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[关键词]煤与瓦斯 突出 防治 研究
[中图分类号] TD713 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-12-24-1
若想要有效的解决煤与瓦斯突出的问题,首先,就要加强对瓦斯地质的研究与勘探,掌握煤与瓦斯突出的内在影响因素和规律,只有这样,才能制定出有效的预防煤与瓦斯突出的事故,并且针对突发的事故也能够妥善的处理,尽可能的减少煤与瓦斯突出事故产生的危害,解决煤炭行业中危害最大的问题,保证煤炭行业的健康持续发展。
1煤与瓦斯突出问题概述
所谓的煤与瓦斯突出,是指煤矿在生产的过程中出现的一种极其复杂的矿井瓦斯动力现象。煤与瓦斯现象产生时,煤体能够向巷道或者采场空间抛出大量的煤炭,喷出大量的瓦斯,并且这些现象是在相当短的时间内完成的[1]。
一旦发生煤与瓦斯突出的现象,不仅会给施工人员带来极大的生命安全威胁,还会给煤矿企业造成极大的经济损失,最终影响社会经济运行的各个方面和各个环节,制约国民经济的健康持续发展。
由此可见,有效的预防煤与瓦斯突出的重要性。
2加强瓦斯地质研究和勘探,把握煤与瓦斯突出的影响因素及规律
2.1煤与瓦斯突出的影响因素
造成煤与瓦斯突出的影响因素主要包括两方面的原因,首先就是受到煤与瓦斯的地质条件影响而产生的煤与瓦斯突出现象[2]。
在自然界中,瓦斯主要以气体、液体和固体三种形式存在,但是在煤矿中,瓦斯主要是以气体的形式存在,在煤矿巷道和采场中最常见到的也是气体的瓦斯。因此,在煤炭系统中,也将瓦斯作为一种气体地质体,这也是瓦斯区别于其他地质体的主要特征。
然而,导致煤与瓦斯突出的地质条件却是一套相互有成因联系的地质因素组合[2]。之所以说煤与瓦斯突出的地质条件是一个组合体,主要就是因为煤与瓦斯存在于不同的地质构造类型中,并且表现出的存在形式也有很大的差别。煤矿存在于井田地质构造中,而整个地质构造的类型,以及煤层的厚度又决定了煤矿的分布结构,这又是影响瓦斯突出区域分布的原因。
这些因素之间是相互影响、相互制约、相互之间有成因的联系的,将这些因素组合在一起,就是煤与瓦斯突出的影响因素。
2.2瓦斯地质条件的基本特征和规律成因
在煤与瓦斯形成、分布、运移、赋存、聚集等各种特征和规律的作用下,形成了煤与瓦斯突出的基本特征和规律,这是进行煤与瓦斯突出问题研究的基础[3]。
我国的整体地质构造是相当复杂的,而这种复杂性又导致煤与瓦斯的分布也具有一定的特点和规律,在地质构造不断发生变化的同时,煤与瓦斯的分布也在不断的变化,就导致煤矿企业对煤与瓦斯的分布特点和规律的把握难度变大,不能及时预测出煤与瓦斯突出事故,在发生突出事件时也不能采取有效的对策。
3加强瓦斯地质研究,防治煤与瓦斯突出的对策
3.1加强对煤与瓦斯的地质勘探工作
煤矿企业在进行煤矿资源的开采时,首先要对煤与瓦斯的地质构造和地质特点进行全面的勘测,这是煤矿开采的首要前提。
首先,煤矿企业应该采用先进的技术,进行全面的地质构造和地质特点的勘测,保证勘测环节的有效性,使勘测出的数据真实可靠。
其次,要将勘测出的这些数据进行全面的分析和处理,综合评定煤与瓦斯的地质特点,并将其做成煤与瓦斯地质图,为企业的开采活动提供重要的依据。
3.2制定有效的防治煤与瓦斯突出事件的对策
根据煤与瓦斯地质图,并且结合矿区自身的特点,制定出有效防治煤与瓦斯突出问题的规定和对策,并且要严格按照这些规定来进行煤矿的开采。
在开采的过程中务必要注意随时掌握矿区的地质变化,根据这些变化制定出相应的预防措施,并且在煤矿开采的过程中,还应该随时根据煤与瓦斯地质条件的变化,改变和完善预防及应对的措施,加强各个部门之间的合作,尽可能的减少发生煤与瓦斯突出事件造成的影响和危害。
3.3加强对煤与瓦斯地质预报工作
煤矿企业应该将煤与瓦斯预报工作放在工作中的重要位置上,加强预报工作对开采工作的指导作用,这是有效预防煤与瓦斯突出事件,降低损失的重要手段。
预报工作的内容主要是以重点呈现煤与瓦斯易产生突出的地质构造区为主,对其他的非重点区域也不能放松。
另外,还要结合过去发生煤与瓦斯突出事件的特点、严重程度和当时采取措施的有效程度来进行解决当前煤与瓦斯突出事件的有效解决对策,务必要保证采取这些对策的科学性、合理性和可行性。
只有这样,才能保证在煤与瓦斯突出事件发生之前能够进行人员和设备的转移,才不至于在发生煤与瓦斯突出事件时不知所措。
4总结
通过上文的分析,我们能够总结出,煤与瓦斯的突出产生的危害是无法估量的,这就需要不断的加强对瓦斯地质的研究工作,找到煤与瓦斯地质条件的影响因素和规律,制定出有效的预防和应对措施,最大程度的减少煤与瓦斯突出造成的危害和影响。
参考文献
[1]张超.煤巷掘进中深孔松动控制爆破防治煤与瓦斯突出技术的研究[J].中国地质大学(北京),2010,4(05):119-120.
