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瓦斯事故隐患及其防治措施

瓦斯事故隐患及其防治措施

来源:

本站    日期:

2009-05-06

一、瓦斯、瓦斯事故的概念

矿井瓦斯是指井下以甲烷CH4为主的有毒、有害气体的总称,是各种气体的混合物,它含有甲烷、二氧化碳、氮和数量不等的烃以及微量的稀有气体等,但主要成分是甲烷。

因此,习惯上所说的矿井瓦斯就是指甲烷而言。

由于气体所造成的事故统称为瓦斯事故,包括瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、缺氧窒息、有毒气体中毒等。

在我市,瓦斯事故的形式主要是缺氧窒息和有毒气体中毒。

二、矿井井下缺氧窒息事故

氧气是维持人的生命所必须的物质,就象鱼儿离不开水一样。

休息时每个人所需氧气量平均为0.25L/min。

井下行下走和工作时为1-3L/min。

如果空气中氧气浓度降低,就会影响人体健康。

氧浓度减少对人体的危害如下表:

氧气浓度列低对人体的危害表

空气中的氧气浓度(%)

人体的反应

17

休息时无影响,工作时会引起喘息、呼吸困难

15

呼吸急促,脉博跳动加快,判断和意识能力减弱

10-12

失去理智,时间稍长即有生命危险

6-9

失去知觉,几分钟内心脏尚能跳动,若不急救就会死亡

井下的氧气全部由地面的空气通过自然通风或机械通风的方法提供。

地面空气的主要成分为氮气、氧气,二氧化碳,按体积百分比计算,氮气占79%,氧气占20.96%,二氧化碳占0.04。

地面空气进入井下后氧气浓度会减少,原因是:

作业人员呼吸、煤的氧化、坑木腐烂、井下火灾及瓦斯煤尘的爆炸等都直接消耗了氧气。

另外,煤岩层揭露后不断释放出的各种气体及生产过程中爆破、机器运转不断产生的有害气体,也相应地降低了空气中氧气的浓度。

当人进入井下没有通风的上山、下山或独头煤岩巷时,由于严重缺氧,就可能发生缺氧窒息事故。

《规程》规定,在采掘工作面的进风流中,按体积计算,氧气浓度不得低于20%。

 

三、矿井井下中毒事故

 

矿井空气中的主要有毒有害气体有:

一氧化碳CO、二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2、氨NH3、甲烷CH4等。

1、一氧化碳的性质、来源及危害

一氧化碳是一种无色、无味、无臭的气体;相对密度是0.97,几乎能均匀扩散在空气中;微溶于水,能燃烧,但不助燃,当浓度达到13%~75%时能爆炸;有强烈的毒性。

井下一氧化碳的主要来源有:

矿井火灾;煤炭自燃;瓦斯与煤尘爆炸;爆破工作以及润滑油高温分解等。

一氧化碳对人体的危害极大。

当空气中一氧化碳的体积浓度达到1.28%时,人在这种空气环境中呼吸1~3分钟,就会停止呼吸死亡。

一氧化碳中毒者两颊有红斑点,嘴唇呈桃红色。

如果经常在一氧化碳稍微超过允许浓度的环境中工作,虽然短时间不会发生中毒症状,但由于人体组织长时间缺氧,可导致记忆力衰退、失眠和情绪不好等慢性中毒。

据统计,在煤矿发生瓦斯爆炸、煤尘爆炸及火灾事故时死亡的人数中,约70%~75%都是因一氧化碳中毒而死。

我市煤矿中毒事故,绝大多数都是由于一氧化碳造成。

《规程》规定一氧化碳的最高允许浓度是0.0024%。

2、二氧化氮的性质、来源及危害

二氧化氮具有刺激性臭味,呈棕红色,相对密度1.57,极易溶于水,不自燃、也不助燃,是一种剧毒性气体。

井下二氧化氮主要来源于放炮工作,1公斤硝铵炸药爆破后能产生10升二氧化氮气体。

二氧化氮对人的眼睛、鼻腔、呼吸道及肺部组织具有强烈的腐蚀破坏作用,能引起肺水肿。

二氧化氮中毒的特点是,起初无感觉,即使在危险浓度下,也只是感觉呼吸道受刺激而咳嗽,经过6-24h后才出现中毒现象;其症状是,严重支气管炎、呼吸困难,手指尖及头发出现黄斑、吐淡黄色痰液、发生肺水肿、引起头疼、呕吐现象,以致死亡。

