瓦斯抽放.ppt

矿井瓦斯抽放我国煤矿安全现状分析1、当前煤矿安全生产形势2、煤矿生产中的主要问题3、对煤矿企业的技术定位不够准确是主要因素4、应当采取的对策措施,一、瓦斯事故现状1、瓦斯事故的危害（1）井下空气中瓦斯浓度较高时，相对降低空气中氧气含量，使人窒息死亡（2）瓦斯爆炸产生高温，一般在1850C以上、压力达爆炸前9倍，人,员伤亡、破坏设备、巷道（3）煤（岩石）体内瓦斯含量较大时，因采掘活动释放大量瓦斯，突出煤（岩），直接造成员伤、死亡、设备设施、巷道破坏我国煤矿井工矿较多，且煤层中瓦斯含量较高。高瓦斯矿井和突出矿井占总数44左右，瓦斯灾害越来越多。全国煤矿1991---2000年统计，,仅一次死亡3人以上的瓦斯煤尘爆炸事故2903起，共死亡21940人，平均1.3天发生一起；其中死亡10人以上的特大瓦斯煤尘爆炸事故532起，死亡8947人，平均7天发生一起；其中死亡50人以上的特别重大瓦斯煤尘爆炸事故22起，死亡1850人。因此瓦斯事故在煤矿生产中对安全威胁最大，是“一通三防”的重中之重。,2、瓦斯事故爆炸的主要特点（1）从发生的时间上，随着时间的推移瓦斯爆炸的危险性越来越大。全国发生煤矿一次死亡10人以上的特大瓦斯爆炸事故中，20世纪80年代共发生230起，死亡4257人，平均每年29起，死亡425.7人，相当于16天发生一起；20世纪90年代共发生532起，死亡8947人，平均每年53.2起，死亡894.7人，相当于7天发生一,起。20世纪90年代年死亡绝对人数是20世纪80年代的2.3倍，20世纪90年代瓦斯爆炸事故频率、次数也是20世纪80年代的2倍以上。原因是我国煤矿开采深度越来越大，瓦斯涌出量越来越多，瓦斯管理越来越难。（2）从事故发生的地点看，瓦斯事故大多发生在掘进工作面。1949---1995年，国有重点矿务局一次死亡3人以上的瓦斯爆炸事故361次，死亡,6931人，发生在掘进工作面的瓦斯爆炸事故156次，占总次数的43.21,死亡2961人,占38.83;发生在采煤工作面的瓦斯爆炸事故131次，占总次数的36.9,死亡2271人,占31.99;发生在其它地点的瓦斯爆炸事故74次，占总次数的20.50,死亡2023人,占29.19。原因是掘进工作面通风管理容易出问题。（3）从瓦斯积聚的原因上看，在上,述的361次事故中，由于通风系统问题引发事故53次，占事故总数14.68;由于局部通风机停风引发事故56次，占事故总数15.51;由于风量不足引发事故56次，占事故总数15.51;由于巷道局部无风引发事故26次，占事故总数7.2;由于盲巷积存瓦斯引发事故24次，占事故总数6.65;由于采空区积存瓦斯引发事故13次，占事故总数3.6;由于循环风引发事故7次，占事故总数1.94;,由于地质条件变化涌出瓦斯引发事故6次，占事故总数1.66;由于其它原因积聚瓦斯引发事故54次，占事故总数14.96。（4）从引爆的火源看，在上述的361次事故中，由于电火花引发事故150次，占事故总数41.55;由于爆破火源引发事故108次，占事故总数29.92;由于摩擦撞击引发事故31次，占事故总数8.59;由于吸烟明火引,发事故7次，占事故总数1.94;由于其它火源引发事故65次，占事故总数18.01。（5）从企业性质上看，1949---1995年全国煤矿共发生一次死亡3人以上瓦斯事故3343次，死亡28140人。其中乡镇煤矿2102次，占事故总数62.49，死亡13555人，占死亡总数47.64。