煤礦瓦斯危害形式分析與預防措施

1、.PAGE ：.；PAGE 17煤礦瓦斯危險性分析和平安防護措施【摘 要】礦井瓦斯事故是煤礦平安消費中最嚴重的危害之一，在煤礦消費過程中，假設對瓦斯認識缺乏、控制不當或管理不到位，很能夠呵斥災難性事故。文章以分析煤礦瓦斯危害方式與防治對策為切入點，引見預防和控制瓦斯災禍事故的技術(shù)措施及開展趨勢，闡明瓦斯爆炸事故的防治是煤礦平安任務的一項系統(tǒng)工程，必需放在平安任務的首位，才干使瓦斯爆炸事故及其他災禍事故大幅度減少?！娟P(guān)鍵詞】煤礦瓦斯；危害方式；分析；防治對策一、前言 近幾年來，煤礦事故曾經(jīng)明顯下降，但是，瓦斯爆炸事故是當前煤礦平安消費中要挾最大、最突出的一個問題。從每年的事故統(tǒng)計中來看，煤礦發(fā)生

2、一次死亡10人以上的特大事故中，絕大多數(shù)是由于瓦斯爆炸，約占特大事故總數(shù)的70%左右，尤其是高瓦斯礦井或由于煤層瓦斯壓力較高、地質(zhì)構(gòu)造較復雜、地應力較大、煤層破壞嚴重時，在此區(qū)域作業(yè)的采掘任務面極易發(fā)生煤與瓦斯突出導致瓦斯事故的發(fā)生。二、實驗：原理1、瓦斯性質(zhì)：瓦斯是指礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體，有時單獨指甲烷。瓦斯是一種無色、無味、無臭、可以熄滅或爆炸的氣體，難溶于水，分散性較空氣高。瓦斯無毒，但濃度很高時，會引起窒息。 瓦斯在煤層中的賦存方式主要有兩種形狀：在浸透空間內(nèi)的瓦斯主要呈自在氣態(tài)，稱為游離瓦斯或自在瓦斯，這種形狀的瓦斯服從理想氣體形狀方程；另一種稱為吸附瓦斯，它

3、主要吸附在煤的微孔外表上和在煤的微粒內(nèi)部，占據(jù)著煤分子構(gòu)造的空位或煤分子之間的空間。實測闡明，在目前開采深度下(10002000m以內(nèi))煤層吸附瓦斯量占7095，而游離瓦斯量占530。 煤層瓦斯含量是指單位質(zhì)量煤體中所含瓦斯的體積，單位為m3/t。煤層瓦斯含量是確定礦井瓦斯涌出量的根底數(shù)據(jù)，是礦井通風及瓦斯抽放設計的重要參數(shù)。煤層在天然條件下，未受采動影響時的瓦斯含量稱原始含量；受采動影響，已有部分瓦斯排出后而剩余在煤層中的瓦斯量，稱殘存瓦斯含量。影響煤層原始瓦斯含量的要素很多，主要有：煤化程度、煤層賦存條件、圍巖性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件等。 瓦斯和空氣混合后，在一定條件下,遇高溫熱源發(fā)生

4、的熱-鏈式氧化反響，并伴有高溫及壓力(壓強)上升的景象。瓦斯爆炸有一定的濃度范圍，我們把在空氣中瓦斯遇火后能引起爆炸的濃度范圍稱為瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限為516。當瓦斯?jié)舛鹊陀?時，遇火不爆炸，但能在火焰外圍構(gòu)成熄滅層，當瓦斯?jié)舛葹?5時，其爆炸威力最大(氧和瓦斯完全反響)；瓦斯?jié)舛仍?6以上時，失去其爆炸性，但在空氣中遇火仍會熄滅。普通以為，瓦斯的引火溫度為650750。但因受瓦斯的濃度、火源的性質(zhì)及混合氣體的壓力等要素影響而變化。當瓦斯含量在7一8時，最易引燃；當混合氣體的壓力增高時，引燃溫度即降低；在引火溫度一樣時，火源面積越大、點火時間越長，越易引燃瓦斯。 實際證明，空氣中的氧氣濃