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关键词 治理技术管理保障根治瓦斯
中图分类号:X752 文献标识码:A 文章编号:
引言
煤炭是我国重要的基础能源,占全国一次能源消费的70%左右,在国民经济中具有重要的战略地位。改革开放以来,煤炭工业取得了长足发展,产量持续增长,生产技术水平逐步提高,安全生产条件有所改善,但仍然存在着增长方式粗放、安全事故多发、资源浪费严重、环境治理滞后等问题,特别是安全事故多发问题令世人关注。
我国煤矿事故呈现以下几个特点:一是事故总量过高,近年来,全国煤矿每年死亡人数为6000人左右,损失十分严重;二是特大事故尚未得到有效遏制,一次死亡10人以上的特大事故每年发生数十起,死亡1000多人。特别是近年来接连发生数起一次死亡百人以上的特别重大事故,教训十分沉痛;三是瓦斯事故比例高,人员伤亡大,在特大事故中80%以上是瓦斯事故,每年因瓦斯事故造成的死亡人数约2000人,占事故总死亡人数的近1/3,因此,预防瓦斯事故是我们工作的重中之重。目前瓦斯治理存在问题有:
1、采掘接续较为紧张,不能为区域预抽提供必要的空间和时间,限制了区域预抽瓦斯措施的有效实施。
2、煤矿职工队伍素质较低,安全管理难度加大,煤矿职工队伍素质问题直接威胁安全生产。
3、超能力生产问题突出。煤炭超产造成的安全隐患十分严重。
4、部分煤矿领导仍然以生产为主,对矿井的瓦斯治理不太重视。
一、局部瓦斯治理技术措施
1、边掘边抽
掘进期间瓦斯绝对涌出量超过3m3/min风排解决不合理时,按照回采巷道两帮钻场间距100m,一侧钻场间距200m,迈步式布置巷帮钻场,施工边掘边抽钻孔,保证正常掘进。每个钻场内施工4~6个走向边抽边掘钻孔,孔深100m,孔径φ133mm,终孔距煤层顶板2--4m,距巷道边平距最小为10m,终孔孔间距5m。
2、采前预抽
采前预抽以工作面顺槽顺层倾向区域预抽钻孔为主。钻孔深度不小于130米。
3、高抽巷抽采
高抽巷布置在距煤层顶板以上5-10m的岩层中,内错回顺20m,贯穿整个工作面走向,外端封闭压管抽放。
4、高位裂隙钻孔抽采
高位裂隙钻孔开孔位置距工作面200m,孔径153mm,层位布置在煤层顶板以上10-35m,终孔位置在工作面上隅角附近,能有效的抽取工作面上隅角瓦斯补给源。
二、根治瓦斯治理系统优化
(一)生产系统
加大主系统巷道开拓力度,加快开拓进度,实现后退式开采,同时对矿压显现、矿井应力的分布状况及主应力方向等进行专项研究,摸清采面前方超前应力分布情况,留足主系统巷道的保护煤柱,尽可能减少采动对其影响,并根据应力分布状况,改变现有巷道支护方式,加强支护管理及后期预防。减少因系统巷道维护造成的大量人力、物力投入,缓解矿井目前掘进队伍不足、接续紧张、瓦斯区域治理难以统筹安排的不利局面。
(二)抽采系统
1、地面抽采井
为进一步提高瓦斯区域预抽效果,扩大地面抽采井组规模,扩大对西翼未抽采区域的预抽范围。
2、井下抽采系统
根据瓦斯来源实现分源抽采,投入在线计量装备。分源自动计量和人工计量装置根据井下抽放地点、抽放管路进行合理安装。
(三)通风系统
优化矿井通风系统,加大巷道支护强度和扩巷降阻维修力度,降低井巷通风阻力,提高矿井通风系统的稳定性、可靠性、科学性。
三、管理保障
(一)理念
树立“瓦斯超限就是事故”,“瓦斯超限是可以预防和避免” “只有打不到位的钻孔,没有治不了的瓦斯”、“地质尖兵、掘进先行”的瓦斯治理理念,坚持高投入、高素质、强技术、严管理,构建“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯综合治理工作体系,完善抽采系统,逐步实现区域预抽,以抽定采,确保“抽、掘、采”良性循环,建设本质安全型矿井。
(二)制度
1、健全以矿长全面负责的责任制度体系,明确各级管理人员和各个岗位的职工在安全生产别是瓦斯治理工作中应负的职责,严格责任追究,确保各项制度和措施的落实到位。
2、建立瓦斯治理考核制度,制定瓦斯治理激励政策,对完成预抽量、抽采量及钻孔施工工程量的单位进行奖励;对完不成目标责任的单位及单位主管进行处罚。
