矿井瓦斯防治的安全技术管理
矿并瓦斯事故的危害
瓦斯爆炸是煤矿安全生产中最重要的灾害之一,矿并一旦发生瓦斯爆炸,不仅会造成人员大量伤亡,而且还会摧毁井下生产和安全设施,甚至引起煤尘爆炸和矿并火灾、冒顶等二次灾害。还有一些煤层开采到一定深度后,能发生煤与瓦斯突出事故产生很大的破坏作用。
(一)瓦斯爆炸后产生大量有毒、有害气体
井下发生瓦斯爆炸以后,将会产生大量的一氧化碳。空气中的一氧化碳浓度,按体积计算达到0.4%时,人在短时间内就会死亡。如某些矿区对瓦斯爆炸后的气体进行了成分分析 。
(二)瓦斯爆炸后产生的高温
瓦斯浓度为9.5%时,瓦斯爆炸的瞬时温度可达1850c~2650c这样高的温度对井下人员和设备有很大危害。
(三)瓦斯爆炸以后产生高压气体
瓦斯爆炸后,井下巷道中的空气压力约为爆炸前的9倍左右。
瓦斯爆炸后,高温、高压的并下空气由爆炸地点以每秒几百米(爆速有时可达2000m/s)的正向冲击向四周扩张,摧毁巷道支架和设备,同时也是造成人员伤亡的重要原因。
瓦斯爆炸以后,在爆炸地点,由于空气稀薄,温度急剧下降,水蒸气凝结成水。在爆源附近迅速形成低压区,因而爆炸波又反向冲击。这对巷道的破坏性更大。在低压区迅速积聚瓦斯,如反向冲击的空气中含有足够的瓦斯和氧气,又有引爆火源,就可形成二次爆炸。
、矿井瓦斯爆炸的原因
所谓炸,是物质燃烧的一种特殊形式。这种燃烧是在很短的时间内发展或剧烈的燃烧,并生或高温、高压的气体,使气体体积急剧膨胀形成非常强烈的冲击波。
井下任何地点瓦斯达到爆炸浓度时,遇到火源都会引起爆炸。如电气设备附近,放炮地点、火区周围、产生摩擦火花以及可能出现明火的地点,甚至进、回风的井口房和选煤厂内也有瓦斯爆炸事故的发生但大部分发生在瓦斯煤层的采掘工作面其中又以掘进工作面占多数。
(一)掘进工作面易发生爆炸的原因
(1)因采用局部通风,如局部通风机停运、风筒末端距工作面较远、风筒漏风太大、局部
通风机供风能力不够、局部通风机位置不当造成循环风等,致使瓦斯积存;
(2)较易产生引燃瓦斯的火源。煤巷掘进多用电钻打眼,电动局部通风,经常放炮(煤捆进工作面附近,放炮后短时间内瓦斯浓度可达爆炸浓度),电气防爆性能不好,电缆破损有“鸡爪子”、“羊尾巴”、“明接头”,局部通风机不按《煤矿安全规程》要求启动,放炮不合规定,使用失效变质的炸药,在有瓦斯的掘进工作面使用岩石炸药等,就容易产生引火源、电火花或爆破火焰。
(二)采煤工作面易发生爆炸地点是工作面的上隅角
(1)采空区常积聚瓦斯,瓦斯比重小,沿倾斜向上移动,有些瓦斯从上隅角逸出来
(2)上阴角处是风流负压最低点,往往是采区漏风风流的主要出口,漏风从采空区带出较多瓦斯;
(3)上隅角处风流直角拐弯,靠近采空区边角处瓦斯不易排出,导致在上隅角积存瓦斯;
(4)而上隅角往往有电气设备,如回柱绞车、电煤钻、电缆等,产生火花的机会较多。采煤工作面另一容易发生瓦斯爆炸的地点,是采煤机工作时在切割机构的附近。
三、预防瓦斯爆炸的措施
虽然瓦斯爆炸是煤矿中最严重的危害之一,如果能严格贯彻执行《煤矿安全规程》中的有关规定,并采取相应的措施,这一危害是完全可以避免的。防止瓦斯爆炸的关键是消除造成瓦斯爆炸的必要条件因此,防止瓦斯积聚、防止瓦斯引燃和防止瓦斯灾害事故的扩大,是预防瓦斯爆炸的根本措施。
()防止瓦斯聚积
1.加强通风
矿井通风工作是防止瓦斯聚积的最有效的根本措施。矿井通风应做到有效、稳定和连续不断,要有足够的风速和风量把瓦斯吹散、冲淡、稀释到不能爆炸和无害的程度。
