矿井一通三防及技术管理讲座.ppt

矿井一通三防及技术管理知识讲座袁宏道1一通三防工作重要性v“一通三防”是矿井基础工作，关系到矿井安全、生产、经营，直接为生产服务；v“一通三防”是矿井安全工作的重中之重，是处于防范重特大事故的关键位置。2近几年全国煤矿事故v2004年，全国煤矿各类事故死亡6027人；v2005年，全国煤矿事故3306起，死亡5986人；v2006年全国煤矿共发生事故2945起、死亡4746人，瓦斯事故327起、1319人；v2007年，全国煤矿事故死亡3786人。34我国煤矿安全状况 我国煤矿死亡人数较多的是瓦斯和顶板事故；一次死亡人数多、损失严重、对生产和社会影响恶劣的是瓦斯事故；我国煤矿发生的特别重大事故主要是瓦斯事故；实现控制目标的重点是：防止瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出事故。5煤矿事故类型v一通三防事故、顶板事故、机运事故、透水事故、其它事故。v一通三防事故类型v（1）瓦斯事故（爆炸、燃烧、突出、窒息等）；v（2）粉尘事故（爆炸）；v（3）火灾事故；v（4）放炮事故。6一通三防事故的主要原因v（1）超能力、超强度、超员生产；v（2）瓦斯超限作业；v（3）煤与瓦斯突出矿井，未实施防突措施；v（4）高瓦斯矿井未建立瓦斯抽放、监控系统，或监控系统运行不正常；v（5）通风系统不完善，不可靠；v（6）采煤工作面越层越界开采；v（7）矿井有冲击地压，未采取有效措施；v（8）矿井自然发火严重，未采取有效措施；v（9）超出安全设计规定和规模进行生产；v（10）未明确安全生产责任人，无安全管理机构。7中梁山南北矿自1955年建井以来：va.发生煤与瓦斯突出事故98次v b.发生瓦斯爆炸事故2起v c.发生瓦斯窒息事故5起v d.瓦斯事故死亡254人，占矿井事故死亡v 总人数的56。8尤其是:v1960年“12.15”南矿瓦斯爆炸工亡124人事故；v1991年“7.28”北矿瓦斯突出工亡4人事故；v1998年“6.28”北矿瓦斯窒息工亡3人事故；v2002年“4.22”南矿瓦斯突出工亡15人事故；v2010年“3.12”北矿瓦斯窒息工亡3人事故。充分说明了中梁山矿区瓦斯灾害的极端严重性。9火灾防治粉尘防治瓦斯防治通风系统10第一部分：矿井通风系统v 一、矿井通风基本概念v1、通风系统通风设施、设备、巷道的总称。v2、矿井通风的目的：v不断向井下大巷或作业地点提供新鲜空气；v冲淡、排除矿井中的各种有毒有害气体；v造成适宜的空气条件；v为工人劳动和设备正常运转创造良好条件。113、矿井通风方式方法：v通风方式：v中央式(中央并列式和中央边界式)、v对角式(两翼对角式和分区对角式)v区域式v混合式v通风方法：v抽出式、压入式、混合式。v通风风压自然风压，通风机风压124、矿井通风类型v根据风压源划分机械通风、自然通风v机械通风利用扇风机的运转给空气一定的能量，造成通风压力以克服矿井通风阻力，使地面空气不断地进入井下，沿着预定的路线流动，然后将污风再排出井外。v自然通风利用自然风压进行矿井通风的方法。135、自然通风与机械通风的特性v自然通风利用矿井进、出风井两侧空气压差，压差大小和方向决定风量大小和方向，获取的风量较小，季节变化影响风量大小和风流方向，风量不稳定。v机械通风可根据需要获取风量，能量大，风量和风压较稳定。146、自然通风的缺点：v 由于自然通风风量十分有限，容易造成瓦斯积聚，且受气候变化影响大，风量和风向不稳定，无法满足生产需要，一般不采用，在特殊情况时使用（反风、救灾），现在一些地方矿、私营矿仍在使用。v 煤矿安全规程规定：禁止采用自然通风进行矿井生产作业。