3、健全瓦斯防治规章制度,把通风、抽采、监控、防尘、防火等各个环节各个岗位的工作要求,全部纳入规范化、制度化轨道,做到有章可循。根据井下条件的变化和出现的新情况、新问题,不断修改、充实、完善规章制度和各项措施。建立隐患排查制度,及时排查治理瓦斯等隐患。
4、在根治瓦斯治理规划的基础上,制定瓦斯治理规划年度实施细则,将规划目标分解落实到年度工作计划中。编制矿井年度工作计划,明确年度瓦斯治理规划目标、工作任务及措施,并制定目标责任制,责任落实到部门和个人。同时,制定瓦斯治理规划工程、项目完成检查考核办法,确保瓦斯治理目标任务的完成,从而达到彻底根治矿井瓦斯的目标。
(三)队伍建设
1、按照“五个一流”的标准(一流队伍、一流管理、一流技术、一流装备、一流作风),组建专业化施工队伍。对某些技术比较集中、业务单一的专业,比如打钻抽采,把现有力量集中管理和使用,提高工资待遇,专门从事打钻、抽采,不仅可以解决力量薄弱的问题,更有利于培养成技术精干、业务纯熟、装备先进的专业化队伍。
2、坚持以效定编、以编定岗、以岗定员的原则,提高井下职工队伍文化结构及整体综合素质,实现人才强企战略,在劳动用工管理上变招工为招生,合理配置人力资源,挖掘人力资源潜力。在不断改善队伍结构提高整体员工水平的同时,还继续强化职工再教育再培训,鼓励职工采取函授、电大、自学等学习方式取得适合煤矿专业的证书,将高技能人才工作作为企业长远发展和人才强企战略目标来促进企业发展。
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在我国由于煤矿散发出的瓦斯产量相当于四川气田的年产量,但是由于瓦斯抽放率比较低,这种状况就造成瓦斯的利用程度大大的降低,主要的作为民用燃料或者是小量的运用在生产炭黑和甲醛、发电产业中,本文针对我国煤矿抽放瓦斯以及利用的现状进行分析,能够结合天然气以及现代化工的分离技术,来改变这种煤矿瓦斯现状。最终提出了解决的方案。
1、抽放瓦斯的利用方案
在我国煤矿事业中,制约抽放瓦斯利用的主要因素有:抽放瓦斯的浓度比较低、热值低、管输未净化瓦斯成本比较高、瓦斯抽放规模比较小、间歇抽放、抽放区远离消费区,这些制约因素都影响着瓦斯的使用情况,因此为了使得抽放瓦斯得到更好的利用,就应该做出合理的方案选择。在瓦斯的研究中,它属于一种近似于天然气的物质。其浓缩和利用最终归于天然气的净化,贮运和利用,在煤矿抽放瓦斯和利用中其自身的特点有:抽放瓦斯的净化。在抽放瓦斯中含有许多化学杂质,这些杂质的存在就大大的降低了瓦斯的热值,并且增大了输气管道的负荷以及腐蚀的程度,因此这些瓦斯必须要通过净化、浓缩、来满足各行产业的使用,针对这种天然气物质来说,它净化的方法有:溶剂吸收法和固体吸收法。由于溶剂吸收法和固体吸收法不能够用于抽放瓦斯的净化过程,这就出现了脱除抽放瓦斯来将瓦斯净化。在净化的过程中需要根据不同物质的沸点进行区分,因此这就出现了深冷法净化抽放瓦斯方案和PSA法浓缩瓦斯中的甲烷。
这种深冷法瓦斯抽放能够除去抽放瓦斯中大部分的杂质,但是它的能耗比较高,在设备中材料的选用比较昂贵,因此,这种深冷瓦斯不适于气量小,杂质高以及间歇生产的抽放瓦斯净化处理。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http://总第526期2013年第43期-----转载须注名来源而PSA法,该技术移植于抽放瓦斯的净化,在处理们的过程中甲烷进行回收。自身的优点是:常温、低压进行,操作比较简单,弹性大,装置能够完全的撬化。因此对于我国煤矿事业中抽放瓦斯技术主要的是采用PSA法净化抽放瓦斯。
2、净化瓦斯的贮运以及利用
在瓦斯的净化中,其贮运以及运输十分的关键,由于它自身的气量比较小、间断抽放、生产区远离消费区,因此这就增大了瓦斯的贮运和运输。为此提出了高压法以及吸附法。在高压法中,它通过贮运能够为汽车提供燃料。在贮运中必须要建立一个固定式压缩气站由于工序复杂,并且投资大,因此一般不常用;而吸附法中,主要的是在高压法的基础上进行改进,它在净化中的优势是:材料多,质量轻、投资小、使用方便以及安全可靠。通常在工业中使用的比较广泛。