由此可见，乡镇煤矿的瓦斯事故占有相当大的比例。,二、瓦斯抽放的概述1、瓦斯抽放的作用为了减少和解除矿井瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其它安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。简单说来，瓦斯抽放的作用就是为了减少和消除瓦斯威胁，保证,煤矿生产安全，主要表现在以下几个方面（1）瓦斯抽放可以减少开采时的瓦斯涌出量，从而可减少瓦斯隐患和各种瓦斯事故，是保证安全生产的一项预防措施。（2）瓦斯抽放的必要条件我国是以矿井瓦斯涌出量的大小作为瓦斯抽放的基本条件的。总的原则是如果利用通风方法不能,将涌出的瓦斯稀释到规程允许的安全浓度，就必须考虑进行瓦斯抽放，否则，可以不考虑瓦斯抽放。煤矿安全规程第一百四十五条规定有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统。（1）1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面丽斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解,决问题不合理的。（2）矿井绝对瓦斯涌现量达到以下条件的大于或等于40m3/min;年产量100-150万t的矿井，大于30m3/min；年产量60-100万t,的矿井，大于25m3/min；年产量40-60万t的矿井，大于20m3/min；年产量小于或等于40万t的矿井，大于15m3/min.3开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。,3、煤层瓦斯抽放难易程度的指标一个矿井或工作面应该抽放瓦斯，但不一定能抽出瓦斯，这要看煤层瓦斯抽放的难易程度，即瓦斯抽放的可行性如何。煤层瓦斯抽放的可行性主要取决于两个因素一是煤层瓦斯压力，也就是瓦斯从煤层向外释放的能力，瓦斯压力越大，瓦斯抽放也容易；二是煤层的透气性能，也就是瓦斯通过煤层时的阻力,力大小，透气性越低，阻力就越大，瓦斯抽放就越困难。我国将瓦斯抽入的难易程度分为3类，见表5-11。在较难抽放瓦斯的煤层中进行瓦斯抽放工作，必须采取增加煤层透气性的措施。表5-11瓦斯抽放难易程度分类,,4、瓦斯抽放系统能够造成一定负压将瓦斯从煤层中抽出并安全输送到地面上来的机械设备，称为瓦斯抽放设备。由瓦斯抽放设备和管路构成的系统，称为瓦斯抽放系统，它主要由瓦斯泵、管路系统和安全装置3部分组成。1）瓦斯泵国内常用的瓦斯泵主要有离心式鼓,风机，回旋式鼓风机和水环式真空泵3种。离心式鼓风机适用于流量大（30～～1200m3/min,负压要求不高3.9～49kPa的抽放瓦斯矿井；回旋式鼓风机适用于瓦斯流量较大1-1600m3/min,负压较高19.61～88.2kPa的抽放瓦斯矿井中.离心式和回旋式鼓风机都可兼作正压鼓风机和负压抽放用,就是说,即可以抽出井下瓦斯,又可以同时往用户输送.水环,式真空泵,适用于瓦斯抽出量小,煤层透气性低,管路系统阻力大,需要高负压抽放瓦斯的矿井。同时，适用于抽出瓦斯浓度较低或经常变化的矿井，特别适用于浓度变化大的邻近层抽放的矿井。2）抽放管路瓦斯抽放管路系统包括（1）主管。用以抽排和输送整个矿,井或几个抽入区的瓦斯。主管管径为250～426mm。