矿井一通三防及技术管理讲座

矿井一通三防及技术管理

知识讲座1矿井概况煤田呈南北走向（11km），东西倾向（0.5km），覆舟状背斜构造,为二迭系龙潭组煤系；地质构造复杂，断层密集，平均达1370条/k㎡，急倾斜近距离煤层群，含煤十层(K1-K10)。K7不可采，K2不突出，定为解放层；矿井瓦斯、煤尘、水、火、顶板五害俱全，属煤与瓦斯突出矿井；一九五九年简易投产，设计生产能力90×104t/a

。2一通三防工作重要性“一通三防”是矿井基础工作，关系到矿井安全、生产、经营，直接为生产服务；“一通三防”是矿井安全工作的重中之重，是处于防范重特大事故的关键位置。3近几年全国煤矿事故2004年，全国煤矿各类事故死亡6027人；2005年，全国煤矿事故3306起，死亡5986人；2006年全国煤矿共发生事故2945起、死亡4746人，瓦斯事故327起、1319人；2007年，全国煤矿事故死亡3786人。4我国煤矿安全状况我国煤矿死亡人数较多的是瓦斯和顶板事故；

一次死亡人数多、损失严重、对生产和社会影响恶劣的是瓦斯事故；

我国煤矿发生的特别重大事故主要是瓦斯事故；

实现控制目标的重点是：防止瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出事故。5煤矿事故类型一通三防事故、顶板事故、机运事故、透水事故、其它事故。一通三防事故类型（1）瓦斯事故（爆炸、燃烧、突出、窒息等）；（2）粉尘事故（爆炸）；（3）火灾事故；（4）放炮事故。6一通三防事故的主要原因（1）超能力、超强度、超员生产；（2）瓦斯超限作业；（3）煤与瓦斯突出矿井，未实施防突措施；（4）高瓦斯矿井未建立瓦斯抽放、监控系统，或监控系统运行不正常；（5）通风系统不完善，不可靠；（6）采煤工作面越层越界开采；（7）矿井有冲击地压，未采取有效措施；（8）矿井自然发火严重，未采取有效措施；（9）超出安全设计规定和规模进行生产；（10）未明确安全生产责任人，无安全管理机构。7中梁山南北矿自1955年建井以来：a.发生煤与瓦斯突出事故98次

b.发生瓦斯爆炸事故2起c.发生瓦斯窒息事故5起d.瓦斯事故死亡254人，占矿井事故死亡总人数的56％。8尤其是:1960年“12.15”南矿瓦斯爆炸工亡124人事故；1991年“7.28”北矿瓦斯突出工亡4人事故；1998年“6.28”北矿瓦斯窒息工亡3人事故；2002年“4.22”南矿瓦斯突出工亡15人事故；2010年“3.12”北矿瓦斯窒息工亡3人事故。

充分说明了中梁山矿区瓦斯灾害的极端严重性。

9第一部分：矿井通风系统

一、矿井通风基本概念1、通风系统——通风设施、设备、巷道的总称。2、矿井通风的目的：不断向井下大巷或作业地点提供新鲜空气；冲淡、排除矿井中的各种有毒有害气体；造成适宜的空气条件；为工人劳动和设备正常运转创造良好条件。103、矿井通风方式方法：通风方式：中央式(中央并列式和中央边界式)、对角式(两翼对角式和分区对角式)区域式混合式通风方法：抽出式、压入式、混合式。通风风压——自然风压，通风机风压114、矿井通风类型根据风压源划分——机械通风、自然通风机械通风——利用扇风机的运转给空气一定的能量，造成通风压力以克服矿井通风阻力，使地面空气不断地进入井下，沿着预定的路线流动，然后将污风再排出井外。自然通风——利用自然风压进行矿井通风的方法。125、自然通风与机械通风的特性自然通风—利用矿井进、出风井两侧空气压差，压差大小和方向决定风量大小和方向，获取的风量较小，季节变化影响风量大小和风流方向，风量不稳定。机械通风—可根据需要获取风量，能量大，风量和风压较稳定。136、自然通风的缺点：由于自然通风风量十分有限，容易造成瓦斯积聚，且受气候变化影响大，风量和风向不稳定，无法满足生产需要，一般不采用，在特殊情况时使用（反风、救灾），现在一些地方矿、私营矿仍在使用。《煤矿安全规程》规定：禁止采用自然通风进行矿井生产作业。

