瓦斯综合治理

重庆工厂职业技术学院杨春泸州煤矿三长培训班.大于12%瓦斯爆炸瓦斯达到爆炸浓度足以能引爆的火源O2先抽后采—矿井应利用一切可利用的条件和一切能够采用的技术手段，将煤层瓦斯预抽到有关规定的指标以下后，再进行煤炭开采监测监控—利用瓦斯检查员、矿井监控系统实现矿井瓦斯全方位监测监控以风定产—根据矿井实际供风量确定采面、采区、矿井产量瓦斯治理方针通风可靠：系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定抽采达标：多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标监控有效：装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速管理到位：责任明确、制度完善、执行有力、监督严格煤矿瓦斯综合治理工作体系通风可靠抽采达标监控有效管理到位一、先抽后采1.是治理煤矿瓦斯的根本性措施据不完全统计，原国有重点煤矿中，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井占49.8％，煤与瓦斯突出和瓦斯涌出量大是制约煤矿安全生产的主要因素。多年来，一些煤矿企业通过实施瓦斯先抽后采，不断提高瓦斯抽采率，有效地防止了煤与瓦斯突出，减少了采掘时期的瓦斯涌出量，改善了矿井安全状况(一)先抽后采的重要性和紧迫性2.是实现煤矿安全形势稳定好转的迫切要求瓦斯抽采发展不平衡，基础不牢靠，还存在着薄弱环节和突出问题。抽采率偏低，矿井瓦斯抽采系统装备不足，还不能真正实现瓦斯先抽后采，全国平均瓦斯抽采率不足30%，部分煤矿企业瓦斯灾害仍然很严重。煤矿瓦斯事故仍是“第一杀手”，2005年以来发生重特大瓦斯事故329起、死亡3082人，占煤矿同类事故起数的58.6%、死亡人数的64.6%。实现煤矿安全生产形势稳定好转重点是防治瓦斯，必须加快实现先抽后采3.首先在于提高认识、转变观念既要认识到瓦斯治理是一项长期、艰巨、复杂的工作,又要认识到煤矿瓦斯可防、可控、可治、可用。要做到瓦斯抽采达标，关键是要在理念上真正把先抽采瓦斯作为煤层开采的首要生产环节，首先布局，首先提供资金、人力和工程与技术装备保障。“发展生产力、保护生命、保护资源、保护环境”，实现安全高效，实现瓦斯治理由被动防范到主动治理(二)矿井瓦斯抽放作用减少开采时的瓦斯涌出量降低通风费用抽出的瓦斯可作燃料或工业原料(三)矿井瓦斯抽放条件《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（1）一个采面瓦斯涌出量大于5，或一个掘进面瓦斯涌出量大于3，且用通风方法解决瓦斯不合理的min3mmin3m（2）矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的：①大于或等于40②年产量1.0～1.5Mt的矿井,大于30③年产量0.6～1.0Mt的矿井,大于25④年产量0.4～0.6Mt的矿井,大于20⑤年产量≤0.4Mt的矿井,大于15（3）开采有煤与瓦斯突出危险的煤层的min3mmin3mmin3mmin3mmin3m(四)煤层瓦斯抽采难易程度分类钻孔流量衰减系数(d-1)煤层透气性系数(m2/MPa2.d)容易抽采0.00310可以抽采0.003～0.0510～0.1较难抽采0.050.1(五)矿井瓦斯抽放方法1.本煤层抽放(1)本煤层未卸压抽放上向孔下向孔水平孔穿层钻孔沿层钻孔穿层上向钻孔施工方便,预抽时间长钻孔方向—上向孔孔间距—≤钻孔有效抽放半径(一般1～2m)的2倍抽放负压—孔口负压不超过14kPa钻孔直径—一般70～100mm(2)本煤层卸压抽放钻场间距40～50m钻孔深度50～60m钻孔深度小于工作面斜长的20～40m(3)人工增加煤层透气性系数的措施水力压裂水力割缝深孔爆破交叉钻孔—与平行钻孔呈15～20°的斜向钻孔酸液处理（含碳酸盐、硅酸盐类的煤层）2.邻近层瓦斯抽放邻近层的极限距离钻场位置—运输平巷、回风巷、层间岩巷等钻场间距—30～60m钻孔距离—1～2倍层间距钻孔角度—抽上邻近层的仰角钻孔进入层位—单一邻近层,穿透煤层;多邻近层,应向瓦斯涌出量大的各层分别打钻抽放负压—几kPa钻孔直径—一般57～75mm3．