矿全-瓦斯矿井设计714防突培训

防突知识培训淮北矿业集团祁南矿沈永铜高级工程师2008年7月基本思路通风是基础抽采是手段监控是保障管理是关键通风系统稳定云南省曲靖市富源县昌源煤矿“11.25”特别重大瓦斯爆炸事故矿井主要通风系统不合理、通风设施不合格，以掘代采，井下局部通风管理混乱，局部通风机串连通风，造成通风系统极不稳定。通风系统可靠提高通风系统可靠性的规定——控制风流的风门、风桥、风窗等设施必须可靠。不应在倾斜运输巷中设置风门；如果必须设置风门，应安设自动风门或设专人管理，并有防止矿车和风门碰撞人员以及矿车碰坏风门的安全措施。开采突出煤层时，工作面回风流不得设置风窗。——进、回风井之间和主要进、回风巷之间的每个联络巷中，必须砌筑永久性风墙；需要使用的联络巷，必须安设2道联锁的正向风门和2道反向风门。突出矿井受突出影响区域的所有风门均要设置反向风门。

《煤矿瓦斯抽采基本指标

》

规定：突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下。若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力，则必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下，或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa（表压）以下。714工作面概况工作面概况：714工作面为81采区右翼第二个区段，其左侧与713工作面相邻；上邻712工作面采空区；下部与716工作面相邻；右侧以BF19断层保护煤柱为边界。工作面标高为-445.8～-516.9m。工作面联合回采71、72两层煤，走向长865m，倾斜宽145m，煤层倾角5～16°，煤层总厚平均3.2m，工业储量为561904t。714工作面采用大支架一次采全高综采工艺，直接冒落法管理顶板，支架型号为ZY10000/26/56。煤层瓦斯及治理情况：根据72煤层突出危险区域划分研究，得出72煤层突出危险区域的上限标高为-460m，始突深度480m，瓦斯压力为1.17MPa，始突深度瓦斯含量为8.11m3/t。712工作面测定结果煤层透气性系数0.0486m2/(MPa2.d)，钻孔流量衰减系数为0.0512d-1，属于较难抽放煤层。根据713底板巷实测情况，714工作面平均煤层瓦斯压力取2.1MPa，714工作面煤层原始瓦斯含量为10.5m3/t。邻近工作面发生过煤与瓦斯突出动力现象，本工作面具有较强的突出危险。为此，采用了顺层钻孔预抽煤层瓦斯措施消除煤与瓦斯突出危险性。根据《祁南煤矿714工作面消除煤与瓦斯突出危险性效果评价及瓦斯治理技术方案》，抽放时间为9～18个月，瓦斯抽采率超过了34.21％，经计算残余瓦斯含量降低到了6.91m3/t，消除了煤与瓦斯突出危险性。714工作面瓦斯来源主要为本煤层和邻近煤层，相对瓦斯涌出量10.01m3/t，其中本煤层6.24m3/t，上邻近煤层3.77m3/t。产量按3500t/d计算，714工作面绝对瓦斯涌出量为24.33m3/min，其中本煤层15.17m3/min，上邻近层9.16m3/min。注意事项严格“以风定产”，严禁瓦斯超限作业。根据瓦斯涌出情况，合理配备工作面风量，风量应不低于1200m3/min。加强对714工作面通风设施的保护，严禁随意破坏和同时打开风门。7煤平行、斜交顺层钻孔抽采回采期间瓦斯治理技术方案防治煤与瓦斯突出瓦斯综合抽放技术

防治煤与瓦斯突出效果检验采用钻屑指标法预测工作面突出危险性：⑴沿工作面8～10m布置一个预测钻孔，孔深10m。钻孔每打1m测定钻屑量一次，每隔2m测定一次钻屑解吸指标。根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标△h2、K1预测工作面突出危险性。⑵实测到的任一指标Smax、△h2、K1值等于或大于临界值时，该工作面预测为突出危险工作面。⑶当预测为无突出危险性时，每预测循环保留不少于3m的预测超前距。

钻屑指标法预测煤巷工作面突出危险性临界值表△h2最大钻屑量K1危险性PaKg/mL/mmL/(g.min1/2)≥200≥6≥5.4≥0.5突出危险工作面＜200＜6＜5.4＜0.5无突出危险工作面煤层浅孔动压注水

防突机理：改变煤层的力学性质，是煤层从弹性变形转化为塑性变形，使煤层受力后变形量加大，改善煤层采掘工作面附近的应力分布状态，使卸压区增大。一般煤层含水量超过5%，煤层的突出危险性就会消失或降低。

防尘作用：通过注水能够有效降低工作面粉尘浓度，改善作业环境。

注水措施：⑴工作面每天利用早班检修时间注水，孔径42mm，沿倾向钻孔间距3～5m，注水孔深8～10m，每循环保留2m的注水孔超前距。⑵综采液压泵加压注水，压力约8～10MPa，防止煤壁片帮、塌孔影响注水效果，注水速度为15～30L/min，每孔注水量约200～400L。

瓦斯综合抽放技术

边采边抽；顶板走向高位钻孔抽采；采空区长立管抽采或钻场吊管瓦斯抽采；上隅角插管瓦斯抽采。边采边抽卸压抽放原理：利用工作面前方10～25m原有的顺层钻孔，在抽放负压的作用下，实现顺层钻孔的卸压抽放、随采随抽，从而减少工作面的瓦斯涌出量。顶板走向高位钻孔抽采⑴钻场：巷道自风巷底板30°起坡后进入顶板变平，然后施工5m平台。钻场规格为5m×3m（宽×高），钻场底板破71煤顶板1.6m，钻场间距为80m。⑵钻孔：每个钻场共布置12～14个钻孔，钻径Φ94～Φ150mm，钻孔长度约115m，钻孔压茬不低于35m，钻孔终孔距风巷水平距离为15～40m。采空区长立管抽采