14二、北矿井通风现状1、通风方式—中央并列式；2、通风方法—抽出式；3、通风机型号—FBDCZⅡ-８-Ｎo27/2×250备用风机BDB-Ｎo27/2×280；4、电机功率—250×2kw；5、可供风量—6000-9000m3/min；6、安装角度—（一级30°，二级8.5°）；7、风压—1200-1500Pa。15南北矿现有生产水平1、南矿生产水平—130m、210m；矿井总进风为7000m3/min，总回风7400m3/min,风压1500Pa；2、北矿生产水平—+60m、140m、220m；矿井总进风为6800m3/min，总回风为7200m3/min，风压1300Pa。16矿井巷道布置方式巷道布置方式—采用由采区底板茅口灰岩内集中布置回风巷，回风上山及采区回风上山分别担负通风、行人、溜煤、矸及铺设管线等任务；每个采区段上下均以石门揭露煤层，上部进风，下部作运输和回风。17三、矿井通风系统及基本要求

1、矿井中的空气成分氧气（O2）、氮气（N2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫(SO2)、二氧化氮（NO2）、铵气（NH3）等。182、各种气体的浓度规定

O2＞20%（空气中＞21%）；N2≤78%；CO≤0.0024%（24ppm）

H2S≤0.00066%；SO2≤0.0005%；NO2≤0.00025%；NH3≤0.004%；

CH4浓度：工作面＜1.5%、回风≤1.0%、总回风≤0.75%、放炮点＜1.0%、进风巷（硐室）＜0.5%、尾排巷＜2.5%。193、矿井通风设施通风设施——在矿井正常生产中,为保证风流沿设计路线流动，在灾变时期仍能维持正常通风，或便于风流调动，而在通风系统中设置的一系列构筑物。204、矿井通风设施的种类⑴隔断风流设施：风门、密闭门、板墙、密闭墙、挡风墙。⑵引导风流设施：风桥、风障、风硐、风筒、反风装置。⑶调节控制风流设施：调节风门、调节风窗。215、通风设施的设置要求风门：5m内巷道支护完好，无积水杂物，两组、每组不少于两道，间距大于5m，有反向门，能自动关闭，门框包边沿口，墙体用不燃性材料，周边接帮顶，厚度不小于1m。密闭：用不燃性材料，严密不漏风，厚度不小于0.5m，5m内支架完好，周边掏横槽，见实帮实底，不少于0.1m裙边，留设反水池与反水管。风桥：用不燃性材料，桥面平整不漏风，前后5m内支护完好，无杂物、积水和淤泥，成流线型，坡度小于30°，四周实帮实底。226、工作中如何保护通风设施?（1）了解本区域内设施的位置、状态；（2）正确使用，保护好，不损坏；（3）不同时打开双件风门，天风门，分流斜坡不敝放；（4）发现问题，及时反映。

破坏通风设施属严重“三违”行为。237、局部通风及其基本要求⑴局部通风：利用局扇和风筒把新鲜风流送入采掘工作面的通风方式。⑵风筒出口距离规定：全岩≤15m，半煤岩≤10m，全煤≤5m，眼子斜坡≤2m。⑶局扇管理要求：专人、挂牌、离地高度大于0.3米，距回风口大于10米，不准随意停开局扇。局部通风适用于掘进工作面和独头巷维持风。248、局部通风的基本要求⑴风筒的出口距离符合规定；⑵局部通风机实行专人挂牌管理；⑶风筒出口风量规定必须大于40米3/分；⑷局部通风的风量要符合《煤矿安全规程》对巷道内风速的规定；⑸使用“双风机、双电源”，碛头段（20m）使用防炮崩风筒。25四、矿井（采区）通风系统稳定可靠