5、度降低時，瓦斯爆炸界限隨之減少，當氧氣濃度減少到12以下時，瓦斯混合氣體即失去爆炸性。2礦井瓦斯涌出及瓦斯等級 開采煤層時，煤體遭到破壞或采動影響，儲存在煤體內(nèi)的部分瓦斯就會分開煤體而涌入采掘空間，這種景象稱為瓦斯涌出。礦井瓦斯涌出方式可分普通涌出和特殊涌出兩種。 礦井瓦斯涌出量是指開采過程中正常涌入采掘空間的瓦斯數(shù)量，瓦斯涌出量的表示方法有兩種：絕對瓦斯涌出量單位時間涌入采掘空間的瓦斯量，單位為m3min；相對瓦斯涌出量單位質(zhì)量的煤所放出的瓦斯數(shù)量，單位為m3t。 影響礦井瓦斯涌出量的要素主要有煤層瓦斯含量、開采規(guī)模、開采程序、采煤方法與頂板管理方法、消費工序、地面大氣壓力的變化、通風方式和

6、采空區(qū)管理方法等。 規(guī)定，一個礦井中只需有一個煤(巖)層發(fā)現(xiàn)瓦斯，該礦井即為瓦斯礦井。瓦斯礦井必需按照礦井瓦斯等級進展管理。 根據(jù)礦井相對瓦斯涌出量、礦井絕對瓦斯涌出量和瓦斯涌出方式劃分為：低瓦斯礦井、高瓦斯礦井和煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。 低瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量小于或等于10m3t且礦井絕對瓦斯涌出量小于或等于40m3min； 高瓦斯礦井：礦井相對瓦斯涌出量大于10m3t或礦井絕對瓦斯涌出量大于40m3min； 煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井：礦井在采掘過程中，只需發(fā)生過一次煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出，該礦井即定為煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出礦井。 規(guī)定：每年必需

7、對礦井進展瓦斯等級和二氧化碳涌出量鑒定。 3瓦斯噴出礦井瓦斯噴出是指從煤體或巖體裂隙、孔洞或炮眼中大量瓦斯異常涌出的景象。在20 m巷道范圍內(nèi)，涌出瓦斯量大于或等于10m3min，且繼續(xù)時間在8h以上時，該采掘區(qū)域即定為瓦斯噴出危險區(qū)域。 瓦斯噴出的預兆：礦壓活動顯現(xiàn)猛烈，煤壁片幫嚴重、底板忽然鼓起、支架承載力加大甚至破壞，煤層變軟、潮濕等。另外，還存在煤(巖)與瓦斯(二氧化碳)突出，即在地應力和瓦斯的共同作用下，破碎的煤(巖)和瓦斯(二氧化碳)由煤體或巖體內(nèi)忽然向采掘空間拋出的異常動力景象。煤(巖) 與瓦斯(二氧化碳)突出具有突發(fā)性、極大破壞性和瞬間攜帶大量瓦斯(二氧化碳)和煤(巖)沖出等特

8、點，能摧毀井巷設備、破壞通風系統(tǒng)、呵斥人員窒息，甚至引起瓦斯爆炸和火災事故，是煤礦最嚴重的災禍之一。突出發(fā)生前通常有地層微破壞、瓦斯涌出變化、煤層層理紊亂、鉆孔卡鉆夾鉆、煤壁溫度降低、分發(fā)煤油氣味、煤層產(chǎn)狀發(fā)生變化等預兆4瓦斯爆炸礦井瓦斯不助燃，但它與空氣混合成一定濃度后，遇火能熄滅、爆炸。瓦斯爆炸時會產(chǎn)生3個致命的要素：爆炸火焰、爆炸沖擊波和有毒有害氣體。瓦斯爆炸不僅呵斥大量的人員傷亡，而且還會嚴重摧毀礦井設備、中斷消費。礦井瓦斯爆炸往往引起煤塵爆炸、礦井火災、井巷坍塌和頂板冒落等二次災禍。瓦斯爆炸必需具備的三個條件瓦斯?jié)舛?。在新穎空氣中，瓦斯爆炸的界限普通為5%16%。引火溫度。瓦斯的引火