（2）分（干）管。用以抽排和输送一个抽放区或一个阶段的瓦斯。分（干）管管径为150～250mm。（3）支管。用以抽排和输送一个工作面或一个钻场的瓦斯，支管管径为100～150mm。（4）附属装置。包括用于调节、测定管路中的瓦斯浓度、流量和压力,的阀门，测量装置以及放水装置。瓦斯管路要敷设在曲线段最少、距离最短、矿车不经常通过的巷道中，并架设一定高度和固定在巷壁上，以免水淹腐蚀管路。3）安全装置（1）“三防装置”。所谓“三防装置”是指安设在地面瓦斯抽放泵吸气管路中具有防回火，防回气和防爆,炸的安全装置。正常情况下，高浓度瓦斯在抽放输送过程中，一般不会发生爆炸事故。在井下抽放系统被损坏、管路积水堵塞或损坏，进气瓦斯浓度降低时，遇有火源就可能导致瓦斯爆炸；也可能由于突然停机，机械故障使抽入失常和地面放空管受雷击起火而发生回气燃爆等事故。因此，规程规定，干,式抽放瓦斯泵吸气侧管路系统中，必须设有防回水、防回气和防爆炸作用的安全装置，并定期检查，保持性能良好。目前，国内采用的“三防装置”，其结构大致可分为水封式、铜网式、卵石式、板片式、多能式等几种内型。（2）放水装置。瓦斯抽放管路上的放水装置有很多种形式，大致可分,为人工放水器和自动放水器两种。5、规程第147条对瓦斯的抽放规定1）设置井下临时抽放瓦斯时应遵守的规定（1）临时抽放瓦斯泵站应安设在抽放瓦斯地点附近的新鲜风流中。（2）抽出的瓦斯可引到地面、总回风巷、一翼回风巷或分区回风巷，,但必须保证稀释后风流中瓦斯浓度不超限。在建有地面永久抽放系统的矿井，临时泵站抽出的瓦斯可送至永久抽放系统的管路，但矿井抽放系统的瓦斯浓度必须符合规程第148条的规定。（3）抽出的瓦斯排入回风巷时，在排瓦斯管路出口必须设置栅栏，悬挂警戒牌等。栅栏设置的位置上风侧距管路出口5m，下风侧距管路出,口30m,两栅栏之间禁止任何作业。（4）在下风侧栅栏外必须设置便携式甲烷检测报警仪，巷道风流中瓦斯浓度超限报警时，应断电、停止瓦斯抽放，进行处理。2）规程第148条抽放瓦斯时必须遵守下列规定（1）利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30，且在利用瓦斯的系统中必须装设有防回火，防回气和防爆炸作,用的安全装置。不利用瓦斯，采用干式抽放瓦斯时，抽放瓦斯浓度不得低于25。（2）抽放容易自燃和自燃煤层的采空区瓦斯时，必须经常检查一氧化碳浓度和气体温度等有关参数的变化，发现有自然发火征兆时，应立即采取措施。（3）井下敷设的瓦斯管路，不得与带电物体接触，并应有防止砸坏管,路的措施。规程第149条矿井必须建立瓦斯、二氧化碳和其他有害气体检查制度，并遵守下列规定（一）矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时，必须携带便携式甲烷检测仪。,瓦斯检查工必须携带便携式光学甲烷检测仪。安全监测工必须携带便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪。（二）所有采掘工作面、硐室、使用中的机电设备的设置地点、有人员作业的地点都应纳入检查范围。（三）采掘工作面的瓦斯浓度检查次数如下1．低瓦斯矿井中每班至少2次；,2．高瓦斯矿井中每班至少3次；3．有煤（岩）与瓦斯突出危险的采掘工作面，有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面，必须有专人经常检查，并安设甲烷断电仪。