沿回采工作面的回风巷的上帮敷设一条Ф250mm的瓦斯管，随着工作面的推进，瓦斯管道一端逐渐埋入采空区，瓦斯管路每隔一定距离设一个三通，并安设阀门，可以开闭。用Ф108mm橡胶埋吸管与6寸主管路连接，自风巷切眼处，靠风巷上帮开始竖直放立一站管，在埋进管路时，将三通接上瓦斯抽放器，埋入采空区抽放。钻场吊管瓦斯抽采

原理：

在高位钻场内采用老塘吊管抽放。即在钻场内采用锚索加固，保证高位钻场在进入老塘后一段时间内，直接顶冒落而老顶不能冒落，形成稳定的瓦斯积聚空间；提前预留埋管以抽放高位钻场深部空间由采空区涌出的瓦斯；改变老塘埋管及立孔抽放方式的不利因素，使抽放负压集中于高位钻场内形成的采空区瓦斯流通空间和通道，形成稳定瓦斯抽放源，消除瓦斯积聚和超限。上隅角插管瓦斯抽采

根据工作面采空区瓦斯流场，采用U型通风方式在工作面上隅角易造成瓦斯积聚，尤其是在综采支架后形成一个良好的瓦斯通道,因此在工作面上隅角插管抽放这部分瓦斯。具体做法是采用直径108mm的钢管，将其凿成花眼连接上抽放软管后插入上隅角，将上隅角充填形成一个封闭的空间，将聚集在采空区上隅角的低浓度瓦斯抽出。瓦斯管理瓦斯爆炸原因瓦斯管理措施瓦斯爆炸原因分析瓦斯爆炸瓦斯氧气火源5～16％＞12％，CO2惰化＞9％，N2惰化＞650℃防止瓦斯积聚控制引爆瓦斯的火源（电气设备失爆、井下违章放炮、煤炭自燃）

瓦斯爆炸及基本条件瓦斯爆炸的实质就是一定数量的瓦斯与空气中的氧气进行剧烈化学反应的结果。瓦斯发生爆炸需要存在三个条件（两个浓度、一个温度）：一是具有达到爆炸界限的瓦斯浓度，一般认为瓦斯浓度在5~16%范围内就可能发生爆炸；在新鲜空气中，瓦斯爆炸最强烈浓度是9.5%；二是高温引火源，引火温度一般为650~750℃；三是氧浓度在12%以上。

易发生瓦斯爆炸地点及主要原因井下任何地点都有发生瓦斯爆炸可能，但大部分发生在掘进工作面和采煤工作面上隅角。引起瓦斯爆炸主要有3个方面原因，即瓦斯积聚、引爆火源和管理不善某些人员失职，尤其是特殊工种人员（如瓦斯检查工、爆破工、电钳工和班组长等）麻痹大意，甚至违章作业造成的。井下违章放炮河南鹤壁二矿“10.3”特别重大瓦斯爆炸事故引火源是工作面顶煤预裂炮眼向采空区方向倾斜，造成装药中心位置至采空区一侧自由面的最小抵抗线不足，炸药起爆后产生爆燃，引燃采空区瓦斯。

瓦斯管理措施工作面必须“以风定产”，严禁瓦斯超限或处于临界值作业。根据工作面煤机情况，采落煤速度快，瓦斯涌出峰值大，必须严格控制割煤速度以减少割煤时的瞬时瓦斯涌出量，防止瓦斯超限。割煤机要随机悬挂便携式瓦斯报警仪（报警浓度为0.8%），一旦出现报警必须立即停掉煤机电源。加强初放期间瓦斯管理，提前退锚采取顶板松动爆破，避免采空区爆破强制放顶。其它采用上下隅角堵漏、设置采空区风障，消除瓦斯局部积聚。加强瓦斯监测监控，确保瓦斯传感器断电功能灵敏可靠。定期进行电气设备检查，杜绝失爆现象。所有电气设备必须实行瓦斯电闭锁，机电部门及综采区必须加强工作面及机风巷内的电气设备管理，加强防爆性能检查并按规定配置灭火器材。隔爆水袋安设齐全，各种防尘设施正常使用。工作面应采全高，不得留有底煤，防止链板机底槽局部瓦斯积聚，造成瓦斯事故。受采高限制或受构造影响留有底煤时必须采用人工处理、加强瓦斯检查，防止局部瓦斯积聚。采煤跟班干部必须执行“三汇报”制度，按规定向调度所汇报瓦斯情况，调度所认真记录，做到有记录可查。瓦斯检查工在上隅角设置一道风帘，以引导一部分风流经上隅角瓦斯积聚的地点然后进入回风巷，综采区负责风障的日常维护和正确使用。综采区要保证割煤机内外喷雾灵敏可靠，雾化程度好，能覆盖滚筒并坚持正常使用；出煤时转载点喷雾自动化，工作面设移架自动同步喷雾，消除煤尘堆积及飞扬现象。无水或喷雾装置损坏时必须停机。综采区每天安排人员冲刷工作面机、风巷积尘，杜绝煤尘堆积及飞扬现象。加强工作面支护，防止片帮掉顶，减小瞬时瓦斯涌出量。移架放顶期间要加强瓦斯检查，经常对架间、采空区及链板机处瓦斯进行检查。加强工作面上下出口管理，确保通风断面符合要求。每班必须在工作面上隅角悬挂便携式瓦斯报警仪，并按规定使用和保护好瓦斯探头，确保探头灵敏可靠、悬挂位置符