瓦斯防治.ppt
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1、矿 井 瓦 斯 防 治,张 成 功,煤矿安全培训课程之一,分以下几个方面讲,基本概念和常识目前的管理存在的隐患事故案例安全管理,目 录,第一章 矿井瓦斯基本知识 第一节 矿井瓦斯的赋存 第二节 瓦斯爆炸及其防治第二章 安全监测监控技术 第一节 监测监控技术综述 第一节 煤矿安全监测系统第三章 事故案例分析 第一节 新矿集团潘西煤矿“7.13”瓦斯爆炸事故 第二节 新泰市汶南煤矿“3.14”瓦斯窒息事故 第三节 莱芜市北埠煤矿“8.29”瓦斯窒息事故 第四节 莱芜市南下冶煤矿煤矿“2.6”瓦斯窒息事故 第四章 瓦斯管理示例 第一节 瓦斯管理存在主要问题 第二节 瓦斯管理示例,第一章 矿井瓦斯基本
2、知识,第一节 矿井瓦斯概述,一、矿井瓦斯的赋存,矿井瓦斯概念 是煤矿井下涌出有害气体的总称。主要成分是甲烷。是一个技术术语,然而国人们把瓦斯与事故、矿难主动的联系在一起,是煤矿灾害的代名词,影响了煤矿的形象矿井瓦斯赋存 在煤层中的赋存状态:游离状态和吸附状态,在煤层中的垂直分带,二、矿井瓦斯涌出,煤层瓦斯含量 概念:指煤层在自然条件下单位重量或单位体积所含有的瓦斯量。组成状态:包括游离状态瓦斯和吸附状态瓦斯。其中游离瓦斯约占10-20%,吸附瓦斯约占80-90%。影响因素:一是在成煤过程中伴生的气体量和煤的含瓦斯能力;二是煤系地层保存瓦斯的条件。,矿井瓦斯涌出量 瓦斯涌出量的概念 绝对瓦斯涌出
3、量:指单位时间内涌入采掘空间的瓦斯数量。用m3/min或m3/d 表示。相对瓦斯涌出量:在矿井正常生产条件下,月平均日产1t煤所涌出的瓦斯数量。,影响瓦斯涌出量的因素(一)煤层瓦斯含量:是影响瓦斯涌出量的决定因素。原始瓦斯含量越高,涌出量越大 地面大气压力:大气压力突然降低时,会破坏原来的平衡状态,瓦斯涌出量就大;反之,就会减少。!警示:大气压突然下降时,加强对采空区和密闭附近的瓦斯检查。开采规模。开采深度越深,涌出量越大;开拓与开采范围越大,涌出量越大;条件相同时,产量高的瓦斯涌出量大。,影响瓦斯涌出量的因素(二)开采程序:厚煤层开采时,上分层的瓦斯涌出量大;下分层的涌出量显著减少。采煤方法
4、与顶板管理:机械化采煤,瓦斯涌出量高;水力采煤,涌出量低;采用全部陷落法管理顶板比采用充填法管理顶板,涌出量要高;回采率低,涌出量高。生产工序。放炮或割煤时涌出量高,较平均时的一倍或几倍。,影响瓦斯涌出量的因素(三)通风压力:采用抽出式通风的矿井,风压越高涌出量越大;采用压入式通风的矿井,风压越高涌出量越小。采空区管理:多数采空区都积存大量瓦斯,其管理方法好坏对瓦斯涌出影响很大。如该封闭未封闭或密闭质量差,会造成采空区涌出。,瓦斯来源分析 掘进区:煤(岩)巷掘进从煤壁和落煤中涌出的瓦斯。采煤区:工作面煤壁、巷壁和落煤中涌出的瓦斯。已采区:已采区的顶低板和浮煤中涌出瓦斯 注意:上述三部分构成矿井