二氧化氮中毒是我市早期煤矿气体中毒事故中较多见的一种。

《规程》规定二氧化氮的最高允许浓度是0.00025%。

3、二氧化碳的性质、来源及危害

二氧化碳是无色略带酸臭味的气体,相对密度1.52,比空气重,多积存在巷道下部,易溶于水,不自燃、也不助燃,略有毒性,对人体部分器官有刺激作用而增强人体呼吸。

井下二氧化碳的主要来源有:

从煤层、岩层中涌出,煤岩、坑木等物质的氧化,爆破工作,矿井火灾、瓦斯、煤尘爆炸,人的呼吸。

《规程》规定,采掘工作面进风流中二氧化碳浓度不得超过0.5%;矿井总回道或一翼回风中二氧化碳浓度不得超过0.75%;采区和采掘工作面回风流及采掘工作面风流中二氧化碳浓度都不得超过1.5%。

4、硫化氢的性质、来源及危害

硫化氢是一种无色、有臭鸡蛋味的气体,对空气的相对密度为1.19,易溶于水,有强烈毒性。

井下硫化氢来源主要是坑木等有机物腐烂和含硫矿物水化产生;老空区积水可能积存硫化氢,搅动时会放出;有些煤体中也会涌出硫化氢。

硫化氢强烈刺激眼睛及喉咙。

中毒时感到头痛、呕吐乏力,严重时失去知觉,抽筋直至死亡。

硫化氢具有燃爆性,空气中硫化氢浓度达到4.3%~4.6%时遇火能爆炸。

《规程》规定硫化氢最高允许浓度是0.00066%。

 

四、瓦斯燃烧事故和瓦斯爆炸事故

 

当瓦斯与空气混合达到一定浓度时,遇到高温火源就能燃烧或发生爆炸,一旦形成灾害事故,会造成大量井下作业人员的伤亡,严重影响和威胁矿井安全生产。

瓦斯爆炸事故是矿井五大自然灾害之首。

瓦斯爆炸必须同时具备三个条件:

(1)瓦斯浓度在爆炸范围内,一般认为是5%~16%;

(2)一定的引火温度,一般认为是650~750℃;(3)充足的氧气含量,氧气浓度大于12%,由于井下作业环境中氧气浓度不能低于12%,因此预防瓦斯爆炸的有效措施,主要从控制瓦斯浓度和消除火源着手。

 

瓦斯爆炸三要素,氧气、火源和浓度;坚控瓦斯不放松,加强通风是正确

 

五、矿井瓦斯等级的划分

 

矿井瓦斯等级是矿井瓦斯涌出量大小和安全程度的基本标志。

由于不同煤田瓦斯生成与赋存的条件不同,开采时不同矿井的瓦斯涌出量就有很大差异。

为保障安全生产,并做到经济合理,所选用的通风设备、通风要求及有关管理制度都应有所不同。

因此,根据瓦斯涌出量和涌出形式将矿井瓦斯划分为不同等级。

《煤矿安全规程》规定:

一个矿井只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。

瓦斯矿井必须依据矿井瓦斯等级进行管理。

矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、矿井绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形成划分为:

1、低瓦斯矿井:

矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。

2、高瓦斯矿井:

矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。

3、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井。

 

六、预防缺氧窒息、气体中毒事故的措施

 

