毕 业 论 文
论文题目： 煤矿瓦斯防治技术
专业名称: 矿井通风与安全
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煤矿瓦斯防治技术
【摘要】我国煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源，我国目前国有煤矿大多数属于瓦斯矿井，其中高瓦斯矿井和突出矿井占全国矿井总数的44%，预防和瓦斯治理是实现煤矿安全生产的关键，提高瓦斯抽放效率是煤矿安全生产的重中之一，也是煤矿瓦斯治理的重中之重。只有改进抽放工艺、加大抽放力度才能有效确保煤矿安全生产。
【关键词】回采抽放；掘进工作面抽放方法；采空区抽采；抽采效果；回采工作面瓦斯抽采效果；掘进工作面瓦斯抽采效果；瓦斯事故预防措施；瓦斯积聚处理；防止瓦斯引燃的措施。
目 录
第一节 瓦斯抽采技术与管理............................................................................ 1
一、瓦斯涌出量构成分析............................................................................ 1
二、瓦斯抽放方法：.................................................................................... 2
1、瓦斯抽放方法的选择：.................................................................. 2
2、瓦斯抽放钻孔施工工艺：.............................................................. 2
（一）回采工作面预抽及卸压抽采.................................................... 2
（二）煤巷掘进工作面预抽瓦斯方法................................................ 2
（三）采空区邻近层抽采瓦斯方法.................................................... 3
（四）采空区抽采瓦斯方法................................................................ 3
3、抽采参数确定.................................................................................. 3
（一）、回采工作面抽采参数确定...................................................... 3
（二）、掘进工作面抽采参数确定...................................................... 3
（三）、邻近层瓦斯抽采参数确定...................................................... 4
（四）、采空区闭墙插管抽放布置参数.............................................. 4
三、钻孔的封孔与连接................................................................................ 4
四、瓦斯抽放管理........................................................................................ 4
第二节 抽采效果.............................................................................................. 5
第三节 瓦斯事故预防措施................................................................................ 6
一、搞好通风工作，保证各用风地点风量满足要求................................ 6
二、严格各项管理制度，加强瓦斯检查.................................................... 6