在瓦斯净化的利用中,煤矿抽放瓦斯回收利用的最佳技术是:在变压吸附净化后进行活性炭吸附瓦斯贮运最终使用到天然气汽车燃料中。
3、撬装式抽放瓦斯净化、贮运以及利用
在撬装式系统中,该技术是对矿井瓦斯进行纯化、回收、贮运以及利用,在抽放瓦斯进入PSA装置进行净化后,能够去除其中的空气、水分以及其他的杂质,将瓦斯的净化程度提升。然后将净化瓦斯再经过单级压缩机进行压缩,在充入内装活性炭的钢瓶中进行贮运,最终得到吸附瓦斯,使用在汽车用户中去。在撬装式系统中,其自身的特点是:所需要的设别比较少、体积小、机动性强,然而整个装置是一个组合装置。它能够根据需要进行具体的安装于煤矿的井口或者是汽车上,然后有汽车在矿井内进行运输;自身在操作中的弹性比较大,比较容易启动,并且能够在常温、低压状态下进行工作。这就大大的降低了生产的成本,提高了安全性;吸附瓦斯贮罐自重比较轻,形状的选择比较大;在贮气量中占得比例大。
撬装式系统的技术:它主要采用的是变压吸附法、吸附法进行净化抽放瓦斯以及NGV技术。其中变压吸附法在净化抽放瓦斯中,它能够将瓦斯中的甲烷进行压缩,并且不需要冷换设备,操作比较简单和弹性大,在连续生产以及自动控制中有着明显的优势。在PSA技术中,它作为天然气吸附的核心技术,最终形成的ANG为燃料能够在汽车的启动、加速、爬坡等性能中有着重要的作用。而NGV技术中,该技术主要的是为汽车的理想材料贮备的。能够在环保、经济、安全的性能上迅速的发展到汽车燃料中,在高质量的使用中大大的延长汽车的使用寿命。
撬装式抽放瓦斯技术的利用,它主要的是从经济因素中考虑的。改系统的投资比较合理,吸附法使用后有着较好的经济效益,当作为家用燃料时,除用200L贮罐贮气,并且具有集装的贮罐优势,能够右汽车牵引,作为流动气站的重要选择。而在抽放瓦斯的利用中对于吸附作为汽车燃料时,它明显的优越于柴油,并且耗能比较小,具有很明显的经济效益。除此之外,对于撬装式抽放瓦斯和利用还具有一定的环保效益和社会效益,并且对于干煤层的开发有着重要的作用。
4、总结
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关键词:煤与瓦斯突出动力现象
一、煤与瓦斯出防治理论现状
1、煤与瓦斯突出机理研究事故的发生,严重地威胁矿山的生产及工人的生命安全。
因此各采煤国家投入了大量的人力物力,开展突出机理、预测及防治技术的研究,提出的关于突出机理的假说已有十几种。国外主要可归为4 类观点:地应力假说、瓦斯作用假说、化学本质假说、综合作用假说。其中以综合假说―――地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三因素综合作用的假说得到大多数煤矿瓦斯科技工作者的赞同。
2、煤与瓦斯突出预兆突出预兆主要有以下几种
2.1声响预兆:煤体中发出闷雷声、爆竹声、机枪声、嗡嗡声等,这些声响在我国许多突出矿井统称为“煤炮”。在个别突出发生前,也会出现渗水声和其他声响。
2.2煤结构变化预兆:煤层层理紊乱、煤变松软、煤变暗而无光泽、煤干燥和煤尘增多等。
2.3地压方面的预兆:支架来压、掉渣、片帮、工作面煤壁外鼓、底鼓、煤眼变形装不进药等。
2.4瓦斯方面的预兆:风流瓦斯浓度增大瓦斯浓度忽大忽小、打钻时夹钻顶钻、钻孔喷煤喷瓦斯等。
3、传统的煤与瓦斯突出预测预报方法
3.1 传统的突出预测方法传统的煤与瓦斯突出预测方法是静态的不连续接触式预测。
静态预测的根据就是含瓦斯煤体性质及其赋存条件的某些量化指标。这些指标主要包括瓦斯指标、煤层性质指标、地应力指标或它们的综合指标,预测则是考察其中的单个或同时考虑多个指标是否超过临界值。具体说来,目前较多采用的指标有钻屑解吸指标K1 值、钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑量S、瓦斯放散指数P、煤体普氏系数f、瓦斯压力P 等[2]。