5、瓦斯总量。通过对瓦斯来源和组成比例的分析,可以找出主要瓦斯涌出源,并采取相应的安全管理措施。,矿井瓦斯等级鉴定 矿井瓦斯等级划分 规程规定:一个矿井中,只要有一个煤(岩)层发现过瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式可划分为:低瓦斯矿井:相对量10m3/t且绝对量40m3/min;高瓦斯矿井:相对量10m3/t或绝对量40m3/min;煤(岩)与瓦斯突出矿井,规程规定,矿井每年必须进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定工作,并鉴定结果报主管部门审批。新矿井设计前,地质勘探部门应提供各煤层的瓦斯含量资料,矿井瓦斯涌出量和瓦斯等级在设计任务书中确定。,三、矿井瓦斯
6、管理,矿井瓦斯浓度的有关规定 规程对矿井总回风巷、一翼回风巷、采区回风巷、采掘工作面回风巷风流、采掘工作面风流、放炮地点等瓦斯浓度都分别进行了明确的规定。对超限地点的瓦斯处理也有具体的规定。,矿井瓦斯管理的一般规定 建立严格的瓦斯检查制度 高瓦斯矿井与瓦斯突出矿井的采掘工作面、排放瓦斯尾巷、利用局部通风的煤仓和巷道,每班至少检查3次;机电硐室、已采区等每班至少检查1次。有煤与瓦斯突出的采掘工作面,瓦斯涌出量较大、变化异常的采煤工作面,必须设专人检查瓦斯,并设瓦斯自动检测报警断电装置。低瓦斯矿井的所有采掘工作面、利用局部通风的煤仓和巷道,每班至少检查2次;机电硐室、已采区等每班至少检查1次。,划
7、分瓦斯检查地区 通风管理部门要根据矿井通风系统和检查任务分别划分瓦斯检查地区,明确检查人员,规定检查路线、检查时间和内容等,并制定各区域瓦斯检查计划图表、路线图。,采掘工作面主要瓦斯检查点 掘进工作面主要检查正副巷工作面入风、工作面风流等地点的瓦斯浓度。采煤工作面主要检查工作面入风、工作面风流、煤帮和上隅角处、工作面回风、尾巷等。检查煤仓瓦斯 使用甲烷检测仪检查煤仓瓦斯时,用胶皮管伸入煤仓2m处为准,瓦斯浓度达到1.5%时,附近20m内电气设备停止运转。,图表、牌板、汇报三对口 瓦斯检查员每检查一个地点,都要将检查的时间、和结果分别记录在牌板和图表上,并通知采掘队组的有关人员和放炮工,发现问题
8、及时汇报,做到图表、牌板、汇报三对口。瓦斯检查交接班制度 瓦斯检查工要在井下指定地点交接班,跟机瓦斯检查员要在工作地点交接班。交接班时,必须交清本班情况及下班应注意的问题。瓦斯检查表审查 建立瓦斯检查图表逐级审查制度。矿长、总工程师要每天审签瓦斯检查日报。,第二节 瓦斯爆炸及其防治,瓦斯爆炸及其影响因素 瓦斯爆炸的概念 瓦斯在高温火源作用下,与氧气发生化学反应,生成二氧化碳和水,放出大量的仓热,这些热量能使反应过程中生成的二氧化碳和水蒸气迅速膨胀,形成高温、高压并以极高的速度向外冲击而产生动力现象,矿井瓦斯爆炸一定爆炸吗?,瓦斯事故是有规律的瓦斯涌出和积聚是由条件的瓦斯爆炸是可以避免的,瓦斯爆
9、炸的危害 爆炸温度。瓦斯爆炸的温度在1850-2650之间。这样的高温,不仅烧伤人员、烧坏设备,还可能引起井下火灾,扩大灾情。爆炸压力。瓦斯爆炸后的压力约为爆炸前的10倍。在高温高压作用下,爆源处的气体以每秒几百米的速度向外冲击。伴随有正向和反向冲击,都具有极大的破坏性。有毒有害气体。爆炸后产生大量有害气体。主要成分为:氧气6-10%、氮气82-88%,二氧化碳4-8%、一氧化碳2-4%。爆炸后生成大量一氧化碳是造成人员大量死亡的主要原因。引起煤尘爆炸。爆炸产生的高温、高压作用下,冲击波以极快速度向四周扩散,扬起大量煤尘并使之参与爆炸,产生更大的破坏、力和更多的有害气体。据统计分析,很多爆炸事
