郭家河煤矿

郭家河煤矿瓦斯抽采工安全技术培训班陕西能源职业技术学院培训中心张全录2019/8/152中国古代煤窑瓦斯引排方法1637年:宋应星所著《天工开物》记载“利用竹管引排煤中瓦斯”的方法。2019/8/153.瓦斯抽放相关法令：“十二字方针”•2002年8月，国家煤矿安全监察局和中国煤炭协会，为贯彻落实国务院关于安全生产的一系列重要指示和国务院《关于黑龙江省鸡西矿业集团公司“6.20”特大瓦斯事故的通报》精神，召开了全国煤矿瓦斯防治现场会议，在这次会议上作出了向全国煤矿贯彻落实“先抽后采、以风定产、监测监控”瓦斯治理十二字方针的重要决定。•“先抽后采”是瓦斯治理的源头治本措施。先抽后采以风定产监测监控2019/8/154第四章瓦斯抽放基本知识第一节瓦斯抽放系统一、瓦斯抽放的目的、条件及意义1、什么叫瓦斯抽放？答：为了减少和解除瓦斯对煤矿安全生产的威胁，利用机械设备和专用管道造成的负压，将煤层中存在或释放出的瓦斯抽出来，输送到地面或其他安全地点的做法，叫做瓦斯抽放。2019/8/1552、抽放瓦斯的目的是什么？答：抽放瓦斯的目的是：(1)预防瓦斯超限、确保矿井安全生产。〔光靠通风方法将瓦斯冲淡到规程规定的浓度在技术上不可能、或虽然可能但经济上不合理时，应考虑抽放瓦斯〕。(2)开采保护层并具有抽放瓦斯系统的矿井，应抽放被保护层的卸压瓦斯。〔抽放近距离保护层的瓦斯可减少卸压瓦斯涌入保护层工作面和采空区，保证保护层安全顺利地回采；抽放远距离被保护层的瓦斯，可以扩大保护范围与程度，并于事后在被保护层内进行掘进和回采时，瓦斯涌出量会显著减少〕。(3)无保护层可开采的矿井，抽放瓦斯可作为区域性或局部性防突措施来使用。(4)开发利用瓦斯资源，变害为利。2019/8/1563、抽放瓦斯的条件有哪些？答：煤矿安全规程第145条规定：有下列情况之一的矿井，必须建立地面永久抽放瓦斯系统或井下临时抽放瓦斯系统：⑴一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m³∕min或一个掘进工作面的瓦斯涌出量大于3m³∕min，用通风方法解决瓦斯问题不合理的。⑵矿井的绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：①大于或等于40m∕min；②年产量1.0~1.5Mt的矿井，大于30m³∕min:；③年产量0.6~1.0Mt的矿井，大于25m³∕min:；④年产量0.4~0.6Mt的矿井，大于20m³∕min:；⑤年产量小于或等于0.4t的矿井，大于15m³∕min:；(3)开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。(4)开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。《煤矿安全规程》、《矿井瓦斯抽放管理规范》、“十二字方针”等国家政令将瓦斯抽放法制化：高瓦斯高突煤矿抽与不抽瓦斯是守法与违法的问题。2019/8/1574、抽放瓦斯有何意义？答：煤矿抽放瓦斯的意义是：⑴是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施。⑵能够解决矿井仅靠通风难以解决的问题，降低矿井通风成本。⑶瓦斯抽放能够利用宝贵的瓦斯资源。安全经济环保2019/8/158二、瓦斯抽放系统的构成z瓦斯抽放系统主要有管道、瓦斯泵、流量计、安全装置等组成。㈠瓦斯抽放管道1、瓦斯抽放管路的铺设：⑴瓦斯抽放管路由总管、分管及支管组成。⑵管材一般选用无缝钢管、焊接管等，支管也可选用玻璃钢管。抽放瓦斯用抗静电硬质塑料管比钢管重量轻、耐腐蚀、成本较低，常用做封孔套管。2019/8/159⑶瓦斯抽放管路的铺设应尽量做到：①井下抽放管路出气系统设于回风巷道内；②抽放管路在铺设时必须吊挂平直，离地高度不少于300mm；③必须保证抽放系统中所有管路的接头严密、不漏气，正式抽放前，必须对所有抽放管路进行试通、试漏；④管路铺设在有提升运输的巷道内时，抽放管路与矿车最外缘的间隙必须大于700mm；⑤严禁瓦斯管路与电缆同侧吊挂及与带电物体接触及砸坏管路，修复巷道时必须制定保护抽放管路的措施；⑥瓦斯抽放管路要每隔一定距离或在高度起伏变化处留有放水三通，以便在管路发生积水及有杂物堵塞时采取措施处理。