安全培训(瓦斯).ppt
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1、主要内容 一 煤矿安全生产方针及法律法规二 煤矿安全管理三 煤矿生产技术四 矿井通风五 矿井瓦斯防治六 瓦斯检查与管理 主要内容 七 瓦斯检测仪器八 矿井灾害防治九 自救 互救与现场急救 一 煤矿安全生产方针及法律法规 1 煤矿安全生产方针安全第一 预防为主 综合治理方针的贯彻落实 坚持管理 装备 培训三并重的原则 坚持煤矿安全生产方针标准 坚持各项行之有效的措施 一 煤矿安全生产方针及法律法规 2 法律法规法律 安全生产法 煤炭法 矿山安全法 劳动法 矿产资源法行政法规 煤矿安全监察条例 煤炭生产许可证管理办法 乡镇煤矿管理条例 矿山安全法实施条例 特别重大事故调查程序暂行规定 企业职工伤亡
2、事故报告和处理规定 地方法规 一 煤矿安全生产方针及法律法规 部门规章和地方政府规章 煤矿安全规程 爆破安全规程特种作业人员技术培训考核管理办法 二 矿井瓦斯防治 煤层瓦斯是一种洁净的能源和化工原料 如能充分开发利用 不仅能够减轻煤矿灾害 而且可提高资源的利用率 当采矿工作破坏了地层气体压力平衡时 就会导致煤与瓦斯突出 并在特定条件下发生瓦斯爆炸 造成严重的事故和灾害 矿井瓦斯是煤矿生产过程中的主要不安全因素 瓦斯的涌出形式和瓦斯涌出量对矿井设计 建设和开采都有重要影响 随着采深 开采范围和产量的增加 这类影响更加显著 因此 煤矿管理者和工程技术人员必须掌握必要的瓦斯涌出和防治知识 二 矿井瓦
3、斯防治 煤矿瓦斯综合治理的必要性 瓦斯事故危害大 消除瓦斯事故隐患花费高 严重制约矿井高产 高效和生产规模发展 使得高瓦斯矿井或低瓦斯矿井的高瓦斯区煤巷掘进难以超过100m 月 回采工作面产量难以超过100万t a 瓦斯是一种温室气体 温室效应是二氧化碳的21倍 近年在煤炭生产过程中涌出的瓦斯量约140亿m3 其中抽放量约12亿m3 年排入大气中的瓦斯产生的温室效应相当于2亿tCO2 据测算 大气中CH4浓度每增加1 10 6 地球表面温度增加1 二 矿井瓦斯防治 瓦斯又是一种优质资源 对煤矿瓦斯进行抽放并加以利用 可以给煤矿带来较好的经济效益 我国埋藏2000m以内瓦斯资源量约30Bm3 相
4、当于40Gt标准煤 按我国现有能耗标准 相当于我国约使用27年的能源 目前 国内煤矿瓦斯抽放率不足10 若增加到30 每年可抽出瓦斯约42亿m3 相当于增加570万吨标准煤 若按0 75 控制 可减少通风能力106 5万m3 min 对减轻通风能力 确保煤矿安全生产非常有利 从历史数据看 瓦斯抽放量多的矿区 瓦斯事故明显减少 同时 还减排CO26750万吨 极大减少大气污染 利于净化空气 二 矿井瓦斯防治 矿井瓦斯的基本性质矿井瓦斯 MineGas 广义 煤矿生产过程中 从煤 岩内涌出的各种气体的总称 狭义 矿井开采一定深度后 瓦斯的主要成份为甲烷 沼气 煤矿术语中的瓦斯往往指沼气 矿井瓦斯主
5、要成份除甲烷 CH4 以外 还含其它烃类 如C2H6 C3H8 C2H4等 及CO2和稀有气体 个别煤层内含有H2 CO 新汶 H2S 鹤壁 二 矿井瓦斯防治 瓦斯在煤层中的赋存煤层中瓦斯生成的两个阶段 泥炭化过程和变质过程 煤中富含各种裂隙 孔隙 煤体内外瓦斯存在压差时 瓦斯作渗流运动 煤体内外瓦斯存在浓度差时 瓦斯作扩散运动 煤层瓦斯涌出形式 煤层瓦斯存在状态 P2 二 矿井瓦斯防治 两种状态的瓦斯在一定温度和压力条件下处于一种动平衡状态 条件变化 平衡随之变化 其中吸附瓦斯占煤层瓦斯总量的80 90 不同变质程度的煤 吸附瓦斯量和瓦斯含量不同 二 矿井瓦斯防治 3 其它形态 结晶水化物问