15三、矿井通风系统及基本要求 v1、矿井中的空气成分v 氧气（O2）、氮气（N2）、甲烷（CH4）、二氧化碳（CO2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、二氧化硫(SO2)、二氧化氮（NO2）、铵气（NH3）等。162、各种气体的浓度规定v O220%（空气中21%）；v N278%；CO0.0024%（24ppm）v H2S0.00066%；SO20.0005%；NO20.00025%；NH30.004%；v CH4浓度：工作面1.5%、回风1.0%、总回风0.75%、放炮点1.0%、进风巷（硐室）0.5%、尾排巷2.5%。173、矿井通风设施v 通风设施在矿井正常生产中,为保证风流沿设计路线流动，在灾变时期仍能维持正常通风，或便于风流调动，而在通风系统中设置的一系列构筑物。184、矿井通风设施的种类v 隔断风流设施：风门、密闭门、板墙、密闭墙、挡风墙。v 引导风流设施：风桥、风障、风硐、风筒、反风装置。v 调节控制风流设施：调节风门、调节风窗。195、通风设施的设置要求v风门：5m内巷道支护完好，无积水杂物，两组、每组不少于两道，间距大于5m，有反向门，能自动关闭，门框包边沿口，墙体用不燃性材料，周边接帮顶，厚度不小于1m。v密闭：用不燃性材料，严密不漏风，厚度不小于0.5m，5m内支架完好，周边掏横槽，见实帮实底，不少于0.1m裙边，留设反水池与反水管。v风桥：用不燃性材料，桥面平整不漏风，前后5m内支护完好，无杂物、积水和淤泥，成流线型，坡度小于30，四周实帮实底。206、工作中如何保护通风设施?v（1）了解本区域内设施的位置、状态；v（2）正确使用，保护好，不损坏；v（3）不同时打开双件风门，天风门，分流斜坡不敝放；v（4）发现问题，及时反映。v 破坏通风设施属严重“三违”行为。217、局部通风及其基本要求v 局部通风：利用局扇和风筒把新鲜风流送入采掘工作面的通风方式。v 风筒出口距离规定：全岩15m，半煤岩10m，全煤5m，眼子斜坡2m。v 局扇管理要求：专人、挂牌、离地高度大于0.3米，距回风口大于10米，不准随意停开局扇。v局部通风适用于掘进工作面和独头巷维持风。228、局部通风的基本要求v风筒的出口距离符合规定；v局部通风机实行专人挂牌管理；v风筒出口风量规定必须大于40米3/分；v局部通风的风量要符合煤矿安全规程对巷道内风速的规定；v使用“双风机、双电源”，碛头段（20m）使用防炮崩风筒。23四、矿井（采区）通风系统稳定可靠 v1、矿井通风系统：v通风系统风流从进风巷经工作面到回风巷最后出地面所经过的整个路程，包括整个通风设施、设备、巷道等。v2、通风系统类型：vU型、Y型、U+L型、W型、双Z型、H型。243、矿井风量配备的依据v 作业人数（每人不少于4m3/min）；v 有害气体的浓度（CH4、CO2、H2S、H2等）；v 巷道的风速要求；v 地热、地温（工作面不超26、硐室不超30）；v 炸药量（爆破时产生的有毒气体）。v不同矿井配风时侧重的方向不同。254、保证矿井通风系统稳定v 选择合适抽风机，风机运行参数合理；v 加强对抽风设备维护、保养，正常运转；v 通风设施牢固、可靠，构筑位置合理；v 通风断面合理，经常检查维护。265、保证采区通风系统稳定v 风门闭锁，防止同时打开工作面回风侧永久风门；v 防止工作面堵塞，保持畅通并有足够断面；v 防止打开分流斜坡的天风门，下煤眼不得敝放；v 严禁打开一顺槽及石门内临时风门（或风障）；v 配备合适的风量，经常检查调控。v 保护好风筒，搞好局通质量。276、采煤工作面专用回风巷v专用回风巷在采区巷道中，专门用于回风，不得用于运料、安设电气设备的巷道。在煤与瓦斯突出区，专用回风巷内还不得行人。28五、通风技术发展的目标v1、遏制重、特大通风事故发生是当前通 风技术发展的基本着力点；v2、实现煤炭行业向低风险行业的转变是 通风技术发展的中期目标；v3、建设“本质安全型矿山”矿井通风技术发展的长期任务。