3.2 传统预测方法的不足静态法打钻及参数测定需占用作业时间和空间,工程量很大,预测作业时间也较长,对生产有很大的影响。
预测所需费用也较高。并且这种静态法的准确性也不是很高,易受人工或其它各种因素的影响,煤层或煤体及其内部所含有的瓦斯并不是均匀分布的,也不是稳定的。在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部的,并不能完全代表整个预测步长范围内的突出危险性,在预测时取得的结果也只是静态的,并不能完全代表煤体稳定前整个时期内的突出危险性。
4、国内外新型煤与瓦斯突出预测预报方法
煤与瓦斯突出预测预报由其产生机理假说衍生出以下几种方法:
4.1微震技术预测法研究表明,煤和围岩在受力变形和破坏过程中,会发生破裂震动,从震源传出震波或声波,当震波或声波的强度和频率达到一定数值时,就会出现煤岩体的突然破坏,发生冲击地压和(或)突出。煤岩体内的震动波可以被安设在煤体内的探测仪器(如地音器或拾音器)所接收,经放大并记录下来。20 世纪70 年代初以来,美国矿业局就用标准微震技术研究煤层结构破坏。同时,采用超声波监测技术来监测岩层响声能量,研究人员利用低频(1~10kHz)微震技术监测和确定最可能发生冲击地压和突出的地点, 利用高频(40~110kHz)微震技术确定发生突出的时间[3]。
4.2电磁辐射预测法电磁辐射预测的原理是在煤岩层受力变形破坏过程中会产生电磁辐射,电磁辐射强度取决于所受力的大小和煤岩体的物理力学性质。电磁辐射与煤的应力状态及瓦斯状态有关,应力越高、瓦斯压力越大时电磁辐射信号就越强,电磁辐射脉冲数就越大。在采掘工作面前方卸压区内,煤体发生屈服,大量裂隙形成,力及瓦斯压力降低。由卸压区到应力集中区,应力及瓦斯压力升高,在垂直于煤壁的内部方向上单位煤体产生的电磁辐射信号也越来越强;在应力集中区,应力和瓦斯压力达最大值,煤体的变形破裂过程最强烈,电磁辐射源产生的电磁辐射信号最强;进入原始应力区,不同深度方向上电磁辐射源产生的电磁辐射的强度将有所下降。
4.3煤层温度变化预测法其原理是瓦斯解吸时吸热,导致煤层温度降低,温度降低越明显,说明煤层瓦斯解吸能力越强,则冲击地压和突出危险性越大。突出过程中煤体在地应力作用下发生破坏时,吸附在煤体中的瓦斯就会从煤体中解吸出来,同时由于煤体破裂后裂隙空间增大,瓦斯气体的膨胀也将使煤体温度降低,因此突出过程中煤体温度的降低主要由瓦斯解吸和瓦斯膨胀吸热造成。实践表明,煤层瓦斯含量越高,这一效应越明显;凡是煤岩体温度突然大幅度降低,则预示着工作面附近有较大的地质构造(如煤层突然变厚、变薄、倾角突变等),有发生突出或地压变大的可能性[4]。其他预测法还有灰色理论预测法、分形预测法等等。
二、总结
瓦斯灾害治理是煤矿安全治理的重点,是煤炭工业走持续发展道路的前提和保证,也是社会和谐的重要因素.几十年来,我国在瓦斯灾害治理方面取得了可喜的成绩,但随着采矿产业的发展,生产能力的提升,采深的增大,矿井瓦斯涌出量倍增。因此,矿井瓦斯灾害防治工作要进一步加强,要结合我国煤炭地质的特点研究新的、较为前沿的瓦斯灾害防治技术,如微震技术、煤层温度变化预测技术和煤层温度变化预测技术等,还要在煤层气开发的关键技术方面做进一步的研究。研究表明,随着微震监测技术、电磁辐射技术和人工神经网络等理论的成熟,它们将在突出预测预报和防治中发挥着重要作用。
参考文献:
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【关键词】煤矿井下 瓦斯防治 抽放技术
社会工业的快速发展形成了对煤炭的极大需求,为了满足工业对煤炭的需求、促进社会经济的发展,煤炭开采业得到了快速地发展。但是需要注意的是煤炭开采在快速发展的过程中相应的开采、生产设施并没有得到同步的发展,煤炭开采环境十分恶劣,开采事故时有发生,给人们的生命财产安全带来了极大的威胁。其中,瓦斯安全事故是最常见的煤炭开采过程中容易发生的安全事故。一旦发生瓦斯事故,不仅会影响煤炭的正常开采,带来极大的损失;还会严重威胁人们的安全。所以,瓦斯的防治与抽放必须得到高度重视,为煤炭开采提供一个安全的生产环境。