6、题提出 结晶水化物的形式 形成条件 低温 高压 对CH4 对C2H6 t 0 时 P 2 0MPat 5 时 P 4 8MPat 10 时 P 8 0MPa t 0 时 P 0 6MPat 5 时 P 1 3MPat 10 时 P 2 5MPa 乙烷和丙烷生成水化物的条件比CH4低得多 二 矿井瓦斯防治 煤层的平均瓦斯含量与其变质程度的定量关系曲线1 2 3 二 矿井瓦斯防治 煤层中瓦斯垂直分带形成原因 当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时 由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透 使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征 二 矿井瓦斯防治 现场实际过程中 将前三带总称为瓦斯风化带
7、 二 矿井瓦斯防治 顿巴斯煤田煤层瓦斯组分在各瓦斯带中的变化 氮气 二氧化碳带 氮气带 氮气 甲烷带 甲烷带 二 矿井瓦斯防治 瓦斯风化带下界深度确定依据 煤层的相对瓦斯涌出量 q 2m3 t处 煤层内的瓦斯组份中CH4及重烃达80 处 煤层的瓦斯压力为0 1 0 15MPa 煤的瓦斯含量划分意义 在近代开采深度内 瓦斯带内煤层瓦斯含量和涌出量随深度增加而有规律地增大 掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征 是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础 二 矿井瓦斯防治 煤矿瓦斯防治的思路 1 进行矿井 或工作面 瓦斯涌出量预测统计法 瓦斯含量法 2 瓦斯涌出来源分析 煤层群开采 本煤层 邻近层
8、 老空区 单一煤层开采 本煤层 采空区 3 制订合理的瓦斯防治方法瓦斯治理方法 被动治理主动治理 二 矿井瓦斯防治 被动治理方法 利用机械或自然通风动力 使地面空气进入井下 并在井巷中作定向和定量地流动 最后排出矿井的全过程称为矿井通风 矿井通风是保障矿井安全的最主要技术手段之一 常用技术 加强通风 增加工作面风量 利用调节设施 三 矿井通风 1合理配风当工作面瓦斯大部分来自于本工作面和相邻工作面的采空区 增加风量或减小风量可以改变瓦斯在采空区中的积聚条件 使得由漏风风流带入工作面空间的瓦斯量发生变化 即相同条件下 工作面风量增大时 采空区漏风压差增大 从采空区涌出的瓦斯量增加 相反 风量减少
9、时 从采空区涌出的瓦斯量反而减小 因此 应根据确定合理风量 使工作面 上隅角和回风流瓦斯浓度处于理想状态 三 矿井通风 2改变传统通风方式目前采煤工作面大多采用 型通风方式 由于上隅角及回风顺槽瓦斯浓度经常超限 严重影响正常生产 因此 国内外都在配合采煤工艺改革 将传统的 型通风方式改为 型 型 型 型 型等 三 矿井通风 Z型后退式通风系统特点 采空区瓦斯不会涌入工作面 而是涌向回风巷 采空区 W型后退式通风系统特点 用于高瓦斯的长工作面或双工作面 进回风巷均布置在煤体中 三 矿井通风 根椐采煤工作面进风巷与回风巷的数量和位置的不同 Y型通风系统可以有多种不同的方式 三 矿井通风 工作面采用
10、了近似 型通风方式 尾巷风量在100 200m3 min 尾巷泄排绝对瓦斯量3 6 3 min 对处理采空区瓦斯效果较明显 三 矿井通风 H型通风系统特点 工作面风量大 采空区瓦斯不涌向工作面 气象条件好 增加了工作面的安全出口 但沿空护巷困难 适用于工作面和采空区的瓦斯涌出量均较大的情况 三 矿井通风 3利用均压技术根据采场瓦斯流动规律 导致 型通风系统上隅角及回风顺槽瓦斯浓度超限主要原因是采空区的瓦斯向上隅角汇集 采用均压技术降低采面上 下巷端口的压差 不仅降低采空区向采面涌出的瓦斯量 也是防治采空区遗煤自燃的主要途径 三 矿井通风 某矿综放工作面采用了均压通风技术 以防止工作面后部采空区
11、瓦斯涌出 取得了较好的效果 该工作面的上分层综采工作面已经停采 其生产期间绝对瓦斯涌出量为15 96 21 82m3 min 综放工作面回采期间 上隅角和回风巷瓦斯浓度渐增并出现超限现象 采取调增风量和利用风障措施已不能有效地解决该工作面瓦斯问题 通过对工作面瓦斯来源分析 发现工作面后部采空区瓦斯涌出占工作面瓦斯涌出总量的45 2 决定采用均压通风措施降低工作面上下口压差 减少采空区漏风 抑制采空区瓦斯涌出 三 矿井通风 均压通风实施后 工作面风量由945 3 min下降至648 3 min 工作面上下口压差由376Pa降至152Pa 回风巷瓦斯浓度由0 98 下降至0 8 特别是工作面上隅角