29第二部分：瓦斯事故的防治与技术v一、瓦斯事故防治v（一）瓦斯的基本概念v1、瓦斯矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。有时单独指甲烷。v2、瓦斯（甲烷、沼气）的性质：v 无色、无味、无毒、比空气轻，微溶于水，在一定浓度（5%16%）下可发生爆炸，在一定浓度（25%）下可燃烧，利用瓦斯浓度30%。因而无感觉，常存于巷道顶部或冒高处。303、矿井的瓦斯等级v瓦斯的等级：按瓦斯涌出量矿井划分为三个等级。v低瓦斯矿井：Q10m3/t或Q40m3/minv高瓦斯矿井：Q10m3/t或Q40m3/minv煤与瓦斯突出矿井：只要发生过一次煤与瓦斯突出的矿井。31（二）瓦斯的危害v1、风流中瓦斯浓度过高，会造成缺氧窒息（40%）；v2、井下瓦斯燃烧（25%）；v3、井下瓦斯爆炸（5%16%）。32（三）瓦斯爆炸的三个条件v1、风流中瓦斯浓度达到5%-16%，9%最为巨烈（常温常压）；（高温高压下，范围会扩大）v2、有650-750的高温火源，且火源存在的时间大于瓦斯爆炸感应期；v3、空气中氧气浓度大于12%。33（四）作业地点对瓦斯浓度的规定v1、总回风巷、一翼回风巷0.75%；v2、采掘工作面回风巷1.0%；v3、采掘工作面（碛头）1.5%；v4、电钻打眼的地方1.0%；v5、爆破地点20m内1.0%；v6、电动机及开关附近20m内1.5%；v7、电器设备断电后复电1.0%；v8、机电硐室、进风巷0.5%；v9、尾排巷道2.5%。34（五）容易发生瓦斯爆炸的地点v通风不良，瓦斯积聚的采面、高冒处；v机电硐室，电器设备处，人员活动处；v保护层工作面；v排放瓦斯，启封密闭，封堵（启）火区；v带电检修、搬迁；v放炮等。35（六）发生瓦斯事故的主要原因v1、违规开采，造成工作面布置不合理，瓦斯积聚；v2、工作面通风不良，造成瓦斯积聚；v3、瓦斯检查制度不落实，造成瓦斯积聚未及时发现和处理；v4、违章放炮，造成火焰或瓦斯积聚；v5、电器设备管理不严及机械摩擦，产生失爆或火源。36（七）预防瓦斯爆炸的措施v1、加强通风管理，独立通风系统，杜绝循环风、不合理串联通风和随意停开局扇；v2、加强瓦斯检查，杜绝空班、漏检、假检；（空瓦斯员不上岗，漏未按规定区域、次数检查、漏点，假不检查、不负责、不符实际）v3、从设计、决策上严格把关，瓦斯大于3%以上的巷道及时进行堵；v4、严格按措施贯通，调节好贯通后的通风系统，此类瓦斯事故频发；v5、发挥好监测系统作用，作业地点使用好便携式瓦检仪，报警矿灯；v6、加强电器设备的防爆检查，井下不拆卸、敲打矿灯，电器设备安风、瓦电闭锁；v7、严禁带电作业，撤迁电器设备，杜绝火花，供电稳定；（山西阳泉局水泵房检修送电发生瓦斯爆炸）v8、杜绝各类火源，消灭自然发火事故。37（八）如何加强矿井瓦斯管理工作？v1、建立严格的瓦斯巡回检查制度，规定，划分瓦斯检查区域，确定检查人员，明确检查路线、时间和内容。v2、确定专职瓦斯检查人员，配足仪器仪表及辅助工具。v3、瓦斯检查严格执行“三对口”（牌板、手册、日报表），完善立体检查监控网络（瓦斯员、监测、管理、现场工、特种工）。v4、瓦检员、现场安全人员发现问题，要及时向矿调度室汇报。v5、通风值班员每天认真填写日报表，并上报总工程师、公司经理审阅。v6、建立监督、检查、考核制度，发现瓦斯空班、漏检、假检，必须严肃处理。v7、特殊地点的瓦斯检查：高冒顶、上下倒角、隅角、回架点、动焊点、检修、堵塞眼子等；v 动焊：20m内检查瓦斯、冲尘；案例2008年4月，松藻公司某矿煤仓动焊，引起瓦斯爆炸，1人重伤，1人轻伤；v 处理眼子：爆药要求，钢性被筒；20m内瓦斯检查；冲尘；用盐。