山西煤炭职业技术学院毕业论文.docx
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山西煤炭职业技术学院毕业论文
山西煤炭职业技术学院
毕业论文（设计）
论文设计题目：
煤矿五大自然灾害的防治技术——瓦斯防治
所属系别：
安全工程
专业班级：
煤矿开采07
（1）
姓名：
李红
学号：
2008031029
指导老师：
曹冬冬
撰写日期：
2010年5月
摘要
瓦斯治理工作事关矿井工人的生命安全，事关矿井安全生产和煤炭工业的健康发展，是一项长期、艰巨的战略性任务，任重道远。
本文特举例说明了煤矿瓦斯治理的重要性和必要性，阐述了关于瓦斯要了解的基础知识、瓦斯爆炸与防治、煤与瓦斯突出及防治、矿井瓦斯抽放等内容。
以瓦斯爆炸与防治，煤瓦斯突出及防治为主要内容，主要阐述了瓦斯爆炸的条件及防治、瓦斯聚积及防治、瓦斯爆炸的防治；瓦斯喷出与防治、煤与瓦斯突出及防治、岩与瓦斯突出及防治等相关内容。
关键词：
基础知识、瓦斯爆炸与及治理、煤与瓦斯突出及防治、矿井瓦斯抽放。
目录
1引言.................................................................................................................................................4
2瓦斯概述……………………………………………………………..…….……………………..5
2.1可采煤层特征、煤炭自燃倾向性、煤尘爆炸性………………………………………..5
2.1.1可采煤层特征...........................................................................................................................5
2.1.2煤炭自燃倾向性.......................................................................................................................5
2.1.3煤尘爆炸危险性…………………………………………………………………...6
2.2瓦斯涌出量及其形式……………………………………………………………………..7
2.2.1瓦斯涌出量……………………………………………………………………...…7
2.2.2瓦斯涌出形式………………………………………………………………...……7
3瓦斯爆炸及其防治……………………………………………………………………………….8
3.1瓦斯爆炸的条件及防冶……………………………………………………………..……8
3.1.1瓦斯爆炸的条件………………………………………………………………...…8
3.1.2在生产中预防瓦斯爆炸的措施…………………………………………………...8
3.2瓦斯积聚与防治………………………………………………………………………..…9
3.2.1瓦斯积聚的概念………………………………………………………………...…9
3.2.2瓦斯积聚的根本…………………………………………………………………...9
3.2.3局部瓦斯积聚的处理方法……………………………………………………...…9
3.3瓦斯爆炸的防冶………………………………………………………………………….11
3.3.1防冶瓦斯爆炸的一般措施………………………………………………………..11
4煤与瓦斯突出及其防治…………………………………………………………………………14..
4.1概述…………………………………………………………………………………….…14