12、和后部机尾瓦斯浓度下降最明显 达到了预期效果 采空区瓦斯涌出下降至0 95m3 min 占生产期间工作总量5 18 min的18 3 四 矿井瓦斯事故分析 一 矿井瓦斯事故包括 瓦斯窒息 瓦斯燃烧 瓦斯爆炸 瓦斯喷出 煤与瓦斯突出 瓦斯煤尘爆炸等 其中瓦斯爆炸事故危害最大 二 矿井瓦斯事故的原因分析1 违背技术政策和法律法规开采如 有的矿井风量不足 有的矿井通风系统不合格 不完善 串联通风 扩散通风 循环通风 有的矿井采空区和盲巷不及时处理 等等 四 矿井瓦斯事故分析 4 瓦斯预排 抽放不到位如 有的矿井虽然建有瓦斯抽放系统 但抽放效果不好 抽放时间不够 部分有煤与瓦斯突出危险的矿井 没有采取
13、预抽卸压 开采保护层等措施 5 违章爆破如 炮泥不装或少装炮泥 甚至用煤粉等可燃粉替代 最小抵抗线不够和用多母线爆破 有的工作面虽然分上 下段爆破 但两段爆破间隔时间短等 四 矿井瓦斯事故分析 2 通风管理不善如 局部通风机随意停开 风量不足 超供风能力生产 巷道失修 局部通风机安装及风筒安装不规范 通风构筑物管理差 矿井有效风量低等 3 瓦斯检查制度执行不严如 有的矿井瓦斯检查员数量不足 工作责任心不强 素质差 做假记录 瓦斯监测系统安装不合理 甚至人为改变瓦斯探头安装位置 监控指标等 四 矿井瓦斯事故分析 6 电气设备管理不严及机械摩擦如 电气装置不符合规定 疏于管理 电气设备失爆或带电作
14、业 机械摩擦产生火花 7 其它煤炭自燃 密闭管理不严 职工安全意识薄弱 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 1847年比利时勒伊克煤田发生世界上第一次煤与瓦斯突出事故 至今 世界上共有约20多个国家发生过煤与瓦斯突出 累计发生煤与瓦斯突出达50000多次 死亡35000余人 我国是世界上受煤与瓦斯突出危害严重的国家之一 全国重点煤矿和地方国有煤矿共有煤与瓦斯突出矿井300多对 1990年统计 我国有274对矿井先后发生煤与瓦斯突出11470余次 一些矿井不但瓦斯涌出量大 而且突出频繁 严重影响了矿井的安全生产和经济效益的提高 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 煤与瓦斯突出危害 1 产生的高压瓦斯流
15、能摧毁巷道 造成风流逆转 破坏矿井通风系统 2 井巷充满瓦斯 造成人员窒息 引起瓦斯燃烧或爆炸 3 喷出的煤岩 造成煤流埋人 4 猛烈的动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 一 煤与瓦斯突出机理1 突出原因假说怎样发生 原因何在 过程如何 2 瓦斯作用说认为煤内存在高压瓦斯是突出中起主要作用的因素 瓦斯包 多聚甲烷 CH4在煤中形成不稳定的多聚甲烷 CH4 n 或结晶水合物 当煤层揭开后 促使它们急剧分解 从而放出大量瓦斯并夹带大量煤炭而喷出 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 3 地应力作用说突出主要是高地应力作用结果 4 综合作用说突出主要是地应力 瓦斯 煤的力
16、学性质等因素综合作用结果 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 1 能量说前苏联B B 霍多特提出 突出是煤的变形能 w 和瓦斯内能突然释放引起工作面煤体的高速破碎 激发突出的第一条件对于回采对于掘进对于石门揭煤式中W 煤的变形能 顶板岩石动能 Q 煤内游离瓦斯所含的内能 F 煤向巷道移动功 U 煤的破碎功 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 激发突出的第二条件式中Vp 煤的破碎速度 Vx 煤裂隙中瓦斯压力下降速度 激发突出的第三条件式中P 瓦斯压力 s 煤破碎区段的横断面积 f 煤沿某一表面移动时 该面的摩擦系数 m 煤的质量 a 为了将煤抛出必须给煤的加速度 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 在瓦斯矿