一、煤炭井下瓦斯防治与抽放的重要性
(一)降低煤炭井下瓦斯压力,保障工人安全
在煤炭的开采过程中往往会出现一些瓦斯气体,这是由于煤炭形成的特殊性决定的,属于一种正常的开采现象。但是,如果瓦斯气体处于一个合理的范围,则不会对煤炭开采和开采工人的安全造成不利影响,但是如果瓦斯含量超出正常范围,煤层就会承受较大的压力。一旦压力过大,超出煤层的承受范围则会造成严重的瓦斯事故。所以对瓦斯进行抽放能有效降低煤层瓦斯的压力,避免因瓦斯过多而产生严重的瓦斯事故。
(二)保障煤炭井下瓦斯含量在正常范围内,提供一个安全的煤炭开采环境
瓦斯是一种对人体有害的气体,如果人体吸入大量瓦斯气体,会对身体造成极大的伤害。而在煤炭的开采过程中,开采工人往往要深入煤炭井下进行井下作业。但如果井下瓦斯含量过大,必然会对工人的安全造成不利影响。因此,对煤炭井下瓦斯进行抽放,可以降低瓦斯含量,为矿井工人提供一个安全的工作环境。
(三)科学回收利用瓦斯,降低我国能源压力
虽然瓦斯气体对人体有害,但如果利用得当也能取得较大的商业价值。特别是从能源角度上来看,瓦斯的重要性丝毫不输于煤炭。如果利用得当,瓦斯则是一种重要的能源。在煤炭开采过程中,对抽放的瓦斯进行合理运用,如可以充分发挥其重要的燃料功能,这能有效降低我国能源压力。
(四)降低大气污染,保护环境
在瓦斯进入大气之前对其进行抽放,可以避免瓦斯排放到大气中造成严重的空气污染,这在当今环境污染严重的今天是相当重要的。而且,瓦斯还可以被用来作为燃料。相比于煤炭能常规能源,瓦斯作为燃料的优势就在于它燃烧时排放的废弃物较少对环境的污染较小。这种对瓦斯的利用可谓是变废为宝,特别是对当今的环境保护有极其重要的意义。
二、常用的瓦斯防治与抽放技术
(一)开采层的瓦斯抽放技术
在煤炭的开采过程中,由于岩石裂缝的存在,再加上煤层承受着瓦斯冲击的压力,顶板的岩层极有可能会出现移动、下陷,从而形成较大的裂缝,危及煤炭开采的安全性。在这种情况下,对煤层或邻近的卸压煤层进行开采时,部分瓦斯会被卸压解吸。而且,伴随着岩层位移产生的裂缝通道,卸压瓦斯会集中汇聚到一起,形成瓦斯堆积。所以,为了保障安全,必须明确瓦斯汇聚集中的具置,及时控制解吸过程中煤层的压力。
(二)邻近层的瓦斯抽放技术
在对煤炭进行开采时,由于煤层陷落导致岩层也发生不同程度的变形,特别是邻近开采煤层的煤层会受到不同程度地破坏,或产生裂缝与卸压,这就大大增强了煤层的透气性,而卸压瓦斯则会趁机进入采空区。在这种情况下就可以采用钻孔的方式的方式对短距离内的卸压瓦斯进行抽放,这可以有效降低煤层的瓦斯喷涌。但是需要注意的一点是一定要注意邻近层与开采层的距离,以及有可能对结果造成影响的的开采厚度和岩石特性。
(三)采空区的瓦斯抽放技术
有开矿经验的工人都知道开采过程中的瓦斯涌出的主要原因是因为采空区的瓦斯产生了位移。所以,一定要重视采空区瓦斯抽放流量大、来源稳定的特点,根据特点合理安排开采活动,它们都有可能影响瓦斯抽放成功与否的关键。
(四)综合瓦斯抽放技术
综合瓦斯抽放技术是随着煤矿开采技术的发展而随之发展起来,其应用范围也比较广阔。综合瓦斯抽放技术融合了煤炭开采前的预抽、卸压瓦斯抽放以及采空区瓦斯抽放等多种技术,从而在很大程度上提高了瓦斯抽放的工作效率。综合瓦斯抽放技术是一项立体的抽放技术,它融合了其他抽放技术的优势,能更大程度上利用时间与空间,在保障煤炭安全生产的同时提高瓦斯抽放效率。
三、结语
“安全生产重于泰山”,所以在煤炭开采过程中一定要尽最大努力保障开采的安全性。而且,这也是煤炭开采工作进一步发展的重要要求。既然瓦斯事故是煤炭开采过程中多大发的安全事故,所以一定要事先安排好安全应急策略,尽量避免安全事故的发生;如果发生了安全事故,也要能第一时间启动应急措施,在任何情况下都要保障开采的安全性。还要注意的一点是为了保障开采安全,要时时更新瓦斯防治与抽放技术,运用科学合理的抽放技术为煤炭的安全生产形成保障。
参考文献:
[1]张林斌.煤矿井下通风瓦斯防治技术[J].能源与节能,2014,(8):63-64,74.
