矿山安全工程学瓦斯爆炸防治技术

2024-07-04 百科知识版权反馈

【摘要】：根据长期生产实践，瓦斯爆炸防治的主要技术措施可归纳为三个方面，即防止瓦斯积聚和超限；防止瓦斯引燃；防止瓦斯爆炸灾害扩大。这是瓦斯爆炸灾害防治的难点。对于这些地点积聚的瓦斯要及时处理，严防造成事故。

第二节　瓦斯爆炸防治技术

从瓦斯爆炸的条件可以看出，瓦斯源的控制是防止灾害发生最容易控制的因素；其次是火源因素的控制；第三是空气中的氧含量，但对该因素当前还没有有效的控制方法。根据长期生产实践，瓦斯爆炸防治的主要技术措施可归纳为三个方面，即防止瓦斯积聚和超限；防止瓦斯引燃；防止瓦斯爆炸灾害扩大。

一、防止瓦斯积聚和超限

瓦斯积聚是指局部空间（体积不超过0.5m³）瓦斯浓度超过2%的现象。这是瓦斯爆炸灾害防治的难点。

（一）加强矿井通风

合理、可靠的矿井通风系统可保证井下各工作地点有足够的风量和适当的风速，以冲淡和排除瓦斯、粉尘及其他有毒有害气体，使瓦斯浓度降至爆炸界限以下并符合《煤矿安全规程》的有关规定。因此，加强矿井通风，建立完善的矿井通风系统是防止瓦斯积聚最基本和最有效的技术措施。

（二）及时处理局部积存瓦斯

生产中容易积聚瓦斯的地点有采煤工作面上限角、顶板冒落的空洞、风速低的巷道中的顶板附近、停风的盲巷、采煤工作面接近采空区边界及采煤机附近等。对于这些地点积聚的瓦斯要及时处理，严防造成事故。

1.采煤工作面上隅角瓦斯积聚的处理

（1）挂风障引导风流法。当采煤工作面上隅角瓦斯浓度超限不多时，可在其附近的支柱和支架上悬挂风帘，引导一部分风流流经工作面上隅角，将该处积聚的瓦斯冲淡排出。常用的处理方法是向积存瓦斯地点加大风量或提高风速，将瓦斯稀释并排出（图3-5）。

图3-5　引导风流带走上隅角的瓦斯

（2）尾巷排放瓦斯法。尾巷排放瓦斯是利用与工作面回风巷平行、与采区总回风道相通的专用瓦斯排放巷道，通过其与采空区相连的联络巷排放瓦斯的方法（图3-6）。进入工作面的风流分为两部分，一部分冲淡工作面涌出的瓦斯；另一部分漏入采空区用于冲淡来自采空区的瓦斯，使上隅角的瓦斯积聚点移到20m以外，提高了安全性。

（3）小型液压局部通风机吹散法。该方法在工作面安设小型液压通风机和柔性风筒，向上隅角供风，吹散上隅角处积聚的瓦斯，这是一种较为安全可靠的处理工作面上隅角瓦斯积聚的方法。

（4）移动式泵站抽放法。该方法是利用可移动的瓦斯抽放泵通过埋设在采空区一定距离内的管路抽放瓦斯，从而减小上隅角处的瓦斯浓度（图3-7）。移动泵设在工作面回风巷和采区总回风巷的交叉处（处于新鲜风流中），抽放管沿工作面回风巷布置，抽出的瓦斯排至采区回风巷。

2.采煤机附近瓦斯积聚的处理

处理这类积聚的瓦斯，主要采取以下措施:

（1）加大风量。综采工作面在采取煤层注水湿润煤体和采煤机喷雾降尘措施后，可适当加大风速，但风速不得超过5m/s。

（2）延长采煤机在生产班中的工作时间或每昼夜增加一个生产班次，使采煤机以较小的速度和截深采煤，以降低瓦斯涌出量和减少瓦斯涌出量的不均衡性。

图3-6　尾巷排放瓦斯法

图3-7　工作面移动泵抽放系统布置图

1.排放口；2.移动泵；3.抽放管；4.回风巷；5.采空区

（3）当采煤机附近（或工作面中其他部位）出现局部瓦斯积聚时，可安装小型局部通风机或水力引射器，吹散排出积聚的瓦斯。

3.顶板附近瓦斯层状积聚的处理

在巷道周壁不断涌出瓦斯的情况下，如果巷道内的风速太小，吹不散瓦斯，瓦斯就能浮存于巷道顶板附近，形成一个比较稳定的带状瓦斯层，称之为瓦斯层状积聚。层厚由几厘米到几十厘米，层长由几米到几十米，层内瓦斯浓度由下向上逐渐增大，是瓦斯爆炸的根源之一。预防和处理的方法有:

