矿井灾变时期通风理论与技术及案例分析

矿井灾变时期通风理论与技术及案例分析能源科学与工程学院魏平儒QQ:33861144TEL:[phone]E-mail:[e-mail]灾变时期矿井通风理论与技术井工开采十大系统开拓开采系统通风系统提升运输系统供电系统供排水系统压风系统通讯系统监测监控系统地面生产系统应急救援系统监测监控、人员定位、通讯联络、紧急避险、压风自救、供水施救六大安全避险系统灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统矿井通风是保障矿井安全的最重要技术手段之一，特别是在矿井发生火灾、瓦斯爆炸等灾害时，矿井通风系统的合理与否至关重要。灾变时期，容易引起局部风流状态紊乱，甚至造成整个通风系统风流状态的混乱。因此，研究灾变时期通风系统可靠性尤为重要。灾变时期矿井通风理论与技术国有矿井通风系统调查，存在的问题：全矿总风量不足：重点矿中有48处（黑龙江、湖南、淮南）通风阻力大：淮南7个高突矿井中，有11处风井其阻力大于2940Pa，其中潘一矿曾达4892Pa。耗电多，总风量不足。通风线路长：蒲白局马村矿东风井，L=58km。通风系统复杂，通风设施多:抚顺老虎台矿有10个水平通风，6个水平生产。全矿通风构筑物495处(风门187处、风窗125处、密闭180处、风桥3处)，交叉通风多，用风过于集中，巷道失修率高。通风系统不稳定：风机在驼峰区附近工作，角联多，自然风压影响大（进风井变为出风井，进风段变为出风段）。其他（耗电多，大马拉小车、漏风多，风机陈旧、调风方法不妥，扩散器和风硐不合理等）。灾变时期矿井通风理论与技术建国以来100人以上煤矿特大事故1.1950年2月27日，义马矿务局义洛矿老李沟井瓦斯爆炸，死亡187人。2.1954年12月6日，内蒙古包头矿务局大发矿瓦斯爆炸，死亡104人。3.1960年5月9日，山西省大同矿务局老白洞矿煤尘爆炸，死亡684人。4.1960年5月14日，四川省江津地区同华煤矿煤与瓦斯突出，死亡125人。5.1960年11月28日，河南省平顶山局龙山庙矿(五矿)瓦斯煤尘爆炸，死亡187人。6.1960年12月15日，四川省中梁山煤矿瓦斯爆炸，死亡124人。7.1961年3月16日，辽宁省抚顺局胜利矿火灾，死亡110人。8.1968年10月24日，山东省新汶局华丰矿煤尘爆炸，死亡108人。9.1969年4月4日，山东省新汶局潘西矿煤尘爆炸，死亡115人。10.1975年5月11日，陕西省铜川局焦坪煤矿瓦斯煤尘爆炸，死亡101人。11.1977年2月24日，江西省丰城矿务局坪湖煤矿瓦斯爆炸，死亡114人。12.1981年12月24日，河南省平顶山局五矿瓦斯煤尘爆炸，死亡133人。13.1991年4月21日，山西省洪洞县三交河矿瓦斯煤尘爆炸，死亡147人。灾变时期矿井通风理论与技术灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统郑州煤业集团大平煤矿“10.20”特大型煤与瓦斯突出引发特别重大瓦斯爆炸事故2004年10月20日22时40分，河南省郑州煤炭工业集团有限责任公司(简称郑煤集团公司)大平煤矿发生一起特大型煤与瓦斯突出引发的特别重大瓦斯爆炸事故，造成148人死亡，32人受伤（其中重伤5人），直接经济损失3935.7万元。风窗21岩石下山西大巷风机风门11轨道石门11回风上山F风筒“10.20”瓦斯突出逆流过程演示灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统义马某矿“1.25”特大瓦斯爆炸事故义马耿村矿属低沼矿井，1997年1月25日该矿11101综采工作面正在进行维修电焊作业，耿村矿变电所因农用线路出现故障，造成全矿停电。东风井突然停电（8min）停风，司机打开井口防爆门，来电后，司机没有及时关闭防爆门，致使风流短路，工作面无风，造成瓦斯积聚、超限，送电送风时发生瓦斯爆炸，造成该工作面的31人全部遇难。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统平顶山韩庄某矿“8.25”特大瓦斯爆炸事故1999年8月25日平顶山韩庄某矿，因欠电费供电局所属变电站拉闸，全矿停电11min，来电送风后（1min左右）井下发生瓦斯爆炸，死亡55人。