10、故不是单纯的瓦斯爆炸事故,而是煤尘参与了 爆炸。,瓦斯爆炸的基本条件 一定的瓦斯浓度。瓦斯爆炸的界限一般在5-16%之间。一定的引火温度。一般在650-750。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的金属表面、吸烟、放炮、架线火花、撞击或摩擦的火花等。充足的氧气含量。实验证明,瓦斯爆炸界限随混合气体氧气浓度的降低而缩小。当氧气浓度降到12%以后,瓦斯就失去了爆炸性。,瓦斯爆炸的影响因素 影响爆炸界限的因素 可燃气体的混入。如果有可燃气体混入,不仅会增加爆炸气体的总浓度,而且会使爆炸下限降低,扩大了爆炸的界限。爆炸性煤尘的混入。多数矿井煤尘具有爆炸性。当混入煤尘时,会使瓦斯爆炸下限降低。如空气中煤尘含量
11、为3g/m3时,爆炸下限降到3%。因此,做好防尘工作十分重要。惰性气体的混入。混入氮气、二氧化碳等惰性气体,可以缩小瓦斯爆炸界限,降低爆炸的危险性。,影响引火温度的因素。瓦斯浓度。一般来说,瓦斯浓度在7-8%时其引火温度最低。混合气体压力。压力越大,引火温度就越低。火源性质。在一定温度条件下,火源的表面积越大,存在时间越长,越容易引爆瓦斯。反之,即使火源温度很高,而存在的时间较短,也不能引爆瓦斯。这就是瓦斯爆炸的感应期。对煤矿安全生产有着重要意义。如煤矿现在使用的毫秒雷管和安全炸药,就是应用这一原理。,瓦斯爆炸发生的规律 据资料统计,矿井内任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性,但90%以上发生在采
12、掘工作面 瓦斯聚集发生的原因及地点 局部通风机停止运转。这一现象导致瓦斯爆炸的比例最大。主要是管理混乱、任意停开,机电故障、无计划停电停风等 风筒断开或严重漏风;采掘工作面风量不足;风流短路;通风系统不合理、不完善 存有采空区或盲巷;巷道支架后空间及高顶区;瓦斯涌出异常;局部地点。,引爆火源发生的规律 电火花。电火花引起瓦斯爆炸的比重约为40%。其中,矿灯失爆、电缆明接头及带电作业所占比例较大。放炮火花。放炮火花引起瓦斯爆炸的比重约为40%。主要是炮泥充填不满、最小抵抗线不够和放明炮、糊炮等。撞击摩擦火花。因摩擦火花引起的爆炸事故起数仅次于前两位。明火。静电火花和地面雷击。,瓦斯爆炸的防治 瓦
13、斯爆炸事故原因分析 引起瓦斯爆炸的主要原因。违章作业、违章指挥,安全技术措施不完善、不落实,安全技术水平不高。爆炸发生地点。绝大多数发生在采掘工作面。引爆火源。以爆破火焰居多,其他依次为明灯、失爆、撞击、吸烟和摩擦火花等。,1994年全国10人以上瓦斯事故地点分布,建立健全瓦斯管理规章制度 主要包括:健全专业机构,配齐检查人员,定期开展培训,不断提专业人员技术素质;建立各级领导和检查人员责任制,建立矿长、总工程师审阅瓦斯日报制度;建立盲巷和密闭启封等瓦斯管理规定;健全放炮过程中的瓦斯管理制度;健全排放瓦斯的有关规定;安装配备安全监控系统;健全矿井瓦斯抽放、防止煤与瓦斯突出的规定等。,预防瓦斯爆
14、炸的技术措施 防止瓦斯积聚的技术措施 主要是保证工作面的供风量 采煤工作面:注意上隅角的瓦斯超限,保证工作面的供风量;掘进工作面:加强局部通风管理,保证局部通风机正常运转;高瓦斯矿井要安装三专两闭锁;避免局扇循环风等。,及时处理积存的瓦斯 处理采煤工作面回风隅角的瓦斯 挂风障引流:在工作面支柱或支架上悬挂风帘阻挡风流,增大向回风隅角的处供风。缺点:引流风量有限,且风流不稳定。仅作为临时措施。尾巷排放瓦斯法:是利用与工作面平行的专门排放瓦斯巷道经过其与采空区相连的巷道排放瓦斯的方法。适用于高瓦斯工作面。风筒导风法:是利用专门的排放管路引排上隅角的瓦斯。一般采用动力为专用抽出式通风机、水力引射器等
