礦井瓦斯防治的安全技術(shù)管理
礦并瓦斯事故的危害
瓦斯爆炸是煤礦安全生產(chǎn)中最重要的災(zāi)害之一,礦并一旦發(fā)生瓦斯爆炸,不僅會造成人員大量傷亡,而且還會摧毀井下生產(chǎn)和安全設(shè)施,甚至引起煤塵爆炸和礦并火災(zāi)、冒頂?shù)榷螢?zāi)害。還有一些煤層開采到一定深度后,能發(fā)生煤與瓦斯突出事故產(chǎn)生很大的破壞作用。
(一)瓦斯爆炸后產(chǎn)生大量有毒、有害氣體
井下發(fā)生瓦斯爆炸以后,將會產(chǎn)生大量的一氧化碳?？諝庵械囊谎趸紳舛?按體積計算達到0.4%時,人在短時間內(nèi)就會死亡。如某些礦區(qū)對瓦斯爆炸后的氣體進行了成分分析 。
(二)瓦斯爆炸后產(chǎn)生的高溫
瓦斯?jié)舛葹?.5%時,瓦斯爆炸的瞬時溫度可達1850c~2650c這樣高的溫度對井下人員和設(shè)備有很大危害。
(三)瓦斯爆炸以后產(chǎn)生高壓氣體
瓦斯爆炸后,井下巷道中的空氣壓力約為爆炸前的9倍左右。
瓦斯爆炸后,高溫、高壓的并下空氣由爆炸地點以每秒幾百米(爆速有時可達2000m/s)的正向沖擊向四周擴張,摧毀巷道支架和設(shè)備,同時也是造成人員傷亡的重要原因。
瓦斯爆炸以后,在爆炸地點,由于空氣稀薄,溫度急劇下降,水蒸氣凝結(jié)成水。在爆源附近迅速形成低壓區(qū),因而爆炸波又反向沖擊。這對巷道的破壞性更大。在低壓區(qū)迅速積聚瓦斯,如反向沖擊的空氣中含有足夠的瓦斯和氧氣,又有引爆火源,就可形成二次爆炸。
、礦井瓦斯爆炸的原因
所謂炸,是物質(zhì)燃燒的一種特殊形式。這種燃燒是在很短的時間內(nèi)發(fā)展或劇烈的燃燒,并生或高溫、高壓的氣體,使氣體體積急劇膨脹形成非常強烈的沖擊波。
井下任何地點瓦斯達到爆炸濃度時,遇到火源都會引起爆炸。如電氣設(shè)備附近,放炮地點、火區(qū)周圍、產(chǎn)生摩擦火花以及可能出現(xiàn)明火的地點,甚至進、回風(fēng)的井口房和選煤廠內(nèi)也有瓦斯爆炸事故的發(fā)生但大部分發(fā)生在瓦斯煤層的采掘工作面其中又以掘進工作面占多數(shù)。
(一)掘進工作面易發(fā)生爆炸的原因
(1)因采用局部通風(fēng),如局部通風(fēng)機停運、風(fēng)筒末端距工作面較遠、風(fēng)筒漏風(fēng)太大、局部
通風(fēng)機供風(fēng)能力不夠、局部通風(fēng)機位置不當(dāng)造成循環(huán)風(fēng)等,致使瓦斯積存;
(2)較易產(chǎn)生引燃瓦斯的火源。煤巷掘進多用電鉆打眼,電動局部通風(fēng),經(jīng)常放炮(煤捆進工作面附近,放炮后短時間內(nèi)瓦斯?jié)舛瓤蛇_爆炸濃度),電氣防爆性能不好,電纜破損有“雞爪子”、“羊尾巴”、“明接頭”,局部通風(fēng)機不按《煤礦安全規(guī)程》要求啟動,放炮不合規(guī)定,使用失效變質(zhì)的炸藥,在有瓦斯的掘進工作面使用巖石炸藥等,就容易產(chǎn)生引火源、電火花或爆破火焰。
(二)采煤工作面易發(fā)生爆炸地點是工作面的上隅角
(1)采空區(qū)常積聚瓦斯,瓦斯比重小,沿傾斜向上移動,有些瓦斯從上隅角逸出來
(2)上陰角處是風(fēng)流負壓最低點,往往是采區(qū)漏風(fēng)風(fēng)流的主要出口,漏風(fēng)從采空區(qū)帶出較多瓦斯;
(3)上隅角處風(fēng)流直角拐彎,靠近采空區(qū)邊角處瓦斯不易排出,導(dǎo)致在上隅角積存瓦斯;
(4)而上隅角往往有電氣設(shè)備,如回柱絞車、電煤鉆、電纜等,產(chǎn)生火花的機會較多。采煤工作面另一容易發(fā)生瓦斯爆炸的地點,是采煤機工作時在切割機構(gòu)的附近。
三、預(yù)防瓦斯爆炸的措施
雖然瓦斯爆炸是煤礦中最嚴(yán)重的危害之一,如果能嚴(yán)格貫徹執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中的有關(guān)規(guī)定,并采取相應(yīng)的措施,這一危害是完全可以避免的。防止瓦斯爆炸的關(guān)鍵是消除造成瓦斯爆炸的必要條件因此,防止瓦斯積聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯災(zāi)害事故的擴大,是預(yù)防瓦斯爆炸的根本措施。
()防止瓦斯聚積
1.加強通風(fēng)
礦井通風(fēng)工作是防止瓦斯聚積的最有效的根本措施。礦井通風(fēng)應(yīng)做到有效、穩(wěn)定和連續(xù)不斷,要有足夠的風(fēng)速和風(fēng)量把瓦斯吹散、沖淡、稀釋到不能爆炸和無害的程度。
(1)礦井必須根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第103條規(guī)定,配足風(fēng)量。只有把足夠的新鮮空氣源源不斷地送入井下送到各采掘工作面,才能將瓦斯沖淡到規(guī)定的濃度和排出地面,這就要求礦井巷道有足夠的斷面,維護好巷道,使之風(fēng)流暢通無阻。