采空区抽放全封闭式抽放半封闭式抽放密闭式抽放钻场式抽放密闭与钻孔结合的综合抽放—专用瓦斯抽放巷道老空区抽放应加固密闭采空区抽放要及时检查抽放负压、流量、抽放瓦斯成分与浓度(六)矿井瓦斯抽放设备1.管道21604cQD—管内气体流量,cQ—管内气体流速,一般取10～15min3msm采区100～150mm,大巷150～300mm,井筒地面200～400mm52/00446.01kDLQChcfcQ—hm3—管道长度,mLCk—系数—混合气体中瓦斯浓度fiRhh2.11.1~管道总阻力计算摩擦阻力(Pa)计算2.瓦斯泵水环式真空泵—负压大、流量小离心式鼓风机—抽出量大、管道阻力不高回转式鼓风机—流量几乎不变孔泵hhhR瓦斯泵负压计算瓦斯泵流量计算CKQQ/100抽泵C—瓦斯泵入口处的瓦斯浓度,%—备用系数,取1.2抽QK—预计最大的瓦斯抽出量,min3m3.流量计4.钻机ZY-50钻孔深度50mSGZ-100钻孔深度100mMK-5A钻孔深度400m5.封孔装置封孔器黄泥封孔水泥沙浆封孔聚氨酯封孔6.安全装置放水器防回火装置水封式防爆防回火装置抽放瓦斯用抗静电塑料管抽放瓦斯参数监测仪放空管避雷针阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺，年抽超1亿2007年全国瓦斯抽采量达44亿立方米（其中国有重点煤矿30.58亿立方米）(七)矿井瓦斯抽放管理坚持“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡”的原则加强先抽后采制度建设健全瓦斯抽采机构和抽采队伍加强抽采人员培训建立健全目标考核体系加大投入采用先进技术提高瓦斯抽采装备水平提高瓦斯抽采率努力提高瓦斯利用率抽、掘、采平衡抽放瓦斯必须遵守下列规定，利用瓦斯时，瓦斯浓度不得低于30％，不利用瓦斯，采取干式抽放瓦斯的设备时，抽采瓦斯浓度不得低于25％。瓦斯抽放矿井，必须按时完成抽放量计划，抽放率:预抽方式，矿井抽放率不小于20%；邻近层抽放，矿井抽放率不小于35%，混合抽放的，矿井抽放率不小于25%抽采队伍人数基本配置不得少于10人，其中：负责人1人、技术员1人、抽采泵司机3人、瓦斯抽采检测工2人和钻、钳、管工3人（一）瓦斯检查方法1．巷道风流瓦检方法二、监测监控2.采掘面风流及其进回风流瓦检方法［事故案例］山西省霍县某煤矿327掘进头，因风筒断开，风流短路，造成200米巷道内瓦斯积聚，而瓦检员脱岗漏检（假报0.1%），当两工人打开电钻盖子送电时，产生火花引爆瓦斯，造成50人死亡［事故案例］四川省内江市向家寨煤矿井下的掘进头，采煤工人随意移动局部通风机而拉循环风，造成瓦斯积聚，在没有瓦检员检查瓦斯情况下，工人违章用煤电钻动力电缆搭线爆破，短路产生火花引燃瓦斯，又有部分悬浮煤尘发生爆炸，造成6人死亡，伤10人，直接经济损失数十万元（二）加强矿井瓦斯检查的管理健全“一通三防”机构建立健全安全生产责任制配备足够数量的瓦斯检查工下井人员携带便携式甲烷检测仪划分瓦斯检查地区瓦斯检查地点及瓦斯检查次数瓦检三对口制度瓦斯检查工交接班制度通风值班人员审阅瓦斯班报制度严格调度和监控中心值班制度矿长、矿技术负责人审阅通风瓦斯日报制度安全培训制度传感器和执行器信息传输装置中心站或主站的硬件中心站或主站的计算机软件（三）矿井安全监控系统1.安全监控系统组成所有瓦斯矿必须装备矿井安全监控系统KJ系列、TF-200系列、A-1系列（1）甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能（2）当主机或系统电缆发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能（3）当电网停电后，系统必须保证正常工作时间不小于2h（4）系统必须具有防雷电保护（5）系统必须具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能（6）中心站主机不少于2台，1台备用2．安全监控系统功能3.