17、井 激发突出的第二与三条件实际上总是可以满足 因此 第一条件便成为发生突出的主要而必需条件 2 地应力分布不均说前苏联马可耶夫研究所巴甫洛夫等人提出 突出机理 原因 突出煤层的围岩具有增高的和不均匀的应力分布 产生围岩的不均匀位移 顶底板接近的 停滞 和 塞子 的形成 产生一种脆弱的平衡 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 靠近工作面的破碎带的尺寸降低 同时在近工作面范围内部保持着较高的瓦斯压力 采掘工作破坏围岩脆弱平衡时 造成急剧的位移和搓揉 产生冲击和煤的破碎 发生突出 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 二 发生突出的条件 a 突出煤层具有不同的地质构造与煤的结构 b 突出煤与非突出煤层的特性不
18、同 c 突出区 瓦斯压力大 煤层透气性低 煤质松软 地质构造复杂 d 突出煤层 地应力处于紧张状态 e 突出主要发生在地质构造带内 f 围岩地应力不均是突出危险性的一种标志 因此 围岩的应力状态变化和能量的释放是造成突出的首要原因 瓦斯是突出的基本能源之一 瓦斯压力决定了突出的强度 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 三 突出过程及特点1 突出发生过程 1 准备阶段 能量积蓄由于地质 采矿原因 煤体内的能量积聚逐渐发展到临界破坏 或过载的脆弱平衡状态 特点 工作面煤壁内形成高 和 呈现出多种有声或无声的预兆 时间有长 有短 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 2 激发阶段特点 地应力状态突然改变 表现
19、为 极限应力状态的部分煤体突然破坏 发生巨响和冲击 向巷道方向作用的瓦斯压力的推力由于煤体的破裂 大大增加 膨胀瓦斯流形成 大量瓦斯解吸 引发原因 落煤 打钻 修整工作面等 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 3 发展阶段特点 a 突出从激发点起向内部连续剥离并破碎煤 由地应力和瓦斯压力共同作用 b 破碎的煤在不断膨胀的承压瓦斯风暴中边运送 边粉碎 此过程主要是瓦斯内能作功的过程 c 煤的剥离与破碎具有脉冲特性 存在多轮回过程 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 4 终止阶段两种情况突出可能终止 a 在剥离与破碎煤体的扩展中遇到较硬的煤体 或地应力和瓦斯压力降低不足以破坏煤体 b 突出孔道被堵塞 突出
20、物支撑建立起新的拱平衡 孔洞内瓦斯压力因堵塞而升高 和下降 不足以破坏煤体 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 2 地应力和瓦斯压力在突出过程中的作用地应力的作用 a 激发突出 b 发展阶段与瓦斯压力共同作用 对煤体进行剥离 破碎 c 影响煤体内部裂隙系统的闭合程度和生成新的裂隙 瓦斯压力的作用 a 当瓦斯压力梯度很大时 能独立激发突出 b 发展与实现突出的主要因素 c 膨胀瓦斯破碎 搬运煤岩 孔壁附近保持较高的地应力梯度和瓦斯压力梯度为连续剥离煤体创造必要条件 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 四 突出发生的一般规律1 突出发生在一定深度以后 始突深度 矿井开始发生突出的最浅深度 不同矿区差别很大
