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煤矿瓦斯事故原因分析及预防对策

  
评论: 更新日期:2014年11月18日

           (5)装备不足、管理不落实
        矿井安全装备配置不足,“先抽后采,监测监控,以风定产”方针未得到完全落实。有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常,如2005年发生的41起特大瓦斯事故中,有的矿井虽安装有监控系统,但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题。此外乡镇煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行,监控系统也不能有效发挥作用,不能有效发挥其应有的作用。
           (6)企业技术管理薄弱
           安全投入对搞好煤矿安全来说是至关重要的。在前几年,由于煤矿的经济效益不好,煤矿企业降低了安全投入,安全欠账较多等问。 一些煤矿企业由于采煤方法落后,引起矿井采掘布置不合理,通风系统不完善,此外,作业规程编制不符合实际,针对性不强,给安全生产带来了严重隐患。
        2.2控制瓦斯爆炸事故的技术措施
        从瓦斯爆炸条件看,氧气的浓度是引起瓦斯爆炸的因素之一,但在煤矿井下一般不存在氧气浓度低于12%的情况。因此,搞好瓦斯爆炸的防治措施体现在两个方面:严格控制矿井各区域的瓦斯浓度、杜绝火源和演习预案。
        瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有:优化通风网络及通风系统,防治瓦斯积聚,进行瓦斯抽放,加强瓦斯浓度和火源监测,防止点火源的出现等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内,从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
        通风是排放瓦斯最主要的手段。做好通风安全技术管理是防治煤矿主要事故的先决条件和关键环节。因此,所有矿井都必须要建立安全可靠的、独立的矿井通风系统。建立合理的通风系统,能够保证井下所有工作地点有足够多的风量将井下涌出的瓦斯及时冲淡并排放出井外,避免瓦斯集聚,所以建立合理的通风系统是防止瓦斯爆炸最有效、最基本的措施。
        2.2.1煤矿瓦斯抽放技术
        (1)我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占总矿井数的46%。瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施,同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。
        (2)为提高瓦斯抽放率,目前主要需解决长钻孔定向钻进技术,包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率;研制钻进能力更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。
        (3)瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等;抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具,如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等[7]。此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等,大大提高了瓦斯抽放量和抽放率,使安全环境得到进一步改善。
        (4)利用多分支羽状适用技术,解决低渗煤层瓦斯治理问题,提高抽采率。
        (5)煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。
        2.2.2矿井瓦斯浓度及火源监测技术
        矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要,当发现瓦斯异常或有火源产生,立即采取措施可防止爆炸事故的发生。我国目前开发了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型号的矿井安全监控系统,以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。已有多个矿井安装了矿井安全综合监控系统,并具有如下功能:①矿井环境和工况参数实时监控;②主要通风机在线监测;③巷道火灾实时监测;④矿井瓦斯抽放实时监测;⑤冲击地压实时监测;⑥煤与瓦斯突出实时监测;⑦煤层自然发火实时监测;⑧瓦斯爆炸或燃烧实时监测;⑨矿井电网监测等多种功能。监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平,防止了许多事故的发生。
        2.2.3优化通风网络及通风系统
        合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施,为此,瓦斯防治工程与采掘工程,必须同时设计,超前施工,同时投入使用。
        2.2.4隔爆措施
        矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障,当瓦斯爆炸发生后,依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播,限制火焰的传播范围,主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。
        2.3煤(岩)与瓦斯突出及其预防
        2.3.1突出概述
        煤矿地下采掘过程中,在极短的时间内(从几秒到几分钟),从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤(岩)和瓦斯的现象,称为煤与瓦斯突出[9]。它是另一类型的瓦斯特殊涌出,也是煤矿地下开采过程中的一种动力现象。它所产生的高速瓦斯流能够摧毁巷道设施,破坏通风系统,甚至造成风流逆转;喷出的瓦斯由几百到几万立方米,能使巷道充满瓦斯,造成人员窒息,引起瓦斯燃烧或爆炸;喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上,能够造成煤流埋人;猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生。
        2.3.2突出的外部特征
        突出的外部特征是:(1)突出的煤、岩在高压气流搬运过程中,呈现分选性堆积,即近处块度大,远处粒度小,堆积坡度小于煤的自然安息角;(2)突出过程中煤岩进一步粉碎,产生极细的粉尘,有时突出的堆积物好似风力填充一样密实;(3)突出空洞口小肚大,其轴线往往沿着煤层倾斜向上延伸,或与倾向线成不大的夹角;(4)突出的相对瓦斯涌出量可以大于煤层的瓦斯含量。
        2.3.3突出的机理
        突出的机理是关于解释突出的原因和过程的理论。突出是十分复杂的自然现象,它的机理还没有统一的见解,假说很多,目前多数人认为,突出是地压、瓦斯、煤的力学性质和重力综合作用的结果。
        2.3.4突出的一般规律
        (1)突出多发生在一定的采深以后;
        (2)突出多发生在地质构造带、应力集中区;
        (3)突出的强度和次数,与煤层厚度、倾角、硬度、透气性等有关;
        (4)突出与瓦斯关系,瓦斯压力小含量低,可能发生突出;
        (5)突出大多发生在落煤、放炮工序;
        (6)突出前有预兆。           
        2.3.5预防煤与瓦斯突出的主要技术措施
        防突措施分为区域性防突措施和局部防突措施。
        (1)区域性防突措施
        区域性防突措施主要有开采保护层和预抽瓦斯两种。开采保护层是预防突出最有效、最经济的措施。
        1)开采保护层
        在突出矿井中,预先开采的、并能使其他相邻的有突出危险的煤层受到采动影响而减少或丧失突出危险的煤层称为保护层,后开采的煤层称为被保护层。保护层开采后,由于采空区的顶底板岩石冒落,移动,引起的开采煤层周围应力的重新分布,采空区上、下形成应力降低区,在这个区域内的开采煤层地压减少,弹性潜能缓慢释放;煤层膨胀变形,形成裂隙与孔道,透气性增加;煤层瓦斯涌出后,煤的强度增加。
        2)预抽煤层瓦斯
        对于无保护层或单一突出危险煤层的矿井,可以采用预抽煤层瓦斯作为区域性防突措施。这种措施的实质是,通过一定时间的预先抽放瓦斯,降低突出危险煤层的瓦斯压力和瓦斯含量,并由此引起煤层收缩变形、地应力下降、煤层透气系数增加和煤的强度提高等效应,使被抽放瓦斯的煤体丧失或减弱突出危险性。
        (2)局部防突措施
        大型突出往往发生于石门揭开突出危险煤层时。所以石门揭开突出危险煤层,以及有突出倾向的建设矿井或突出矿井开拓新水平时,井巷揭开所有这类煤层都必须采取防止突出的措施,并制定专门设计。
        局部防突措施主要有以下8种:①松动爆破;②钻孔排放瓦斯;③水力冲孔;④超前钻孔;⑤金属骨架;⑥超前支架;⑦卸压槽;⑧震动放炮。
        (3)瓦斯赋存、煤与瓦斯突出、冲击地压等灾害受地质条件控制,80%以上的动力灾害发生在地质构造破坏带,但多数构造带并不发生动力灾害。地质构造对灾害的控制机理和规律尚不能认识,只停留在“假说”阶段。虽然我国曾做过一系列研究,对认清突出机理起了推动作用,但是对机理的研究是零星开展的,缺乏系统的、有一定力度的支持,带来了煤矿自上而下的急功近利思想,引起采掘失调、采抽失调,这是许多瓦斯发生的根源。
       

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