安全培训 矿井瓦斯.ppt
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1、一通三防矿井瓦斯,煤矿安全培训,矿井瓦斯,矿井瓦斯-煤层中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体 监测监控、以风定产、先抽后采,3,1.煤层瓦斯含量,瓦斯的生成 瓦斯是伴随煤的生成而生成的 瓦斯的性质 物理性质 难溶于水、无色无味无臭的气体;相对密度0.554,比空气轻;扩散性渗透性很强。 化学性质 不助燃,能燃烧或爆炸 ;无毒,不能维持呼吸。,“一通三防”培训 张振菊,瓦斯在煤层中的存在状态:即游离状态和吸附状态。游离状态也称为称为自由状态,吸附状态(吸着、吸收)也叫结合状态。 在煤层内,无论是深部还是浅部,吸附的瓦斯量约占煤层瓦斯含量的8090%,游离状态的瓦斯只占1020%。但是在断层和其它
2、裂隙发育的地带,游离状态就有可能是瓦斯的主要赋存状态。,4,“一通三防”培训 张振菊,瓦斯含量及其影响因素,瓦斯含量:自然条件下单位体积或单位重量的煤体或围岩中所含有瓦斯的量。m3/m3或m3/t3 影响瓦斯含量的因素 影响瓦斯生成量的因素 影响瓦斯保存和放散条件的因素,影响瓦斯生成量的因素 成煤前植物含有机质的多少、含杂质的多少 煤的炭化程度越高,瓦斯生成量越大 古老煤田成煤早,瓦斯生成量大,影响瓦斯的保存和放散条件的因素 煤的性质:孔隙率、透气性、水分含量 煤层的赋存条件:埋藏深度、煤层倾角、围岩性质、地质构造、地下水,2。瓦斯的涌出,瓦斯涌出形式 普通涌出:瓦斯从煤(岩)层暴露面上的裂隙
3、、孔隙,从采落的煤炭和采空区缓慢、均匀、持久地向外放散的现象。 特点:涌出范围广,时间长,速度慢而均匀,总的涌出量很大。是矿井瓦斯涌出的主要形式。 特殊涌出:瓦斯喷出、煤与瓦斯突出 瓦斯喷出是指瓦斯从煤岩裂缝、空洞或炮眼中向外喷的现象。 煤与瓦斯突出是指在地应力和瓦斯的共同作用下,破碎的煤和瓦斯由煤体内突然向采掘空间抛出的异常的动力现象。,9,瓦斯爆炸的实质就是一定浓度的瓦斯与空气中的氧气在一定湿度作用下产生的剧烈氧化反应。 CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6kJ/mol 当反应生成热的速度大于散热速度时,热量积聚,反应物的湿度升高,氧化进一步加快,使气体受热膨胀,形成爆炸。,3.瓦
4、斯爆炸,“一通三防”培训 张振菊,瓦斯爆炸的效应及危害,产生高温 瓦斯的化学反应方程式为 CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6KJ/MOL 封闭空间为21502650 自由空间为1850 井下为1850 产生高压 当体积相同时,有p1/p2=273+t1/273+t2 式中: p1-爆炸前的气压值,kpa p2-爆炸后的气压值,kpa t1-爆炸前的空气温度, t2-爆炸后的空气温度,产生冲击波,正向冲击: 瓦斯爆炸发生后,在高温高压的作用下,爆源附近的气体以几百米几千米/秒的速度向四周扩散,它经过的路线上形成威力巨大的冲击波现象。 反向冲击:爆炸后因爆源附近气体高速向外冲击,加上爆炸
5、后生成的水蒸气会很快冷却和凝结,故在爆源附近形成一个气体稀薄的低压区;在压差作用下,爆炸气体会连同爆源附近气体,以极高的速度,反向冲回爆炸地点。,产生大量有害气体,据某些矿爆炸后的气体取样分析: O2=6 10 N2 =82 88 CO2 =4 8 CO =2 4 井下人员在这样恶劣的环境下,根本无法生存。 案例:1981年12月24日,在五矿的第三次爆炸事故中, 死亡133人,其中有108人是窒息死亡,占84.,瓦斯爆炸条件及影响因素,瓦斯爆炸的条件是:一定浓度(5%16%)的瓦斯、高温火源(650750)的存在和充足的氧气(12%以上)。 瓦斯爆炸界限为5%16%。,影响瓦斯爆炸界限和引火
