煤矿瓦斯治理.doc

矿井瓦斯影响因素及事故防治 郭恩吕（生产技术部） 摘要我国的能源工业中,煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的70左右,预计到2050年还将占50以上,煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。我国目前国有重点煤矿大多数属于瓦斯矿井,其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44。近年来，煤矿重大瓦斯爆炸事故呈现多发趋势。如2009年山西焦煤集团屯兰煤矿事故、黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿事故、贵州黔西南州兴仁县振兴煤矿事故等均为瓦斯事故。分析矿井地质影响因素，煤矿瓦斯爆炸必须同时具备以下两个条件一是空气中瓦斯含量达到爆炸范围内，即瓦斯的体积分数为5％～16％时；二是存在引爆的火源，且其时间长度大于瓦斯引火感应期长度。所以，在煤矿实际作业环境中，对瓦斯爆炸事故的防控重点应放在防止瓦斯积聚和限制火源上。预防、控制瓦斯爆炸事故,是实现煤矿安全生产的关键。瓦斯防治是煤矿安全工作的重中之重,必须采取有利措施,有效防治煤矿重特大瓦斯事故的发生,以确保煤矿的安全生产。 为此编制了煤矿瓦斯治理措施和作业人员管理机制。 关键词 煤矿 瓦斯 治理 措施 管理 教育 一、矿井瓦斯地质影响因素 瓦斯主要是在煤的形成过程中产生的，按其成因可分为3种形成方式，即生物化学作用形成、煤变质形成和油气田的瓦斯侵入。瓦斯含量是指煤体或岩体在自然条件下所含的瓦斯量，包括游离态瓦斯和吸附瓦斯。影响矿井瓦斯含量的因素有很多，概括起来可分为两类一是影响瓦斯生成量多少的因素;二是瓦斯的保存和放散条件。矿井中煤岩体内瓦斯含量与实际瓦斯生成量之间的差别很大，不同的煤田、同一煤田不同矿井、同一矿井不同采区的瓦斯含量也是大不相同。造成这一差异的主要因素来自于地质因素，主要表现在以下几个方面 （1）煤体自身性质。煤体对瓦斯的吸附能力主要取决于煤体的孔隙率和煤质，煤的变质程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。成煤初期，煤的结构疏松，孔隙率大，储存游离瓦斯的空间大，瓦斯的吸附能力也很强。但此时煤质以褐煤为主，在成煤物化作用下尚未生成大量瓦斯，因此煤体中所含瓦斯量较少。在煤化地质作用下，煤质逐渐致密，孔隙率减少，吸附瓦斯的能力大大降低。随着煤的继续变质，煤体内部产生许多细微孔隙，使得煤的表面积不断扩大，至无烟煤达到最大，所以无烟煤对瓦斯的吸附能力最强。但并不是煤体吸附瓦斯能力强就一定含瓦斯量大，最终瓦斯含量除了需要煤体有瓦斯的吸附外，还需要密闭的空间使其得以保存。 （2）煤层赋存条件。煤层中的瓦斯会受到来自地层的压力，从而使其在煤层中不断地运动，而运动的速度与煤层和围岩的渗透性有关。渗透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯则容易保存在煤层之中；如果煤层的围岩致密完整，煤层中的瓦斯就容易保存下来，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，随着地下水的流动而随之流动逸散，所以地下水活动强烈的地区煤层含瓦斯量较少，而地下水活动不强烈的地区煤层瓦斯含量则相对较多。此外，水分子对瓦斯含量也有一定的影响，它可以占据煤体的裂隙和吸附表面，减弱煤对瓦斯的吸附能力。因此，煤层含水越大，瓦斯相应就越少。瓦斯还与煤层的埋藏深度和煤层倾角有关系，通常，瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增大，而煤层的倾角越小，瓦斯含量则越大。对于埋藏较浅的煤层，特别是有露头存在时，煤体中的瓦斯就容易通过露头逸散到大气中去，瓦斯含量相对较小。对于煤层被较厚且不透气的厚岩层所覆盖时，瓦斯难以逸散，煤层所含的瓦斯量就比较大。