煤矿安全新技术73070

煤矿安全新技术太原理工大学安全工程系王毅煤矿安全新技术煤矿瓦斯灾害防治技术煤矿瓦斯灾害防治技术瓦斯抽放技术局部瓦斯积聚防治技术煤与瓦斯突出防治技术瓦斯抽放技术1、下列情况之一，须建立瓦斯抽放系统：①回采面绝对涌出量5m3/min，掘进面绝对涌出量3m3/min；②矿井绝对涌出量15m3/min，年产量≤40万吨；矿井绝对涌出量20m3/min，年产量≤60万吨；矿井绝对涌出量25m3/min，年产量≤100万吨；矿井绝对涌出量30m3/min，年产量≤150万吨；矿井绝对涌出量40m3/min；③开采具有煤与瓦斯突出矿井。瓦斯抽放技术2、本煤层瓦斯抽放1）本煤层瓦斯抽放难易程度评价：透气性系数λ测定：首先测定煤层瓦斯原始瓦斯压力，然后测定不同暴露时的钻孔瓦斯涌出量，计算λ;有时λ比较难测，故还可用比较直观简单易测的钻孔涌出量随时间衰减系数（d-1）。瓦斯抽放技术煤层瓦斯抽放难易程度表类别钻孔流量衰减系数（d-1）煤层透气性系数（m2/MPa2•d）容易抽放0.00310可以抽放0.003~0.0510~0.1较难抽放0.050.1瓦斯抽放技术2）本煤层抽放方法（1）顺层钻孔抽放：在预抽煤层内平行工作面或倾斜迎向工作面打钻孔进行抽放。（2）网格式穿层钻孔：由其它岩、煤巷向预抽煤层打穿层钻孔且为保证预抽效果见煤点呈网格式布置。（3）交叉钻孔：在预抽煤层内，采用平行工作面和倾斜迎向工作面两种钻孔，且两种钻孔在空间上相互交叉的布置方式。瓦斯抽放技术（4）本煤层长钻孔：在预抽煤层内为提高单孔抽放效果打平行或垂直工作面的长钻孔（›200m）进行抽放。（5）扩孔钻预抽瓦斯：为增大钻孔的卸压效果，对钻孔直径进行2次加大，但孔口封孔段不扩大，进行的抽放。（6）水力化处理强化抽放：对钻孔采用压裂、割缝、扩孔等水力化处理，提高瓦斯抽放效果的预抽方式。（7）控制爆破强化抽放：采用控制爆破松动煤体处理钻孔，提高瓦斯抽放效果的预抽方式。瓦斯抽放技术3、邻近层瓦斯抽放（1）上、下邻近层瓦斯抽放：向上、下邻近层的适当位置(裂隙带内）打钻孔，在工作面推进后抽放受采动影响的邻近层瓦斯。（2）顶板岩石长钻孔：减少钻孔工程量和维护量，在工作面上方适当位置（裂隙带内）沿工作面推进方向打岩石长钻孔，进行邻近层抽放方法。（3）顶板岩巷：①倾向顶板岩巷：解决上向斜交钻孔抽放量相对较少，不能满足要求的缺点，具有较大抽放量和较高抽放率。②走向顶板岩巷：解决走向岩石钻孔抽放量相对较少，不能满足要求的缺点，也具有较大抽放量和较高抽放率。瓦斯抽放技术4、采空区瓦斯抽放（1）封闭式采空区瓦斯抽放：向采空区内打钻或埋管，实施负压抽放。（2）开放式采空区瓦斯抽放：向采空区内打钻或埋管，但由于采空区与矿井大气相连通，因此在抽放过程中要通过有效地控制抽放量和抽放负压，来控制抽放系统的瓦斯浓度。（3）综放工作面利用矿井通风系统均压引导抽放采空区瓦斯：对高瓦斯综放工作面，通过调整系统风压，保证工作面风压始终高于采空区风压，使瓦斯不向工作面涌入而流向采空区，从而被矿井抽放系统抽走。煤矿瓦斯灾害防治技术瓦斯抽放技术局部瓦斯积聚防治技术煤与瓦斯突出防治技术局部瓦斯积聚防治技术（1）脉动风扇：采用脉动风扇设备，增大采、掘工作面风流的紊流度，使瓦斯较好的混合于风流中，防止瓦斯积聚。（2）抽出式无火花风机：利用抽出式风机抽放积聚的瓦斯。（3）小型液压风机：在局部瓦斯积聚处，采用无电源的液压风机，混合瓦斯和风流，防止瓦斯积聚。（4）引射器：在局部瓦斯积聚处，采用水力或风力引射器，混合瓦斯和风流，防止瓦斯积聚。（5）盲巷积聚瓦斯排放：全自动巷道瓦斯排放自控装置，利用计算机和传感技术，实现盲巷瓦斯排放全部自动化。（6）移动泵站：在局部瓦斯积聚处，利用一定技术手段和移动泵站进行瓦斯抽放，减少局部瓦斯涌出，防止瓦斯积聚。