煤礦安全生產(chǎn)新技術(shù)

1、煤礦安全新技術(shù)第一章概述礦井通風(fēng)是礦井安全生產(chǎn)的基本保障。礦井通風(fēng)指借助于機(jī)械或自然風(fēng)壓，向井下各用風(fēng)點(diǎn)連續(xù)輸送適量的新鮮空氣，供給人員呼吸，稀釋并排出各種有害氣體和浮塵，以降低環(huán)境溫度，創(chuàng)造良好的氣候條件，并在發(fā)生災(zāi)變時(shí)能夠根據(jù)撤人救災(zāi)的需要調(diào)節(jié)和控制風(fēng)流流動(dòng)路線的作業(yè)。20世紀(jì)80年代以來，隨著煤礦機(jī)械化水平的提高，采煤方法、巷道布置及支護(hù)的改革，電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)礦井通風(fēng)技術(shù)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，通風(fēng)管理日益規(guī)范化、系列化、制度化，通風(fēng)新技術(shù)和新裝備愈來愈多地投入應(yīng)用。以低耗、高效、安全為準(zhǔn)則的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造在許多煤礦得以實(shí)施，使其能夠更好地為高產(chǎn)、高效、安全的集約化生產(chǎn)提供安全保

2、障。第一節(jié)礦井通風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)化改造礦井通風(fēng)系統(tǒng)是向礦井各用風(fēng)點(diǎn)供給新鮮空氣、排出污風(fēng)的通風(fēng)方式（進(jìn)、回風(fēng)井布置的方式一中央式、對(duì)角式、混合式）、通風(fēng)方法（抽出式、壓人式、抽壓混合式卜通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)（由風(fēng)流流經(jīng)的巷道及相關(guān)設(shè)施組成）和通風(fēng)控制設(shè)施（通風(fēng)構(gòu)筑物）的總稱。近年來，為適應(yīng)綜合機(jī)械化采煤的要求，原煤炭工業(yè)部在總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上于1984頒發(fā)了關(guān)于改革礦井開拓部署的若干技術(shù)規(guī)定，作為新井建設(shè)、生產(chǎn)礦井技術(shù)改造和開拓延深的依據(jù)。為適應(yīng)生產(chǎn)集約化，開采深度增加、瓦斯涌出量大的情況，以“針對(duì)現(xiàn)實(shí)、著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)、因地制宜、對(duì)癥下藥、綜合治理、節(jié)能增風(fēng)”為指導(dǎo)思想，對(duì)數(shù)百對(duì)國(guó)有煤礦進(jìn)行了通風(fēng)

3、系統(tǒng)優(yōu)化改造，配合生產(chǎn)礦井井田合并、開采范圍擴(kuò)大和儲(chǔ)量增多等改擴(kuò)建工作。這類通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化改造主要有以下幾個(gè)方面內(nèi)容。一、通風(fēng)方式的改革根據(jù)礦井的特點(diǎn)和需要，把中央式通風(fēng)演變?yōu)橹醒胍粚?duì)角式混合通風(fēng)系統(tǒng)。為適應(yīng)綜采集約化生產(chǎn)，工作面單產(chǎn)超過1Mt/a的要求,對(duì)礦井采用分區(qū)域開拓。因此，形成區(qū)域式通風(fēng)系統(tǒng)，即每個(gè)區(qū)域均有一組進(jìn)、回風(fēng)井，各個(gè)區(qū)域采用相對(duì)獨(dú)立的通風(fēng)技術(shù)。它具有通風(fēng)線路短、風(fēng)阻小、區(qū)域間干擾小、安全性好，便于選擇主要通風(fēng)機(jī)，使其實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的特點(diǎn)，提高了礦井的通風(fēng)能力和抗災(zāi)能力，適用于特大型礦井或因地質(zhì)條件須把井田劃為若干獨(dú)立生產(chǎn)區(qū)域的礦井。總之，新建大型礦井通風(fēng)系統(tǒng)以對(duì)角式、分區(qū)式為主