1、矿井通风系统：通风系统——风流从进风巷经工作面到回风巷最后出地面所经过的整个路程，包括整个通风设施、设备、巷道等。2、通风系统类型：U型、Y型、U+L型、W型、双Z型、H型。263、矿井风量配备的依据⑴作业人数（每人不少于4m3/min）；⑵有害气体的浓度（CH4、CO2、H2S、H2等）；⑶巷道的风速要求；⑷地热、地温（工作面不超26℃、硐室不超30℃）；⑸炸药量（爆破时产生的有毒气体）。不同矿井配风时侧重的方向不同。274、保证矿井通风系统稳定⑴选择合适抽风机，风机运行参数合理；⑵加强对抽风设备维护、保养，正常运转；⑶通风设施牢固、可靠，构筑位置合理；⑷通风断面合理，经常检查维护。285、保证采区通风系统稳定⑴风门闭锁，防止同时打开工作面回风侧永久风门；⑵防止工作面堵塞，保持畅通并有足够断面；⑶防止打开分流斜坡的天风门，下煤眼不得敝放；⑷严禁打开一顺槽及石门内临时风门（或风障）；⑸配备合适的风量，经常检查调控。⑹保护好风筒，搞好局通质量。296、采煤工作面专用回风巷专用回风巷——在采区巷道中，专门用于回风，不得用于运料、安设电气设备的巷道。在煤与瓦斯突出区，专用回风巷内还不得行人。30五、通风技术发展的目标1、遏制重、特大通风事故发生是当前通风技术发展的基本着力点；2、实现煤炭行业向低风险行业的转变是通风技术发展的中期目标；3、建设“本质安全型矿山”矿井通风技术发展的长期任务。31第二部分：瓦斯事故的防治与技术一、瓦斯事故防治（一）瓦斯的基本概念1、瓦斯—矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷

。2、瓦斯（甲烷、沼气）的性质：无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于水，在一定浓度（5%－16%）下可发生爆炸，在一定浓度（≥25%）下可燃烧，利用瓦斯浓度≥30%。因而无感觉，常存于巷道顶部或冒高处。323、矿井的瓦斯等级瓦斯的等级：按瓦斯涌出量矿井划分为三个等级。低瓦斯矿井：Q≤10m3/t或Q≤40m3/min高瓦斯矿井：Q＞10m3/t或Q＞40m3/min煤与瓦斯突出矿井：只要发生过一次煤与瓦斯突出的矿井。33（二）瓦斯的危害1、风流中瓦斯浓度过高，会造成缺氧窒息（≥40%）；2、井下瓦斯燃烧（≥25%）；；3、井下瓦斯爆炸（5%－16%）。34（三）瓦斯爆炸的三个条件1、风流中瓦斯浓度达到5%-16%，9%最为巨烈（常温常压）；（高温高压下，范围会扩大）2、有650-750℃的高温火源，且火源存在的时间大于瓦斯爆炸感应期；3、空气中氧气浓度大于12%。35（四）作业地点对瓦斯浓度的规定1、总回风巷、一翼回风巷≤0.75%；2、采掘工作面回风巷≤1.0%；3、采掘工作面（碛头）＜1.5%；4、电钻打眼的地方＜1.0%；5、爆破地点20m内＜1.0%；6、电动机及开关附近20m内＜1.5%；7、电器设备断电后复电＜1.0%；8、机电硐室、进风巷＜0.5%；9、尾排巷道≤2.5%。36（五）容易发生瓦斯爆炸的地点通风不良，瓦斯积聚的采面、高冒处；机电硐室，电器设备处，人员活动处；保护层工作面；排放瓦斯，启封密闭，封堵（启）火区；带电检修、搬迁；放炮等。37（六）发生瓦斯事故的主要原因1、违规开采，造成工作面布置不合理，瓦斯积聚；2、工作面通风不良，造成瓦斯积聚；3、瓦斯检查制度不落实，造成瓦斯积聚未及时发现和处理；4、违章放炮，造成火焰或瓦斯积聚；5、电器设备管理不严及机械摩擦，产生失爆或火源。38（七）预防瓦斯爆炸的措施1、加强通风管理，独立通风系统，杜绝循环风、不合理串联通风和随意停开局扇；2、加强瓦斯检查，杜绝空班、漏检、假检；（空－瓦斯员不上岗，漏－未按规定区域、次数检查、漏点，假－不检查、不负责、不符实际）3、从设计、决策上严格把关，瓦斯大于3%以上的巷道及时进行堵；4、严格按措施贯通，调节好贯通后的通风系统，此类瓦斯事故频发；5、发挥好监测系统作用，作业地点使用好便携式瓦检仪，报警矿灯；6、加强电器设备的防爆检查，井下不拆卸、敲打矿灯，电器设备安风、瓦电闭锁；7、严禁带电作业，撤迁电器设备，杜绝火花，供电稳定；（山西阳泉局水泵房检修送电发生瓦斯爆炸）8、杜绝各类火源，消灭自然发火事故。39（八）如何加强矿井瓦斯管理工作？1、建立严格的瓦斯巡回检查制度，规定，划分瓦斯检查区域，确定检查人员，明确检查路线、时间和内容。2、确定专职瓦斯检查人员，配足仪器仪表及辅助工具。3、瓦斯检查严格执行“三对口”（牌板、手册、日报表），完善立体检查监控网络（瓦斯员、监测、管理、现场工、特种工）。4、瓦检员、现场安全人员发现问题，要及时向矿调度室汇报。5、通风值班员每天认真填写日报表，并上报总工程师、公司经理审阅。6、建立监督、检查、考核制度，发现瓦斯空班、漏检、假检，必须严肃处理。7、特殊地点的瓦斯检查：高冒顶、上下倒角、隅角、回架点、动焊点、检修、堵塞眼子等；动焊：20m内检查瓦斯、冲尘；案例－2008年4月，松藻公司某矿煤仓动焊，引起瓦斯爆炸，1人重伤，1人轻伤；处理眼子：⑴爆药要求，钢性被筒；⑵20m内瓦斯检查；⑶冲尘；⑷用盐。8、排瓦斯、启密闭要求：⑴岗齐，回风无人；⑵汇合点CH4＜1.5%；⑶回风区域电器停电；⑷矿灯失爆；⑸启封过程无火花。40（九）瓦斯爆炸（窒息）事故案例1、1960年南矿在启封5412工作面过程中，发生特大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡124人、轻伤49人、重伤1人，直接经济损失220万元。2、1998年8月26日早班，北井1427上采煤工作面，超前半道掘到位后(3m)未及时形成全风压系统，未吹压风，半道穿抽放钻孔，未进行封堵，由于当班检修地面瓦斯抽放泵，造成半道瓦斯超限，达到40%以上，加之工作下煤半道堵塞，至使采煤16队在该半道休息的3名工人(1名技术员)死亡,直接经济损失70万元。3、2010年3月12日18：07分，重庆中梁山煤电气有限公司（中梁山公司）北矿采煤5队1419下采煤工作面发生一起采空区高浓度瓦斯涌出事故，致使3名员工窒息死亡，直接经济损失约650余万元。41二、瓦斯治理技术—瓦斯抽采理念与实践由单一排放向抽采利用转变。由被动处理向主动开发转变。抽放——抽出并进行排放。抽采——抽出并进行利用（工业或民用）。42瓦斯抽采基本原则由于中梁山井田是急倾斜、近距离、低透气性煤层，经过多年的研究和探索，逐步总结出了“密钻孔、高负压、严密封、长期抽”的十二字方针，基本形成了一套较为完整的的网格式立体瓦斯抽采技术。