4.2瓦斯喷出与防治……………………………………………………………………….…15
4.3煤与瓦斯突出的防治………………………………………………………………….…16
4.3.1突出危险性预测………………………………………………………………..…16
4.3.2区域防突措施…………………………………………………………………..…17
4.3.3局部防突措施……………………………………………………………………..18
4.3.4岩石与瓦斯突出的防治…………………………………………………………..18
4.3.5安全防护措施……………………………………………………………………..18
5矿井瓦斯抽放…………………………………………………………………………………....19
5.1瓦斯抽放的必要条件………………………………………………………………….…19
5.1.1矿井瓦斯抽放的条件……………………………………………………………..19
5.1.2瓦斯抽放设备……………………………………………………………………..19
5.1.3抽放瓦斯管理……………………………………………………………………..19
5.2矿井瓦斯抽放方法…………………………………………………………………….…20
5.2.1本煤层抽放瓦斯…………………………………………………………………..20
5.2.2邻近层抽放瓦斯…………………………………………………………………..20
5.2.3采空区抽放瓦斯…………………………………………………………………..20
参考文献………………………………………………………………………………………...…21
致谢……………………………………………………………………………………...………22
1引言
瓦斯是我国煤矿的主要灾害之一，瓦斯煤层爆炸，煤与瓦斯突出等灾害严重危协着我国煤矿的安全生产，由于灾害因素多，治理难度大，矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。
目前，我国所有煤矿均为瓦斯矿井，据统计，在100个国有煤炭生产企业的609处矿井中，高瓦斯矿井占26.8%，煤与瓦斯突出矿井占17.6%，低瓦斯矿井占55.6%。
国有地方和乡镇煤矿中高瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井占15%左右，部分局矿的情况更为严重。
如淮南矿业集团所属11对矿井均为突出矿井，平顶山煤业集团所属的13对矿井也全部为高瓦斯和突出矿井。
[1]
我国煤矿生产过程中，发生的各种事故以瓦斯事故较为频繁且严重。
1996年，平顶山煤业集团十矿“5·21”瓦斯爆炸事故，死亡84人，造成直接经济损失达984万元，间接经济损失1亿元。
[2]
2011年3月，河南省洛阳市伊川县国民煤业公司发生一起特重大煤与瓦斯突出事故——“3·31”特重大事故，造成44人死亡、4人失踪，直接经济损失2728.4万元。
[3]
对于我国煤矿瓦斯的现状，国家给予了高度重视。
2005年8月，全国人大常委会提出、国务院确定“力争用两年左右的时间，使煤矿重特大瓦斯爆炸事故有较大幅度下降”。
[4]
2008年，国务院第81次常务会议研究确定了煤矿瓦斯治理七项措施。
[5]
2008年7月，国家发改委副主任张国宝出席全国煤矿瓦斯治理现场会。
[6]
根据瓦斯对煤矿的影响和国家对煤矿瓦斯的高度重视，可见瓦斯治理对于煤矿安全生产的重要性和必要性。
因此本文特介绍了与瓦斯治理相关的各方面情况
2瓦斯概述
2.1可采煤层特征、煤炭自燃倾向性、煤尘爆炸性
凡是正常经营或有作业人员入井的煤矿，都必须做出各方面的技术鉴定报告。
而在瓦斯方面，包含可采煤层特征、煤炭自燃倾向性和煤尘爆炸性等相关鉴定。
2.1.1可采煤层特征
煤层特征包含有：