三、瓦斯积聚处理........................................................................................ 6
四、防止瓦斯引燃的措施............................................................................ 7
五、发生瓦斯积聚、超限后恢复生产的措施............................................ 8
六、防止瓦斯事故扩大措施........................................................................ 8
七、加强管理................................................................................................ 9
煤矿瓦斯防治技术
第一节 瓦斯抽采技术与管理
正邦煤业已建立地面固定瓦斯抽采系统，设有高、低负压两套抽采系统，其中高负压抽采系统装备两台型号为2BEC52型水环式真空泵，流量为205m³/min，配用隔爆型电动机功率为250kw，电压等级10kv；低负压抽采系统装备两台型号为2BEC72型水环式真空泵，流量为505m³/min，配用隔爆型电动机功率为630kw，电压等级10kv。抽采管路沿回风立井敷设，风井井筒中安装一趟Ø529mm环氧树脂涂层复合钢管高负压抽采主管路和一趟Ø630mm环氧树脂涂层复合钢管低负压抽采主管路。
一、瓦斯涌出量构成分析
根据正邦煤业矿井瓦斯涌出量预测，矿井、回采工作面的瓦斯涌出量构成结果见表1-1、1-2
表1-1 矿井瓦斯涌出量预测结果
表1-2 回采工作面瓦斯涌出量构成预测结果
根据表1-1、1-2和矿井开拓开采以及地质条件等情况可知，正邦煤业瓦斯涌出来源主要是本煤层、邻近层及采空区瓦斯涌出；所以瓦斯抽采的重点是加强本煤层、邻近层及采空区瓦斯抽采。
二、瓦斯抽放方法：
1、瓦斯抽放方法的选择：
根据矿井瓦斯抽采方法选择的原则并结合了正邦煤矿15号煤层的地质条件，确定了矿井的抽采方法，具体见表1-3。
表1-3 瓦斯抽采方法
2、瓦斯抽放钻孔施工工艺：
（一）回采工作面预抽及卸压抽采
由于矿井不具备开采保护层条件，且矿井15号煤层属于可以抽采煤层，因此，设计在回采工作面进风巷及回风巷采用顺层钻孔预抽回采区域煤层瓦斯。
钻孔布置在工作面进、回风巷中，设计预抽钻孔直径∮94mm；钻孔间距2m，钻孔开孔位置距巷道底板1.5m左右，设计钻孔长度为130m，钻孔的封孔段长度8m。
（二）煤巷掘进工作面预抽瓦斯方法
煤层巷道掘进过程中在巷道的两侧每隔50米打一个钻场，钻场在两帮迈步式布置，每个钻场布置4个钻孔，分两排二列布孔，每排2个钻孔，每个钻孔孔深为100米，钻孔与巷道夹角平行。
（三）采空区邻近层抽采瓦斯方法
15号煤层回采工作面采用顶板走向高抽巷抽放方法进行邻近层瓦斯抽放。在15号煤工作面上部36米处布置顶板走向高抽巷，高抽巷水平投影距工作面回风顺槽距离20米左右，抽放上邻近层瓦斯。
（四）采空区抽采瓦斯方法
井下老采空区内存在大量瓦斯，老采空区瓦斯大量涌出会增加采区及矿井的通风压力。采空区瓦斯抽放属于卸压抽放，采空区瓦斯抽放具有抽放量大、来源稳定等特点。根据15#煤层煤层赋存条件和巷道布置情况，正邦煤业采用采空区埋管法抽放方法治理现采空区瓦斯。根据老采空区涌出量大的特点，选用全封闭式抽放方法。
3、抽采参数确定
（一）、回采工作面抽采参数确定
钻孔位置：工作面进、回风巷内；
钻孔角度：垂直巷道中线、平行于工作面、水平上仰2～3°（根据煤层赋存实际情况调整）。
钻孔直径：∮94mm；
钻孔长度：130m；
钻孔间距：2m；
封孔方式：聚胺脂封孔；
封孔长度： 8m；
抽放时间：钻孔预抽时间360天。
（二）、掘进工作面抽采参数确定
钻孔位置：巷道开口位置左右15m范围内；
钻孔间距：0.4m；
钻孔层数间距：双层，间距0.4m；
钻孔间夹角：与施工巷道中线垂直；
终孔直径：∮94mm；
钻孔倾角：平行于煤层；
钻孔位置：距巷道底板1.2m左右；
钻孔长度：100m；
封孔长度： 8m
封孔方式：聚胺脂封孔。
（三）、邻近层瓦斯抽采参数确定
巷道长度：与工作面顺槽长度相等
高抽巷高度：36m
垂直投影与回风巷水平距离：20m；
抽放巷道断面：2.0m×2.0m；
与管路连接方式：施工闭墙，插入管路。
