礦井瓦斯防治技術(shù).doc

礦井瓦斯防治技術(shù)在采礦生產(chǎn)活動(dòng)中，最常發(fā)生的事故是冒頂片幫事故。冒頂片幫是由于礦巖不夠穩(wěn)定，當(dāng)強(qiáng)大的地壓傳遞到頂板或兩幫時(shí)，使礦巖遭受破壞而引起的。冒頂片幫事故大多數(shù)為局部冒落及浮石引起的，而大片冒落及片幫事故相對(duì)較少，因此，對(duì)局部冒落及浮石的預(yù)防，必須給予足夠的重視。引發(fā)冒頂片幫事故的原因主要有：礦床地質(zhì)條件不好，采礦方法不合理和頂板管理不善，缺乏有效支護(hù)，檢查不周和疏忽大意，浮石處理不當(dāng)，地壓活動(dòng)等。(一)冒頂片幫事故的預(yù)防要防止冒頂片幫事故的發(fā)生，必須嚴(yán)格遵守安全技術(shù)規(guī)程，從多方面采取綜合預(yù)防措施，王要措施如下。(1)選用合理的采礦方法選擇合理、安全的采選礦方法，制定具體的安全技術(shù)操作規(guī)程，建立正常的生產(chǎn)秩序和作業(yè)制度，是防止冒頂片幫事故的重要措施。(2)搞好地質(zhì)調(diào)查工作對(duì)于工作面推進(jìn)地帶的地質(zhì)構(gòu)造要調(diào)查清楚，通過(guò)危險(xiǎn)地帶時(shí)要采取可靠的安全措施。(3)加強(qiáng)工作面頂板的管理、支護(hù)和維護(hù)必須盡量縮短永久支架與掘進(jìn)工作面之間的距離。在掘進(jìn)工作面與永久支架之間，必須架設(shè)臨時(shí)支架。對(duì)所有井巷均要定期檢查，如發(fā)現(xiàn)有彎曲、歪斜、腐朽、折斷、破裂的支架，必須及時(shí)進(jìn)行更換或維修。要選擇合理的支護(hù)方式，支架要有足夠的強(qiáng)度。支護(hù)要及時(shí)，不要在空頂下作業(yè)。(4)及時(shí)處理采空區(qū)礦山開(kāi)采應(yīng)處理好采礦與空區(qū)處理的關(guān)系，采用正確的開(kāi)采順序，及時(shí)充填、支護(hù)或崩落采空區(qū)。(5)堅(jiān)持正規(guī)循環(huán)作業(yè)，加快工作進(jìn)度，減少頂板懸露時(shí)間。(6)加強(qiáng)對(duì)頂板和浮石的檢查與處理浮石是采場(chǎng)和掘進(jìn)工作面爆破后極為常見(jiàn)而普遍存在的，要嚴(yán)格檢查和清理浮石，防止浮石掉落而造成傷亡事故。可采用簡(jiǎn)易方法和儀器對(duì)頂板進(jìn)行檢查與觀測(cè)。常用的簡(jiǎn)易方法有木楔法、標(biāo)記法、聽(tīng)音判斷法、震動(dòng)法等。此外，還可采用頂板警報(bào)器、機(jī)械測(cè)力計(jì)、鋼弦測(cè)壓儀、地音儀等儀器觀測(cè)頂板及地壓活動(dòng)。(二)巷道冒頂?shù)奶幚硐锏烂绊敶蠖喟l(fā)生在巖層松軟區(qū)和破碎帶內(nèi)，巷道(一)概述礦井瓦斯是指從煤巖中釋放出的氣體的總稱，主要成分是甲烷(CH4)，其次為氮?dú)夂投趸?，還有烴類氣體等。瓦斯是一種無(wú)色、無(wú)味的氣體。由于瓦斯的比重輕，容易聚集在巷道的上部。瓦斯的滲透性很強(qiáng)，封閉在采空區(qū)內(nèi)的瓦斯能不斷地滲透到礦內(nèi)空氣中，從而增加空氣中的瓦斯?jié)舛?。空氣中瓦斯?jié)舛仍黾訒?huì)相對(duì)降低空氣中氧的含量。當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到40時(shí)，因缺乏氧氣會(huì)使人窒息死亡。瓦斯具有燃燒性與爆炸性。瓦斯與空氣混合達(dá)到一定濃度后，遇火能燃燒或爆炸，對(duì)礦井威脅很大。