贵州水城局木冲沟煤矿重大瓦斯煤尘爆炸事故2000年9月27日20时38分，贵州省水城矿务局木冲沟煤矿四采区41114机巷发生瓦斯爆炸事故。事故波及除+1800水平大巷以外的所有井下地点。井下作业的244名矿工中，162遇难，55人重伤，摧毁巷道3250米。直接经济损失1227.22万元。局部风机停风积存大量瓦斯巷道，正排放瓦斯循环风新鲜风不够四台局部风机用，产生循环风,高浓度瓦斯回流，遇拆卸矿灯的火源引起爆炸。木冲沟矿因循环风引起瓦斯爆炸示意图排放瓦斯工作四原则必须停电，必须撤人，必须限量，必须警戒灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统山西焦煤集团西山煤电公司屯兰矿特别重大瓦斯爆炸事故2009年2月22日2时20分，山西焦煤集团西山煤电公司屯兰矿井下发生特别重大瓦斯爆炸事故，造成78人死亡，114人受伤(其中重伤5人)。该工作面采用“二进一回”（皮带巷、轨道巷进风，尾巷回风）的通风方式，轨道进风巷与回风巷之间设有多个联络巷。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统1号联络巷安装有两部2×30kw局部通风机和4台风机开关,在靠尾巷侧约6m处设有一料石密闭墙，密闭墙上设有一个调节风窗（开4指宽）。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统通过上面分析可以看出：事故矿并没有把煤矿瓦斯综合治理工作体系落到实处。（1）“通风可靠”不落实：1#联络巷微风、无风，造成瓦斯积聚等。（2）“抽采达标”不落实：12403工作面回风巷瓦斯浓度长期超过1.5%，大于1.0%的要求等。（3）“监控有效”不落实：①1#联络巷设置有电气开关等，但没有设置甲烷传感器；②将12403工作面回风巷瓦斯报警和断电浓度调高至2.5%等。（4）“管理到位”不落实：电气开关失爆等。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统风——供给井下人员呼吸，保障井下作业人员的身体健康和生命安全；风——稀释和排除井下各种有害气体和矿尘；风——创造良好的工作环境；风——防止瓦斯、煤尘爆炸；风——以风治火，防治自燃火灾；风——灾变时控制风流，防止事故扩大，抢救遇险遇难人员。由此可见，风是煤矿井工开采的命脉。矿井通风三大任务灾变时期矿井通风理论与技术灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统矿井通风系统：是向矿井各作业地点供给新鲜空气、排出污浊空气的通风方式（进、回风井的布置方式），通风方法（主要通风机的工作方法），通风网络和风流控制设施的总称。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统矿井通风系统随着矿井生产的进行不断的发生变化。采掘工作的推进和接替，采区的准备、停产、与结束，矿井开拓延伸等工程的不断进展，都会使通风系统在网络结构上随时发生变化，也必将使通风系统正常运行的自然条件发生变化。网络结构的变化通常是可以预见和规划的。此外由于采矿活动的影响，通风巷道和通风设施的变形、老化，使系统的风阻增大，风门、风墙漏风量增大；各种通风动力设备也会磨损、锈蚀，性能逐渐降低、寿命缩短，从而使通风系统运行参数发生变化，且这些参数变化是随机的。因此，矿井通风系统严格意义上说是一个动态、随机的系统。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统无数的事故案例表明，零星事故的发生，通常是个人违章或思想上缺乏安全意识所致，而重大的瓦斯煤尘事故和明火火灾事故的发生和灾情扩大，都是矿井通风系统中存在重大的不安全隐患的必然结果。保证通风系统的稳定可靠是安全生产的必要条件，也是通风管理的重要任务。《煤矿安全规程》规定：矿井必须有完整的独立通风系统。改变全矿井的通风时，必须编制通风设计及安全措施，由企业技术负责人审批。灾变时期矿井通风理论与技术矿井通风系统的基本要求安全可靠、技术先进、经济合理。