（四）采掘工作面二氧化碳浓度应每班至少检查2次；有煤（岩）与二氧化碳突出危险的采掘工作面，二氧化碳涌出量较大、变化异常的,采掘工作面，必须有专人经常检查二氧化碳浓度。本班未进行工作的采掘工作面，瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次；可能涌出或积聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯或二氧化碳应每班至少检查1次。（五）瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度，并认真填写瓦斯检查班报。每次检查,结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的记录牌上，并通知现场工作人员。瓦斯浓度超过本规程有关条文的规定时，瓦斯检查工有权责令现场人员停止工作，并撤到安全地点。（六）在有自然发火危险的矿井，必须定期检查一氧化碳浓度、气体温度等的变化情况。,（七）井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次，挡风墙外的瓦斯浓度每周至少检查1次。（八）通风值班人员必须审阅瓦斯班报，掌握瓦斯变化情况，发现问题，及时处理，并向矿调度室汇报。通风瓦斯日报必须送矿长、矿技术负责人审阅，一矿多井的矿必须同时送井长、井技术负责人审阅。对重大的通风、瓦斯问题，应制定,措施，进行处理。第一百五十条高瓦斯矿井煤巷掘进工作面应安设隔（抑）爆设施。,三、矿井瓦斯抽放的方法（一）瓦斯抽放方法的分类矿井瓦斯抽放的方式和方法多种多样，一般有3种分类方法，见表5-12。瓦斯抽放方法虽然有不同分类方法和分为不同种类，但现场应用时，往往是相互结合，不能截然分开的。如本煤层抽放中包括巷道预抽法、钻孔预抽法及边采（掘）边,抽法；而钻孔抽放法又应用于本煤层抽放，邻近层抽放，及预抽、边抽等。（二）本煤层瓦斯抽放本煤层抽放就是采用巷道法或钻孔法直接抽放开采煤层的瓦斯。按照抽放与采掘的时间关系，本煤层抽放可分为“预抽”和“边抽”两种方法。所谓预抽，就是在开采之前预先抽,出煤体内的瓦斯，以减少开采时瓦斯涌出量。预抽又可分为巷道预抽和钻孔预抽两种方法。所谓边抽，就是指边生产边抽放瓦斯，即生产和抽放同时进行。边抽又包括边采边抽和边掘边抽两种方式。1、预抽本煤层瓦斯方式（1）巷道预抽。巷道预抽就是在采煤事前掘出瓦斯巷道（这些巷道同时考虑采煤工作的需要，因此也叫,采准巷道），然后，将巷道密闭，在密闭处接设管路进行抽放，直到采煤时为止。表5-12矿井瓦斯抽放方法分类这种抽放方法的优点是煤体卸压范围大，煤的暴露面积大，有利于瓦斯释放。缺点是需要提前掘进瓦斯巷道，提前投资且在抽放结束即将开采之前，还要对巷道重新修复和支护，浪费工时和材料；在,掘进巷道过程中，由于瓦斯涌出量大，不仅施工困难，增加通风负担，而且瓦斯回收率低，浪费资源；如果管理不好，抽放巷道密闭不严，不仅抽出的瓦斯浓度低，而且巷道内易引起自然发火。因此，目前应用很少。（2）钻孔预抽。图5-17为钻孔预抽本煤层瓦斯的钻场、钻孔和管路的布置示意图。这种方法由于钻孔贯,穿煤层，钻孔与煤层的层理面或垂直或斜交，瓦斯很容易沿层理面注入钻孔，有利于提高抽放效果。此外，抽放工作是在采煤和掘进之前进行的，所以能使生产过程中的瓦斯涌出量大大减少。