煤层的具体位置、煤层厚度、煤层结构、顶板岩性、底板岩性、层间距、倾角、容重等。
可以对各煤层进行编号，然后制作一个表格，如表1-1。
[7]
表1-1煤层主要特征
煤层编号
厚度
（m）
煤层结构
顶底板岩性
层间距
（m）
倾角
（°）
容重
（t/m3）
顶板
底板
4
0.75~1.85
（平均1.20）
一般无夹矸
粉砂岩
细砂岩
粘土质
泥岩
9
1.50
24~30
9
1.00~2.15
（平均1.50）
一般无夹矸
粉砂岩
泥岩
粘土质
泥岩
9
1.50
54~76
15
1.13~3.08
（平均1.70）
夹矸3~6层
厚度0.05~0.49m
粉砂岩
泥岩
铝土岩、粘土质泥岩
9
1.50
2.1.2煤炭自燃倾向性
煤矿企业必须在所在省或省级以上的煤田地质局对该矿煤炭作出鉴定。
此鉴定表格式如表1-2。
[7]
1-2煤炭自燃倾向等级鉴定报告表
煤层
工业分析%
着火温度
（℃）
△T
自燃倾向分类
水分
Mαd
灰分
Ad
挥发分
Vdαf
焦渣
特征
T氧化
T原样
T还原
4
4.27
16.3
6.21
2
1.48
3.59
1.10
30
二类
9
4.37
14.39
5.63
2
1.45
1.59
1.14
32
二类
2.1.3煤尘爆炸危险性
煤矿企业必须在所在省或省级以上的煤田地质局对该矿煤炭作出鉴定。
此鉴定表格式如表1-3。
[7]
表1-3煤尘爆炸性鉴定报告表
煤层
工业分析
爆炸试验
鉴定等
级结果
水分
Mαd
灰分
Ad
挥发分
Vdαf
焦渣
特征
火焰长度
（mm）
抑制煤尘爆炸最低岩粉量（%）
4
4.27
16.3
6.21
2
0
0
无爆炸性
9
4.37
14.39
5.63
2
0
0
无爆炸性
瓦斯在煤体中存在的状态有两种：
一种叫游离状态，一种叫吸附状态。
吸附状态的瓦斯按其结合形式的不同，分为吸着和吸收两种。
如图1-4[8]。
2.2瓦斯涌出量及其形式
当煤层被开采时，煤体受到破坏，贮存在煤体内的部分瓦斯就会离开煤体而涌入采掘空间，这种现象叫做瓦斯涌出。
2.2.1瓦斯涌出量
瓦斯涌出量是指开采过程中涌入采掘空间的瓦斯数量（只对普通涌出而言，不包括特殊涌出）。
常用单位时间内或单位质量的煤放出的瓦斯数量表示其大小。
瓦斯涌出量包括：
相对瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量。
对于矿井瓦斯涌出量的鉴定报告必须是相关部门作出的鉴定。
制作出的鉴定结果格式有如下表2-1。
[7]
表2-1
年度
绝对瓦斯涌出量
（m3/min）
相对瓦斯涌出量
（m3/min）
绝对CO量
（m3/min）
相对CO量
（m3/min）
鉴定等级结果
（m3/min）
2010
7.50
20.00
1.10
2.93
高瓦斯
2011
9.78
21.67
2.06
4.56
高瓦斯
2.2.2瓦斯涌出形式
矿井瓦斯涌出的形式一般分为普通涌出和特殊涌出两种。
普通涌出，即瓦斯从采落的煤炭及煤层、岩层的暴露面上，通过细小的孔隙缓慢而长时间的放出。
特殊涌出，如果煤层或岩层中含有大量瓦斯，采掘时，这些瓦斯有时会在极短的时间内、突然的、大量的涌出，可能还伴有煤粉、煤块或岩石。
瓦斯涌出形式需要在安全专编中标明，例如，“瓦斯涌出形式：
该矿瓦斯涌出形式为普通涌出，瓦斯从煤层表面非常微细的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。
首先是游离瓦斯涌出，其次是吸附瓦斯解吸转为游离瓦斯涌出，这是该矿瓦斯涌出的主要途径。
”[9]
3瓦斯爆炸及其防治
3.1瓦斯爆炸的条件及防冶
3.1.1瓦斯爆炸的条件
1、瓦斯浓度在爆炸范围内（如图1-1所示）。
[10]
2、高温热源（650~750℃）存在时间大于瓦斯的引火感应期。