15、。,处理掘进工作面瓦斯积聚 充填法:将沙土等惰性物质充填到冒落的空洞内,消除瓦斯积聚的空间。引风法:是利用安设在巷道顶部的档风板将风流引入冒落的空洞中。风筒分支排放法:在风筒上设一三通,将部分风流直接送到冒落的空洞或通风巷道。黄泥抹缝法:将巷道棚顶用木版背严,然后用黄泥抹缝将其封闭。主要适用于顶板裂隙发育、瓦斯涌出量大而又难以排除使使用。,防止点火源的出现(一)加强管理,提高防火意识 加强安全教育,提高职工素质,加大管理安全力度 防止放炮火源 爆破工作符合规程规定,保证炸药符合要求;严格执行一炮三检、三人联锁制度;炮眼深度、位置、装药量符合规定;禁止放明炮、糊炮;严格执行炸药、雷管存放、运输管
16、理规定。,防止点火源的出现(二)防止电气火源和静电火源 井下严禁带电检修,井下供电做到无“鸡爪子”、无“羊尾巴”和明接头,有各类保护,坚持使用检漏继电保护器、煤电钻综合保护等。防止摩擦和撞击火花 在摩擦发热的装置上安设过热装置;在摩擦部件金属表面附着活性低的金属,使火花难以引燃瓦斯;工作面遇坚硬夹石或硫化铁夹层时,应放炮处理;定期检查截齿和其后的喷水装置,保证其工作正常;严格执行炸药、雷管存放、运输管理规定。,防止点火源的出现(三)防止明火源点燃 严禁携带烟火、易燃品下井;严禁在井口房、通风机房周围20m范围内使用明火、吸烟、用火炉取暖等;加强井下火区管理;井下严禁使用电炉或灯泡取暖;井下烧焊
17、必须制定安全措施;防止其他火源 防止地面闪电、突发电流进入井下。,防止瓦斯爆炸灾害扩大措施 分区通风 要求通风系统力求简单。井下各区域实行分区通风。每一水平、每一采区都必须布置单独的回风道,严格禁止各采区、水平之间串联通风,尽量避免采区之间角联风路的存在。,隔爆、阻爆措施 用岩粉棚阻爆。定期将岩粉撒布于积存煤尘的采掘工作面和巷道中。用水预防和阻隔爆炸。以用水槽或水袋棚代替岩粉棚。使用效果较好。自动式隔爆棚。使用压力或温度或传感器,在爆炸时发生时探测爆炸波的传播,及时将预先放置的水、岩粉等喷洒到巷道中,准确、可靠地扑灭爆炸火焰。,编制矿井灾害预防和处理计划 当前安全、生产状况。有反映时间情况的各
18、类图纸。灾害处理计划 爆炸发生后可能造成的影响区域;如何恢复灾区的通风和确定灾区人员的避灾路线;灾害区域的断电方法;如何防止爆炸引起的火灾、二次爆炸等;救灾人员的安全路线。,第二章 安全监测监控技术,第一节 监测监控技术综述,一、国内煤矿监控技术发展概况,国内煤矿监测技术特点 监测技术标准化工作逐步完善;开发新型传输技术,扩大系统容量 系统应用软件丰富,功能增强;专业化安全监测系统不断出现;重视、加强传感器的开发研究。,煤矿安全仪器仪表发展概况 便携式瓦斯检测报警仪向微型化、智能化发展 气体检测仪表品种增多;研制出用于瓦斯突出、瓦斯涌出量检测以及确定瓦斯爆炸指数等各种专业化新型仪表。,二、国外