(1)矿井必须根据《煤矿安全规程》第103条规定,配足风量。只有把足够的新鲜空气源源不断地送入井下送到各采掘工作面,才能将瓦斯冲淡到规定的浓度和排出地面,这就要求矿井巷道有足够的断面,维护好巷道,使之风流畅通无阻。
(2)矿井必须采用机械通风。风机的安装、使用均要符合《煤矿安全规程》第121条规定。矿井一般用抽出式通风,这种通风方式的好处是:风机运转时井下空气压力呈负压状态(简称负压通风),煤层或岩层的瓦斯就借助这种负压作用,经常不断地散放出来,随着矿井空气排出地面。当主要通风机一旦停止运转时,下空气压力升高,瓦斯放出量就会随着矿井空气压力升高面减少。
(3)要实行分区通风。每一生产水平、每一采区都要布置单独的回风道,实行分区通风(并联通风)分区通风不仅能降低采掘工作面回风风流的瓦斯浓度,面且当发生瓦斯燃烧和爆炸事故时,可以缩小灾害范围,避免事故扩大。采煤工作面和掘进工作面都应采用独立通风。掘进工作面瓦斯相对涌出量一般要比采煤工作面相对涌出量大。掘进工作面用局部通风机供风,一般比采煤工作面风量要小。局部通风机在有的矿井不能保持经常运转,风流不稳定,同时掘进工作面串联通风则电气火源局部通风机、开关、电缆等)增多,在掘进工作面排除瓦斯时,串联工作面受到威胁。此外,还有炮烟问题,使通风管理复杂。因此采煤工作面和掘进工作面原则上不允许串联通风。
(4)要实行上行通风。因为瓦斯的比重仅有.554,比空气轻一半,只有采用上行通风,才能更有效地排除瓦斯。
(5)加强局部通风机管理和风简的维护,防止漏风,避免循环风流,保证掘进工作面有新鲜风流。严禁用扩散通风。
正确地选择通风构筑物的位置、个数、风门之间的距离,保证构筑物的质量加强其维护和管理,防止矿内入量漏风。
(6)为了预防瓦斯事故,还必须执行《煤矿安全规程》中的下列规定:
矿井开拓新水平的回风,必须引入总回风道或主要回风道中。
掘进工作面和采煤工作面的进风和回风,不得经过采空区和冒落区。
临时停工的地点不得停风。否则,必须切断电源设置栅栏和警标禁止人员进人,并向矿井调度室报告。停区内ch4或co2浓度达到3%或其他有害气体超过《煤矿安全规程》
规定,不能立即处理时,必须予以封闭。恢复已封闭的停工区或采掘工作接近这些地点时,必须事先排除其中积聚的瓦斯。
(7)要及时密闭采空区提高通风设施质量采空区必须及时密闭从巷道至采空区的风眼,必须随着采煤工作面的推进逐个予以密闭,全部封闭采空区。
2.及时处理超限和积存瓦斯
《煤矿安全规程》第140条规定:矿井必须从采掘生产管理上采取措施,防止瓦斯积聚。
当瓦斯积聚时,必须及时处理。
井下一般易于发生瓦斯超限和积存瓦斯地点:
(1)处理局部积存瓦斯。煤巷掘进的工作面、帮、冒顶、拱顶砌缝等。局部积存瓦斯可能发生爆炸和燃烧。处理方法根据瓦斯积存地点情况而异。
①隔离法:如图4-1所示,在棚梁的上边或下边钉木板,上面填黄土或砂子,把空顶填满,消除瓦斯积聚。
②分支通风法:如图4-2所示,在风筒上接上分支小风筒,把风流送到顶板冒落处,吹散瓦斯。
采掘工作面及其他作业地点风流中,电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中达1.5必须停止工作,切断电源撤出人员,进行处理。
(3)旧巷及采空区要及时封闭。从巷道道至采空区的风眼,也要随着采煤工作面的推进逐个予以封闭。当采区结束后,要及时在所有与已采区相连通的巷道设置密闭,防止由于瓦斯从旧巷及采空区渗出而造成工作面或巷道瓦斯积聚。