v8、排瓦斯、启密闭要求：岗齐，回风无人；汇合点CH41.5%；回风区域电器停电；矿灯失爆；启封过程无火花。38（九）瓦斯爆炸（窒息）事故案例v1、1960年南矿在启封5412工作面过程中，发生特大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡124人、轻伤49人、重伤1人，直接经济损失220万元。v2、1998年8月26日早班，北井1427上采煤工作面，超前半道掘到位后(3m)未及时形成全风压系统，未吹压风，半道穿抽放钻孔，未进行封堵，由于当班检修地面瓦斯抽放泵，造成半道瓦斯超限，达到40%以上，加之工作下煤半道堵塞，至使采煤16队在该半道休息的3名工人(1名技术员)死亡,直接经济损失70万元。v3、2010年3月12日18：07分，重庆中梁山煤电气有限公司（中梁山公司）北矿采煤5队1419下采煤工作面发生一起采空区高浓度瓦斯涌出事故，致使3名员工窒息死亡，直接经济损失约650余万元。39二、瓦斯治理技术瓦斯抽采v理念与实践v由单一排放向抽采利用转变。v由被动处理向主动开发转变。v抽放抽出并进行排放。v抽采抽出并进行利用（工业或民用）。40瓦斯抽采管道v瓦斯抽采主管直径为325mm，干管直径219mm，抽采管路长度达68000m。v计划改造：平硐、井筒400mm或325mm复线，干管直径325mm，支管219mm。41煤层瓦斯赋存特性v中梁山属背斜构造，煤系地层无露头，表土层覆盖较厚，封闭性较好，瓦斯大量储存于煤层中，瓦斯压力高，瓦斯涌出量大，有利储存，开采，南矿地面抽采，北矿340m、390m、490m密闭抽采等。v原始瓦斯压力46MPav透气性系数0.0180.8M2/MPa2.d，属低透气性，勉强可抽煤层。42打钻人员状况43打钻设备状况44（三）瓦斯抽采方法v1、预抽瓦斯：v 石门预抽抽采半径1.5m，抽采时间半年以上，抽采范围周边9m，下部2m。v 区域预抽抽采半径5m，抽采时间1年以上，抽采高度60m。v 预抽时间符合要求，方可进行揭石门和进行该区域掘进。45瓦斯抽采方法v2、卸压抽采瓦斯：v 钻孔一般采用穿层布置，负压控制在1015Kpa，钻孔间距为1015m，超前于解放层工作面布置（2040m）。v3、采空区抽采瓦斯：v 密闭插管340m、390m、490m井筒密闭。v 采空区补打钻孔回风巷上方1m或回风 巷，钻孔间距20m。v 地面钻孔 2000年南矿地面钻井抽瓦斯。46（四）抽采巷道布置要求v 在煤系地层的底板（或顶板）布置了一条专用瓦斯抽采巷道，巷道距煤层25m，断面6.5m2。每隔40m布置了一个抽采钻场每个钻场设计了16-30个抽采钻孔。47抽采钻孔施工顺序要求v1、石门预抽：全部穿透煤层群。v2、石门两侧相邻钻场：钻孔全部穿透煤层 群。目的是扩大预抽范围,提高石门预抽效果，增强石门揭煤的安全性。v3、区域钻场：v 每钻场施工一列钻孔穿透所有煤层，终孔于K1煤层,预抽K1瓦斯,解决K1顺槽掘进时的瓦斯。其余钻孔布置到K3煤层，其目的是：这些钻孔在K2保护层未开采前作为区域预抽瓦斯，保护层采后作为卸压瓦斯。48（五）抽采钻孔布置要求v 钻孔终孔间距3-10m，石门3m，区域10m，钻孔控制最大高度60m，最大孔深80-120m，钻孔最大仰角55度，钻孔孔径75mm,开孔间距大于200mm，孔口扩孔为90mm，深度大于2m，封孔深度35m。49505152（六）改进瓦斯抽采技术措施v1、技术措施：v（1）优化抽采系统v（2）改进封孔技术v（3）优化钻孔设计方案v（4）改进钻具v（5）改进单孔抽采率v（6）进行科技攻关532、完善瓦斯抽采方式v根据现场实际，不断完善抽采形式，形成以区域预抽瓦斯为主，结合卸压抽采、老空区残抽、地面抽采、裂隙抽采、溶洞抽采、气化空区抽采等其它方式，逐步形成全方位、多层次的抽采体系。