤與瓦斯突出等災(zāi)害動(dòng)力現(xiàn)象的主要影響因素;可實(shí)現(xiàn)真正的非接觸預(yù)測(cè),無(wú)需打鉆,對(duì)生產(chǎn)影響小,易于實(shí)現(xiàn)定向及區(qū)域性預(yù)測(cè),不受含瓦斯煤體分布不均勻的影響;可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào),能夠反映含瓦斯煤體的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程;既能探測(cè)煤壁附近的突出危險(xiǎn)性及突出危險(xiǎn)帶的方位,又能檢驗(yàn)防突措施的效果。

目前巖石破裂電磁輻射效應(yīng)的研究取得了很多有益的成果,研究表明:在煤巖層受力變形破壞過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射,電磁輻射強(qiáng)度取決于所受力的大小和煤巖層的物理力學(xué)性質(zhì)。煤炭科學(xué)研究總院重慶分院利用這一原理研制的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)探測(cè)儀,在四川芙蓉礦務(wù)局進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,取得了較好的效果。

225神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法進(jìn)行突出預(yù)測(cè)

煤與瓦斯突出,其發(fā)生是由地應(yīng)力、高壓瓦斯、煤的結(jié)構(gòu)性能、地質(zhì)構(gòu)造、煤厚變化、煤體結(jié)構(gòu)及圍巖特征諸多因素決定的。突出災(zāi)害的發(fā)生是極不規(guī)則的,其所處的系統(tǒng)是一個(gè)不斷變化的系統(tǒng),各種力學(xué)作用與這些作用所形成的地質(zhì)體,大多數(shù)都處于復(fù)雜的非線性狀態(tài)。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的出現(xiàn),為解決這一問(wèn)題開(kāi)辟了一條新途徑。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有通過(guò)樣本來(lái)“學(xué)習(xí)”的能力,一方面區(qū)別于傳統(tǒng)的各種預(yù)測(cè)方法,實(shí)際應(yīng)用時(shí)無(wú)須做出因素與突出相關(guān)關(guān)系的任何假設(shè),只需將實(shí)際數(shù)據(jù)直接提供給網(wǎng)絡(luò)來(lái)訓(xùn)練;另一方面訓(xùn)練完成后的網(wǎng)絡(luò)能以任何精度逼近真值(只要訓(xùn)練數(shù)據(jù)足夠多),能夠抽提、捕捉隱藏在歷史數(shù)據(jù)中的規(guī)律,尤其是那些尚未被人類認(rèn)識(shí)和揭示的規(guī)律,這些優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的。

3煤與瓦斯突出預(yù)兆及其防治

31煤與瓦斯突出預(yù)兆

煤與瓦斯突出前一般都有預(yù)兆,沒(méi)有預(yù)兆的突出是極少數(shù)的。突出預(yù)兆伴隨其突出過(guò)程按其主要特征大體可分為“三個(gè)階段”,各階段的顯現(xiàn)程度和處理原則各不相同。

32煤與瓦斯突出的防治措施

煤與瓦斯突出是一種極其復(fù)雜的動(dòng)力現(xiàn)象,因其具有突發(fā)性、不完全的可知性,很難完全防止它的產(chǎn)生。但是如果開(kāi)展突出預(yù)測(cè)并采取行之有效的防治措施,仍可做到不發(fā)生或減少傷亡事故的發(fā)生。目前防治煤與瓦斯突出工作,已不是單一的技術(shù)措施,而是一套完整的綜合防治突出的系統(tǒng)工程。

防治突出首先要摸清楚它發(fā)生的地區(qū)、范圍,采取必要的防治措施,改變其發(fā)生突出應(yīng)具備的基本條件,使其不發(fā)生或降低其突出強(qiáng)度,并采取必要的安全防護(hù)措施,重點(diǎn)要抓好以下幾點(diǎn)工作。

321揭煤防突

目前國(guó)內(nèi)大都采用遠(yuǎn)距離震動(dòng)放炮的方法揭開(kāi)煤層,揭煤防突主要是把好“七關(guān)”。

設(shè)計(jì)關(guān):進(jìn)行煤巷道的設(shè)計(jì)時(shí),要避開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造帶和應(yīng)力集中區(qū);

施工關(guān):巷道和抽放鉆孔必須按設(shè)計(jì)施工,落實(shí)到實(shí)處;

驗(yàn)收關(guān):巷道和抽放鉆孔必須有專人驗(yàn)收,確保質(zhì)量;

封孔關(guān):凡有礦井系統(tǒng)抽放和局部抽放系統(tǒng)的礦井,應(yīng)采用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料,確保封孔質(zhì)量,提高抽放效果;

抽放卸壓關(guān):應(yīng)按表計(jì)算,掌握抽放量、抽放率、瓦斯壓力和解突安全抽放期等重要參數(shù);

檢驗(yàn)關(guān):必須按照頒發(fā)的防突細(xì)則的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行效果檢驗(yàn),符合要求后方準(zhǔn)揭煤;

二次卸壓關(guān):揭煤前可再打一組卸壓孔,進(jìn)行二次卸壓。

322煤巷掘進(jìn)防突

國(guó)內(nèi)外實(shí)踐證明,煤與瓦斯突出多發(fā)生在煤巷掘進(jìn)過(guò)程中。為了有效地防治煤巷掘進(jìn)突出,應(yīng)用超前排放鉆孔、淺孔松動(dòng)爆破、深孔控制爆破、預(yù)抽瓦斯以及上述措施與邊掘邊抽相結(jié)合的綜合防突措施。在一般和中等程度突出危險(xiǎn)區(qū)域,大部分采取打少數(shù)超前卸壓鉆孔的方法解突;在嚴(yán)重突出危險(xiǎn)區(qū)域,大都采用超前鉆孔、煤體固化和金屬骨架等多種措施綜合防治。

323大傾角不穩(wěn)定煤層防突

在大傾角不穩(wěn)定煤層中,重點(diǎn)采取超前密集鉆孔和煤層注水防突措施。超前密集鉆孔是通過(guò)煤體前方的鉆孔使煤體應(yīng)力釋放和轉(zhuǎn)移,鉆孔使煤體前方的高壓瓦斯得以釋放,使掘進(jìn)頭前方一定范圍內(nèi)形成低應(yīng)力、低瓦斯區(qū),達(dá)到防突或降低突出強(qiáng)度的目的。

目前國(guó)內(nèi)外都不同程度地應(yīng)用煤層注水措施來(lái)降低或消除瓦斯突出危險(xiǎn)性,實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果表明:濕潤(rùn)煤的瓦斯解吸量可達(dá)常壓下煤的瓦斯解吸量的17%~27%,當(dāng)煤樣吸水飽和后,濕煤較干煤的透氣系數(shù)要下降一個(gè)數(shù)量級(jí)。國(guó)內(nèi)外不少礦井煤層注水后的實(shí)際結(jié)果表明,注水結(jié)束后打開(kāi)鉆孔時(shí)幾乎沒(méi)有瓦斯涌出現(xiàn)象,在注水進(jìn)行采掘時(shí),瓦斯涌出量明顯下降,并且放炮后的瓦斯涌出量比較均勻。