煤矿瓦斯灾害防治技术瓦斯抽放技术局部瓦斯积聚防治技术煤与瓦斯突出防治技术煤与瓦斯突出防治技术1、区域突出危险性预测：（1）瓦斯地质统计法：根据已开采区确切掌握的突出分布规律来进行预测，一般原则：①上水平发生过一次突出的区域，下水平垂直对应区域为突出危险区；②上水平地质构造两侧发生突出的最大区域，下水平下部采区构造两侧的对应区域为突出危险区。（2）综合指标法：考虑突出发生发展的三个主要因素，利用如下指标来判定：煤与瓦斯突出防治技术D=（0.0075H/f–3)(P–0.7f)K=△P/f式中：D—煤层的突出危险性综合指标；K—煤的突出危险性综合指标；H—开采深度，m；P—瓦斯压力，Mpa；△P—软分层煤的瓦斯放散初速度指标；f—软分层煤的平均坚固性系数；当：无烟煤：D≥0.25，K≥20其它煤种：D≥0.25，K≥15为突出危险区。煤与瓦斯突出防治技术（3）以地质指标为主的区域预测：认为构造煤的发育是煤与瓦斯突出的必备条件；压性、压扭性构造活动和部位是造成煤与瓦斯突出的根源；深层构造陡变带、深层活动断裂带、逆冲推覆构造带、强度变形带是发生煤与瓦斯突出的敏感地带（4）物探法预测构造和突出危险区：在规范瓦斯地质统计法和综合指标法的同时，利用电磁波透视和透视系统探测构造，进行区域突出危险性预测。煤与瓦斯突出防治技术2、工作面突出危险性预测（1）指标法：选择与突出三因素有直接关系且简单易测的指标来进行工作面突出危险性预测。①煤钻屑瓦斯解吸指标△h2、K1：主要与瓦斯压力和煤自身的瓦斯放散特性有关。△h2≥200Pa，K1≥0.5(干煤)，△h2≥160Pa，K1≥0.4（湿煤），有突出危险性。煤与瓦斯突出防治技术②钻屑量S：主要与地应力和煤体强度有关，S≥6kg/m或S≥5.4L/m有突出危险；③钻孔瓦斯涌出初速度q：主要与瓦斯压力（含量）、煤的瓦斯放散特性和煤层透气性有关。q≥qm有突出危险。判断突出危险性的钻孔瓦斯涌出初速度临界值（qm）煤的挥发份Vdaf（%）5~1515~2020~3030qm（L/min）5.04.54.04.5煤与瓦斯突出防治技术④R值法：主要与地应力、瓦斯压力（含量）、煤体强度、煤的放散特性和煤层透气性有关。R=（Smax–1.8）（qmax–4）Smax—每个钻孔沿孔长最大钻屑量，L/m；qmax—每个钻孔沿孔长最大瓦斯涌出初速度，L/m·min；R≥6，有突出危险（细则）。煤与瓦斯突出防治技术（2）、声发射法工作面突出危险性预测依据煤体破坏前要发生一定量的声响，在工作面连续监测前方的声响情况，利用监测到的单位时间内发生声响的事件数、最大振幅等与突出危险性的关系来进行预测。（3）、电磁辐射法预测突出依据含瓦斯煤体变形破坏过程中要有电磁辐射产生，利用监测到的电磁辐射强度等与突出危险性的关系来进行预测。（4）瓦斯涌出动态法预测突出：利用掘进工作面放炮后瓦斯涌出量变化来预测突出。煤与瓦斯突出防治技术3、煤与瓦斯突出防治技术措施1）区域性防突技术措施（1）大面积预抽瓦斯：大面积范围内通过预抽瓦斯，降低瓦斯压力和含量，同时引起煤层收缩变形、地应力下降、透气性增高、地应力和瓦斯压力梯度降低、煤体强度增加，消除突出危险。（网格式钻孔和顺煤层长钻孔）措施有效性指标：①预抽后瓦斯残存量小于始突深度瓦斯含量；②抽放率大于25%，但采掘作业时应对防突效果经常检验复查。煤与瓦斯突出防治技术（2）开采保护层：使上、下煤层发生变形、位移、卸压、透气性增大，瓦斯排放、含量、压力下降，煤体变硬，突出危险性消失。保护层的保护范围：上、下、倾向、走向，《规程》有具体规定。煤与瓦斯突出防治技术2）石门防突措施（1）石门大直径卸煤配合金属骨架措施：石门上方架设金属骨架，岩柱内ø150mm钻孔，煤层内ø500mm卸煤钻。（2）高压水射流扩孔：采用高压水细射流环缝卸压，排放瓦斯。（4）排放钻孔：在石门工作面一定范围内实施一定数量的钻孔，排放瓦斯。煤与瓦斯突出防治技术3）工作面防突措施（1）超前钻孔（包括大直径钻孔）：在工作面前方，实施一定数量钻孔，并在前方一定距离内始终保持有一定数量的钻孔，达到排放瓦斯、卸压的目的。