v抽采比例：预抽达60%，卸压瓦斯抽采达30%，其它形成的抽采达10%。543、完善瓦斯抽采技术v（1）优化抽采系统v改造大功率瓦斯泵SKA-500，优化抽采巷道设计，更换主管，增大管径，对管网进行防护处理。v（2）改进封孔技术v推广机械封孔技术，抽采孔孔口洗90mm的大孔，灰岩洗3米，K7巷洗5米，仰角大于20度的钻孔都应采取机械封孔。v（3）优化钻孔设计方案v优化钻孔设计，钻场设计，石门预抽布置下插孔和高仰角孔；区域抽采终孔至K3，适度终孔至K1，开孔间距大于200mm，每个钻场一排平孔至K2，逐步实施K2、K1煤层顺层抽采。v（4）改进钻具v软硬岩石分别用不同方法，提高打钻功效。v（5）提升单孔抽采率 提高封孔深度，调整负压，浓度大于20%的钻孔必抽，提高单孔抽放率。v（6）进行科技攻关v进行大直径钻孔抽采试验、开展顺层抽采、裂隙抽采、地面抽采。55（七）增加瓦斯抽采量的措施 v1、加大钻孔直径：经测定，在单位时间内，直径为75mm钻孔比直径为42mm的钻孔的瓦斯抽放量多1/3；目前正在试验90mm和135mm钻孔。v2、提高抽采负压：经测定，每增加1倍的抽放负压，抽放瓦斯量要增加1.5倍。v3、延长抽采时间。中梁山煤层的瓦斯预抽时间至少应在1-3年以上。v4、对孔内原始煤体进行水力冲孔，使煤体产生径向裂隙，也能提高抽放瓦斯量。56三、瓦斯的利用v 随着国家对环保的要求，对科学发展和可持续发展的要求，全国煤矿企业充分利用瓦斯可燃烧这一性质，加大了瓦斯抽采和市场开发的力度,取得了明显的安全、经济、社会效益。57瓦斯利用的历史v 在70年代初，我国农村就开始大量利用瓦斯（建沼气池，以农作物枝杆作为原材料）v 各矿井对瓦斯利用时间不尽相同，最初还是以治理瓦斯为主。中梁山从70年代初开始对瓦斯进行简单利用，80年代初开始大量利用，并逐渐形成规模。58瓦斯利用与市场开发v 瓦斯抽采由矿业公司负责，内部价0.52元/m3，瓦斯利用与市场开发由燃气公司负责，市场价0.8元/m3。v 目前，燃气供应管网280公里，用户近10万户，每年新增30004000用户，预计到2018年可达15万户。59燃气供应基本情况v 燃气公司现有员工总数125人。目前供气区域跨九龙坡、沙坪坝、大渡口，面积达60多平方公里，经过20年的建设发展，公司在供气区域内已形成了由DN400、DN355、DN315、DN250为干管的枝状供气管网，用户涉及城镇居民、工业、商业、集体等类型。年矿井瓦斯利用量5000万立方米。60 配气系统及设施设备v 现有3万立方米矿井瓦斯气储气罐一座，日配气能力20万立方米的配气站一座。其中矿井瓦斯气储气站由储气设施、加压设施、加压机循环冷却设施、配供电设施、工艺计量监测设施及消防安全设施等组成。61瓦斯利用与市场前景v 燃气公司现有储气罐一个，3万立方米，正在建设储气罐5000立方米，五年规划再建一个3万立方米气罐。v 虽然我矿产量较低，但燃气市场前景广阔，为了保持稳定产气，需维持原煤4550万吨的生产规模，因此，仍有存在的前提和基础，具有较大的发展潜力。62瓦斯利用与市场前景v 2007年4月份,全国煤矿瓦斯先抽后采经验交流现场会在我矿召开，充分体现了国家对煤矿瓦斯抽采工作的高度重视。李毅中局长等国家部委局领导亲临会议，并作了重要讲话；同时，华建敏、赵铁锤等领导还深入井下现场视察，使我们倍受鼓舞，也激励我们更加深入地搞好矿井的瓦斯抽采和利用工作，以确保企业的安全、持续和健康发展。63瓦斯治理新思路v 瓦斯抽采是一项利国、利民、利企业、利员工的好事，是矿井安全的需要，是企业提高经济效益的需要，总公司已提出“采煤与采气并重，卖煤与卖瓦斯并重”，“安全采煤求生存，抽采瓦斯奔小康”的指导思想，通过积极工作，更加精细的管理，搞好瓦斯抽采与利用工作，为企业生存发展创造条件。64谢 谢 大 家！65