43（一）瓦斯抽采概况

南北矿井于1955年开工建设，1959年简易投产，矿井属煤与瓦斯突出矿井。煤层瓦斯含量为15.41-19.3m3/t，矿井相对瓦斯涌出量74.61－215.77m3/t，绝对瓦斯涌出量47.67－51.21m3/min。44瓦斯抽采概况在上世纪60年代初，南北矿就建立了瓦斯抽采系统。通过抽采方式的不断完善和抽采力度的加强，目前抽采范围已达2.75平方公里，抽采区域12个，抽采钻场340个，抽采钻孔3500个，抽采浓度40％-45％，平均负压55－60Kpa，钻孔单孔平均抽采量0.02-0.2m3/min。45瓦斯抽采管道瓦斯抽采主管直径为Φ325mm，干管直径Φ219mm，抽采管路长度达68000m。计划改造：平硐、井筒Φ400mm或Φ325mm复线，干管直径Φ325mm，支管Φ219mm。46年度1999200020012002200320042005200620072008抽放进尺（m）36563396993646237264474655810167401782117500080000抽放量（万m3）2477251725892603289328523028362540004450吨煤抽采量(m3/t)38.340.542.744.451.254.161.677.381.685.5近十年抽采指标完成情况近三年内，抽放进尺在7-8万m左右，2012年，瓦斯抽采量可达6000万m3。47煤层瓦斯赋存特性中梁山属背斜构造，煤系地层无露头，表土层覆盖较厚，封闭性较好，瓦斯大量储存于煤层中，瓦斯压力高，瓦斯涌出量大，有利储存，开采，南矿地面抽采，北矿340m、390m、490m密闭抽采等。原始瓦斯压力4－6MPa透气性系数0.018－0.8M2/MPa2.d，属低透气性，勉强可抽煤层。48（二）瓦斯抽采设备矿井在抽采初期（60年代），瓦斯抽采泵站安设在南北风井，各安装了3台SZ—4型泵，抽采的瓦斯大部分排空。在1984年，北矿将瓦斯泵搬到工业广场，并安装了3台SK—60型泵。49瓦斯抽采设备

地面瓦斯泵现南北矿各有四台水环式真空泵。1#：SKA-420，2#：SK-85型，3#：2BEC42，4#：

2BEC42

，目前矿井使用150m3/min真空泵。50瓦斯泵主要技术参数

SKA-420泵的抽气量为136m3/min，配备电机功率为185KW;SK-85泵的抽气量为85m3/min，配备电机功率为132KW;2BEC42泵的抽气量为135m3/min，配备电机功率为185KW。51打钻人员状况52打钻设备状况53（三）瓦斯抽采方法1、预抽瓦斯：

石门预抽—抽采半径1.5m，抽采时间半年以上，抽采范围周边9m，下部2m。

区域预抽—抽采半径5m，抽采时间1年以上，抽采高度60m。预抽时间符合要求，方可进行揭石门和进行该区域掘进。54瓦斯抽采方法2、卸压抽采瓦斯：钻孔一般采用穿层布置，负压控制在10~15Kpa，钻孔间距为10~15m，超前于解放层工作面布置（20－40m）。3、采空区抽采瓦斯：

密闭插管—340m、390m、490m井筒密闭。

采空区补打钻孔—回风巷上方1m或回风巷，钻孔间距20m。

地面钻孔—2000年南矿地面钻井抽瓦斯。55瓦斯抽采方法4、岩层溶洞和裂隙：

北矿井在150NWC5小茅口巷施工地质钻孔，遇一不导通裂隙，其瓦斯浓度达90％，随即进行抽放，共抽出混合瓦斯量188150m3，抽出纯瓦斯量92354m3，北矿+60mNWC6－C7遇裂隙抽采瓦斯。

5、地质构造带抽采瓦斯：

北矿在220SEC5在煤系地层外有一条F17大断层，在岩石中打钻抽采瓦斯，从05年6月至今。56（四）抽采巷道布置要求在煤系地层的底板（或顶板）布置了一条专用瓦斯抽采巷道，巷道距煤层25m，断面6.5m2。每隔40m布置了一个抽采钻场每个钻场设计了16-30个抽采钻孔。