4、，改擴(kuò)建的生產(chǎn)礦井以混合式為主，表1-1-1表示我國(guó)大型煤礦各類通風(fēng)方式分布狀況。A1-11我國(guó)大型玨曠道風(fēng)方式j(luò)成A風(fēng)方式0r井教/個(gè)所占直分比中央先列式1191電虱中央分列式116對(duì)角式10L15-13分IK式f包特區(qū)域式)3L4.95很分式137X他12219.49總計(jì)C2618ftr表中數(shù)蝎為13刈軍統(tǒng)計(jì).二、主要通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力的提高為提高主要通風(fēng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力，主要開展了以下工作。(1)為適應(yīng)通風(fēng)系統(tǒng)的變化和生產(chǎn)集約化的要求，20世紀(jì)80年代以來，我國(guó)相繼出現(xiàn)2K60系列和GAF系列的軸流式風(fēng)機(jī)和G4-73與K4-73系列的離心式風(fēng)機(jī)。20世紀(jì)90年代，依托于國(guó)家“八五”關(guān)項(xiàng)

5、目，研制出FD型的對(duì)旋式風(fēng)機(jī)。該系列風(fēng)機(jī)具有能耗低、效率高的特點(diǎn)，因而迅速在我國(guó)煤礦推廣。在原煤炭部“九五”攻關(guān)項(xiàng)目中，無駝峰式軸流風(fēng)機(jī)的研制成功增大了通風(fēng)機(jī)的穩(wěn)定工作區(qū)域。(2)研制出離心式風(fēng)機(jī)的調(diào)速裝置，如可控硅調(diào)速、液力偶合器和變頻調(diào)速裝置。(3)加強(qiáng)了通風(fēng)機(jī)及其附屬裝置管理，減少風(fēng)碉、風(fēng)機(jī)內(nèi)部以及擴(kuò)散塔的阻力損失和漏風(fēng)，提高了通風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。在生產(chǎn)礦井進(jìn)行老、舊機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)改造中，主要查明了通風(fēng)機(jī)特性與通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)風(fēng)阻特性匹配差，主要通風(fēng)機(jī)選型偏大，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏高，電機(jī)容量偏大，使風(fēng)機(jī)長(zhǎng)期處于低效區(qū)運(yùn)行等問題，提出一整套風(fēng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的辦法，對(duì)老、舊風(fēng)機(jī)進(jìn)行多種方法的技術(shù)改造，如采取更換機(jī)芯、

6、改造葉輪和葉片等辦法提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。三、采區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化布置優(yōu)化采區(qū)和工作面的通風(fēng)布置，能有效提高通風(fēng)能力和排出瓦斯的效果。隨著集約化生產(chǎn)和礦井向深部發(fā)展，采區(qū)和采煤工作面的絕對(duì)瓦斯涌出量劇增，要求采區(qū)和采煤工作面的通風(fēng)能力迅速增大。在采區(qū)的通風(fēng)系統(tǒng)布置方面，出現(xiàn)了3條上山的布置方式，采區(qū)內(nèi)有了獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)上山，利于采區(qū)內(nèi)采煤工作面和掘進(jìn)工作面的獨(dú)立通風(fēng)，提高了采區(qū)的通風(fēng)能力和風(fēng)流的穩(wěn)定性，也為保證采區(qū)的局部反風(fēng)和作業(yè)人員的安全脫險(xiǎn)提供了有利條件。在采煤工作面的通風(fēng)布置方面，在常規(guī)的U型通風(fēng)布置的基礎(chǔ)上，提出了U+L型方式(或稱尾巷布置方式)，改變了采空區(qū)的流場(chǎng)分布，較有效地防止了采煤工

7、作面隅角瓦斯積聚，促進(jìn)了采空區(qū)瓦斯的排放。為了防止專用瓦斯排放巷瓦斯超限，又提出和采用了Y型的通風(fēng)布置方式，單獨(dú)供應(yīng)新鮮風(fēng)流直接稀釋采空區(qū)涌出的瓦斯。止匕外，還采用了W型和Z型等布置方式，在適宜條件下均取得了較理想的通風(fēng)效果，大大地改善了采煤工作面的通風(fēng)條件，保證了安全回采。四、新型通風(fēng)設(shè)施的使用為適應(yīng)礦井災(zāi)變時(shí)期風(fēng)流控制的需要，研制出能在地面利用礦井環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)或遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)操縱井下主要風(fēng)門的自動(dòng)系統(tǒng)，解決了災(zāi)變時(shí)期，當(dāng)?shù)V工和救護(hù)人員難以到達(dá)災(zāi)區(qū)和煙流入侵區(qū)域而按救災(zāi)要求必須開啟或關(guān)閉風(fēng)門的難題。第二節(jié)礦井通風(fēng)裝備和儀器儀表的改進(jìn)一、礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建立20世紀(jì)80年代以來，在全國(guó)范圍內(nèi)，