6、温度的因素,影响瓦斯爆炸界限的因素 爆炸初温:爆炸初温越高,界限越大如: 20 界线为6 13.4 ; 600 界线为3.35 16.4 ; 700 界线为3.25 18.75 . 爆炸初压:爆炸初压越高,爆炸界限越大 煤尘和可燃性气体的混入:爆炸界限扩大 如:混入CO. H2. H2S等气体,会使瓦斯爆炸下线下移。煤尘的混入,使下线下移 如:混入8g/m3的煤尘,下线降为4. 惰性气体的混入:爆炸界限缩小 影响引火温度的因素 瓦斯浓度:瓦斯最易点燃的浓度7%-8% 混合气体温度:气体温度越高,点燃温度越低 瓦斯引燃的延迟性-感应期:浓度越高,感应期越长,火源温度越高,感应期越短。,瓦斯爆炸的
7、一般规律,爆炸地点:任何地点都有发生瓦斯爆炸的可能性,但大部分发生在采掘工作面。 采煤工作面上隅角容易发生瓦斯爆炸的地点:工作面上隅角和采煤机滚筒附近。,上隅角容易出现瓦斯积聚 上隅角设置回柱绞车或开缺口放炮,破煤时瓦斯大量涌出,通风不良造成瓦斯积聚 截齿与支架顶梁或岩石产生碰撞火花,掘进工作面容易发生瓦斯爆炸的原因 掘进巷道位于煤层新开拓区,瓦斯涌出量较大 局部通风管理难度较大,导致瓦斯积聚 煤巷多用电钻打眼、爆破、电气设备失爆等产生引爆火源较多 井下高温火源 电气火花 爆破火源 明火 煤炭自燃 摩擦碰撞火花 静电火花,4。预防瓦斯爆炸的措施,防止瓦斯积聚的措施 防止瓦斯引燃的措施 防止瓦斯
8、爆炸事故范围扩大的措施,防止瓦斯积聚的措施,加强通风 加强检查 及时处理局部积聚的瓦斯 采煤工作面上隅角及采空区边界瓦斯积聚的处理 采煤机附近瓦斯积聚的处理 掘进巷道顶板冒落的空洞内瓦斯积聚的处理 顶板附近瓦斯层状积聚的处理 瓦斯抽放,加强通风,加强通风是防止瓦斯积聚的基本方法之一,主要包括建立合理的通风系统和加强通风管理两个方面。 每一矿井的通风系统和通风管理工作都必须符合煤矿安全规程的要求。 严禁采用独眼井开采,严禁采用不符合规程规定的串联通风,掘进工作面禁止采用扩散通风。 矿井的产量必须与矿井通风能力相适应,严禁超通风能力生产。,19,“一通三防”培训 张振菊,加强检查,瓦斯检查员的交接
9、班制度:瓦斯检查员的交接班制度主要包括对瓦斯检查员交接班时间、地点、方法及内容的规定。 采掘工作面配备有专职瓦斯检查员时,采煤面在回风巷入口的新鲜风流处交接班,掘进工作面在局部通风机处交接班,其它与其检查员的交接班地点由矿总工程师根据矿井的实际情况确定。,对瓦斯检查次数的规定,采掘工作面的瓦斯浓度检查次数如下:低瓦斯矿井中每班至少2次;高瓦斯矿井中每班至少3次;有煤(岩)与瓦斯突出危险的采掘工作面,有瓦斯喷出危险的采掘工作面和瓦斯涌出较大、变化异常的采掘工作面,必须有专人经常检查,并安设甲烷断电仪。 采掘工作面二氧化碳浓度应每班至少检查2次;有煤(岩)与二氧化碳突出危险的采掘工作面,二氧化碳涌
10、出量较大、变化异常的采掘工作面,必须有专人经常检查二氧化碳浓度。 本班未进行工作的采掘工作面,瓦斯和二氧化碳应每班至少检查1次;可能涌出或积聚瓦斯或二氧化碳的硐室和巷道的瓦斯或二氧化碳应每班至少检查1次。 井下停风地点栅栏外风流中的瓦斯浓度每天至少检查1次,挡风墙外的瓦斯浓度每周至少检查1次。,特殊情况下的瓦斯检查要求 临时停风地点在恢复通风前的瓦斯检查 局部通风机因故停止运转,在恢复通风前,必须检查瓦斯,只有在停风区中最高瓦斯深度不超过1.0%和最高二氧化碳深度不超过1.5%,且符合本规程第一百二十九条开启局部通风机的条件时,方可人工开启局部通风机,恢复正常通风。 开拓新水平的井巷第一次接近
11、各开采煤层时的瓦斯检查要求 规程第一百四十二条规定:开拓新水平的井巷第一次接近各开采煤层时,必须按掘进工作面距煤层的准确位置,在距煤层垂距10米以外开始打探煤钻孔,钻孔超前工作面的距离不得小于5米,并有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯。,岩巷掘进遇到煤线或接近地质破坏带时的瓦斯检查要求 规程第一百四十二条规定:岩巷掘进遇到煤线或接近地质破坏带时,必须有专职瓦斯检查工经常检查瓦斯,发现瓦斯大量增加或其他异状时,必须停止掘进,撤出人员,进行处理。 其它 规程第一百四十条规定:矿井必须有因停电和检修主要通风机停止运转或通风系统遭到破坏以后恢复通风 、排除瓦斯和送电的安全措施。恢复正常通风后,所有受到停风影