因为被抽放煤层没受采动影响，煤层压力没有较大的变化（未卸压）。因此，对于透气性低的煤层，可能达不到预抽效果。这种方法适用于煤层瓦斯含,量较大，透气性较好和有一定倾斜角度的中厚煤层。2、边抽本煤层瓦斯法（1）边采边抽。在煤层比较致密、透气性低、单纯用预抽方法达一到抽放效果；或者，虽然煤层透气性较好，容易抽放，但因生产接续紧张，没有充分的预抽时间，开采时瓦斯涌出量较大时，往往采用边采,边抽的方法，以弥补预抽的不足，如图5-18和图5-19所示。边采边抽的方法适用于瓦斯大、时间紧、预抽不充分的地区及煤层透气性较小但有抽放可能的较薄的中厚煤层。（2）边掘边抽。如图5-20所示。随着工作面的不断推进，钻场和钻孔也要向前排列。这种方法由于工作,面前方和巷道两帮的一定范围内形成了压力集中带，造成煤壁松动，因而煤体中解吸的瓦斯能直接被钻孔抽出，从而大大减少巷道的瓦斯涌出量。由于增加了掘钻场和打钻孔的工程量和时间，所以，对掘进工作面的掘进速度有一定影响。另外，这种方法只能降低掘进时的瓦斯涌出量度，采煤时仍要打钻抽放。边掘边抽的方法适用于预抽不充分,或瓦斯涌出量大的煤巷掘工作面，对透气性低的煤层也会获得一定效果。（三）邻近层瓦斯抽放在开采煤层群时，受采动影响，开采煤层上下一定距离内的其他煤层中的瓦斯就会沿着由于卸压作用造成的裂隙流入开采煤层的工作面空间，我们称这些煤层为这一开采,煤层的邻近煤层。为了解除邻近层涌出的瓦斯对开采煤层的威胁，从开采煤层或围岩大巷中间向邻邦近层打钻，抽放邻近层中的瓦斯，以减少邻近层由于受采动影响而向开采煤层涌出的瓦斯。这种瓦斯抽放称作邻近层瓦斯抽放，并分为上邻近层瓦斯抽放（抽放上邻近层中的瓦斯）和下邻近层抽放（抽放下邻近层中的瓦斯）两种方式。,1、上邻近层瓦斯抽放按抽放钻孔的布置位置，上邻近层抽放又分为开采煤层层内巷道打钻抽放和开采层层外巷道打钻抽放两种。（1）开采层层内巷道打钻抽放。这是上邻近层瓦斯抽放经常采用的一种方法。将钻场设在回风副巷内，然后，由钻场向上邻近层打穿钻孔进行抽放。如图5-21所示。,（2）开采层层外巷道打钻抽放。钻场设在开采煤层顶板的岩巷中，由钻场向上邻近层打钻，每个钻场的钻孔多采用扇形排列。如图5-22所示。2、下邻近层瓦斯抽放与上邻近层瓦斯抽放一样，下邻近层瓦斯抽放也分为抽放经常采用的一种方法。与上邻近层瓦斯抽放不同的是，钻场设在工作面的进风正巷内，如图5-23所示。,,（四）采空区抽放1、采空区瓦斯来源采空区的瓦斯主要有两个来源一是未能采出而被留在采空区的煤炭中存有一定数量的残存瓦斯；二是顶板和周围煤岩中的瓦斯。采空区积聚的大量瓦斯，往往被漏风带入采煤工作面或生产巷道，影响正常生产；另外，有时由于大气压力,和通风系统变化的影响，在工作面及采空区之间的压力平衡被破坏时，采空区的瓦斯会大量涌入工作面，威胁安全生产，甚至酿成重大事故。2、采空区瓦斯抽入方法（1）采煤工作面的采空区瓦斯抽放。对采煤工作面采空区瓦斯的抽放，应将采空区全部密闭，以防止向采空区漏风，在回风巷的密闭处插管,进行抽放，如图-26所示；也可以在回风巷每隔一定距离（30～50米）掘一个斜口绕行巷道作钻场，由钻场向采空区上方打钻孔，使钻孔进入冒落带或裂隙带，然后将绕行巷道密闭并接设管路进行抽放，随着工作面的推进，不断掘也新的钻场（旧钻孔可继续使用）如图5-26所示。这种方法适用于处理采空区瓦斯涌出而引起的工作面瓦斯超限或上隅,角瓦斯积聚时，效果甚佳。