9、溫度普通以為是650750。充足的氧氣含量。氧氣濃度不低于12%。瓦斯爆炸的危害瓦斯爆炸的危害性表如今以下幾個方面：瓦斯爆炸后產(chǎn)生劇毒氣體一氧化碳。井下發(fā)生瓦斯爆炸以后，將會產(chǎn)生大量的一氧化碳?？諝庵械囊谎趸紳舛龋大w積量到達0.4時，人在短時間內(nèi)就會中毒死亡。一氧化碳中毒是瓦斯爆炸呵斥人員傷亡的主要緣由。瓦斯爆炸后產(chǎn)生高溫。瓦斯?jié)舛葹?.5時，瓦斯爆炸的瞬間溫度可達18502650攝氏度。這樣高的溫度對井下人員和設備有很大的危害，還能夠伴生火災。瓦斯爆炸以后產(chǎn)生高壓氣體。瓦斯爆炸以后，巷道中的空氣壓力約為爆炸前的7倍左右。高壓空氣以每秒幾百米的沖擊波浪向周圍擴張，不僅摧毀巷道支架和設備，同

10、時也是呵斥人員傷亡的重要緣由之一；還可揚起煤塵，引發(fā)煤塵爆炸。瓦斯爆炸后，在爆炸地點，由于空氣稀薄，溫度急劇下降，水蒸氣凝結(jié)成水，在爆源附近會迅速構(gòu)成低壓區(qū)，因此爆炸波又會反向沖擊，這對巷道的破壞性更大。當?shù)蛪簠^(qū)迅速積聚瓦斯，或反向沖擊的空氣中帶來的瓦斯足夠多，又有充足的氧氣和引爆火源時，就可構(gòu)成二次爆炸。方法及數(shù)據(jù)處置1、光學瓦斯鑒定器，用來測定瓦斯?jié)舛?，按照丈量范圍分為?10%和0100兩種。2、礦井平安監(jiān)控系統(tǒng)及甲烷報警斷電安裝。2、礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪幢O(jiān)測技術(shù)2.1 礦井瓦斯?jié)舛燃盎鹪吹膶崟r自動監(jiān)測對于防止瓦斯爆炸非常重要，當發(fā)現(xiàn)瓦斯異?；蛴谢鹪串a(chǎn)生，立刻采取措施可防止爆炸事故的發(fā)生。

11、我國目前開發(fā)了KJ90. KJ92.KJ94. KJ95. KJ73. KJ66等型號的礦井平安監(jiān)控系統(tǒng)，以及各類檢測傳感器、報警儀和斷電儀。很多礦井安裝了礦井平安綜合監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)的安裝極大地提高了煤礦的平安管理自動化程度，防止了許多事故的發(fā)生。 2.2井下火源防治 對煤礦井下的爆破火花、電氣火花、摩擦撞擊火花、靜電火花、煤炭自燃等火源都有一些相應的防治措施，除炸藥平安性檢驗、電器防爆檢驗、摩擦火花檢驗外、還需防止火源與瓦斯積聚在同時同地點出現(xiàn)，如放炮時檢測瓦斯?jié)舛龋捎蔑L電閉鎖、瓦斯電閉鎖等措施。另外加強明火的管理，嚴厲動火制度，消除引爆瓦斯的火源。 2.3優(yōu)化通風網(wǎng)絡及通風系統(tǒng) 合理

12、可靠的通風系統(tǒng)是防止瓦斯事故和控制災禍擴展的重要措施，為此，瓦斯防治工程與采掘工程，必需同時設計，超前施工，同時投入運用。 2.4隔爆措施 礦井隔爆安裝是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，當瓦斯爆炸發(fā)生后，依托預先設置的安裝可以阻止爆炸的傳播，限制火焰的傳播范圍，主要有被動式隔爆棚和自動抑爆安裝。 2.4.1被動式隔爆棚。隔爆巖粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因本錢低、安裝方便，因此得到了廣泛的運用，其中隔爆水袋棚的運用最為廣泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有順應性強，安裝、裝配和挪動方便的特點。 2.4.2自動式抑爆安裝。運用壓力或溫度傳感器，在爆炸發(fā)生時探測爆炸波，及時將預先放置的水、巖粉