12、响的地点,都必须经过通风、瓦斯检查人员检查,证实无危险后,方可恢复工作。所有安装电动机及其开关的地点附近20米的巷道内,都必须检查瓦斯,只有瓦斯符合本规程规定时,方可开启。,23,“一通三防”培训 张振菊,严禁瓦斯检查员空班、漏检、假检和规定 空班是指瓦斯检查工未下井或虽然下井了但未进入自已的责任区履行岗位职责;漏检是指瓦斯检查工实际检查的点数或次数(即遍数)不符合瓦斯检查制度规定;假检是指瓦斯检查工未进行实地检查,填写假记录,汇报假情况。矿井瓦斯检查制度中必须包括严禁瓦斯检查工空班、漏检、假检和规定。,巡回检查制度和请示报告制度 巡回检查制度实质上是关于瓦斯检查方法的规定,它规定瓦斯检查工在
13、对采掘工作面进行例行瓦斯检查时必须按照规定的路线和规定的点位对每个需要检查的点逐一进行检查,不得因为怕跑路对一个点连续检查两次或多次,其中还应规定进行相邻两次检查的最短时间间隔或进行每一次检查的具体时间。 请示报告制度是规定瓦斯检查工在一个班中进行例行报告的次数、时间以及内容。瓦斯检查工在工作中遇特殊情况必须及时报告。 规程中规定:瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度。,瓦斯检查“三对口”制度 瓦斯检查“三对口”制度要求瓦斯检查工在瓦斯检查工作中必须认真填写检查地点的记录牌、随身携带的手册以及需要上报的报表(或台帐)等资料,不得出现不符、遗漏或相互矛盾的情况。要求“三对口”的主要
14、内容有:检查地点和检查人姓名;检查日期、班次及每次检查的具体时间;检查结果(包括瓦斯浓度、二氧化碳浓度和空气温度等)。,一炮三检制 一炮三检制要求每次爆破在装药前、爆破前和爆破后,必须对爆破地点及其附近规定范围内进行瓦斯检查。规程中规定:破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0时,严禁爆破;爆破后,待工作面的炮烟被吹散,爆破工、瓦斯检查工和班组长必须首先巡视爆破地点,检查通风、瓦斯、煤尘、顶板、支架、拒爆、残爆等情况。如有危险情况,必须立即处理。,井下各作业地点和巷道中的瓦斯允许浓度和超限时的管理要求 矿井总回风巷或一翼回风巷中瓦斯或二氧化碳浓度超过0.75%时,必须立即查明原因,进行处理
15、。 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%时,必须停止工作,撤出人员,采取措施,进行处理。 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0时,必须停止用电钻打眼;爆破地点附近20m以内风流中瓦斯浓度达到1.0时,严禁爆破 采掘工作面及其他作业地点风流中、电动机或其开关安设地点附近20m以内风流中的瓦斯浓度达到1.5时,必须停止工作,切断电源,撤出人员,进行处理。,28,“一通三防”培训 张振菊,采掘工作面及其他巷道内,体积大于0.5m3的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时,附近20m内必须停止工作,撤出人员,切断电源,进行处理。 对因瓦斯浓度超过规定
16、被切断电源的电气设备,必须在瓦斯浓度降到1.0%以下时,方可通电开动。 采掘工作面风流中二氧化碳浓度达到1.5%时,必须停止工作,撤出人员,查明原因,制定措施,进行处理 临时停工的地点,不得停风;否则必须切断电源,设置栅栏,揭示警标,禁止人员进入,并向矿调度室报告。停工区内瓦斯或二氧化碳浓度达到3.0%或其他有害气体浓度超过本规程第一百条的规定不能立即处理时,必须在24h内封闭完毕。,规程中关于瓦斯排放管理的规定 规程第一百四十一条中规定:矿井必须有因停电和检修主要通风机停止运转或通风系统遭到破坏以后恢复通风、排除瓦斯和送电的安全措施。 恢复已封闭的停工区或采掘工作接近这些地点时,必须事先排除
17、其中积聚的瓦斯。排除瓦斯工作必须制定安全技术措施。 规程第一百四十条规定:局部通风机因故停止运转,在恢复通风前,必须首先检查瓦斯,只有停风区中最高瓦斯浓度不超过1.0%和最高二氧化碳浓度不超过1.5%,且符合本规程第一百二十九条开启局部通风机的条件时,方可人工开启局部通风机,恢复正常通风。,30,“一通三防”培训 张振菊,停风区中瓦斯浓度超过1.0%或二氧化碳浓度超过1.5%,最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3.0%时,必须采取安全措施,控制风流排放瓦斯。 停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3.0%时,必须制订安全排瓦斯措施,报矿技术负责人批准。 在排放瓦斯过程中,排出的瓦斯与全风压风流混合处