8、大中型礦井已普遍建立起礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的通風(fēng)參數(shù)和有害氣體濃度的連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)于及時(shí)連續(xù)了解通風(fēng)系統(tǒng)的變化，發(fā)現(xiàn)事故隱患，進(jìn)行災(zāi)變預(yù)警和救災(zāi)工作有重要意義。在實(shí)際應(yīng)用中，它對(duì)提高礦井安全生產(chǎn)水平和抗災(zāi)能力發(fā)揮了重要作用。二、掘進(jìn)通風(fēng)裝備系列化掘進(jìn)巷道的通風(fēng)受環(huán)境條件和生產(chǎn)影響大，其可靠性差，常由于局部通風(fēng)機(jī)的停電和風(fēng)筒的破損，造成掘進(jìn)巷道內(nèi)無風(fēng)或風(fēng)量不足而引起瓦斯積聚，是瓦斯爆炸的多發(fā)地區(qū)。為了對(duì)掘進(jìn)工作面進(jìn)行有效地通風(fēng)，保證局部通風(fēng)機(jī)的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，已開發(fā)出多種系列的新型局部通風(fēng)機(jī)，包括高效節(jié)能的FD、FDH、KDZ型對(duì)旋式局部通風(fēng)機(jī)，無摩擦火花型FSD系列和安全摩擦火花型FDC

9、系列局部通風(fēng)機(jī)等。在低瓦斯礦井普遍實(shí)現(xiàn)了采煤工作面與掘進(jìn)工作面分別供電，局部通風(fēng)機(jī)實(shí)行風(fēng)電閉鎖。在高瓦斯礦井和突出礦井，實(shí)現(xiàn)了以局部通風(fēng)機(jī)供電“三專兩閉鎖”為主的掘進(jìn)安全技術(shù)裝備系列化，確保了局部通風(fēng)機(jī)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)和掘進(jìn)巷道的穩(wěn)定通風(fēng)。從1988年開始系列化裝備工作，至1993年，在5年時(shí)間內(nèi)，國(guó)有重點(diǎn)煤礦的瓦斯超限次數(shù)下降了33.2%,提高了掘進(jìn)工作面的安全水平。三、通風(fēng)儀器、儀表的改進(jìn)隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種類型的環(huán)境監(jiān)測(cè)、監(jiān)控系統(tǒng)，新型的具有多參數(shù)檢測(cè)功能和智能化的氣體濃度通風(fēng)參數(shù)檢測(cè)儀器儀表已應(yīng)用于日常通風(fēng)監(jiān)測(cè)。第三節(jié)礦井通風(fēng)新技術(shù)一、均壓通風(fēng)技術(shù)的發(fā)展20世紀(jì)60年代以來，

10、均壓通風(fēng)技術(shù)在控制采空區(qū)或火區(qū)漏風(fēng)和自燃方面得到較廣泛的應(yīng)用，已取得較顯著的效果。其主要的優(yōu)點(diǎn)是在不停產(chǎn)、不封閉的條件下，減少漏風(fēng)和瓦斯涌出，抑制自燃、提高生產(chǎn)的安全性。但在一些應(yīng)用實(shí)踐中，因?qū)鶋合嚓P(guān)區(qū)域環(huán)境條件變化的影響分析不夠，也出現(xiàn)了一些問題，如均壓效果不佳，部分采空區(qū)自燃控制效果不好，在有煤層群的礦井，自燃由自燃煤層向其它煤層轉(zhuǎn)移，甚至引發(fā)瓦斯爆炸事故。應(yīng)用均壓通風(fēng)技術(shù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)顯示，均壓通風(fēng)技術(shù)的應(yīng)用必須加強(qiáng)管理，注意分析均壓措施對(duì)相關(guān)區(qū)域的影響。近年來，對(duì)均壓通風(fēng)技術(shù)的研究主要是研究各類均壓通風(fēng)方法對(duì)不同井下條件的適應(yīng)性，并配合均壓通風(fēng)技術(shù)開發(fā)配套的均壓監(jiān)測(cè)、漏風(fēng)通道檢