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【关键词】瓦斯;参数测定;涌出因素;防治措施
瓦斯治理工作的重心一直侧重于高瓦斯矿井,对于低瓦斯矿井的瓦斯异常涌出问题人们不够重视。这使得低瓦斯矿井发生局部瓦斯积聚和爆炸事故的频发。一方面低瓦斯矿井对瓦斯基本参数和瓦斯涌出规律的研究非常薄弱,加之生产管理上重视不够,防范不力;另一方面,我国在低瓦斯地区新建大量高产高效矿井,采用综采放顶煤及无煤柱开采等新技术,开采强度不断增加,矿井产量大,矿井绝对瓦斯涌出量大,通风效果不佳,频频出现瓦斯积聚及隅角超限现象。
1 宜兴煤矿概况
宜兴煤矿位于山西省中部,吕梁山东麓。井田范围为35.5km2,矿井生产能力120万t/a,矿井服务年限73.3a,本矿井采用抽出式通风。矿井通风系统为二期中央分列式。矿井分别由主斜井、副斜井、副立井进风,二号回风立井回风。矿井风量为200m3/s。
本井田可采煤层有:山西组的2号、3号煤层,太原组的5号、9号、10+11号等,各煤层特征如下:
2号煤层:煤厚0~4.50m,平均厚度1.63m,结构简单,煤层顶板为泥岩、砂质泥岩,局部为细砂岩,底板为泥岩或砂质泥岩。属局部可采的较稳定煤层。
3号煤:煤层厚度0.30~2.00m,平均厚度1.20m。结构简单,顶板多为泥岩或砂质泥岩,底板多为泥岩、砂质泥岩,局部见有细粒砂岩。
5号煤层:煤层厚度0~2.10m,平均厚度0.73m,为不稳定的局部可采煤层。顶板为黑色泥岩。底板以中、细粒砂岩为主,间有砂质泥岩。
9号煤层:煤层厚度1.15~1.70m之间,平均厚度1.44m,属稳定的全区可采煤层。老顶K2灰岩平均厚度5.80 m,底板岩性为泥岩、炭质泥岩。
10+11号煤层:煤层厚度在3.74~8.89m之间,平均厚度6.55m,属稳定的全区可采煤层。煤层结构复杂,常含1~4层夹矸,顶板为泥岩或砂质泥岩;底板为泥岩,少数为炭质泥岩或砂质泥岩。
2 煤层瓦斯参数测定
煤层瓦斯参数是研究煤层瓦斯赋存规律的基础,是标志着煤层蕴含瓦斯的能力、抽采瓦斯难易程度的重要指标。它包括煤层瓦斯含量、瓦斯压力以及煤的透气性系数等。为了探明瓦斯涌出规律、瓦斯赋存情况,宜兴煤矿对3#煤层和9#煤层进行了煤层瓦斯参数测定。
2.1 煤层瓦斯压力测定
煤层瓦斯压力是指煤孔隙中所含游离瓦斯的气体压力,即气体作用于孔隙壁的压力。它是煤层瓦斯赋存与涌出的基本参数,亦是煤层瓦斯流动的动力。它与煤层瓦斯含量与涌出量有着密切的关系。
从表1中我们可以看出3号煤层瓦斯压力最大为0.3MPa,9号煤层瓦斯压力最大为0.07,两煤层瓦斯压力均较小。
2.2 煤层瓦斯含量测定
煤层瓦斯含量是指单位重量的煤体中所含有的瓦斯量,常用m3/t作为计量单位。煤层原始瓦斯含量是煤层瓦斯主要参数之一,它是计算矿井瓦斯储量和预测瓦斯涌出量的基础。 从表2中我们可以看出9号煤层瓦斯含量最大为2.12m3/t。
2.3 煤层透气性系数测定
煤是一种多孔介质,在一定的压力梯度下,瓦斯可以在煤体内流动,煤层瓦斯流动难易程度通常用煤层透气性系数来表示。其物理意义是:在1m长的煤体上,当瓦斯压力平方差为1MPa2时,通过1m2煤层断面每日流过的瓦斯立方米数。由表3可知,3号煤层的透气性系数为0.311m2/MPa2・d、、9号煤层的透气性系数为5.03m2/MPa2・d。