18、的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过1.5%,且采区回风系统内必须停电撤人,其他地点的停电撤人范围应在措施中明确规定。只有恢复通风的巷道风流中瓦斯浓度不超过1.0%和二氧化碳浓度不超过1.5%时,方可人工恢复局部通风机供风巷道内电气设备的供电和采区回风系统内的供电。,采煤工作面上隅角及采空区边界瓦斯积聚的处理,改善通风方式 引导风流带走上隅角的瓦斯 改变采空区漏风方向带走瓦斯 脉动通风技术治理上隅角瓦斯积聚 高压水射流风机引排上隅角瓦斯 抽出式无火花风机治理上隅角瓦斯积聚,改善通风方式,最有前途的通风方式是分源处理瓦斯的通风方式主要有:Y形、W形通风方式;从掺风顺槽向工作面上部供新风;采用专门排瓦斯
19、巷道;利用局部通风机向工作面上隅角供新风。,引导风流带走上隅角的瓦斯,当工作面瓦斯涌出量不大(23m3/min),上隅角瓦斯浓度不多时,迫使一部分风流流经工作面上隅角,将该处积存的瓦斯冲淡排出。具体做法是在工作面上隅角附近设置木板隔墙或帆布风障。,改变采空区漏风方向带走瓦斯,在瓦斯涌出量大、回风流瓦斯、煤炭无自然发火危险而且上区段采空区之间无煤柱的情况下,可控制上阶段的已密闭墙漏风,进而改变采空区的漏风方向,将采空区的瓦斯直接排入回风道内。,抽出式无火花风机治理上隅角瓦斯积聚,整套系统检测、调节、控制全部实现智能化,具有安装使用方便,结构简单紧凑等优点。 在工作面绝对瓦斯涌出量超过56m3/m
20、in的情况下,单独采用上述方法难以收到预期效果,必须进行瓦斯抽放,以降低整个工作面的瓦斯涌出量。,GDS一1型瓦斯自动引排系统排放上隅角积聚瓦斯示意图 T1-风筒内瓦斯传感器l;T2-风筒内瓦斯传感器2;K-调节风门;X-吸风器;L-软风筒;Y-硬风筒;F-抽出式无火花局部通风机,高压水射流风机引排上隅角瓦斯,高压水射流风机的工作原理:高压水通过固定引风器内的特制喷头,形成旋转雾化射流,高速雾粒与空气的动量交换和高压水射流的卷吸作用,带动气流前进形成风流,在进风口处产生负压,把含有瓦斯或粉尘的空气吸进风机,从而达到通风或降尘的目的。在处理采煤工作面上隅角积聚的瓦斯时,高压水射流风机利用高压水作
21、动力形成引射流,可将积聚在上隅角的瓦斯抽放或吹散到回风巷,使其与主风流混合从而达到解决瓦斯积聚的目的。,水射流风机结构原理图 1-集流器;2-引风器;3-风筒;4-高压胶管;5-吸水管;6-泵站;7-防尘供水管路,脉动通风技术治理上隅角瓦斯积聚,脉动通风技术就是利用风流的紊流扩散系数与风流脉动特性相关的理论,在正常通风风流中叠加脉动风流,从而增加风流的紊流扩散系数,提高风流驱散局部积聚瓦斯的能力,从根本上解决回采工作面上隅角瓦斯积聚问题。 针对脉动通风机运行环境的特殊安全要求,在其动力方面考虑采用气压或液压作为动力源。在叶轮材质方面,选用具有抗静电和阻燃性能的高强度工程塑料 脉动风流的产生是因
22、为风机体旋转,在风机体周围获得脉动风流。 该通风机主要特性:乳化液动力源和抗静电和阻燃工程塑料叶轮,具有可靠的无火花防爆性能,可在有矿井瓦斯或可燃气体爆炸危险的通风工程中使用;液压马达驱动叶轮和机体,产生双旋转脉动射流,不仅有效射程远,冲淡瓦斯的扩散系数高,而且还有对瓦斯仓储区的柔性排放效应等特性,特别适合于采煤工作面上隅角瓦斯积聚的有效治理或类似的目的;网式开放与螺式封闭巧妙结合的防护笼体,不仅提高了脉动通风的效果,而且对作业人员的安全和健康具有保护作用。,采煤机附近瓦斯积聚的处理,在开采缓倾斜和倾斜煤层时,在采煤机与煤壁间最易造成瓦斯积聚。 采煤机附近的瓦斯积聚与煤层倾角、工作面风流方向都
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