3、瓦斯—空气混合气体中的氧浓度大于12%（在矿井中是始终具备的）。
3.1.2在生产中预防瓦斯爆炸的措施
1、防止瓦斯积聚和超限
2、限制高温热源的出现
3、防止瓦斯爆炸事故的扩大
3.2瓦斯积聚与防治
3.2.1瓦斯积聚的概念
所谓瓦斯积聚是指局部瓦斯浓度超过2%，其体积超过0.5m3的现象。
3.2.2瓦斯积聚的根本
矿井必须从采掘工作和生产管理上采取措施，防止瓦斯积聚。
瓦斯积聚时必须及时处理。
通风异常与不以瓦斯涌出异常是造成瓦斯积聚的根本原因。
因此防止瓦斯积聚的根本措施即是避免这些异常情况的发生，或者一旦出现异常，必须及时采取措施，在造成事故或灾害之前，使其恢复正常。
如果经处理仍不能恢复正常，应将其控制在局部地点，使异常局部化，并在异常区采取措施杜绝一切可能产生的火源，或撤离人员，以策安全。
在瓦斯治理过程中煤矿企业需执行其省、县发布的文件规定。
如：
瓦斯“零超限”管理制度：
矿井采掘工作面回风流中瓦斯浓度必须治理到0.8%以下才能作业。
发现井下瓦斯超限必须先撤出超限区域的作业人员，并切断电源进行处理。
处理瓦斯超限必须制定专门的措施，经矿总工程师（技术负责人）审批后，严格按措施组织实施。
[6]
3.2.3局部瓦斯积聚的处理方法
矿井瓦斯积聚是发生瓦斯事故的物质基础。
1、采煤工作面上隅角处瓦斯积聚的处理方法
（1）引导风流法
①风障引导风流法
②风筒导排风流法
③尾巷排放法
（2）全风压巷道排放瓦斯法
（3）瓦斯抽放法
（4）充填置换法
（5）风压调节法
（6）调整通风方式法
2、掘进巷道积聚瓦斯的处理方法：
（1）增加风量稀释法
（2）引导风流排放法
①导风板引导排放法
②风筒分支排放法
（3）充填置换法
3、全风压通风巷道局部积聚瓦斯的处理方法
全风压通风巷道局部积聚瓦斯的处理方法与掘进巷道（局部通风巷道）积聚瓦斯的处理方法基本相同。
与掘进巷道相比，全风压通风巷道的通风条件好得多，处理局部积聚瓦斯的困难程度要小得多。
一般情况下，全风压通风巷道所出现的局部瓦斯积聚多发生在冒顶空间中，因而绝大多数情况下采用导风板引导风流排放法即可排除。
在条件允许的情况下，可采用充填置换法处理高顶积聚瓦斯。
当巷道顶板裂隙发育，并有大量瓦斯涌出时，可采用共道钻孔抽放法，即向巷道顶板打钻抽放瓦斯。
4、治理掘进工作面和巷道中瓦斯积聚的脉冲通风法
脉冲式通风有两种方式：
一种是掘进工作面的脉冲式通，另一种是巷道中的脉冲式通风。
5、综合机械化机组附近积聚瓦斯的处理方法
根据瓦斯积聚形成的不同原因，应采取相应的处理方法：
（1）加大风量。
（2）降低瓦斯涌出量和减少瓦斯涌出量的不均衡性。
（3）当采煤机附近（或工作面中其他部位）出现局部瓦斯积聚时，可安装小型局部通风机或水力引射器，吹散排出积聚的瓦斯。
（4）抽放瓦斯。
：
6、刮板﹞下部瓦斯积聚的处理方法
（1）当瓦斯只来自于进入下部的煤粉时，可刮板﹞上每6米安设一个带有钢丝刷的链板。
（2）如果底板也涌出瓦斯，可以在安设钢丝刷链板的同时，密封刮板输送机的回空侧来消除瓦斯积聚。
7、防止钻孔瓦斯积聚和引燃的安全措施
（1）打钻作业时安全技术措施
（2）采掘工作面已有钻孔的处理方法
（3）采掘作业时的安全技术措施
3.3瓦斯爆炸的防冶
3.3.1防冶瓦斯爆炸的一般措施
瓦斯爆炸事故是可以预防的，预防瓦斯应加强以下几个方面的工作。
1、建立一个健全矿井瓦斯管理规章制度
2、建立完善合理的矿井通风系统
（1）局部通风机和启动装置必须安设在新鲜风流中，距回风口不得小于10米。
（2）风筒吊挂要平直，拐弯处应设弯头或缓慢拐弯，不能拐死弯。
（3）严格风筒“三个末端”管理，即风筒末端距掘进工作面距离必须符合作业规程要求，风筒末端出品风量要大于40m3/min，风筒子末端处回风瓦斯浓度必须符合《规程》规定。
（4）高、突矿井（区域或掘进工作面）的局部通风机和掘进工作面中的电气设备要实现“三专”（专用变压器、专用开关、志用线路）、两诸锁（风电闭锁、瓦斯电闭锁）”。
