矿井反风期间瓦斯涌出规律.pdf

l 9 9 4 年皋2 期 山 东 煤 炭 科 技 3 f l； 广 7 矿井反风期间 瓦斯涌 出规律 临 沂 矿 务 局 季 志 芳 1 ， 7 ／ 摘要矿井反风后井下通风状况有 较大变化 。矿 井反风期 间矿 井 瓦斯 的绝对 涌 出量低于反风前矿井瓦斯 的绝对涌 出量 矿井反风后 2 0 5 0 mi n， 回采 工作 面瓦斯 浓 度 出现 高峰值 ， 高峰值 过后 ， 瓦斯 浓度 迅速 下 降， 并逐渐趋于 平稳 ， 其值 低于 反风 前。 矿 井反风 后矿 井 总回风道 主井底 的瓦斯 浓度低 于反风 前 总回风 道 的正常 瓦斯 浓 觑 ⋯矿 律 妞 矿井灾变期 间 ， 在某 种条件下 ， 为 了抢救 井下人 员免遭 有毒 气体 的侵 袭 ， 防止 灾变扩 大 ， 有时需 要迅速 地把矿 井总风 流 的方 向反 转过来 ， 这 就叫做矿井反风 。 实现矿井反 风要 靠主要 扇风机 的反 风设备 。为此 ， 1 9 9 2年版 。 煤矿 安全规程 第 1 2 7条 作了 以下 规定 “ 生 产矿 井主要通 风机 必须装 有反 风设施 ． 必须 能在 1 0 rai n内改变巷道 中的风流方向 。当风 流方 向改变后 ， 主要通风机的供给风量 ， 不应 小于正常 风量 的 4 0 。 反 风设施 由矿长组织 有关部 门每季度 至少检 查一 次 ， 每年 应 进行 一 次反 风演 习。当矿 井通 风系统有较大变化 时 ， 也应 进行 一次反 风演 习。 这 条规 程 对矿 井反风的要求 包括时间要求和风量要求 以 及反 风设备 的选 择 、 维 护和可 靠性等 都作 了 具体 的规 定。 1 矿 井反 风过程 中井下通风状况 的变化 为了提高矿 井的抗 灾 能力 ． 核查 通 风设 施和通风 构筑 的质量 ， 贯彻落 实。 煤矿安全规 程” 第 1 2 7条的规定 ， 我局所有生产矿井每年 都进行一 次矿 井反 风演 习 。矿井反风演 习过 程 中 ， 井下通 风状 况和正 常通 风时 未反 风 相 比， 主要有 以下变化 1 我局 各生 产矿井 的主要 扇风机均 为 抽 出式 ， 矿井反 风 后矿井通 风方式 抽 出式变 动摘钩 的一 系列 改革 ， 其综合效果是 1 安 全条件好 ， 由于 空车 、 重车 、 井 上 、 井下 都 自动摘 钩了 ， 工人在开 钩 时间里 可在 躲避所 指井 口 或躲 避硐 指 井下 内躲 避 ， 安全状况得到改 善 ， 安全操作更有 了保证 ， 而 且劳动强度也 明显减轻了 。 此后 ， 从未 因摘钩 而发生工伤事故 。 2 减少了提升辅助时 间， 增加了提升能 力 。经两 次改革完成后 ， 小时提升 能力达 I 5 钩 这是实际数 ， 计算还要大干此数 ， 即 每小 时提 I 2 0车 每车一吨 ． 如 每 H按 】 8小时提 升 ， F i 提 升能 J 为 2 I 6 0 t ． 牛按 { 0 0天提 升． 年提 升能力达 6 4 ． 8万 t ， 比原来提升能力 5 3 万 t 提高 1 1 ． 8万 t ， 提高 2 2 ． 2 ， 从而不仅满 足 了矿 井生产 能力增长 的 需要 ， 而且还 保证 了在生 产增 长 的同 时 ， 进 行改扩 建工 程所增 加的提升量 ， 创 出了矿井 生产、 基建 同时增长 的新水平 。 3 节省 了劳动力 。 按 每天 节省 1 0人 ， 每 年可节省 3 5 0 0个工 日。 4 制造 并不复 杂 ． 工序不 多， 只要向工 人交底培训I ， 操 作简单易行 ． 安全可靠 。 5 使 旰 j 条 件要 求 高 ． 目 1 ] 使 井下 车 场 徭 窄或矮一些 ． 也能冈地制 卣地 推广垃啊。 维普资讯 山东煤 炭科 技 1 9 9 4 年摹2期 为压 人 式 { 2 矿井反 风后 ， 总进风量和总 出风量均 比正 常通风 时的风量减 少 2 0 左右 。 风 压 降 低 ， 由负压变 为正压 } 3 井下各 用风地点均 为全风压 供风 。 