(2)礦井必須采用機械通風(fēng)。風(fēng)機的安裝、使用均要符合《煤礦安全規(guī)程》第121條規(guī)定。礦井一般用抽出式通風(fēng),這種通風(fēng)方式的好處是:風(fēng)機運轉(zhuǎn)時井下空氣壓力呈負壓狀態(tài)(簡稱負壓通風(fēng)),煤層或巖層的瓦斯就借助這種負壓作用,經(jīng)常不斷地散放出來,隨著礦井空氣排出地面。當(dāng)主要通風(fēng)機一旦停止運轉(zhuǎn)時,下空氣壓力升高,瓦斯放出量就會隨著礦井空氣壓力升高面減少。
(3)要實行分區(qū)通風(fēng)。每一生產(chǎn)水平、每一采區(qū)都要布置單獨的回風(fēng)道,實行分區(qū)通風(fēng)(并聯(lián)通風(fēng))分區(qū)通風(fēng)不僅能降低采掘工作面回風(fēng)風(fēng)流的瓦斯?jié)舛?面且當(dāng)發(fā)生瓦斯燃燒和爆炸事故時,可以縮小災(zāi)害范圍,避免事故擴大。采煤工作面和掘進工作面都應(yīng)采用獨立通風(fēng)。掘進工作面瓦斯相對涌出量一般要比采煤工作面相對涌出量大。掘進工作面用局部通風(fēng)機供風(fēng),一般比采煤工作面風(fēng)量要小。局部通風(fēng)機在有的礦井不能保持經(jīng)常運轉(zhuǎn),風(fēng)流不穩(wěn)定,同時掘進工作面串聯(lián)通風(fēng)則電氣火源局部通風(fēng)機、開關(guān)、電纜等)增多,在掘進工作面排除瓦斯時,串聯(lián)工作面受到威脅。此外,還有炮煙問題,使通風(fēng)管理復(fù)雜。因此采煤工作面和掘進工作面原則上不允許串聯(lián)通風(fēng)。
(4)要實行上行通風(fēng)。因為瓦斯的比重僅有.554,比空氣輕一半,只有采用上行通風(fēng),才能更有效地排除瓦斯。
(5)加強局部通風(fēng)機管理和風(fēng)簡的維護,防止漏風(fēng),避免循環(huán)風(fēng)流,保證掘進工作面有新鮮風(fēng)流。嚴(yán)禁用擴散通風(fēng)。
正確地選擇通風(fēng)構(gòu)筑物的位置、個數(shù)、風(fēng)門之間的距離,保證構(gòu)筑物的質(zhì)量加強其維護和管理,防止礦內(nèi)入量漏風(fēng)。
(6)為了預(yù)防瓦斯事故,還必須執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》中的下列規(guī)定:
礦井開拓新水平的回風(fēng),必須引入總回風(fēng)道或主要回風(fēng)道中。
掘進工作面和采煤工作面的進風(fēng)和回風(fēng),不得經(jīng)過采空區(qū)和冒落區(qū)。
臨時停工的地點不得停風(fēng)。否則,必須切斷電源設(shè)置柵欄和警標(biāo)禁止人員進人,并向礦井調(diào)度室報告。停區(qū)內(nèi)ch4或co2濃度達到3%或其他有害氣體超過《煤礦安全規(guī)程》
規(guī)定,不能立即處理時,必須予以封閉?；謴?fù)已封閉的停工區(qū)或采掘工作接近這些地點時,必須事先排除其中積聚的瓦斯。
(7)要及時密閉采空區(qū)提高通風(fēng)設(shè)施質(zhì)量采空區(qū)必須及時密閉從巷道至采空區(qū)的風(fēng)眼,必須隨著采煤工作面的推進逐個予以密閉,全部封閉采空區(qū)。
2.及時處理超限和積存瓦斯
《煤礦安全規(guī)程》第140條規(guī)定:礦井必須從采掘生產(chǎn)管理上采取措施,防止瓦斯積聚。
當(dāng)瓦斯積聚時,必須及時處理。
井下一般易于發(fā)生瓦斯超限和積存瓦斯地點:
(1)處理局部積存瓦斯。煤巷掘進的工作面、幫、冒頂、拱頂砌縫等。局部積存瓦斯可能發(fā)生爆炸和燃燒。處理方法根據(jù)瓦斯積存地點情況而異。
①隔離法:如圖4-1所示,在棚梁的上邊或下邊釘木板,上面填黃土或砂子,把空頂填滿,消除瓦斯積聚。
②分支通風(fēng)法:如圖4-2所示,在風(fēng)筒上接上分支小風(fēng)筒,把風(fēng)流送到頂板冒落處,吹散瓦斯。
采掘工作面及其他作業(yè)地點風(fēng)流中,電動機或其開關(guān)安設(shè)地點附近20m以內(nèi)風(fēng)流中達1.5必須停止工作,切斷電源撤出人員,進行處理。
(3)舊巷及采空區(qū)要及時封閉。從巷道道至采空區(qū)的風(fēng)眼,也要隨著采煤工作面的推進逐個予以封閉。當(dāng)采區(qū)結(jié)束后,要及時在所有與已采區(qū)相連通的巷道設(shè)置密閉,防止由于瓦斯從舊巷及采空區(qū)滲出而造成工作面或巷道瓦斯積聚。