1、加强通风,保证井下各通风地点有足够的新鲜空气,并将各种有害气体冲淡到安全浓度以下。

为实现这个目标,矿井要完善通风系统,消灭的自然通风,坚持使用机械通风。

有条件形成正规采煤面的,要保持一条通到进风巷,一条通到回风巷的二个安全出口。

无法形成正规采煤面的采煤工作面和所有掘进巷边都要配备足够功率的局扇和相应的风茼,并加强局部通风的管理,不得随意停开局扇。

2、矿井通风系统要完整独立,不得与其它矿井共用。

采空区以及报废巷道必须及时封闭,这样可有效防止其它矿井的灾害涉及自己矿井,同时提高通风效率。

密闭使用不燃性材料建筑,严密不漏风,密闭内有水的设反水池或反水管。

 

矿井应当具备完整的独立通风系统

 

3、加强通风设施管理。

临时停工的地点,不得停风,否则必须切断电源、设置栅栏、揭示警标,禁止人员进入。

控制风流的风门、风窗和风桥设置合理,墙体用不燃性材料建筑且严密不漏风,风门但不少于2道,并可自动关闭。

4、局部通风机要使用矿用型。

压入式局部通风机和启动装置必须安装在进风巷道中,距回风口不得小于10m,不发生循环风,安放时必须垫高,离地面(轨面)高度大于0.3m。

风茼出口风量和到工作面的距离符合作业规程的规定,一般不大于6米,吊挂要平直。

导风茼要采用阻燃性材料制作。

5、爆破过程会产生大量的有毒有害气体,放炮后必须持续通风半小时以上,有毒有害气体浓度降到安全浓度后人员才可进入爆破地点。

6、长期停风的地点,有毒有害气体大量积聚,氧气严重不足。

恢复这些地点的作业,事先必须编制专门的安全措施,报矿井的技术负责人批准,并严格执行。

7、严禁使用3台以上(含3台)的局部通风机同时向1个工作面供风。

不得使用1台局部通风机同时向2个作业面供风。

8、加强测风测气工作,配备足够的专职瓦斯检查员和瓦斯检测仪器,实行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯汇报审查制度,矿井测风记录和瓦斯检查记录必须按规定认真填写,记录必须“三对口”(即板、记录本、报表数据要一致)。

测风每旬测一次,瓦斯浓度在低瓦斯矿井每班至少测2次。

发现异常情况,必须立即报告矿井主要负责人并采取撤出作业人员、断电等相应安全措施。

 

煤矿必须实行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯日报审查签字制度

 

矿井应当配备足够的专职瓦斯检查员和瓦斯检测器

 

9、煤层易自燃的矿井,要加强井下CO检测,一旦发现CO浓度超标,要查明原因,并采取相应安全措施。

10、未冒落的采空区一般都积聚大量的有毒有害气体,采煤面、掘进面贯通采空区时,要立即撤出作业人员,加强通风,经检测,有毒有害气体降到安全浓度后方可重新进入作业地点。

11、井下发生气体中毒、缺氧窒息事故,在没有采取有效安全措施的情况下,冒险施救,非常危险,往往造成事故扩大。

要设法往事故地点供风,施救人员进入事故地点,在一边检测氧气和有毒气体浓度,确实符合《规程》规定后,方可一道进入。

有自救器、呼吸器时,在新鲜风流处试戴完好后,可2人一组进入事故地点迅速开展救。

在不具备施救条件时,立即与当地的煤炭管理部门或就近的矿山救护队联系,请求协助救援。

 

有毒有害气体区,救命要靠自救器;冒险不戴图侥幸,中毒窒息出问题

 

 

自救器佩带方法之一

 

1、从腰带上解下自救器,用大拇指扳丐开启扳手,撑开封锁带。

2、握住开启扳手,拉开封口带。

3、揭住并扔掉上部外壳。

4、抓住口具,从下部外壳中取出过滤器,扔掉下部外壳。

5、移开鼻夹,将口具的咬口用牙咬住,把橡胶片含在牙唇之间。

6、拉开鼻夹,夹住鼻子,松手后使它能夹住鼻子。

7、摘下安全帽,从头顶上把头带戴好。

8、全部佩带完毕,再戴上安全帽。

 