（2）深孔松动爆破：利用深孔炮眼形成煤体松动的爆破，增加透气性，排放瓦斯。（3）水力冲孔：利用措施超前距和架设的迎面支架为屏障，采用高压水射流冲刷出一定量的煤体。（4）钻掘一体化技术：在掘进机上利用其动力系统安装驱动手用钻机，实施超前钻孔措施。（5）割掘一体化技术：在掘进机上安装切割钻具，利用其自身的动力系统，在工作面前方割出卸压槽措施。煤与瓦斯突出防治技术4、安全防护措施1）、震动放炮：石门揭煤时，在确保人员安全的条件下，诱导突出的一种安全保护措施。《规程》作了非常具体的规定。2）、长距离放炮：在放炮震动时，须留有万一突出时安全有效的缓冲距离，进行放炮作业。3）、反向风门：放炮时，控制突出时风流、瓦斯流向，保证人员安全的设施。4）、压风自救系统：保证万一突出时，井下人员能呼吸到压风系统的空气，实现自救，井下避难所，采掘面等都须按设。5）、化学氧自救器：保证万一突出时，井下人员能短时间内实现自救（呼吸到自救器产生的氧），每人都必须配带。煤矿安全新技术近年煤矿安全技术的新成果近年煤矿安全技术的新成果高产高效工作面瓦斯预测技术及装备建立了动态分源瓦斯涌出预测方法研制了井下快速测定煤层瓦斯含量和压力的自动化测试仪器装备动态分源预测法的预测准确率达85%以上，瓦斯含量测定仪结果准确率大于90%成果完成单位：煤科总院抚顺分院成果应用地点：平煤集团近年煤矿安全技术的新成果综掘工作面瓦斯预测技术综合考察了巷道煤壁瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、不正常涌出等因素建立了数学模型建立的综掘工作面瓦斯涌出量预测方法瓦斯涌出量预测准确率达85%以上成果完成单位：煤科总院抚顺分院成果应用地点：平煤集团近年煤矿安全技术的新成果YBW-I型无电源触发式抑爆装置火焰传感器采用硅光电池组，利用光电转换将爆炸信息传感与触发能量有机结合起来，解决了装置的电源问题，无需外部电源供电。主要技术指标:传感器的响应时间:1ms；抑爆装置动作滞后时间:10ms；最佳水雾形成时间:150ms/10m2；水雾存在时间:500ms；抑爆距离(距爆源):25m～45m成果完成单位：煤科总院重庆分院成果应用地点：平煤十矿、永荣局近年煤矿安全技术的新成果KYG型快速移动式隔爆棚采用组合棚架结构、点式固定、利用简易轻轨移动研制了XGS隔爆棚，提高了隔弱爆炸效果主要技术指标（1）移动一次是固定式隔爆棚所需工时的1／3，约2个小时；（2）动压大于10kPa时，棚组能动作并形成较佳水雾；（3）距爆源有效隔爆距离60m160m；（4）安装成本比固定式隔爆棚低24％；（5）隔爆装置容水量：60kg／个完成单位：煤科总院重庆分院应用地点：平煤集团近年煤矿安全技术的新成果ZBY-S自动产气式抑爆装置传感器采用火焰传感器与压力传感器组合，提高了可靠性抑爆装置的喷洒器、传感器可以安装在掘进机上，不影响采掘作业；使用、操作简单装置的控制部件与喷洒器装为一体安全、可靠，控制部件由电池供电，使用、维护方便瓦斯、粉尘燃烧爆炸的抑爆试验表明，自动抑爆装置抑爆性能可靠。适用于10m2断面条件下，10m近距离内技术指标：喷粉滞后时间：＜15ms；成雾时间：＜150ms；粉雾存在时间：≥1s；完成单位：重庆煤科分院近年煤矿安全技术的新成果矿井突出危险区域预测技术及装备研制了BQT-E型突出煤层电磁波透视系统，探深500m，分辨落差1.5m断层，直径20m瓦斯富集区等地质异常；探测总精度75%。研究了一套电磁波透视技术同综合指标法、瓦斯地质统计相结合突出危险性区域预测方法。确定了平顶山十矿戊组煤突出危险区域预测的电磁波衰减指标临界值完成单位：煤科总院重庆分院应用地点：平煤集团近年煤矿安全技术的新成果突出危险区域预测瓦斯地质方法与指标证实了煤与瓦斯突出与煤体结构存在密切关系。定量评价了井