2019/8/15102、瓦斯抽放管路的选型：⑴选择瓦斯抽放管路是决定抽放投资和抽放效果的重要因素之一。⑵瓦斯抽放管路直径D应根据绝对瓦斯涌出量、预计的瓦斯抽出量及预计的瓦斯抽出率来选定。⑶瓦斯抽放管路直径D计算公式：D=[(4Qc)∕(60лц)]½Qc▬管内混合气体流量m³∕min；ц▬管内气体经济合理平均流速，取ц=5~15m∕s。⑷矿井瓦斯管路直径：在采区工作面内一般选用200~250mm，大巷的干管选用250~325mm，井筒和地面选用325~400mm。2019/8/15113、瓦斯管路阻力计算⑴计算方法和通风设计时计算矿井总阻力一样。即选择阻力最大的一段管路，分别计算各段的摩擦阻力和局部阻力，累加起来计算整个管道系统的总阻力。⑵各段的摩擦阻力可用下式技术：hf＝﹙1－0.00446Ｃ﹚ＬＱc2／ＫＤ5Hf摩擦阻力，Pa；Ｌ管道的长度,m；Ｄ管道内径,cm；Ｑc管内混合气体的流量，m3／h；k系数见教材p118表；Ｃ管内混合气体中瓦斯浓度的百分值。﹚2019/8/1512⑶管路系统k值表管径cm3.24.05.07.08.0K0.050,0510.0530.0560.058管径cm10.012.515.0＞15.0K0.0630.0680.0710.0722019/8/1513⑷局部阻力一般不进行个别计算，而是以管道总摩擦阻力的10%~15%作为局部阻力。管道的总阻力为：hr＝﹙1.1~1.2﹚Σhfihfi是该段管道的摩擦阻力，Pa.2019/8/15144、瓦斯抽放管路的连接(1)抽放瓦斯管路与钻孔可用高压胶皮软管通过抽放多通连接。(2)高压胶皮软管的尺寸可根据封孔管的直径来选择：煤层钻孔一般选用2英寸半的高压胶皮管，岩石钻孔一般选用3英寸或4英寸的高压胶皮管。(3)抽放瓦斯管与瓦斯管路的连接参考课本119页4―1图2019/8/15155、瓦斯抽放管路安装及拆卸应注意哪些事项？答：应注意以下事项：(1)管路要托挂或垫起，吊挂要平直，拐弯处要设弯头，不拐急弯。管子的接头接口要拧紧，用法兰盘连接的管子必须加垫圈，做到不漏气、不漏水。(2)在倾斜和水平巷道中安设管路时，必须先安管子托，管子托间距不大于10m，要接好一节运一节，并把接好的管子用卡支或8~10号铁丝卡在或绑在预先打好的管子托架上。(3)在通风不良或瓦斯尾巷中安装管路时，除要有措施外，还应配有瓦斯检查员，在检查瓦斯符合有关规定后方可工作。2019/8/1516(4)拆卸管子时，要两人托住管子，一人拧下螺丝。﹝判断题：在拆卸抽放管时，要一手托住管子、一手拧下锣拴。(X)﹞(5)当管路通过风门、风桥等设施时，管路要从墙角打孔通过，接好后用灰浆堵严。(6)在有电缆的巷道内铺设管路时，应铺设在电缆的另一侧，严禁瓦斯管路与电缆同侧吊挂。(7)用法兰盘联接管子时，严禁手指插入两个法兰盘间隙及螺丝眼，以防错动挤手。2019/8/1517(8)管路铺设时每隔3~4m要有一吊挂点，保持平、直、稳。井下严禁使用摩擦产生静电的塑料管。(9)新安装或更换的管路要进行漏气和漏水试验，不合标准的不能使用。(10)联接瓦斯管路时必须加胶垫、上全法兰盘螺丝并拧紧，以确保不漏气。安装孔板流量计时，必须严格按质量标准施工。拆除或更换瓦斯管路时，必须把计划拆除的管路与在用的管路用闸阀或闸门隔开，瓦斯管路内的瓦斯排除后方可动工拆除。2019/8/15186、采煤工作面过钻场时拆除管路的措施有那些？答：措施有以下：(1)回采工作面在距钻场30m时，生产单位负责在钻场内打两个木垛、木垛必须接顶接实有劲，以保护钻孔，减少变形量。(2)通风部门要加强钻场瓦斯检查，并打上栅栏，揭示警标，发现有瓦斯积聚，必须及时采取有效措施处理。(3)工作面在过钻场时尽可能不破坏顶板，保护好钻场木垛、抽放软管及干管，不得随意甩管。2019/8/1519(4)在工作面过钻场20m前，新钻场要并网抽放。