甲烷传感器的设置4.甲烷传感器报警、断电、复电浓度设置地点报警断电复电采掘地点≥1.0%≥1.5%＜1.0%采掘回风≥1.0%≥1.0%＜1.0%被串工作面进风≥0.5%≥0.5%＜0.5%5.其他传感器设置［事故案例］2005年2月14日，辽宁省孙家湾煤矿掘进工作面停风甲烷传感器发生故障，矿井安全监控系统报警功能故障四个月未修，积聚的瓦斯被电火花引爆，214人死亡，30人受伤［事故案例］河南省某煤矿的综采工作面，风量严重不足，瓦斯积聚引起频繁断电，矿井把甲烷传感器断电浓度向下调0.25%～0.4%，于1996年5月21日，放炮引起瓦斯爆炸，84人死亡，68人受伤(四)安全监控系统管理甲烷等传感器井下主机或分站井下监测设备不延燃电缆连接声光报警器中心站设备备用量检测报警断电仪调校测试设施发生故障更换设施全面维修安监系统管理制度、责任制管理记录三、以风定产(一)矿井通风能力核定办法方法一（总体核算法，用于30万吨/年以下矿井）1.公式一（较适用于低瓦斯矿井）410330KqQP式中P－通风能力，万t/aQ－矿井总进风量，m3/minq－平均日产一吨煤需要的风量，m3/tK－矿井通风系数，取1.3～1.52.公式二（较适用于高瓦斯、突出矿井和有冲击地压的矿井）4100926.0330KPqQ相入Q入q相KKKKKK漏备瓦产式中P－通风能力，万t/a－矿井总进风量，m3/min0.0926－总回风按瓦斯不超0.75%核算的常数－矿井瓦斯相对涌出量（不包括抽放量）,m3/t;取值不小于10，小于10时按10计算－综合系统；K年平均日产量产量最高月平均日产量K漏矿井有效风量年平均值矿井总进风量年平均值K值概念矿井产量不均衡系数矿井瓦斯涌出不均衡系数高瓦斯矿井不小于1.2突出矿井、冲击地压矿井不小于1.3备用工作面用风系统×0.05—备用回采工作面个数矿井内部漏风系数表1取值表K备n备=1.0+K备n备K产K瓦方法二（由里向外核算法，30万吨/年以上矿井）1.生产矿井需风量K矿通－矿井通风系数，抽出式取1.15～1.2；压入式取1.25～1.3（1）采煤工作面需要风量Q采q采4CHK×=100×Q采=4NQ采=25A矿通其它备硐掘采矿）（KQQQQQQ低瓦斯矿井Q采KKKQ温采面长采高基本=Q基本Q基本K采高K采面长K温－不同采煤方式工作面所需基本风量，m3/min；－工作面控顶距×工作面实际采高×70%×适宜风速（不小于1m/s）－回采工作面采高调整系数，见表2－回采工作面长度调整系数，见表3－回采工作面温度调整系数，见表4K采高K长表2采高调整系数取值表采高（m）﹤2.02.0～2.52.5～5.0及放顶煤面1.01.11.5表3采面长调整系数取值表回采工作面长度（m）80～150150～200﹥2001.01.0～1.31.3～1.5表4采面空气温度调整系数取值表K温回采工作面空气温度（℃）采煤工作面风速（m/s）﹤180.3～0.80.9018～200.8～1.01.0020～231.0～1.51.00～1.1023～261.5～1.81.10～1.2526～281.8～2.51.25～1.428～302.5～3.01.4～1.6高瓦斯矿井Q采V采S采=60××V采S采式中－采煤工作面风速，m/s，见表4－采煤工作面的平均断面积，m215S＜Q采＜240S，m3/minQ备21Q采≥(2)掘进工作面需风量Q掘q100掘K掘通Q掘=4N=25AQ掘Q扇+60SV=岩巷掘进最低风量：＞9，m3/min煤巷掘进最低风量：＞15，m3/min岩巷、煤巷道最高风量：＜240，m3/minS、V－局部通风机吸入口至掘进工作面回风流之间的巷道断面积、风速Q掘Q掘Q掘Q掘S掘S掘S掘(3)井下硐室需风量机电设备发热量大的水泵房、空气压缩机房等机电硐室温度不得超过30℃，一般有独立回风道的机电硐室需风量可取150～200m3/min中小型爆破材料库需风量可取60～100m3/min采区绞车房及变电硐室为60～80m3/min充电室回风流中氢气浓度不超过0.5%，需风量可取100～200m3/min(4)其他井巷实际需风量其它通其它KqQCHi4100＞9m3/min架线机车巷＞60或＞3