3 矿井目前瓦斯涌出情况
宜兴煤业2011年度矿井瓦斯等级鉴定结果批复为低瓦斯矿井,绝对瓦斯涌出量为1.27m3/min,相对瓦斯涌出量为1.34m3/min。
根据对1203综采工作面瓦斯涌出情况进行统计,矿井在2、3、4月的工作面瓦斯涌出量最大为3.125m3/min,此时产量为4200t/d,相对瓦斯量为1.07 m3/min。3个月中该工作面平均瓦斯涌出量为1.649 m3/min。具体瓦斯涌出情况 见图1所示。
计算得出1203工作面瓦斯涌出最大量为3.125m3/min。通过参数测定及瓦斯涌出量分析,可以看出宜兴煤矿煤层瓦斯含量低,煤层透气性好,煤层瓦斯涌出量小,目前采掘过程中未发现严重的瓦斯涌出异常现象。但值得注意的是。随着开采煤层的增加,开采深度的加深,以及采空区面积的扩大,宜兴煤矿仍然有可能出现煤层瓦斯涌出异常的现象,甚至出现瓦斯超限及瓦斯聚集的隐患,绝对不能放松瓦斯防治的意识。
4 影响瓦斯涌出异常的因素
影响煤层瓦斯涌出特征的因素主要有地质因素和采掘因素。虽然影响煤层瓦斯涌出异常的地质因素有很多,但通过现有的技术手段及探测技术已经能够较为准确的探测和有效的治理,相对而言采掘技术条件是随矿井生产动态变化的,许多因素是可变的,因此开采条件对于瓦斯涌出异常影响特征需要在煤矿开采过程总不断的总结积累。
5 瓦斯异常区的防治措施
根据以上分析和宜兴煤矿实际掘进情况来看,宜兴煤矿属于低瓦斯矿井存在局部瓦斯异常现象,而且随着开采深度的加深,瓦斯涌出量会增大。为了防止瓦斯事故,必须根据矿井实际情况采取综合措施,控制煤层瓦斯涌出,确保矿井安全生产。
(1)加强矿井采掘区地质条件的综合分析研究,对地质条件控制的瓦斯异常带进行预测预报和相关的地质编录,以便及时采取针对性的防范措施。
(2)加强通风系统管理,建立稳定可靠的通风系统。掘进巷道使用双风机、双电源、自动分风和“三专两闭锁”装置,并有专人检查试验其性能,保证完好。采用均压通风,通过构筑有效的通风设施,使整个采空区处于一个较为相对稳定的无风范围内,减少漏风,抑制采空区和工作面瓦斯涌出。制订调改风方案时进行必要的风流场分析,加强相关地点瓦斯监测,避免瓦斯超限和局部聚积。
(3)加强瓦斯检查与监测。严格落实“先抽后采、监测监控、以风定产”瓦斯综合治理12字方针。每一个采掘工作面均有瓦斯检查人员,一人一面,配备便携式甲烷报警仪,利用煤矿安全监测监控系统,实时监测采掘工作面及其回风流中瓦浓度和各采区的风速、风量,做到瓦斯人工监测和自动监测、监控的有机结合。
(4)认真落实“一通三防”管理制度和瓦斯管理措施。实行签订“开工证”制度,“一通三防”安全设施配备不齐全,禁止开工生产。并对通风设施进行责任区域划分、挂牌管理,专人检查。
(5)加强隅角瓦斯管理。对采煤工作面隅角瓦斯超限采取向隅角供风稀释,如挂风帘、用局部通风机供风等。瓦斯涌出较大时施工裂隙孔利用瓦斯抽放泵进行抽放,同时派技术素质高、责任心强的专职瓦斯检查员检查瓦斯,在隅角安设报警断电仪探头进行监测,针对工作面情况制定专门的工作面瓦斯管理技术措施。
【参考文献】