如果煤层属于暴露式煤田，含煤岩系出露地表，瓦斯就很容易排放，瓦斯含量就很低。 （3）地质构造。地质构造是造成同一矿区内瓦斯含量存在差别的主要因素，在地质构造附近瓦斯涌出量往往增加或减少。一般说来，开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少；压性断层甚至可以封闭储存瓦斯，称之为封闭性断层，其瓦斯含量增大。地质构造是影响瓦斯存储最重要的条件之一，封闭型地质构造有利于封闭瓦斯，开放性地质构造有利于排放瓦斯。瓦斯喷出大多发生在地质构造破坏带、溶洞裂缝区、背斜和向斜轴部储瓦斯区以及其他储瓦斯构造与原始洞缝相通的区域，是发生瓦斯喷出的良好通道，对矿井的安全生产起着关键性的作用。 二、煤矿常见的瓦斯爆炸的原因 1装备不足、管理不落实,矿井安全装备配置不足。“先抽后采,监测监控,以风定产”方针未得到完全落实。很多煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行,监控系统也不能有效发挥作用。瓦斯爆炸事故的发生,主要是由于管理上存在缺陷造成某些作业人员的违章失职。2企业职工安全意识淡薄,文化素质较低。据有关数据分析,大部分煤矿的瓦斯爆炸都是由于工作人员的违章操作造成,并且绝大多数瓦斯事故都是由于“三违”引起。煤矿的很多职工文化程度低,没有经过正式安全培训就下井,常常采用师带徒的方式参与采掘等作业,缺乏基本的安全生产知识,不懂通风安全管理和操作规程,思想麻痹,违章作业,冒险蛮干现象严重。3瓦斯积聚的存在。瓦斯积聚是指采掘工作面及其他地点,体积大于0.5m3的空间内积聚瓦斯浓度达到或超过2的现象。瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根本原因,造成瓦斯积聚的原因很多,主要有矿井主通风机供风能力不足或通风系统不合理造成矿井缺风;掘进工作面或其它需单独供风的巷道,因局部通风机、风筒原因使得瓦斯积聚;采煤工作面上隅角和采空区瓦斯积聚;巷道变形、调节风门故障等造成通风不良。4在个别煤矿中,引爆火源的问题仍然存在。 三、矿井瓦斯事故防治措施 1.根据以上地质因素，我矿建立瓦斯安全管理机制瓦斯是导致瓦斯爆炸事故发生的物质源，作为引发事故的主要物质因素而存在，为了预防和控制瓦斯爆炸事故的发生，实现安全系统工程中的本质安全，做好瓦斯安全管理工作是控制瓦斯爆炸事故的重要前提。首先，消除瓦斯爆炸的物质危险源。最大限度地抽放瓦斯，抽出开采煤层、邻近煤层和采空区等瓦斯源中的瓦斯，减少井下瓦斯涌出量，是提前预防和控制瓦斯事故的根本措施，可实现瓦斯环境中采煤本质上的安全。对于局部聚集的瓦斯，可采用隔离法、分支通风法、引风法等措施来隔离或者吹散巷道内聚集的瓦斯，保障生产安全。其次，建立健全可靠的通风系统。强化通风的安全管理，保证整个矿井和井下各个工作面上都有足够的风量，有效、稳定和连续不断，保持足够的风速，足以用来稀释工作面的瓦斯和驱散涌出的瓦斯，这是防止瓦斯聚积含量超限，避免瓦斯爆炸事故发生最根本和最有效的措施。因此，要求矿井必须拥有完善的通风系统，按要求为井下提供足够的风量。最后，建立矿井瓦斯监测系统。矿井瓦斯浓度的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要,当发现瓦斯异常或有火源产生,立即采取措施可防止爆炸事故的发生。我矿前目前使用开发了KJ-73矿井安全监控系统,以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。按照国家煤矿安全监察局要求,所有矿井均要求安装矿井安全综合监控系统。安全监控系统的应用,为煤矿的安全生产做出了很大的贡献,决不能替代专职安全检测人员的井下现场检测，所以还要配置安全技术装备供瓦斯检测人员对整个矿井井下的瓦斯含量进行监测，每次监测都要如实地反映出现场的瓦斯变化情况，并将监测结果及时填写在记录本和瓦斯日报表上，通知现场工作人员。如果有瓦斯积聚超限的异常状况，应及时采取措施，使之达到安全要求，真正做到及时发现及时改变，杜绝瓦斯事故的发生。 