（5）局部通风机要挂牌指定专人管理或派专人看管。
（6）局训通风机不准任意开停。
（7）一台中通风机只准给一个掘进工作面供风，严禁单台局部通风机供多头的通风方式。
（8）通风距离长且瓦斯涌出量较大的掘进工作面要推广双风机、双电源、自动换机、自动分风装置。
（9）安设局部通风机的进风巷道所通过的风量，要大于局部通风机吸风量1.43倍，以保证局部通风机不发生循环风。
（10）由于机电故障等无计划停风或节假日检修等有计划停风已经形成瓦斯积聚的掘进工作面，都必须进行排放瓦斯工作，只有在排放后恢复正常通风、瓦斯符合规定的情况下，方可入内进行生产活动。
（11）临时停工的掘进工作面不准停风，并设栅栏、切断电源、加强检查。
长期停工的掘进工作面要在24h内封闭完好，并定期检查。
（12）巷道贯通后应及时调整通风系统。
3、加强盲巷和采空区瓦斯治理
（1）按照分源治理原则治理盲巷和采空区瓦斯
（2）加强盲巷和采空区瓦斯的日常管理
（1）井下应尽量避免出现任何形式的盲巷。
（2）对于掘进施工的独头巷道，局部能风机必须保持正常运转，临时停式也水得停风。
（3）长期停工、瓦斯涌出量较大的岩石巷道也必须封闭，没有瓦斯涌出或涌出量不大（积存瓦斯浓度不超过3%）的岩巷可不封闭，但必须在巷口设置栅栏、揭示警标，禁止人员入内并定期检查。
（4）凡封闭的巷道，要对密闭坚持定期检查，至少每周一次，并对密闭质量、内外压密闭内气体成分、温度等进行检测和分析，发现问题采取相应措施及时处理。
（5）恢复有瓦斯积存的盲巷或打开密闭时，瓦斯处理工作应特别慎重，事先必须编制专门的安全措施，报矿总工程序师批准。
4、加强排放瓦斯的分级管理
（1）排放瓦斯分级管理的规定
①一级管理。
临时停风时间短，瓦斯浓度不超3%的掘进工作面，由通风区长、队长和瓦检工负责就地排放。
②二级管理。
巷道瓦斯浓度超过3%，排放瓦斯风流途经路线短，直接进入回风系统而不影响其他采掘工作面的安全，为二级排放。
③三级管理。
排放盲巷或已封闭的停风区积聚瓦斯时，若瓦斯浓度超过3%，排放瓦斯风流途径长，影响范围大，排放瓦斯风流切断其他采掘工作面的安全出口，为三级排放。
④批准的排放瓦斯安全措施，必须由矿总工程师或通风安全副总工程师负责组织贯彻，责任落到人，并签字备查。
（2）排放瓦斯的安全措施内容包括：
①计算排放的瓦斯量、供风量和排放时间，制定控制排放瓦斯的方法，严禁“一风吹”，确保排出的风流与全风压风流混合处的瓦斯浓度不超过1.5%，并在排出的瓦斯与全风压风流混合处安设甲烷报警断电仪。
②确定排放瓦斯流经的路线和方向、控制风流设施的位置、各种电器设备的位置、通讯电话位置、甲烷传感器的监测位置等，必须做到文、图齐全，并在图上注明。
③明确停电撤人范围，凡受排放瓦斯影响的硐室、巷道和被排放瓦斯风流切断安全出口的采掘工作面，必须停电、撤人、停止作业，指定警戒人员的位置，禁止其他人员进入。
④排放瓦斯风流经过的巷道内的电气设备，必须指定专人在采区变电所和配电点两处同时切断电源。
并设警示牌和专人看管。
⑤瓦斯排放完后，指定专人检查瓦斯，只有在供电系统各电气设备完好，排放瓦斯巷道的瓦斯浓度不超过1%时，方准指定专人恢复供电。
⑥加强排放瓦斯的组织领导，明确排放瓦斯人员名单，要落实责任。
5、加强放炮过程中的瓦斯管理
（1）“一炮三检”制度
（2）“三人连锁放炮制度
6、加强瓦斯引爆火源的治理
（1）防止明火
①禁止在井口房、通风机房、瓦2机房周围20m以内使用明火、吸烟或用火炉取暖。
②严禁携带烟草、点火物品和穿纤化衣服入井；严禁携带易燃品入井，必须带入井下的易燃品要经矿总工程师批准。
③井下禁止使用电炉或灯泡取暧。
④得在井下和井口房内从事施焊作业。
⑤严禁在井下存放汽油、煤油、变压器油等。
⑥防止煤炭氧化自燃，加强炎工区检查和管理，定期采气分析，防止复燃。