2 矿 井反 风期 间风流 中瓦斯涌 出的规律 由于通 风状况的变化及其它因素的改 变 。 原正常 通 风时 的部 分瓦斯 涌 出参数 就 耍 变化 。 因而瓦斯涌 出量必 然耍变化 。 为 了探 讨 矿井 反风演 习期 间瓦斯 涌出的规律 ， 观 测 反 风期 间风 流中瓦斯变化情况 。 我们在反 风时 ， 对几个主 要地 点 固定专 人检 查瓦斯 。 方 法是 在 反风之 前 ， 人员 就到达 测 点位置 } 反 风后 ， 待 风流开 始倒 转 ， 立即连续地测定瓦斯 ， 并 同 时记录 好两 次测定 的间隔时 间， 直到 瓦 斯含 量正常不变 为止 。通过 对历年反风演 习期间 瓦斯 涌 出情 况 的分 析 。 得 出矿井 反风 期 间瓦 斯涌 出规律如下 1 反 风时矿 井瓦斯 的绝对 涌 出量低于 反 风前矿 井瓦斯 的绝对涌 出量 见表 1 寰 1 矿井反风前后瓦斯绝对涌出量对照 r 矿 井绝 对 瓦斯量 m‘ ／ mi n 反风 前 反风 后 井 CH4 C0￡ CH 4 CoI 措墩 r 2 、 8 3 2 ． 8 3 0 ． 5 4 0 ． 8 0 塘 崖r O ． 8 7 l _ 3 2 0 ． 6 9 1 ． 0 4 汤 庄r 1 ． 0 5 7 ． 7 0 0 ． 9 3 3 ． 8 0 草 埠r 1 ． 0 4 3 ． 8 O 0 ． 3 9 1 ． 3 5 五 寺 庄 1 ． 5 9 2 ． 3 9 1 ． 2 8 1 ． 2 8 从表 1中我们可以看 出矿井反风后 的绝 对 瓦斯 涌 出量 低干 反风 前 的 矿井 瓦 斯 涌 出 量 ， 沼 气 降 低 2 O ～ 8 0 { 一 氧 化 碳 降 低 2 I ～7 I ％。 往几年的矿井反风演 习 碍出 的结 果是相同的 ， 只不过 降 低率不同而亦 ， 【 日 一 般不超过 8 0 。矿井反 风后 ， 矿井瓦斯绝 对涌 出量 低于 反风前 矿井瓦斯 绝 对涌 出量 ， 结合我局实际情况 ， 分析 如下 ①煤 岩． 层暴露面涌出的瓦斯量 ， 与暴 露 面的大小和 暴 露的时 间长 短有关 ， 同时 受 风压 的影响 。 矿井反风后 ， 风流压力 由负压变 为正压 ， 抑制 了瓦斯 的涌 出。 ②在生产过 程 中， 随采掘工 作的进 行 ， 煤 岩 体的破碎、 瓦斯迅速释放 ， 其释放量随生 产强度 的加大而提 高 。矿井反 风演 习是 在停 产 的情况 下 进行 的 ， 煤 岩 体 不受开 采 的影 响 ， 瓦斯的涌 出量必 然下 降。 ③矿井 反风后 ， 掘 进工 作 面风流 在 主干 路线短路． 除瓦斯本身扩散和扩散风稀释带 走少量瓦斯外 ． 大部 分瓦斯在 巷道 内积 聚 ， 矿 井瓦斯来源相对减少 。 ④矿井反风后 ， 矿井的主要瓦斯来源是 采空 区． 采空 区的瓦斯涌 出与 风量 、 风压的变 化有很大关 系 。矿井反风时 ， 风量减步 ， 加之 部 分风 流短路 。 整个 采空 区两侧 巷道 风 流压 差 减步 。 漏 风减少 。 瓦斯涌 出量 降低．其降低 幅度取 决于 采空区漏风带 出的瓦斯积存量和 压 差降低程度 。这是造成反 风后矿井瓦斯绝 对 涌 出量降低 的主要 原因。 2 矿 井反风后 。 回采工作 面瓦斯浓 度 出 现高峰值 表 2是我 局两 个回采工作面在矿井 反风 时 每隔 1 0 rai n测得 的瓦斯浓 度 ， 可 以清楚 地 看 出 ， 反风后 2 0 ～5 0 rai n 。 回采工 作面 出观 瓦 斯浓度高峰值 。 高峰时， 沼气浓度约为反风前 正 常浓度 的 1 ． 7 ～2倍 ， 一氧化碳浓度 为反风 前的 I ． 6 ～2倍 。高峰时 间过 后 ， 瓦斯浓 度迅 速下 降 。 随着 反风 的进 行 、 风流 的稳定 。 瓦 斯 浓度缓慢 下降， 并逐 渐趋 于平 稳 ， 其 唐低于反 风前 。其 它 各矿的回采工作面亦有此 现象 。 采煤 工作面瓦斯浓度高峰值 出现的时 间 与矿井 反风 强度有关 ， 随 反风 强度 的加大 而 增 快 ， 峰篮的 大 小取 决于 呆空 区瓦斯 涌 出的 维普资讯 1 9 9 d 年綦2 期 山东 煤炭 科技 5 大小。 