（四）、采空区闭墙插管抽放布置参数
采空区闭墙插管抽放瓦斯，是解决采空区瓦斯向外涌出的一项行之有效的措施，但要求闭墙密闭性好，以保证抽放瓦斯的浓度。闭墙两端用料石或普通建筑用砖砌成，里外围墙，厚度不小于0.3m。闭墙总厚度为2.5m，为保证密闭性，将巷道四周墙壁挖出深约0.4m的槽沟，将料石镶嵌进去，中间留有不小于1m的空间用土夯实，将瓦斯管放在闭墙的上部。未抽放前用堵盘将瓦斯管外口堵严，以免向外泄漏瓦斯。
三、钻孔的封孔与连接：
1、钻孔封孔：每个钻孔施工完毕后及时封孔，封孔选用聚胺脂，不得用黄泥或其它材料封堵，封孔长度不得小于8m，封孔1小时后方可连接，以防聚胺脂未凝固而漏气。
2、钻孔的连接：每个钻孔封好1小时后方可连接，每个钻孔必须有独立的闸阀，流量观察装置、放水器和观测孔（观测孔直径不得小于6mm），用铠装胶管与支管连接，不得折死弯。
四、瓦斯抽放管理
1、本煤层抽放钻孔必须穿在煤层中。
2、每个钻孔施工完毕后，及时封孔，封孔选用聚氨脂，不得用黄泥或其他材料封堵，封孔长度不得小于8m。
3、每个钻孔封好1小时候方可连接，每个钻孔必须有独立闸阀、流量观察装置、防水器和观测孔（观测孔直径不得小于6mm），用铠装胶管与支管连接，不得折死弯。
4、每个钻孔施工完毕后，由通风科进行验收，抽放队负责建立瓦斯抽放钻孔“一孔一档”档案，定期对钻孔抽采情况进行分析。
5、抽放管路必须按照有关规定安装，凡新安装的瓦斯抽放管路，必须做气密性试验，千米漏气不高于3m3/min。
6、每一抽放工程施工完毕后，必须由矿总工负责组织有关部门进行验收（验收内容包括钻孔数、钻孔布置参数、管路铺设情况、漏气试验等。）
7、瓦斯抽放泵站管理
（1）瓦斯抽放泵站要建立循检制，抽放泵司机应经常对抽放泵、抽放管道、安全设施、供水系统等情况进行循回检查，发现问题及时处理。
（2）瓦斯泵内瓦斯每班至少检查三次，泵房内瓦斯浓度不得超过0.5%，机体附近30米处瓦斯浓度不得超过1%。要在抽放泵内安设瓦斯监控探头，当瓦斯浓度达到0.5%时，能够自动切断泵房内所有电器设备电源。
（3）瓦斯抽放泵的开停制度，必须执行以下的规定：
1）正常的瓦斯抽放泵更换及瓦斯抽放泵的有计划停运，要经过技术矿长批准。编制专门的安全技术措施。
2）如因停电、故障等原因瓦斯抽放泵临时停运，要立即通知矿调度及分管领导，采取措施进行处理。
3）瓦斯抽放泵的启动，要经过分管领导的批准，并汇报矿调度室，任何情况下，不得私自决定启动抽放瓦斯泵。
第二节 抽采效果
目前采用高负压预抽的混合流量是76 m3/min，瓦斯浓度是11-13%，采用低负压抽放的混合流量是400m3/min，瓦斯浓度是20-22%，平均抽放纯瓦斯量为
93.12 m3/min，回采面的抽采率是86%，矿井的抽采率是71%。回采工作面通过釆前抽、边采边抽和掘进预抽等瓦斯综合抽放方式，大大降低了采掘工作面的瓦斯涌出量，确保矿井的安全生产。
第三节 瓦斯事故预防措施
一、搞好通风工作，保证各用风地点风量满足要求：
正邦煤业通风方式为中央并列式，主斜井、副斜井、进风，回风立井回风，通风方法为抽出式，矿井采用两台FBCDZ-8-No25B型轴流式通风机进行通风，一台工作，一台备用，反风方式采用风机反转形式直接反风，掘进工作面采用全风压配合局扇供风；采煤工作面采用U型通风系统，井下各用风地点，都实行独立通风。在通风设施上严把质量关，同时加强各处风门的管理。通风科巡回检查风门闭锁情况，绝不允许两道风门同时打开，重点地方的风门配备专门监督人员，以避免风门打开造成风流短路而引起的瓦斯灾害。
二、严格各项管理制度，加强瓦斯检查：
每个工作面配备专职瓦斯员检查瓦斯，瓦斯员必须是经上级主管部门培训合格并取得上岗证的人员担任，瓦检器必须可靠、完好、标准。瓦斯检查必须严格执行巡回检查制度、三对口制度、一炮三检制度、三人联锁放炮制度，严格执行瓦斯超限停电撤人制度、严禁瓦斯超限作业，严格执行瓦斯巡回检查制度，对检查中发现的问题，立即汇报通风科，当班组织处理。通风瓦斯仪器、仪表必须严格管理。一通三防人员严格定期培训，严格考核，加大监督与惩罚力度。努力提高特殊工种人员素质，增强责任心，提高抗灾救灾能力，防患于未然。2013年度，严格按照质量标准对井下各区域进行监控系统的设置，除了每天进行风电、瓦斯电闭锁检查外，每班循环检查监控系统。同时加强仪器、仪表的校验工作，提高仪器、仪表的准确性、灵敏性。
三、瓦斯积聚处理：
井下任何一处瓦斯积聚都可能成为瓦斯灾害的根源，正邦按以下规定及时安全地处理瓦斯积聚：
1、临时停工点不得停风，出现停风时，停工区域内瓦斯浓度达到3%，不能