具体体现在：（1）每一矿井必须有完整的独立的通风系统。通风系统简单，网络结构合理，能保质保量地向用风地点稳定可靠地通风。（2）主要通风机性能与矿井通风网络特性相匹配，主要通风机的可调性好、高效区宽、运行效率高、运转费用少。（3）每一生产水平和每一采区都实行分区通风，应有较高的防灾抗灾能力。不因通风系统临时出现故障或不完善导致灾害的发生，即使发生某种事故，可以利用现有通风系统加以控制，使灾害范围缩小。（4）有利于实现机械化和自动化，能适应煤炭生产的新技术、新工艺的推广和应用。（5）经济效益好。主要通风机及其附属装置的购置安装费用低、运行费用低，专用通风巷少、通风井巷采用经济断面且维修费用低，局部通风机运行费用低、通风构筑物少。灾变时期矿井通风理论与技术高瓦斯矿井的通风系统要求①易于实现分源稀释瓦斯。②根据通风系统所确定的巷道布置，要有利于煤层瓦斯抽采和突出危险煤层的开采。③应能排除采煤工作面上隅角高浓度的瓦斯，防止瓦斯局部积聚。④一旦发生煤与瓦斯突出，能保证高浓度的瓦斯顺利排放。⑤能为工作面创造良好的气象条件。⑥高瓦斯矿井工作面的瓦斯主要来源于开采煤层和临近层。实践证明，来自开采层的瓦斯与工作面的通风系统有关系，而临近层的瓦斯涌出和工作面的通风系统关系更加密切。目前，我国高瓦斯矿井工作面主要采用U型、U+L型、Y型及W型通风系统。灾变时期矿井通风理论与技术煤与瓦斯突出矿井的通风系统①井巷揭穿突出煤层前，必须具有独立的、可靠的通风系统。②突出矿井、有突出煤层的采区、突出煤层工作面都必须有独立的回风系统，采区回风巷必须是专用回风巷。③在突出煤层中，严禁任何两个采掘工作面之间串联通风。④煤（岩）与瓦斯突出煤层采区回风巷及总回风巷必须安设高低浓度甲烷传感器。⑤突出煤层采掘工作面回风侧严禁设置调节风量的设施。易自燃煤层的回采工作面确需设置调节设施的，须经煤矿企业技术负责人批准。⑥严禁在井下安设辅助通风机。⑦突出煤层掘进工作面的通风方式必须采用压入式。灾变时期矿井通风理论与技术有自然发火倾向的矿井的通风系统①在符合矿井通风安全基本要求的前提下，矿井主要通风机的工作风压尽可能低，能最大限度地减低矿井内部漏风。②采区和回风工作面必须采用分区通风，并保持足够的通风断面；采煤工作面进、回风两端风压差不宜过大。③风门、风窗等通风设施均应按防灭火的要求正确设置，应避免增加采空区、煤体裂隙和火区漏风压差。④采区或工作面应建立局部反风系统。⑤矿井通风系统应便于实现均压防灭火。灾变时期矿井通风理论与技术高温矿井的通风系统①应尽可能增加风量以降低作业环境的温度。②选择合理的风速，增强人的舒适感。③选择合理的通风系统，尽量缩短工作面进风段的风路长度，使新鲜风流避开热源或减少同热源的接触换热时间（如：工作面采用下行风、井下机电硐室实行单独回风等措施）。④高温矿井最好采用两翼进风或两翼、中央联合进风的通风方式。⑤高温矿井回采工作面的通风系统主要有H、W和E型通风系统。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统瓦斯治理12字方针：“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理工作体系：“通风可靠、抽采达标、管理到位、监控有效”建立系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定的通风系统，确保通风可靠从剖析国内近几年来煤矿各次重大灾害事故发生及扩大的原因和影响因素来看，都无不与矿井通风系统有着密切的关系。灾变时期矿井通风理论与技术1矿井通风系统因此，建立一个能满足日常生产需风，保证系统简单、风向稳定、风质合格，并且灾害时期又能保持通风动力设备运行可靠、稳定、减少系统破坏、并能快速实现风流控制的通风系统是至关重要的。通风系统的可靠性定义为：通风系统在运行过程中保持其正常工作参数值的能力，以维持井巷中必须的满足要求的风量供应。灾变时期矿井通风理论与技术通风系统可靠性包含的内容（1）在生产时期利用通风动力，以最经济的方式，向井下各用风地点供给保质保量的新鲜风流；（2）保证作业空间有良好的气候条件；（3）冲淡或稀释有毒有害气体和矿尘；（4）突发事件对系统影响小；