（2）防止炮火
①
严格炎药、放炮管理，井下严禁使用产生火焰的爆破器材和爆破工艺。
②瓦斯矿井要使用安全炸药，不全合格或变质的炸药不准使用。
③炮眼深度和装药量要符合“作业规程”规定；炮眼黄泥装填要满、要实，防止放炮打筒，坚持使用水炮泥。
④禁止通行使用明接头或裸露的放炮母线；放炮母线与放炮器的联结要牢固，防止产生电火花；放炮员尽量在入风流中启动放炮器。
⑤禁止通行放明炮、糊炮。
⑥严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度。
（3）防止电火
①瓦斯矿井必须采用矿用安全型、防爆型和安全火花型的电器设备。
②井口和井下电气设备必须有防雷和防短路保护装置；采取有效措施防治井下杂散电流。
③所有电缆接头不准有鸡爪子、羊尾巴明接头。
④修理开关、接线盒等不准带电作业。
⑤局部通风机开关要疫风电闭锁、瓦斯电闭锁装置、检漏装置等。
⑥发放的矿灯要符合要求；严禁止在井下拆开、敲打和撞击灯头和灯盒。
（4）其他引火源的治理
①矿井中使用的如塑料、橡胶、树脂等高分子材料制品，其表面电阴应低于规定值。
②在摩擦发热的部件上安设过热保护装置；在摩擦部件金属表面溶敷活性低的金属；使用难引燃性能的合金工具。
7、防止瓦斯爆炸灾害扩大
除建立完善合理，抗灾能力强的矿井通风系统外，为防止瓦斯爆炸灾害扩大，还应采取下列措施：
（1）编制灾害预防与处理计划
（2）安设安全装备置
4煤与瓦斯突出及其防治
4.1概述
矿井瓦斯动力现象包括与；瓦斯喷出和煤与瓦斯突出两大类，是致因和规律都很复杂的动力现象。
它能摧毁井下巷道及设施，破坏通风系统，造成瓦斯窒息及爆炸事故，给煤矿管好生产带来严重威胁。
4.2瓦斯喷出与防治
瓦斯喷出是指大量承压状态的瓦斯从肉眼可见的煤岩裂缝中快速喷出的现象。
1、瓦斯喷出的主要特征
瓦斯喷出通道有两类：
一类为原始地质构造孔洞、裂隙。
另一类通道为采掘地压显现时生成的裂隙。
2、瓦斯喷出预兆
瓦斯喷出前常见现象有：
地压增大，发生底鼓，破坏支架，煤层变软，瓦斯涌出忽大忽小、有时出现嘶嘶声。
3、瓦斯喷出的防治
（1）探明地质情况
（2）封堵、引排、抽放综合治理
4、煤与瓦斯突出的基本特征
（1）煤与瓦斯突出的基本特征
①突出的煤向外抛出距离较远，具有分选现象。
②抛出的煤堆积角小于煤的自然安息角。
③抛出的煤破碎程度较高，含有大量的煤块和手捻无粒感的煤粉。
④有明显的动力效应，破坏支架、推倒矿车、破坏和抛出安装在巷道内的设施。
⑤有大量的瓦斯（二氧化碳）涌出，瓦斯（二氧化碳）渗出量远远超过突出煤的瓦斯（二氧化碳）含量，有时会使风流逆转。
⑥突出孔洞呈口小腔大的梨形、舌形、倒瓶形以及其他分岔形等。
5、煤突然压出的基本特征
（1）压出有两种形式，即煤的整体位移和煤有一定距离的抛出，但位移和抛出的距离都要较小。
（2）压出后，在煤层与顶板之间的裂隙中常留有细煤粉，整体位移的煤体上有大量的裂隙。
（3）压出的煤呈块状，无分选现象。
（4）巷道瓦斯（二氧化碳）浓度增大。
（5）夺出可能无孔洞若观火或呈口大腔小的楔形孔洞。
3、煤突然倾出的基本特征
（1）倾出的煤就地按自然安息角堆积，并五分选现象。
（2）倾出的孔洞呈口大腔小，孔洞轴线沿煤层倾斜或铅垂（厚煤层）方向发展。
（3）无明显动力效应。
（4）倾出一般发生在煤质松软的急倾斜煤层中。
（5）巷道瓦斯涌出量明显增加。
4、岩石与瓦斯突出的基本特征
（1）在砂岩中进行爆破时，在炸药直接作用范围外发生岩石破坏、抛出等现象。
（2）有突出危险的砂岩岩层松软，呈片状、碎屑状，并具有较大的孔隙和瓦斯含量。
（3）突出的砂岩中，有大量的砂粒和粉尘。
（4）巷道瓦斯涌出量增大，存在明显的动力效应。
（5）在岩体中形成孔洞。
4.3煤与瓦斯突出
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