19、煤矿监控技术发展概况,光纤通信技术:利用光纤高速数据通道将地面中心站与井下分站连接起来,提高信息传输速度,扩大系统容量,提高可靠性。光纤分布式测温技术:采用光纤测温雷达,连续测量沿整个敷设光纤区域的温度。光纤气体监测技术:由各种传感器、光电转换器及遥测电子线路组成。主要优点为监测范围宽、误差小、稳定性好、寿命长等。,三、我国煤矿安全监控技术发展方向,适合我国国情:经济上合理、使用上可靠、性能上稳定。重视专业化或专家系统的开发:将瓦斯涌出规律、瓦斯突出预测预报、煤自然发火预测预报、均压通风自动调控等技术融入监测系统中。深化传感器技术的研究:关注国内外传感器发展热点,借鉴新技术,开发新产品;解决传
20、感器的稳定性、可靠性,提高质量;高度重视传感器功能材料的研究。,第二节 煤矿安全监测系统,一、KJ90型煤矿综合监控系统,应用情况:该系统是原煤炭部首批定点生产的煤矿安全监控系统之一,在煤炭行业得到了很好的推广应用。到目前为止,已在全国多个省区使用,取得了较好的社会效益。,主要功能:(1)网络功能强、集成方式灵活,可适应不同规模需求;(2)操作简单直观,容错能力强;(3)具有独特的三级断电功能;(4)具有数据密采功能,允许多点同时密采,最小实时数据存储间隔可达1s;(5)可挂接火灾监测子系统、瓦斯抽放监测子系统等;(6)具有实时多屏多画面显示,最多可带16台显示器;(7)地面中心站监控信息和工
21、业监控图象可通过射频和视频驱动系统进入闭路电视系统;(8)网络终端,可在异地实现监控系统的实时信息和文件共享、网上远程查询各种监测数据及报表、调阅显示各种实时监视画面等;(9)多种类型的分站可独立工作、自动报警或断电。可自动和手动初始化,具备风电瓦斯闭锁功能;(10)井下监控分站具有就地手动初始化功能;(11)监视屏幕显示生动,具有多窗口实时动态显示能力,显示画面可由用户编排,交互能力强;(12)有强大的查询及报表输出功能,可以数据、曲线、柱图方式提供班报、日报、旬报;(13)可同时显示六个测点的曲线。,二、KJ95型煤矿综合监控系统,主要功能:(1)监测瓦斯、风速、负压、一氧化碳、烟雾、温度
22、、风门开关等环境参数;(2)可以配接输送带集中控制、轨道运输信集闭;(3)通过调试电话机与中心站或、传感器之间进行语音通信;(4)可以在中心站通过PC机CRT上的对话框进行各种操作;(5)在屏幕上绘制各种模拟图形,自行生成各类表格(6)通过主机实时地与分站设备进行广播式通信;(7)对监测的实时数据进行处理,模拟量每2min存一个平均值(8)通过主机实时地与模拟盘进行广播式通信;(9)对各类报警信息进行处理,实时进行存储和报警(10)可以配接大屏幕或投影机,绘制各种图形和监测曲线。,第三章 事故案例分析,第 一 节,新矿集团潘西煤矿“7.13”瓦斯爆炸事故,新矿集团潘西煤矿“7.13”瓦斯爆炸事
23、故分析,1990年7月13日23时55分,新矿集团潘西矿2191面付巷和辅助轨道上山交叉口处发生一起特大瓦斯爆炸事故,造成48人死亡,13人受伤。事故示意图如下:,事故概况:7月12日上午8时左右,辅助轨道上山和2191面付巷交叉处发生冒顶,冒落矸石埋住通往2191切眼的风筒,造成切眼无风。矿上立即调正在2191切眼施工的掘进三区3队处理冒顶,处理近40小时。13日夜班掘进三区3队施工的8名工人在冒顶处清理剩余矸石,采二区25名工人在2192面生产,预备队15人在运输机上山做生产准备,安装溜子,有1名通风工、2名安监员在现场工作。,事故原因 事故的直接原因:12日早班2191面付巷和辅助轨道上
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