立即处理时，必须在24小时内予以封闭，停风区域内必须切断电源、水管、道轨等，设置栅栏、揭示警标，禁止人员进入，瓦斯员每班至少检查一次。
2、掘进巷道局部冒顶积聚的瓦斯，可采用挂设风帘冲淡或充填的方法处理，必须严格检查瓦斯是否局部积聚，采用砌碹支护时，必须及时处理积聚的瓦斯后方可进行作业
3、综采工作面上隅角瓦斯积聚时，采用上隅角挂风帘的方法吹散积聚瓦斯。
4、顶板附近层状瓦斯积聚的处理：
层状积聚瓦斯常为瓦斯灾害的根源，预防和处理的方法是首先加大局扇功率，加大风量，确保掘进头风量满足要求，其次是加大顶板附近风速，根据科学计算确保独头巷风速满足要求且形成充分紊流流动，同时每隔7米挂设风帘让风流达到顶板，以增大巷道顶板的风速。
5、掘进巷道放炮后以及割煤时短暂时间内瓦斯超限的处理：
短暂时间内瓦斯超限的处理方法，首先更换局扇功率，确保掘进头风量满足要求，同时控制工作面割煤速度，其次要严格执行放炮停电制度，并加强瓦斯电闭锁、风电闭锁装置的管理，严格控制装药量，同时采用超前预抽，增大抽放孔径的办法，减小瓦斯量，此计划已在具体抽放计划中。
四、防止瓦斯引燃的措施：
1、严禁和杜绝一切火源：我矿井下严禁从事电焊、气焊等工作，如有特殊情况需要焊接作业时必须制定具体专项安全技术措施，经总工程师、矿长批准，并严格按措施监督、执行、落实。加强检身制度的落实，严禁携带烟火下井。井口房、风机房周围20米范围内，禁止有明火。矿灯必须完好，严禁在井下拆开或敲打矿灯。工作面打眼放炮时封泥材料及封泥深度和放炮必须符合规程要求，严禁放糊炮和明炮，严禁用炮崩落卡在溜煤眼中的煤，放炮坚持使用水泡泥，同时由我矿安监站、通风科每班巡回检查，对违章人员进行重处重罚，连带班组长和该队队长责任。
2、该矿的机电设备入井必须由机电科进行验收，并贴上验收合格证，方可入井。电气设备安装到位后，由机电科检查确定其符合质量标准化要求时方可投
入运行，并且由机电科防爆组人员每班循环检查，发现问题立即处理并追究责任。
3、防止机械磨擦火花和磨擦发热：在爆炸性危险的气体环境中，磨擦发热的部件安设过热保护装置和温度检测报警断电装置，采煤机避免截割坚硬岩石，特别是刮板机、输送机的液压联轴节，必须按规定注不燃性介质，机尾滚筒决不能带病运行，并且有降温措施。我矿采用机电包机制，各包机人员必须在机器运行前检查各部件的情况，发现问题立即处理后方可投入运行，机电科每天对所有机械巡检一次，发现问题立即处理且追究责任，各包机人员做好机器设备开、停及运转的各种台帐和记录。
五、发生瓦斯积聚、超限后恢复生产的措施：
瓦斯积聚、超限或停风、停电引起瓦斯超限后经制定处理措施并处理完善后，必须由通风科、安监站组织检查确认无一处瓦斯超限、积聚，确认回风流区域内风电、瓦斯电闭锁完好时，并用书面的形式上报技术副矿长和调度室后方可由矿调度室下令恢复生产工作，且通风科必须有处理记录和措施。
六、防止瓦斯事故扩大措施：
1、在技术措施方面有：
①实行分区通风，禁止一切不合理串联通风。通风系统必须合理，网路力求简单，避免角联通风。
②每一入井人员都必须熟悉灾变时的撤退路线并能迅速抢救遇险人员，以减小灾害程度。
③及时清理积尘，以防止煤尘参与爆炸。
2、在安全装备和装置方面：
①主要通风机出风井口装设防爆门或防爆井盖，且爆炸时能被冲开，以释放能量。
②按《规定》要求安装隔爆设施以阻隔火焰传播，防止发生连续爆炸。 ③入井人员佩带自救器，以便在发生爆炸时安全逃生。
④井下安装反风设施以利灾害发生后能及时反风。
七、加强管理：
通风部门的值班领导，必须当班审阅瓦斯检查报表和监控报表、通风日报，掌握井下瓦斯变化的情况，并预见性的把瓦斯超限、积聚消灭在萌芽状态中，重大问题必须立即向矿调度室汇报，通风、瓦斯、抽放日报必须送矿长和总工程师审阅。
回风井或总回风中瓦斯、二氧化碳浓度超过0.70%，矿总工程师负责组织查明原因，进行处理并上报矿长。
采掘工作面回风流中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.8%时，必须停止工作面的各种作业，撤出人员由专职部门组织处理。放炮地点附近20米以内风流中的瓦斯浓度达到0.8%时禁止放炮。
采掘工作面及其它作业地点风流中瓦斯浓度达到1.5%时，必须停止工作，切断电源，进行处理；电气设备附近20米内风流中沼气浓度达到0.8%时，必须停止运转、切断电源、撤出人员进行处理。
采掘工作面体积大于0.5m3的空间积聚瓦斯浓度达到2%时，附近20米内，必须停止工作、撤出人员、切断电源进行处理；因瓦斯浓度超过规定值切断电源的电气设备必须在瓦斯浓度降到《规程》规定之下时，方可启动机电设备。