13、、N2 . CO2等噴灑到巷道中，從而到達抑制爆炸火焰?zhèn)鞑サ哪康?。如ZGB-Y型自動隔爆安裝采用高壓氮氣引射消焰劑，能將爆炸限制在距爆源40-60m之內(nèi);YBW-1型無電源觸發(fā)式抑爆安裝，適宜安裝在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自動產(chǎn)氣式抑爆安裝采用實時產(chǎn)氣原理，當傳感器接納到熄滅或爆炸火焰時，觸發(fā)氣體發(fā)生器快速產(chǎn)生的高壓氣體噴灑消焰劑，抑制火焰的傳播。三、分析過程1、煤礦瓦斯的詳細危害性分析 其主要危害方式有瓦斯窒息、瓦斯熄滅、瓦斯爆炸、瓦斯爆炸引起的煤塵爆炸或火災等。 11瓦斯窒息 礦井瓦斯涌出量較大，假設通風系統(tǒng)管理不善；通風巷道風流反向、采空區(qū)或煤層中高濃度瓦斯涌出；任務人員

14、誤入未及時封鎖停風的巷道；或由于停風導致瓦斯積聚而未采取相應措施等，都能夠?qū)е氯藛T誤入，缺氧窒息而亡。 12瓦斯熄滅 煤層瓦斯含量較高，消費過程中瓦斯涌出量較大，通風不能將瓦斯及時稀釋并排出，將在部分地點構(gòu)成瓦斯積聚，一旦接近火源就能夠發(fā)生瓦斯熄滅，釀成火災，火災引起瓦斯爆炸等一系列災難性事故。 13瓦斯爆炸 瓦斯爆炸發(fā)生的條件是瓦斯積聚到達爆炸極限濃度、引爆火源和足夠的氧氣。井下的照明、爆破火焰、電氣火花、摩擦火花等都能夠成為引爆火源。在煤礦的消費過程中要完全杜絕這些火花的產(chǎn)生是很困難的。在井下瓦斯超限和部分瓦斯積聚到達爆炸極限濃度時，接近火源都有能夠發(fā)生瓦斯爆炸，甚至引起煤塵、瓦斯聯(lián)鎖爆炸

15、，呵斥人員傷亡、財富宏大損失。2建議及防護措施 21煤礦瓦斯事故的根本措施抽放技術(shù) 2.1.1瓦斯抽放是減少礦井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同時也是開發(fā)利用瓦斯能源、維護大氣環(huán)境的重要手段。 2.1.2為提高瓦斯抽放率，目前主要需處理長鉆孔定向鉆進技術(shù)，包括測斜、糾偏技術(shù);提高單一低透氣性煤層的抽放率;研制鉆進才干更強的鉆機具;完善和提高擴孔技術(shù)、排渣技術(shù)、造穴技術(shù)和封孔技術(shù);開發(fā)新的瓦斯抽放技術(shù)及設備。 2.1.3瓦斯抽放方法有本煤層抽放、臨近層抽放和采空區(qū)抽放等;抽放工藝有順層長鉆孔、大直徑鉆孔、地面鉆孔、頂板巖石和巷道鉆孔等。目前已研制出多種抽放泵及配套的監(jiān)控系統(tǒng)和儀表等，

16、大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使平安環(huán)境得到進一步改善。 2.1.4利用多分支羽狀適用技術(shù)，處理低滲煤層瓦斯治理問題，以提高抽采率。 2.1.5煤礦瓦斯治理應該與煤層氣產(chǎn)業(yè)化嚴密結(jié)合起來。2.2瓦斯事故預防和應急措施2.2.1組織措施進一步完善各工種崗位責任制及管理制度，并嚴厲執(zhí)行。其中包括各工種崗位責任制，工種操作規(guī)程，礦指點對瓦斯日報審批簽字制度、瓦斯檢查制度、瓦斯員現(xiàn)場交接班制度、通風設備管理制度、部分通風管理制度、防滅火管理制度、機電設備維修管理制度、瓦斯檢定器定期檢查維修制度、爆破資料管理制度、瓦斯管理制度等。2.2.2防止瓦斯積聚1、采區(qū)設計。布置采掘任務面從通風角度(通風系統(tǒng)、巷