21、 2 突出的次数和强度随着煤层厚度 特别是软分层厚度的增加而增加 3 突出需具有一定的瓦斯含量和瓦斯压力4 突出煤层的强度低 而且变化大 5 突出危险区呈带状分布 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 6 上山掘进比下山掘容易突出 突出次数随着煤层倾角增大而增多 7 采掘工作往往可以激发突出 8 突出大多有预兆 9 突出危险性随着有硬而厚的围岩存在而增高 10 石门突出危险性最高 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 一 煤与瓦斯突出区域防治措施危险煤层的抽放和湿润 超前开采保护层 1 危险煤层的抽放和湿润作用 煤层抽放降低煤层的瓦斯含量和提高煤体的骨架强度 而煤层湿润使裂隙和空隙中的瓦斯局部封闭和提高煤
22、的塑性 改变煤层瓦斯动力活性 阻止了吸附瓦斯向游离瓦斯的转变 湿润煤样的弹模小4 5倍 水份增加2 3 煤样强度降低1 5 3倍 并且水分的继续增加对煤层的机械强度无影响 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 方法 很多情况下可共同采用这些措施 首先抽放 然后通过同一钻孔注水湿润 可采用顺层钻孔或穿层钻孔 湿润参数 吸附水分含量 湿润钻孔深度和直径 钻孔间距 煤层注水压力和吨煤注水量 吸附水分含量 焦煤 临界值为2 5 瘦煤和粘结粘贫煤为2 无烟煤为3 湿润钻孔深度 小于阶段倾长10 15m为宜 钻孔直径 为了封孔和孔壁稳定要求小直径 而为了提高湿润时的瓦斯排放 钻孔直径应尽可能大 经验表明 最佳值
23、为80 120mm 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 钻孔间距 焦煤 肥煤 粘结性贫煤 瘦煤的湿润半径平均为6 8m 无烟煤为9 10m 孔间距一般为湿润半径的1 7 1 9倍 注水压力 应是恒定或逐渐增大 注水量 一般为0 05 0 06m3 t 保护层开采理论及应用 保护层的概念 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 2 保护层开采理论及应用保护层开采是预防突出最有效 最经济的区域性预防突出的技术措施 目前开采保护层的矿井占突出矿井总数的26 1 保护作用分析为什么保护层开采后 能有效消除煤层突出危险性 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 覆岩破坏移动分带示意图I 冒落带II 断裂带III 弯曲带a
24、竖向裂隙b 离层裂隙 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 保护作用过程 a 保护层开采后 岩体中形成自由空间 破坏了原岩应力平衡 地应力重新分布 上覆岩体向采空区方向移动 发生顶板冒落下沉 底板鼓起 同时产生大小不等的裂隙 b 被保护层 产生 卸压增流效应 c 被保护层瓦斯排放后 煤层瓦斯压力降低 瓦斯潜能降低 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 2 保护层防突作用 a 地压减少 弹性潜能得以缓慢释放 b 煤层膨胀变形 形成裂隙与孔道 透气系数增加 所以被保护层内的瓦斯能大量排放到保护层的采空区内 瓦斯含量和瓦斯压力都将明显下降 c 煤层瓦斯涌出后 煤的强度增加 所以保护层开采后 不但消除或减少了引起
25、突出的两个重要因素 地压和瓦斯 而且增加了抵御突出的能力因素 煤的机械强度 这就使得在卸压区范围内开采被保护层时 不再会发生煤与瓦斯突出 五 煤与瓦斯突出机理及防治技术 3 试验工作面概况2352 1 工作面作为下保护层工作面 工作面参数为 工作面走向长度为 1640m 工作面倾斜长度 190m 煤层厚度平均1 9m 煤层倾角平均9 B11煤层原始瓦斯含量4 7 5m3 t 被保护层工作面为2121 3 工作面参数为 工作面走向长度为 1680m 工作面倾斜长度 160m 煤层厚度平均6 0m 煤层倾角平均9 C13煤层原始瓦斯含量12 22m3 t B11煤层与C13煤层之间的平均法向距离为
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