井下瓦斯爆炸產(chǎn)生的高溫、高壓和大量有害氣體，能形成破壞力很強(qiáng)的沖擊波，不但傷害職工生命，而且會(huì)嚴(yán)重地摧毀礦井巷道和井下設(shè)備。有時(shí)，還可能引起煤塵爆炸和井下火災(zāi)，從而擴(kuò)大災(zāi)害的危險(xiǎn)程度。礦井瓦斯在煤體及圍巖中的存在狀態(tài)有游離狀態(tài)(也稱自由狀態(tài))和吸附狀態(tài)兩種。(三)瓦斯含量及涌出量1瓦斯含量及其影響因素瓦斯含量是指單位體積或單位質(zhì)量的煤體或圍巖中所含有的瓦斯量，單位通常用m3m3、m3t來(lái)表示。瓦斯含量是確定礦井瓦斯涌出量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是礦井通風(fēng)及瓦斯抽放設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。影響煤體瓦斯含量的因素很多，可概括為兩類：一類是影響瓦斯生成量多少的因素，如成煤前含有機(jī)質(zhì)的量，煤化程度；另一類是瓦斯的保存和放散條件，如煤的性質(zhì)，煤層賦存狀況，煤層頂、底板和覆蓋層的性質(zhì)、厚度等。2礦井瓦斯涌出的形式瓦斯涌出是指儲(chǔ)存在煤體內(nèi)的部分瓦斯離開(kāi)煤體而涌入采掘空間。瓦斯涌出的形式分為普通涌出和特殊涌出兩種。瓦斯由煤層或巖層表面非常微細(xì)的裂隙和孔隙中緩慢、均勻而持久地涌出稱為普通涌出。瓦斯特殊涌出包括瓦斯噴出與突出，即在壓力狀態(tài)下，在很短的時(shí)間內(nèi)自采掘工作面的局部地區(qū)，突然涌出大量的瓦斯或伴隨瓦斯突然涌出有大量的煤和巖石被拋出。3礦井瓦斯涌出量的表示方法和主要影響因素礦井瓦斯涌出量是指開(kāi)采過(guò)程中正常涌入采掘空間的瓦斯數(shù)量，通常用單位時(shí)間或單位質(zhì)量的煤所放出的瓦斯數(shù)量來(lái)表示。瓦斯涌出量分為絕對(duì)涌出量和相對(duì)涌出量?jī)煞N。影響瓦斯涌出量的主要因素有煤層瓦斯含量、開(kāi)采規(guī)模、開(kāi)采順序與回采方法、生產(chǎn)工序、地面大氣壓力的變化、通風(fēng)方式、采空區(qū)管理方法等。4礦井瓦斯涌出量的測(cè)定井下測(cè)定瓦斯?jié)舛仁枪芾硗咚沟闹饕h(huán)節(jié)。測(cè)定地點(diǎn)包括掘進(jìn)工作面、采煤工作面及其附近、其他巷道和硐室。按照礦井相對(duì)瓦斯涌出量、絕對(duì)瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式，將瓦斯礦井劃分為低瓦斯礦井、高瓦斯礦井、煤(巖)與瓦斯突出礦井。每年必須對(duì)礦井進(jìn)行瓦斯等級(jí)和二氧化碳的鑒定工作。5礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)新礦井、新水平和新采區(qū)投產(chǎn)前，都應(yīng)該進(jìn)行礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)。現(xiàn)有的礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)方法可以概括為兩大類：一是礦山統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)法，二是根據(jù)煤層瓦斯含量進(jìn)行預(yù)測(cè)的分源預(yù)測(cè)法。(四)預(yù)防瓦斯爆炸的措施引起瓦斯燃燒與爆炸必須具備3個(gè)條件：一定濃度的瓦斯，一定溫度的引火源和足夠的氧。防止瓦斯爆炸的技術(shù)措施很多，可以分為三個(gè)方面：防止瓦斯積聚、防止瓦斯被引燃和防止瓦斯事故的擴(kuò)大。