57抽采钻孔施工顺序要求1、石门预抽：全部穿透煤层群。2、石门两侧相邻钻场：钻孔全部穿透煤层群。目的是扩大预抽范围,提高石门预抽效果，增强石门揭煤的安全性。3、区域钻场：每钻场施工一列钻孔穿透所有煤层，终孔于K1煤层,预抽K1瓦斯,解决K1顺槽掘进时的瓦斯。其余钻孔布置到K3煤层，其目的是：这些钻孔在K2保护层未开采前作为区域预抽瓦斯，保护层采后作为卸压瓦斯。58（五）抽采钻孔布置要求钻孔终孔间距3-10m，石门3m，区域10m，钻孔控制最大高度60m，最大孔深80-120m，钻孔最大仰角55度，钻孔孔径φ75mm,开孔间距大于200mm，孔口扩孔为φ90mm，深度大于2m，封孔深度3－5m。59（六）改进瓦斯抽采技术措施1、技术措施：（1）优化抽采系统（2）改进封孔技术（3）优化钻孔设计方案（4）改进钻具（5）改进单孔抽采率（6）进行科技攻关602、完善瓦斯抽采方式根据现场实际，不断完善抽采形式，形成以区域预抽瓦斯为主，结合卸压抽采、老空区残抽、地面抽采、裂隙抽采、溶洞抽采、气化空区抽采等其它方式，逐步形成全方位、多层次的抽采体系。抽采比例：预抽达60%，卸压瓦斯抽采达30%，其它形成的抽采达10%。613、完善瓦斯抽采技术（1）优化抽采系统改造大功率瓦斯泵SKA-500，优化抽采巷道设计，更换主管，增大管径，对管网进行防护处理。（2）改进封孔技术推广机械封孔技术，抽采孔孔口洗φ90mm的大孔，灰岩洗3米，K7巷洗5米，仰角大于20度的钻孔都应采取机械封孔。（3）优化钻孔设计方案优化钻孔设计，钻场设计，石门预抽布置下插孔和高仰角孔；区域抽采终孔至K3，适度终孔至K1，开孔间距大于200mm，每个钻场一排平孔至K2，逐步实施K2、K1煤层顺层抽采。（4）改进钻具软硬岩石分别用不同方法，提高打钻功效。（5）提升单孔抽采率提高封孔深度，调整负压，浓度大于20%的钻孔必抽，提高单孔抽放率。（6）进行科技攻关进行大直径钻孔抽采试验、开展顺层抽采、裂隙抽采、地面抽采。62（七）增加瓦斯抽采量的措施

1、加大钻孔直径：经测定，在单位时间内，直径为75mm钻孔比直径为42mm的钻孔的瓦斯抽放量多1/3；目前正在试验90mm和135mm钻孔。2、提高抽采负压：经测定，每增加1倍的抽放负压，抽放瓦斯量要增加1.5倍。3、延长抽采时间。中梁山煤层的瓦斯预抽时间至少应在1-3年以上。4、对孔内原始煤体进行水力冲孔，使煤体产生径向裂隙，也能提高抽放瓦斯量。63三、瓦斯的利用随着国家对环保的要求，对科学发展和可持续发展的要求，全国煤矿企业充分利用瓦斯可燃烧这一性质，加大了瓦斯抽采和市场开发的力度,取得了明显的安全、经济、社会效益。64瓦斯利用的历史在70年代初，我国农村就开始大量利用瓦斯（建沼气池，以农作物枝杆作为原材料）各矿井对瓦斯利用时间不尽相同，最初还是以治理瓦斯为主。中梁山从70年代初开始对瓦斯进行简单利用，80年代初开始大量利用，并逐渐形成规模。65瓦斯利用的历史1960年在原北票矿务局大力协作下开始了瓦斯抽放工作。当时主要抽K2保护层开采后邻近层卸压瓦斯，解决保护层开采时的瓦斯超限问题。当年一个矿抽放纯量仅为365万m3，抽放率20~25%，绝大部份抽出瓦斯对空排放，少部份供给煤矿职工、家属民用。1973年开始对煤体进行预抽，同时对岩层中溶洞、裂隙瓦斯进行了抽放。二十世纪八十年代对石门煤层瓦斯进行集中预抽。经过四十多年的发展，矿井煤层瓦斯抽放技术日趋完善。逐步形成预抽、卸压抽、残抽、地面抽、裂隙抽、溶洞抽等综合抽采体系，增加了企业的经济效益，瓦斯抽采效果更加明显。66瓦斯利用的历史1984年中梁山矿井瓦斯气民用工程的建成，为抽放瓦斯综合利用创造了有利条件。目前，井田内