17、道風速等)來思索并保證通風合理高效。從設計上防止串聯(lián)通風。2、安排消費方案時，思索風量情況，以風定產(chǎn)以防風量缺乏。3、通風科每旬全面進展一次風量測定任務，同時還要測定回風流中的瓦斯、氧氣、一氧化碳、二氧化碳的濃度和空氣溫度等，并及時地作出通風旬報。另外還要調(diào)查漏風情況，制定配風方案，及時合理地調(diào)配礦井風量。4、通風科要加強通風設備的施工質(zhì)量，提高礦井的有效風量率。對恣意破壞通風設備的，要清查責任并從嚴處分。5、加強通風管理，要有足夠的風量和適宜的風速，不得發(fā)生循環(huán)風，減少漏風，部分通風風筒到迎頭間隔 符協(xié)作業(yè)規(guī)程要求，放炮時不得斷開風筒。6、掘進下山、任務面回采過程中，要加強瓦斯檢查與管理，防

18、止瓦斯積聚，要加強瓦斯檢查與監(jiān)測。 7、及時封鎖采空區(qū)。采面終了后，巷道內(nèi)的機電設備應及時回收，在采面回收終了后，盡快砌筑永久性密閉，最遲不得超越45天。8、加強盲巷管理。風機一旦停頓運轉(zhuǎn)，掘進單位要馬上撤出人員，切斷巷道中電源，提示警標，并派人站崗警戒，防止人員進入。9、凡超越6米，停風的獨頭巷道，均要在24小時內(nèi)予以封鎖，密閉前在巷道口要設柵欄，并掛有“制止入內(nèi)的警標牌。10、瓦斯員按規(guī)定進展巡回檢查。對瓦斯異常地域設專職瓦斯員檢查，并安設瓦斯報警斷電儀(瓦斯報警斷電儀的位置要符協(xié)作業(yè)規(guī)程要求)，同時制定相應的瓦斯管理措施。11、在掘進巷道貫穿時，施工單位要制定專門措施，報總工同意，并仔細

19、實施，通風科做好調(diào)整風流的預備任務。加強瓦斯檢查，確保風機正常運轉(zhuǎn)，風筒符合質(zhì)量要求，放炮執(zhí)行“炮三檢 、“三人聯(lián)鎖放炮制制度。12、在巷道貫穿時，通風科要加強通風和瓦斯檢查任務。貫穿雙方均要保證局扇正常供風，風筒距迎頭符協(xié)作業(yè)規(guī)程規(guī)定，雙方任務面瓦斯?jié)舛?、二氧化碳濃度、氧氣濃度等均不超越?guī)程中有關(guān)規(guī)定CH4濃度不超越1%，CO2濃度不超越15，O2濃度不低于18)，貫穿后通風科及時調(diào)整通風系統(tǒng)。13、及時處置部分瓦斯積聚，對消費中容易積存瓦斯的地點由通風科進展處置，處置方法如下：1回采任務面上隅角瓦斯積聚的處置。普通情況下在任務面上隅角附近設置木板隔墻或布風障，沖淡排除。假設采空區(qū)涌出的瓦斯

20、比較大，不僅任務面上隅角經(jīng)常超限，而且任務面采空區(qū)邊境附近和回風流中也經(jīng)常超限，采用暫時隔離、風機風幛配合處理上隅角瓦斯積聚。2頂板附近瓦斯層狀積聚的處置，在巷道包括回采任務面煤壁不斷涌出瓦斯的情況下，積聚在巷道頂板附近，構(gòu)成穩(wěn)定的瓦斯層，處置方法：一是加大巷道的平均風速，使瓦斯得到排除；二是加大頂板附近的風速可在頂梁下面加導風板或沿頂板鋪設風障或風袖，將積存的瓦斯吹散；三是加強頂板附近瓦斯?jié)舛鹊臋z查，檢查時儀器進氣口橡皮管必需送到積聚的瓦斯處。(3)在恢復運用有大量瓦斯的積聚盲巷或啟封密閉墻時，制定專門的平安技術(shù)措施，首先應有救護隊員佩戴氧氣呼吸器進入，丈量瓦斯?jié)舛?，二氧化碳濃度和氧氣濃度?/p>