所 以， 对于老塘通风或漏 风较大 的回采 工作 面 ， 反风后峰值现 象并 不明显 。 表 2 矿井 反风 过程 中采 煤工 作面 瓦斯 浓 度变化 反 风 反风后 时 间 前 3 0 0 l 2 30 r 4 0r 5 B0 ， 70 r 8 0 9 10 or 11 1 2 0r 褚墩 矿 C H。 0 ． 3 2 0 ． 3 2 0 ． 3 4 0 ． 5 4 0 ． 5 4 0 ． 4 6 0 ． 2 8 0 2 8 0 ． 2 6 0 ． 2 2 0 ． 2 2 0 ． 2 0 0 ． 1 8 0 ． 1 4 34 02 CO 0． 20 0 ．20 0．2 0 0 ．3 4 0． 4B 0 ．34 ． 0 ．38 0 2 B 0． 26 0 ．26 0 ．2 4 0． 20 0 ．22 0． 20 草埠 矿 C H。 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 3 0 ． 0 4 0 ． 0 4 0 ． 0 4 0 ． 0 2 0 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 33 04 CO 2 0．1l 0 ．1 l 0．1 4 0．1 4 0．1 8 0．1 5 0．16 0．1 3 0．1 0 0 ．10 0．1 0 0．1 0 0．10 0．1 0 矿 井 反风后 ， 回采 工作面 出现瓦 斯浓 度 峰值 的原 因主要是 由于矿 井反 风后 ， 在一 定 时间 内， 回采工 作面风流反 向， 其 回风段 风流 中携带的瓦斯与工作 面采 空区涌出的瓦 斯发 生叠加 ， 使 得工 作面的瓦斯浓度升高 ， 产生峰 值 。 根据我 们历年来对矿 井反风演 习和排放 盲巷瓦 斯 的实际观 测 ， 认 识 以井巷 空间气 体 由静 止到 发生移动 时近似 为整 体连续 移动 ， 见 图 1 。 日 I ， 圈 1 3 4 0 2回 采 面示 意 图 C- 正 常通 风时工 作 面 瓦斯 含 量 ； C 件 战期 间工作 面瓦斯 含量 C z 正 常通 风对工 作 面回 厦道 匾流 中瓦 斯 音 量 【 ’ ； 正 常通 风时风 流方 向； 反风 时风流 方 向 ． 系统 反 风时于 I处设立 测 点 ， 反风开 始 一 段时 间内 ， 风 中无瓦斯 。待 2 ～l 段 气体流 过 1 点后 ， 测点开始显现瓦斯 ， 其含量逐渐增 加 为 C - I- c ； 3 ～ 2段 和 4 ～3段 交 界处 3点 附近 气体 流经 l点时 ， 测点瓦 斯含 量达到 最 高值 C。 C C z ； 4 ～ 3段气体流过 1 点 时测 点显 现瓦斯含量 为 C c I 直 至新鲜风流 至 1点时 ， 则 该地 区反风结 束 ， 瓦 斯含量稳定于 C 。风流 中瓦斯浓度 由 O开始 ， 随反风时 间 的延长而 逐渐 增高 ， 达到最大值后 ， 又开始下 降， 直到稳定 一数值 。含量 由 O至稳定一 数 值 的这段反 风时 间 ， 因受矿井 井巷 长度及 风 速等 因素 的影 响 ， 不 同的矿井和井巷 ， 这段 时 间的瓦斯 含量也不相 同。 3 矿井反风后 ， 矿 井回风道 主井底 的 风 流 ， 一 般 在 5 ～ 】 0 rai n时 开 始 带 有 瓦 斯 ， 2 0 rai n左右 瓦斯 浓度最 高 ， 此 后基 本 保持不 变 见表 3 。 从矿 井反风后矿井总 回风道 主井底 的 瓦斯 浓度 与矿井反风前矿井 总回风道 的瓦斯 浓 度 对 比 来 看 表 4 ， 反 风 后 乜 回风 J甫 主井 底 的瓦斯 浓度 恹干反 风 前总 同风道 的 正常 瓦斯 浓度 。 维普资讯 6 山 东煤 炭 科 技 1 9 9 4 年纂2期 袁 3 矿 井 反凤 期 间总 回凤道 主 井底 瓦 斯 浓 度变化 反 风 反风后 时 间 前 3 0， 0 1 0 ， 2 3 0， 4 0， 5 0 ， 6 0 ， 7 0 ， 8 0 ， 9 0， 1 0 0 ， 11 l2 0， CH‘ 0 ． 