若过钻场抽放效果差，要及时施工穿层钻孔抽放瓦斯，消除瓦斯超限隐患。(5)在钻场进入工作面采空区后(距煤壁8~10m左右)要及时拆除抽放干管，直至新钻场，并及时将出口闷实不漏气。(6)在拆除时必须选定合适班次、时间、停泵拆卸，拆卸时要杜绝敲打，避免产生火花。2019/8/1520㈡瓦斯泵(p159)1、常用的瓦斯泵有水环真空泵（湿）、离心式瓦斯泵和回转式瓦斯泵三种。2、水环真空泵的优点是真空度高、负压大、流量小、安全性好(工作页轮内有水环没有爆炸危险)，结构简单、运转可靠。它的缺点是流量较小，正压侧压力低，轴磨损、外壳磨损极大。它适用于抽出量较小、管路较长和需要抽放负压较高的矿井或区域，适用于瓦斯浓度变化较大，特别是浓度较低的矿井。该泵使用较为广泛。2019/8/15213、离心式瓦斯泵的优点是运转可靠不易出故障；运行稳定供气较均匀；磨损小，寿命长；流量高，噪音低。负压低、流量小。它的缺点是价格高，效率低；两台瓦斯泵并联运转效率较差。它适用于瓦斯抽出量大(20~1200m³∕min)、管道阻力不高(4~5kpa)的瓦斯抽放矿井2019/8/15224、回转式瓦斯泵的特点是管道阻力变化时，瓦斯泵的流量几乎不变。所以它的优点是不受阻力变化的影响，运转稳定，供气均匀、效率较高，便于维护保养，价格便宜、经济合理。它的缺点是检修工艺要求高(叶轵之间以及与机壳之间间隙必须适当，间隙过小，易摩擦发热，间隙过大，漏气大，效率降低)；运转中噪声大；压力高时，气体漏损较大，磨损较严重。它适用于流量要求稳定而阻力变化大和负压较高的抽放瓦斯矿井。2019/8/15235、瓦斯泵的选用原则是：(1)瓦斯泵的容量必须满足矿井瓦斯抽放期间所预计的最大瓦斯抽放量；(2)瓦斯泵所产生的负压能克服抽放瓦斯管道系统的最大阻力，并在钻孔口造成适当的负压；(3)抽放瓦斯浓度低于25%的矿井，不得选用干式瓦斯抽放泵。6、2BEL系列瓦斯泵常见的故障有运转不正常、启动困难、轴功率增大、气量减少和轴承部位发热。各种故障发生的原因及处理的方法参考教材p1622019/8/15247、瓦斯泵负压计算方法：h泵＝hR＋h孔h泵瓦斯泵总负压，Pa;hR管道总阻力，Pa;h孔要求孔口抽放负压，Pa;8、瓦斯泵流量计算：Q泵＝100Q抽／C×KQ泵瓦斯泵的流量，m³／min；Q抽预计的最大瓦斯抽出量，m³／min；C瓦斯泵入口的瓦斯浓度，%；K备用系数，取1.2根据Q泵和h泵选择瓦斯泵2019/8/1525㈢孔板流量计1、为了全面掌握与管路井下瓦斯抽放情况，需要在总管、支管和各个钻场内安设测定瓦斯流量的流量计。常用的是孔板流量计。2、孔板流量计由两个短管和一个有标准孔口的园板构成，使用时安装在管道中，用水柱压差计测出孔板前后的压差和管内瓦斯浓度，计算标准状态下的混合气体流量。2019/8/15263、利用孔板流量计计算混合气体压力Q温度为20℃，压力为101.3kpa时的混合气体流量，m³／min；h孔板两端静压差，pa；p孔板出口端绝对静压差，pa;C瓦斯浓度,%;k孔板流量系数×Kt孔板系数精度好时取1;C1流速度收缩系数取0.65;SK孔板孔口面积,㎡.Q＝9.7×10﹣4×﹛h×p[0.716C﹢1.293﹙1﹣C﹚]﹜1／2k＝kt×c1×sk×﹙2g﹚1／2×60;2019/8/1527㈣安全装置p1631、瓦斯抽放安全防护装置主要有放水装置；防爆、防回火装置；控制流量装置；防空和避雷装置等。◆放水装置：2、抽放瓦斯管路工作时，不断有水积存在管路的低洼处，为了减少阻力，保证管路安全有效工作，应及时排出积水。3、在瓦斯抽放管路中每200~300m最长不超过500m的低洼处应安设一只放水器。4、放水装置大致上分为人工放水器和自动放水器两种。2019/8/15286、负压自动放水器的工作原理：放水器每个工作循环由积水和放水两个阶段组成。在积水阶段时，浮筒处于最低位置，进水闸口敞开，大气进气口与放水闸门处于关闭状态，抽放管路的积水通过进水口流入放水器。随着积水增加，水位上升，浮筒便开始上浮。当浮筒上升到固定在托盘上的导向杆顶开通大气的密封球时，大气进入放水