11、查裝置，新型阻漏材料，阻漏方法以及均壓自動(dòng)調(diào)節(jié)等技術(shù)，提高了均壓通風(fēng)在采空區(qū)和火區(qū)用于減少漏風(fēng)、防止自燃的實(shí)際效果。二、可控循環(huán)風(fēng)技術(shù)可控循環(huán)風(fēng)技術(shù)自20世紀(jì)80年代起引入我國(guó)。可控循環(huán)風(fēng)技術(shù)即有計(jì)劃地使生產(chǎn)區(qū)域部分回風(fēng)返回該區(qū)域的進(jìn)風(fēng)流中，同時(shí)對(duì)通過該區(qū)空氣的質(zhì)量和流量進(jìn)行監(jiān)控，并采取相應(yīng)的安全措施，以保證在正常或異常情況下，均符合煤礦安全規(guī)程對(duì)風(fēng)流質(zhì)量的要求。應(yīng)當(dāng)指出，循環(huán)風(fēng)是事故重大隱患之一，煤礦安全規(guī)程明令禁止。對(duì)可控循環(huán)風(fēng)盡管采取了相應(yīng)的安全措施，并對(duì)空氣的質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，但在保證正常情況下的安全比較容易，要保證各類異常情況下（如煤與瓦斯突出、積聚瓦斯排放、瓦斯異常涌出等）的安全性難度

12、很大，要求裝備可靠的環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)和制定嚴(yán)格、規(guī)范的安全措施，并認(rèn)真落實(shí)。因此，可控循環(huán)風(fēng)技術(shù)是一種嚴(yán)格控制使用的技術(shù)，即使不得不在礦井邊遠(yuǎn)地區(qū)作為臨時(shí)性措施，也必須慎用。三、工作面下行通風(fēng)技術(shù)回采工作面的下行通風(fēng)的主要優(yōu)點(diǎn)是降低工作面溫度，進(jìn)風(fēng)流避開采區(qū)運(yùn)輸巷，以避免運(yùn)輸機(jī)巷機(jī)電設(shè)備散熱而增加進(jìn)風(fēng)流溫度。缺點(diǎn)是回風(fēng)風(fēng)流流經(jīng)運(yùn)輸機(jī)卷，機(jī)電設(shè)備管理難度加大，其安全性降低。因此，下行風(fēng)一般在瓦斯涌出量低而地溫高，機(jī)電設(shè)備多的礦井有所應(yīng)用，但必須加強(qiáng)通風(fēng)、瓦斯和機(jī)電設(shè)備防爆管理，以保證下行通風(fēng)應(yīng)用的安全性。根據(jù)2001年版的煤礦安全規(guī)程的規(guī)定，有煤.(巖)和瓦斯(二氧化碳)突出危險(xiǎn)的采煤工作面不得采用

13、下行通風(fēng)。四、災(zāi)變通風(fēng)技術(shù)礦井發(fā)生火災(zāi)、爆炸事故時(shí)，為了保證撤入救災(zāi)安全，掌常需要調(diào)控風(fēng)流方向，避免災(zāi)變生成的有毒有害小災(zāi)害影響范圍和減少損失.風(fēng)流流向的調(diào)控一般是使某些巷道風(fēng)流反向，需根據(jù)災(zāi)變發(fā)生的位置和礦井系院的結(jié)構(gòu)，選擇局部反網(wǎng)威順利實(shí)施.近年來，控風(fēng)技術(shù)有下列改進(jìn)，目的是提高安全性和可翼性.(1)控風(fēng)方案的憂d匕應(yīng)用礦井風(fēng)流穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)模擬技術(shù)-分析災(zāi)變時(shí)期風(fēng)流流動(dòng)狀態(tài)的時(shí)空變化，并植分析方法.先確定幾種控風(fēng)方案，再應(yīng)用風(fēng)標(biāo)狀態(tài)模損技術(shù)，分析這幾種控風(fēng)方案的實(shí)施效果，選擇可靠性強(qiáng)這就是定性和定量分析相結(jié)合的綠合控風(fēng)方祛,這種方法既可以用于實(shí)時(shí)敕災(zāi)決策，也可以預(yù)先itt行，以制定提高控風(fēng)措BS實(shí)曲的可靠性.研*ItB分別由地面監(jiān)控系統(tǒng)、井下遙控系統(tǒng)控制的自動(dòng)風(fēng)n,安裝在無人占B(3)盡可能誠(chéng)少因反風(fēng)造成的負(fù)面影響,滅殳時(shí)期需使用流反向，在保證井下大部分人員安全敏退及敖災(zāi)法的少敕作業(yè)人曷造成威脅.因此，正確的控風(fēng)方案是既保證災(zāi)害發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)人員的安全擻退及敷災(zāi)，又盡可能保的人員安全敝退,其中包括安全技術(shù)教育.控風(fēng)設(shè)施的維護(hù)，規(guī)定正確的反岡程序及各區(qū)域人員