0 0 0 ．0 1 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． o 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 O ． 0 2 塘 崖 CO 0．00 0 ．0 3 0．0 6 0． 06 0 ．06 0．06 0 ．0 6 0．06 0．06 0．0 6 0 ．06 0 ．0 6 0．06 0 ．06 CH。 0 ． 0 0 0 ．0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ．0 2 0 ． 0 2 0 ． o 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 n 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ’ 0 2 蓝 壕 C O ％ 0 ． 0 0 0 ． 0 8 0 ． 1 0 0 ． 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 m 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 0 ． 0 8 cH ． 0． 0O 0 ’0 3 0．0 4 0． 04 0 ．0 4 0． 04 0 ．0 4 0．04 0．04 0 ．04 0 ．04 0 ．0 4 0． 04 0． 04 褚墩 CO2 0．00 0 ．04 0．0 6 0． 06 0 ’0 6 0． 06 0 6 0 ．06 0’06 0 ．06 0 ’06 0 ．0 6 0． 06 0． 06 表 4 矿井反风前后矿井总回风进平均瓦斯浓度对比 单 位 褚墩矿 汤 庄 矿 草埠 矿 塘崖 矿 地 南 一4 5 0 甫 西 主 人 甫 西 三 主 辅 副 南 2 50 大 主 助 风 巷 点 井 巷 井 井 井 斜 风 风 号 斜 井 井 井 井 井 井 井 井 风 向 正 反 正 正 反 反 正 正 正 反 反 反 正 反 CH 。 0 ． 1 6 0 ． 0 4 0 ． 0 3 0 ． 0 3 0 ． 0 3 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 2 0 ． 0 6 0 ’0 2 0 ． 0 4 n 0 0 0 ． 明 0 ． 0 2 COz 0．1 6 0． 06 0 ．1 4 0．13 0 ．06 n 07 0．0 8 0 ．1 0 0 ．20 0．1 0 0．1 2 0． 00 0 ．06 0．0 6 5利用矿井反 凤期 间瓦斯 涌 出规 律进行 矿 井反凤 救灾 实倒 1 9 9 1 年 l 1月 1 6日 3点零 7分 ， 褚墩 煤 矿更 衣窒发生火灾 ， 1 2 0 0多 人 的更衣箱 全部 烧完 。 当时浓烟很大 ， 烟雾随地面 风流到主副 立井 口顺风流进 入井下 ， 到 井底车场后 ． 顺 一 4 5 0 m 大巷南下 ． 直接威胁着 井下 3 0 0多人的 人身安全 。现场指挥救灾的矿长 赵学 仁为了 抑 制烟 雾进入井 下 ． 保 证 井下工 人 的安 全撤 离 ， 根据 矿井反风期 间瓦斯 涌出的规律 ． 及时 采取 果断措施 ． 3点 2 0分 下令 进行反 风 。主 扇风机房 司机接到 反风命令 后 ， 5 rai n操作完 备 ， 8 mi n风 流开始 倒转 ， 主副 立井 由进 风变 为出风 ， 嘲不再 阿南 流动 同时通 知井下 各工 作地点的人员 ， 按矿井年度灾害预防处理计 划 中规 定 的避灾 路 线 ， 全部 由南风 井升到 地 面 。反风 一直持续到 6点 4 4分 ， 到火灾全部 救灭 ， 烟雾全部消灭， 方下令恢复正常通风。 这次反 风操作顺 利 ， 及 时抑制 了烟 雾进 入井 下 ， 保证 了井 下人员的安全 。 