21、估算積聚量，確定排放速度，切斷回風流中一切電源，停頓任務、撤出人員，并在一切通往回風系統(tǒng)的通道上派專人站崗警戒。排放瓦斯時局扇嚴禁發(fā)生循環(huán)風，要嚴厲控制風流，使排出的風流與全風壓風流混合處的瓦斯?jié)舛炔怀?%，二氧化碳濃度不超越1.5，氧氣濃度不得低于19。任何不能進入瓦斯?jié)舛鹊竭_3或氧氣低于17的區(qū)域內(nèi)(除救護隊員佩戴氧氣呼吸器外。14、在有條件時，掘進任務面的獨頭巷道超越500米時設避難硐室，硐室內(nèi)設有壓風管路，使避難人可以隨時翻開壓風管路得到新穎空氣。15、對發(fā)現(xiàn)一氧化碳及構(gòu)成高溫點的任務面，要盡快安排回采爭取在最短的時間內(nèi)回采終了，并按要求封鎖注漿，通風科要加強瓦斯，溫度檢查任務，加強

22、注漿、灑水降溫任務，提早備好應急資料。2.2.3防止瓦斯引燃1、嚴厲執(zhí)行中有關(guān)規(guī)程，杜絕一切引燃瓦斯的熱源。2、搞好電氣設備維修與管理，防止電氣火花的產(chǎn)生。(1)井下電氣設備的選用符合中的規(guī)定。(2)井下電氣設備的運轉(zhuǎn)，維修任務符合防爆性能的各項技術(shù)要求，防爆性能遭到損壞的電氣設備必需立刻處置或改換，杜絕失爆。(3)井下供電做到“三無、四有、兩齊、三全、三堅持。2.2.4嚴厲放炮管理(1)、運用煤礦平安炸藥和瞬發(fā)電雷管，如運用毫秒電雷管，最后一段的延期時間不得超越130毫秒，不合格或蛻變的炸藥不準運用，雷管經(jīng)過導通，合格后方可運用。 (2)、每次放炮前后，放炮地點附近20米內(nèi)灑水降塵。(3)、

23、嚴厲制止放糊炮、明火放炮和一次裝藥分次放炮。(4)、嚴厲執(zhí)行瓦斯檢查制度，確保任務面風流瓦斯?jié)舛炔怀?。(5)、每次放炮嚴厲執(zhí)行“一炮三檢制度。2.2.5防止磨擦火花和靜電火花的產(chǎn)生 (1)、制止運用鉛和鋁合金制造的部件和儀器設備。 (2)、井下各種機械外露的部分和電動機附近由司機分工擔任，要經(jīng)常擦拭或清理機頭、機尾及電機等，嚴禁浮煤埋壓，防止傳熱而引起的煤塵熄滅，皮帶機頂?shù)纵佫D(zhuǎn)動靈敏，皮帶機下不得有浮煤活碴，皮帶機開不動或打滑時嚴禁硬開，防止摩擦著火。液壓聯(lián)軸節(jié)運用配套的易熔合金塞，皮帶運用不延燃性的，皮帶機頭機尾備滅火器、沙箱、鐵锨及水管等滅火器具，皮帶機使器具有四種維護(低速、跑偏、煤位、超溫)并每班實驗一次以保證靈敏可靠。強力皮帶運用好制動安裝，嚴禁恣意拆掉，檢修時，一個檢修，另一個靈敏可靠起作用。 (4)、嚴厲履行井下電焊和氣焊審批手續(xù)，制定專門平安措施報相應的指點同意后嚴厲執(zhí)行。2.3技術(shù)性預防和管理措施煤礦編制采區(qū)設計、采掘作業(yè)規(guī)程和平安技術(shù)措施，對平安監(jiān)控設備的種類、數(shù)量和位置信號電纜和電源電纜的敷設、斷電區(qū)域等做出明確規(guī)定，并繪制布置圖和斷電控制圖。平安監(jiān)控設