七、对中毒或窒息人员的急救

1、迅速把受难者抬到新鲜风流和周围支架完好安全的地方。

在搬运途中,如仍受到有害气体威胁,急救者一定要戴好自救器,对被救人员也要戴好自救器。

2、将中毒者口内的妨碍物除去,如粘液、血块、泥土、碎煤、假牙等,并将上衣、腰带解开,脱掉胶鞋。

3、用衣服覆盖在伤员身上以保暖。

4、根据心跳、呼吸、瞳孔等特征和伤员的神志情况,初步判断伤情的轻重。

正常人每分钟心跳60~80次,呼吸16~18次,两眼瞳孔是等大、等圆的,遇到光线能迅速收缩变小、而且神志清醒。

休克伤员两瞳孔不一样大、对光线应迟钝或不收缩。

对呼吸困难或停止呼吸者,应及时进行人工呼吸。

当出现心跳停止的现象时,除进行人工呼吸外,还应同量进行胸外心脏按压急救。

5、人工呼吸持续时间以恢复自主性呼吸或到伤员真正死亡时为止。

 

八、事故案例

1、煤炭自燃的矿区,没有严格通风管理,造成的重大瓦斯中毒事故。

1997年10月27日上午10:

00,永定县高陂镇岌头山矿区,3#硐工人宋××等4人入井作业,在距硐口14米的主平硐发现9:

00入井作业的王××等4人倒在巷道中。

宋××等人感到头晕并呕吐,只好退出。

矿方立即组织抢救,到15#硐找工人,发现在15#硐41#采煤工作面的杨××等工人也倒在工作面。

后请永定矿务局矿山救护队施救。

事故造成6人死亡,一人重伤。

事故原因是与永定高陂镇岌头山矿区相通的红坊镇联合村张××硐煤层发生自燃,产生大量一氧化碳,相互沟通的矿井之间采空区没有密闭,矿井又没有使用机械通风,10月27日天气变冷后,自然风压加大,位于低处的张××硐内一氧化碳涌入岌头山矿区。

2、贯通采空区,又抢救措施不当,造成的重大瓦斯中毒事故

1993年11月1日7时,新罗区适中镇保丰村集资煤矿+630下山全岩掘进工作面与原保丰村矿+525水平37号煤层上部采空区贯通,有毒有害气体突然涌出,薰倒进入该工作面作业的一个工人。

其余工人见状,急忙出硐口叫人抢救,工人救人心切,在未进行气体检测,不知有毒有害气体浓度严重超标,又没有佩戴自救器、呼吸器的情况下,一哄而进,先后有11个工人在途中中毒倒下,经抢救6人脱险,其余5人死亡。

3、进入没有通风的上山,造成的重大瓦斯中毒事故

1998年10月9日1时,清流县沙芜乡秋口煤矿四川工程队带班班唐××带工人董××、石××到+380水平C17煤层北翼运巷切眼2#小眼(全长46.7米)打掘进,未开局部通风机,造成3人死亡。

4、长时间停风,进入工作面通风时间不足,造成的重大瓦斯窒息事故

2004年2月17日10时40分左右,武平县××矿二采区+285水平南巷21#采煤面钟××等三名作业人员,在通风时间不足的情况下,进入因春节放假停工停风时间长达38天的采煤顺槽,在吊挂风茼过程中,因工作面瓦斯积聚,氧气含量不足,造成缺氧窒息事故,死亡三人。

矿井瓦斯事故的防治

第一节矿井瓦斯的概述一、矿井瓦斯的性质1、广义瓦斯的概念2、狭义瓦斯的概念3、瓦斯的来源及其性质:

来源:

主要来源于井下煤体和岩体性质:

无色、无味、无臭的气体,对空气的比重为0.554,比空气轻、微溶于水,有迅速按扩散的性质,渗透性强,有燃烧性和爆炸性,浓度过高时会降低空气中的氧含量,使人窒息死亡;同时当瓦斯与空气混合到一定范围内,遇火就会爆炸或燃烧。

严重影响和威胁矿井安全生产,且一旦形成灾害事故,将造成巨大的财产损失和人员伤亡。

因此瓦斯是煤矿五大自然灾害之首。

二、煤层瓦斯的分布1、瓦斯的生成2、瓦斯的带状分布,前三带为瓦斯风化带,在瓦斯风化带开采煤层时,瓦斯对生产不构成主要威胁。

见附图3、瓦斯风化带深度的影响因素:

主要取决于地质条件和赋存情况:

如围岩性质、煤层露头、断层、煤层倾角、地下水活。

围岩透气性越大、煤层倾角越大、开放性断层越发育、地下水活动越剧烈,则瓦斯风带下部边界就越深。

有露头的煤层往往比无露头的隐伏煤层瓦斯风带深.瓦斯带变化示意图N2Ⅰco2N2co2ⅡⅢCH4ⅣCH4Ⅰ-N2—CO2带、Ⅱ-N2带、Ⅲ-N2—CH4带Ⅳ-CH4带三、煤层瓦斯的含量1、瓦斯的赋存状态:

以游离和吸附二种状态存在。

2、瓦斯赋存状态的影响因素⑴温度:

温度越高煤吸附瓦斯量越小⑵煤中的水分:

煤中含水吸附量将明显减小⑶煤的吸附变形性质:

吸附瓦斯体积膨胀,排放瓦斯后体积收缩。

四、煤层瓦斯的压力1、煤层瓦斯的压力概念:

是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力,即气体作用于孔隙壁的压力.当煤吸附能力相同,瓦斯压力越高,瓦斯含量越大.同一深度距地表的垂直深度上不同煤层的压力值不同.同一矿区煤层瓦斯压力随深度的增加面增大,说明煤层瓦斯由地层深处向地表流动的总规律。

2、瓦斯压力取决于煤层瓦斯的排放条件:

履盖层厚度、透气性、地质构造、履盖层含水性.赋存条件和地质构造变化不大时,同一深度各煤层的各地点瓦斯压力相近。

3、根据瓦斯压力梯度测算瓦斯压力:

P=P0+mH-H0P---在深度为H处的瓦斯压力,Mpa;P0---在瓦斯风化带深度为H0处的瓦斯压力,通常为0.150.2MPa;H0---瓦斯风化带深度,米;H---距地表的垂直深度,米;m---瓦斯压力梯度;4、瓦斯压力梯度mP-P0/H-H0五、煤层的透气性1、煤层透气性系数λ(瓦斯流动阻力)……2、现场实测的方法来确定煤层透气性……六、煤层瓦斯的流动P128分单向、径向和球向流动七、矿井瓦斯的涌出及影响因素1、矿井瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量:

单位时间涌出的瓦斯体积。

M3/Min相对瓦斯涌出量:

矿井在正常生产条件下,平均日产一吨煤在一天时间内所涌出的瓦斯体积。

M3/T2、瓦斯涌出的影响因素P129瓦斯含量开采深度开采规模……开采顺序和方法……地面气压变化八、矿井瓦斯来源及等级鉴定1、矿井瓦斯来源:

采面、掘进面、采空区2、矿井瓦斯等级的划分低瓦斯矿井:

矿井相对涌出量小于或等于10M3/T且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40M3/Min.高瓦斯矿井:

矿井相对涌出量大于10于M3/T或矿井绝对瓦斯涌出量大于40M3/Min.煤岩与瓦斯(二氧化碳)突出矿井3、矿井瓦斯等级的鉴定⑴时间:

(正常生产月份)⑵内容:

矿井、煤层、一翼、水平和采区⑶测定方法⑷数据计算⑸结果分析九、煤层瓦斯的含量及影响因素

(一)概念:

煤层瓦斯含量是指单位质量(或体积)煤中所含有的瓦斯体积量。

(换算成标准状态),分原始瓦斯含量和残存瓦斯含量

(二)影响煤层瓦斯含量的因素1、煤田地质史;地壳上升或下沉2、地质构造;开放性或封闭性断层3、煤层赋存条件;露头、倾角4、煤层围岩性质;致密完整或松散破碎5、煤的变质程度;6、岩浆活动;有无隔气层影响不相同7、水文地质条件;在地下水交换活跃区,瓦斯含量明显减少(溶解度14)第二节矿井瓦斯治理一、国外状况1、预测矿井瓦斯涌出量–矿山统计法:

起源于前苏联–煤层瓦斯含量法和瓦斯分源法:

用煤层原始瓦斯含量和涌出系数来预测涌出量2、矿井瓦斯抽放什么情况下,应考虑瓦斯抽放?