（2）采煤结束后的采空区瓦斯抽放。对采煤工作已经结束的采区，可在进、回风道内修筑永久性密闭，两个密闭之间用河沙或粘土充满填实，并接设瓦斯管路进行抽放。图5-273、采空区瓦斯抽放安全注意事项（1）控制抽放负压，保证瓦斯质量。,因为采空区围岩受采动影响透气性大大提高，因而抽放负压过大，很容易使空气进入采空区而降低抽出瓦斯的浓度，且有自然发火危险的煤层还会因氧气浓度增加而引起采空区的自然发火。（2）定期进行检查测定，避免自然发火。对于有自发火危险的煤层，为防止采空区因抽放瓦斯而引起煤炭自然发火，必须定期进行检查并采,取气样进行分析测定，其内容包括密闭或抽放管内气体成分（O2、CO、CO2、CH4）、温度、负压、流量等，并分析其动态。当一氧化碳或温度呈上升趋势时，应进行控制抽放（低负压抽放）；而发现有自然发火征兆时，必须立即停止抽放并采取向密闭内注水、注浆等防火措施，待自然发火征兆消除后再逐渐恢复抽放。,（五）围岩及裂隙溶洞瓦斯抽放方法围岩及其裂隙瓦斯是以自由状态积聚在孔隙或孔空洞之中，所以抽放这部分瓦斯比较容易。对于溶洞、裂隙瓦斯，关键是探明位置，在掘进中布置瓦斯抽放钻孔，随掘随抽。由岩巷两侧或正前方向溶洞或裂隙带打钻，密闭岩巷进行抽放，封堵岩巷喷瓦斯区并插管抽放。如果钻孔探到溶洞瓦斯（主要是石灰岩溶,洞）就利用探放孔接上瓦斯管进行抽放。对于围岩瓦斯（主要是粗岩等）可利用一般方法打钻孔抽放。举例淮南矿业集团高突煤层综放工作面瓦斯抽放技术,复写思考题1、什么是瓦斯抽放利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其它安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。,2、什么叫做“三防装置”它有哪几种形式所谓“三防装置”是指安设在地面瓦斯抽放泵吸气管路中具有防回火，防回气和防爆炸的安全装置。可分为水封式、铜网式、卵石式、板片式、多能式等几种内型。3、瓦斯抽放方法的分类有哪些,4、什么叫做本煤层瓦斯抽放它有哪几种形式本煤层抽放就是采用巷道法或钻孔法直接抽放开采煤层的瓦斯。按照抽放与采掘的时间关系，本煤层抽放可分为“预抽”和“边抽”两种方法。5、什么叫做邻近层和邻近层瓦斯抽放,在开采煤层群时，受采动影响，开采煤层上下一定距离内的其他煤层中的瓦斯就会沿着由于卸压作用造成的裂隙流入开采煤层的工作面空间，我们称这些煤层为这一开采煤层的邻近煤层。为了解除邻近层涌出的瓦斯对开采煤层的威胁，从开采煤层或围岩大巷中间向邻邦近层打钻，抽放邻近层中的瓦斯，以减少邻近层由于,受采动影响而向开采煤层涌出的瓦斯。这种瓦斯抽放称作邻近层瓦斯抽放。6、试述采空区瓦斯抽放安全注意事项。（1）控制抽放负压，保证瓦斯质量。因为采空区围岩受采动影响透气性大大提高，因而抽放负压过大，很容易使空气进入采空区而降低,抽出瓦斯的浓度，且有自然发火危险的煤层还会因氧气浓度增加而引起采空区的自然发火。（2）定期进行检查测定，避免自然发火。对于有自发火危险的煤层，为防止采空区因抽放瓦斯而引起煤炭自然发火，必须定期进行检查并采取气样进行分析测定，其内容包括密闭或抽放管内气体成分（O2、CO、,CO2、CH4）、温度、负压、流量等，并分析其动态。当一氧化碳或温度呈上升趋势时，应进行控制抽放（低负压抽放）；而发现有自然发火征兆时，必须立即停止抽放并采取向密闭内注水、注浆等防火措施，待自然发火征兆消除后再逐渐恢复抽放。,