4初步 体会 和认识 1 生产 矿井 按“ 煤 矿安 全规程 ” 的要求 ． 主要 扇风机 必 须装 有反 风设施 ， 每年 必须进 行一 次反 风演 习， 以提高矿井 的抗灾 能力 ， 防 止灾变扩大 ， 保证 井下工人的 人身安全 。 2 由于反风 时 回采工作 面 瓦斯 浓度 出 现高峰值 ， 在 进行矿井反 风演 习时 ， 一定 要做 好 回采工 作面 的滓电工 怍和在 回采工 怍面俭 测 人 员的安全工 作。 维普资讯 山 东 煤 炭 科 技 ， 1 一 z I／ 火 成 岩区 全 部 冒 落 法 管 理 顶 板的 岩 移 观 测 。临 沂 局 五 寺 庄 煤 矿竺 J 3 7 2 摘要五寺庄煤矿矿井地质构造复杂， 由于火成岩的侵入 ， 对煤层破坏相 当严 重 ， 残 留煤 大部分 以鸡窝状 、 薄粱、 夹 沟、 煤瓮状赋存 。 通过多年 的开采 经验 ， 摸 索 出了 一 整套不规律煤层的采煤方法。 在 2 3 1 O l 工作面上方建立岩移观察站， 获得 了可靠的 岩移参 数， 并对岩层 的秽动规律进行 了系统 的分析研 究。 其成果可作为 火成 岩侵入 区 1 矿 井概况 五 寺 庄 煤 矿 位 于 临沂 市册 山 乡南 头村 东 ， 井 田 南 北 走 向 长 4 ． 6 k in， 东 西 倾 斜 宽 1 ． 2 k in， 井 田面积 5 、 5 2 k in 。 1 9 7 2年 在井 田中 部 册 山煤 矿进 行水砂 充填 试采 ， 同年 开 始建 设 五寺庄煤矿 ， 1 9 7 7年 5月矿井投 产与 册 山 煤 矿合 并 ， 改为 五寺庄煤 矿 ， 采 用一对竖 井 ， 一 对 暗斜 井多水平 开拓 ， 第 一生产水 平 为 一 1 4 0 m 水 平 ， 回采上 限 为O m 0以上 为 防 顶扳管理 水 煤柱 ， 倾斜分层上行式水砂 充填 管理 顶 板 ， 一水平共分六个 采区 ， 自南 向北 分别 为六 采 区、 四采 区 、 一采 区 、 二采 区 、 三采 区、 五采 区。 五 采区和六 采区 由于火成岩 的强烈侵蚀 ， 储 量不 可靠 而放 弃 开采 。二 水 平 为 一3 5 O m 水平 ， 设计开采 2 3 1 、 2 3 2 、 2 3 3三个采 区 ， 下 山 开 采 2 3 4采 区 ， 图 1为五 寺庄 煤 矿采 区布置 平 面图。 矿井设计生产 能力 为 3 0万 t l a ， 1 9 8 0 年 核定生产 能力 2 1万 t l a ， 以开采二迭 系 山 西组第三层煤为 主 ， 二层煤仅零 星地段可采 。 3 当采煤工 作面发生 自然发火 时 ， 如采 用调 整通 风 系统 的方 法进行 灭火 ， 从瓦 斯方 面来 讲 ， 应考虑 采 用在 回采工作 面主干 风路 风流 短路 的方法 进行 灭火 ， 不宜采 用 全矿 井 反风 的方法 。 4 矿 井反风 期间 影响瓦斯 涌 出量 的 因 素是 很多的 。 如反风时负压急剧的变化 ； 开拓 开采 系统 的改变 ； 采空区面积的大小 ； 停风时 间的长短等 。如要逐 个考察 每伸因素 的精确 影响 ． 是 很不容 易的 ， 从现场 赛际管理 的要求 精 度_柬看 也是不 需要的 ． 所以 我 们只就 毖中 主爰 困索 停 吼时 间给 丁考虑。泞风时问 越 短越好 ， 因此要求 主扇 风机 的反风设 施必 须灵敏可靠 ， 操作方 便 ， 司机 操作 熟练 ， 以尽 量减少操 作时 间 ， 保 证在 1 O mi n内改变巷道 中风流的方 向。 5 由于我局 各矿 目前 瓦斯状况 ， 生 产情 况差别较 大 ， 反 风时对 气体检 测的地 点设 置 少 ， 时 间间隔大 ， 加之仪 器 的误差 等 因素 ， 所 以很难对矿井反风演 习期间瓦 斯涌出情 况作 出情确的 鞋的结 i 。今后反风 演习过 程中， 各矿应集 中力量做好对重点采 煤工作面和峒 室 的 瓦斯 连续 监删 工怍 ， 进 一步摸 清矿 井反 风演 习期 吲矿井 瓦斯 涌出 规律 。 舣 年 m 维普资讯