(规程145条)–1个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m3/min,用通风方法解决瓦斯问题不合理的。

–矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:

大于或等于40m3/min;年产量1.0~1.5Mt的矿井,大于30m3/min;年产量0.6~1.0Mt的矿井,大于25m3/min;年产量0.4~0.6Mt的矿井,大于20m3/min;年产量0.4Mt以下的矿井,大于15m3/min。

–开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。

美国最早开发地面煤层气抽放,最先进的煤层气生产国,产量占全国天然气总量的6。

前苏联(俄罗斯)、德国、波兰、英国、乌克兰、日本等国主要采用井下抽放瓦斯。

美国、波兰、英国等国实现自动化抽放。

中国的煤层气资源和年排放量居世界第一。

3、煤与瓦斯突出防治突出事故多发生在石门揭煤或煤巷掘进面;研究100多年,突出的根本原因不明;各国主要致力于突出预测的研究;突出预测:

钻粉法、瓦斯泻出速度法、结构物性变化、微震监测法等;有效防突技术:

开采保护层、瓦斯抽放、煤体注水、卸压钻孔、水力冲孔、松动爆破等方法。

4、瓦斯煤尘爆炸防治传统防止爆炸传播方法:

岩粉棚、水槽棚、水袋棚自动抑爆技术:

在极短的时间内向巷道散播水雾美国和德国研制的移动隔爆棚:

在综掘巷道中优点突出5、瓦斯监控系统检测瓦斯浓度报警国内常见系统:

镇江中煤电子,KJ101型矿井监控系统,KJF19.1矿用监控仪先进的系统还能预报突出二、国内状况绝大多数属瓦斯矿井高瓦斯和突出矿井占全国矿井总数的一半瓦斯防治工作起步较晚,但防治技术与装备有显著提高–高瓦斯和突出严重的矿井普遍加强与改善了通风技术与管理,180多矿井安装了矿井环境监测系统–160多矿井建立了瓦斯抽放系统–加强了煤与瓦斯突出防治技术的研究与应用,推广防突“四位一体”措施(即突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施)–预测瓦斯含量和瓦斯涌出量装置较完善,精度较高–推广实施“三专两闭锁”、“一炮三检”、“三人连锁放炮”等措施三、瓦斯事故防治瓦斯事故包括:

瓦斯窒息、瓦斯燃烧、瓦斯爆炸、瓦斯喷出、煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、瓦斯煤尘突出、瓦斯与其他有害气体窒息、岩石与CO2突出等,其中瓦斯爆炸危害最大,也最常见。

1、瓦斯爆炸的基本条件瓦斯爆炸的条件:

瓦斯爆炸必须同时具备3个条件:

–瓦斯浓度在爆炸界限内,一般为5~16;–混合气体中氧气浓度12以上;–有足够的点火源。

分析瓦斯爆炸条件:

井下混合气体中只有当瓦斯含量达到40时,氧气浓度才会降到12,而瓦斯含量达到40较难,所以瓦斯爆炸的第二个条件(混合气体中氧气浓度12以上)总满足,所以瓦斯事故及其防治就与瓦斯浓度(通风)和火源密切相关。

2、瓦斯事故与通风的关联矿井通风量不足、无风或微风作业,易造成瓦斯事故,同时由于通风系统不合理或不符合规定的通风方式又会使灾害事故扩大。

瓦斯积聚原因:

全矿突然停电,主要通风机停止运转,致使瓦斯积聚;采区进、回风巷未贯穿整个采区,或虽贯穿但一段进风一段回风;串联通风;采空区通风;此外,还有地质构造异常区域、独眼井、自然通风、局部通风机当主要通风机用、回风井有提升运输漏风严重、停工停风、系统混乱串联通风严重、无风微风作业(一台多头)、无瓦斯检测和专门管理等原因也会引起瓦斯积聚。

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