根本措施是前面兩個(gè)。防止瓦斯積聚的根本措施是加強(qiáng)通風(fēng)，包括礦井必須根據(jù)規(guī)定配足風(fēng)量，采用機(jī)械通風(fēng)，實(shí)行分區(qū)通風(fēng)，工作面采用獨(dú)立通風(fēng)，采空區(qū)必須及時(shí)封閉，瓦斯礦井的掘進(jìn)工作面禁止使用擴(kuò)散通風(fēng)等措施。防止瓦斯積聚的其他措施包括及時(shí)處理局部積存瓦斯，抽放瓦斯，加強(qiáng)檢查等。防止瓦斯被引燃是指防止明火、放炮和電火花、摩擦火花、沖擊火花等引火源使瓦斯燃燒爆炸。(五)預(yù)防瓦斯噴出和突出的措施1預(yù)防瓦斯噴出的措施預(yù)防處理瓦斯噴出的措施，應(yīng)根據(jù)瓦斯噴出量的大小和瓦斯壓力的高低來(lái)制定，一般采取“探、排、引、堵”等措施。(1)“探”就是探明地質(zhì)構(gòu)造和瓦斯情況。(2)“排”就是排放和抽放瓦斯。如探明斷層、裂隙、溶洞大小或瓦斯量不多時(shí)，可讓它自然排放。如瓦斯量大，噴出強(qiáng)度大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，則可插管進(jìn)行抽放。(3)“引”就是引導(dǎo)瓦斯到回風(fēng)巷。(4)“堵”就是堵塞裂隙?？捎命S泥或水泥堵住裂隙，防止瓦斯噴出。同時(shí)，對(duì)于瓦斯噴出的工作面要有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)并加大供風(fēng)量。2預(yù)防瓦斯突出的措施預(yù)防煤和瓦斯突出的措施分為區(qū)域性措施和局部性措施。開(kāi)采解放層是最經(jīng)濟(jì)、最有效的區(qū)域性措施。首先開(kāi)采的非突出層稱為解放層，后開(kāi)采的突出層稱為被解放層。局部性措施是指突出危險(xiǎn)煤層采掘時(shí)采用的影響范圍較小的預(yù)防措施。主要方法是排出瓦斯，增大卸壓范圍；加固煤體，增強(qiáng)煤體抵抗能力；人為誘使煤和瓦斯突出，減少突出損失。(六)礦井瓦斯抽放礦井瓦斯抽放是在礦井中利用專門(mén)的巷道系統(tǒng)將瓦斯排至地面或井下回風(fēng)巷道的安全地點(diǎn)，從而達(dá)到減少礦井瓦斯涌出量，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目的。一般是在靠通風(fēng)方法難以解決瓦斯問(wèn)題時(shí)，采取此措施。抽放瓦斯的方法，按瓦斯的來(lái)源分為開(kāi)采煤層的抽放、鄰近層抽放和采空區(qū)抽放三類；按抽放的機(jī)理分為未卸壓抽放和卸壓抽放兩類；按匯集瓦斯的方法分鉆孔抽放、巷道抽放和巷道與鉆孔綜合抽放三類。提高抽放效果的措施包括如下幾種。(1)增大孔徑和長(zhǎng)度。(2)使用下向鉆孔抽放可以提前抽放深水平的瓦斯，且不受生產(chǎn)中各工序的影響。(3)井上下水力壓裂水力壓裂是從地面或井下向煤層打鉆孔，并以壓力大于煤層靜水壓力的液體壓裂煤層，增大透氣性，提高抽出率。(4)煤層水力破裂水力破裂是在井下巷道向煤層打鉆，泵入高壓水來(lái)破裂煤體。(5)煤層水力割縫。(6)綜合抽放措施目前，瓦斯抽放已由單一抽放型向綜合抽放型發(fā)展。的處理方法。(1)錨噴法。在巷道內(nèi)有壓風(fēng)系統(tǒng)，且圍巖條件允許的情況下，采用錨噴法處理冒頂，不僅節(jié)省時(shí)間，節(jié)約材料，而且作業(yè)比較安全，是目前比較廣泛使用的方法。(2)撞楔法。撞楔法是一種超前支護(hù)法，在超前支架的掩護(hù)下，可以使巷道頂扳完全不暴露。這種方法要求每架支架均應(yīng)牢固可