2.建立火源安全管理机制 引爆火源的特征源主要有电气火花、放炮火源、摩擦撞击、吸烟明火等，火源安全管理应包括明火、电火花、放炮火花等的管理。通过对引爆火源的安全管理，可从根本上阻断瓦斯爆炸所必需的温度条件，从而有利于控制瓦斯爆炸事故。 （1）加强矿井用电安全管理。矿工长期在低电压供电线路中所养成的带电接线、搭火、换灯泡等习惯，如果在井下高压电力作业中仍然如此则后果不堪设想。因此，用于井下的电气设备必须进行防爆检测，合格后才能使用；井下电缆接头不准留有明接头，对电缆经常检查，防止漏电，设置漏电保护器；矿灯必须经检验合格后方可使用，如在井下发生损坏，严禁在井下打开电池盒或自行修理。 （2）加强矿井用火安全管理。严禁在井下吸烟和生火取暖。瓦斯泵房及附近20 m以内不许存在明火。在井下不准进行电焊和气焊等焊接作业，如确实需要则必须严格执行报批手续。 （3）加强井下放炮的安全管理。井下作业时要对火药和雷管进行严格管理，实行审批使用程序。严禁简化放炮程序、放明炮及明电放炮、多母线放炮、违规填充炮泥、反向爆破、一次装药多次爆破、使用岩石炸药爆破等。 （4）加强摩擦撞击的安全管理。采煤机械截割部件上需加洒水喷雾降温设备，严禁在井下通风不良区域使用可产生火花的金属工具和机械设备。如果发生瓦斯事故，抢险救灾时须使用专用工具。 3.矿工不安全行为控制 造成煤矿瓦斯爆炸事故的原因是多方面的，有客观原因，也有主观原因；有直接原因，也有间接原因。依据安全学原理，引发事故的原因不外乎人（人的不安全行为）、物（物的不安全状态）、环（不安全的环境）三大因素，而人为因素往往是引发事故最直接、最常见的原因。安全教育是为了防止矿工不安全行为，防止人为失误的重要途径。其重要性首先在于通过安全教育能提高企业领导和广大矿工搞好事故预防工作的责任感和自觉性。其次，安全技术知识的普及和安全技能的提高，能使广大矿工掌握事故发生发展的客观规律，提高安全操作水平。最后，矿工可通过安全教育掌握安全检测技术水平和提高安全控制技术，搞好事故预防，起到保护自身和他人安全的作用。安全教育可从以下3个方面进行 （1）安全知识教育。使矿工掌握有关事故预防的基本知识，提高矿工的安全素质，从而提高煤炭企业整体事故预防水平。教育内容包括安全生产法律、法规知识、安全技术知识和安全管理知识。各种知识教育的深度可结合矿工所在岗位进行安排。 （2）安全技能教育。通过对教育者进行培训和反复的实际操作训练，使其逐渐掌握安全技能。在将知识转化为能力的过程中，使作业人员掌握完成本岗位安全作业技巧，具备相应的安全操作能力和紧急应变能力。安全操作技能教育应结合工种岗位，按照有关规程、标准有计划地进行。 （3）安全态度教育。通过安全态度教育使操作者尽可能自觉地掌握安全技能，克服不利于安全生产的思想和观念，树立科学的安全观念和法制观念，提高安全意识，端正安全态度，自觉遵章守纪，搞好安全生产。教育内容应该包括学习安全生产法律、法规、方针政策和企业规章制度，安全形势教育和结合典型事故案例开展的安全教育等。 3、结语 除了以上所述地质影响因素外，煤层的厚度变化、岩浆侵入煤岩层等也对煤层瓦斯含量有一定的影响。所以，影响煤层瓦斯含量的地质因素是多方面交错的结果，在分析时需综合考虑。瓦斯事故的发生，对井下安全生产及人员安全造成了严重的威胁，是矿井生产的重大灾害之一。瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程,除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外,还应加强安全管理和安全监督,重视员工安全意识的培养。煤矿企业要加大瓦斯管理投入,拿出资金,进行瓦斯治理与监控及其他安全问题的研究,以寻求科学合理的防治措施,保障煤矿安全状况得到改善。通过对瓦斯事故的地质影响因素探讨，从瓦斯安全管理机制、火源安全管理机制和矿工不安全行为控制给出了瓦斯事故的防治措施，对矿山安全生产和可持续发展具有重要的现实意义。 生产技术部 郭恩吕 2011年5月17日