（1）加大巷道的平均风速，使瓦斯与空气充分地紊流混合。一般认为，防止瓦斯层状积累的平均风速不得低于0.5～1m/s。

（2）加大顶板附近的风速。如在顶梁下面加导风板将风流引向顶板附近；或沿顶板铺设风筒，每隔一段距离接一短管；或铺设接有短管的压气管，将积累的瓦斯吹散；在集中瓦斯源附近装设引射器。

（3）将瓦斯源封闭隔绝。如果集中瓦斯源的涌出量不大，可采用木板和黏土将其填实隔绝；或注入砂浆等凝固材料，堵塞较大的裂隙。(www.chuimin.cn)

（三）加强瓦斯检查，推广建立瓦斯自动检测监控系统

瓦斯自动检测监控系统可在地面和井下同时对矿井各地点的瓦斯浓度进行昼夜检测和监控，一旦井下某地点的瓦斯浓度超限时，会立即自动报警，并同时切断该区域内的供电电源。这样既可以及时发现瓦斯超限，又可以避免因供电线路和机电故障而引燃瓦斯。

（四）瓦斯抽放

瓦斯抽放是指将煤、岩层及采空区中的瓦斯，采用专用设施（钻孔或专门巷道、管路、瓦斯泵等）抽出的技术措施。根据抽放瓦斯的来源，瓦斯抽放可以分为本煤层瓦斯预抽、邻近层瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放以及几种方法的综合抽放。

反映瓦斯抽放难易程度的指标有煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、百米钻孔瓦斯涌出量。反映瓦斯抽放效果的指标有瓦斯抽放量、瓦斯抽放率。

当煤层瓦斯含量很高时，会造成矿井瓦斯涌出量很大，矿井风流中的瓦斯浓度容易超限。此时，仅采用通风方法冲淡和排除瓦斯，不仅经济上不合理，而且技术上也很困难。而瓦斯又是一种很有价值的自然资源，它不仅可用作燃料，而且又是制造炭黑、工业塑料等的化工原料。因此，对瓦斯含量较高的煤层开采前进行瓦斯抽放，不仅利于矿井安全生产，而且变害为利，充分利用了自然资源。

二、防止瓦斯引燃

防止瓦斯引燃的原则是杜绝一切非生产高温热源，而对生产中可能产生的高温热源要加强管理和控制，防止或限定其引燃瓦斯的能力。常采取的措施有以下几种。

1.严加明火管理

按照《煤矿安全规程》规定:严禁烟火进入井下；井下严禁使用灯泡取暖和使用电炉；井下禁止随意拆卸敲打撞击矿灯；井口房、瓦斯抽放站及通风机房周围20m内禁止使用明火；井下焊接时，应严格遵守有关规定；严格井下火区的管理等。任何人发现井下火灾时，应立即采取一切可能的办法直接灭火，并迅速报告矿调度室，以便处理。

2.严格爆破制度

有瓦斯爆炸危险的煤层中，采掘工作面只准使用煤矿许用炸药和瞬发电雷管，在使用毫秒延期电雷管时，最后一段的延期时间不得超过130ms。打眼、爆破和封泥都必须符合《煤矿安全规程》的规定。严禁裸露爆破和一次装药分次爆破。

3.消除电器火花

井下使用的电气设备及供电网路都必须符合《煤矿安全规程》的有关要求。要保证电气设备的防爆性能完好，使用“三专两闭锁”，消除电器火花的产生。

4.严防摩擦火花发生

由于机械化程度的不断提高，机械摩擦、冲击火花引起的燃烧危险增加了，为防止由此而发生瓦斯爆炸事故，采取的措施有:禁止使用磨钝的截齿；截槽内喷雾洒水，在摩擦发热的部件上安设过热保护装置（如液压联轴器上的易熔合金塞）；温度检测报警断电装置；利用难引燃性合金工具；在摩擦部件的金属表面溶敷活性小的金属（如铬），使形成的摩擦火花难以引燃瓦斯等。

5.防止静电火源出现

矿井中使用的如塑料、橡胶、树脂等高分子聚合材料制品，其表面电阻应低于其安全限定值。

三、限制瓦斯爆炸范围扩大

在煤矿生产过程中，如能严格执行《煤矿安全规程》的有关规定，认真采取防止瓦斯积聚和防止瓦斯引燃的措施，瓦斯爆炸事故是可以避免的。一旦某地点发生瓦斯爆炸，应尽量使事故限制在局部地点并缩小其波及范围，使灾害所造成的损失降到最低程度。常采取的措施有:

（1）实行分区通风，各水平、各采区和各工作面都应有独立的进、回风系统。

（2）通风系统力求简单，不用的巷道要及时封闭。

（3）装有通风机的井口必须设置防爆门，防止爆炸波冲毁通风机而影响矿井救灾和恢复生产。

（4）矿井主要通风机必须装有反风设备，要能在10min内改变巷道中的风流方向。

（5）在连接矿井两翼、相邻采区、相邻煤层之间的巷道中，设置岩粉棚或水槽棚，以防止瓦斯爆炸火焰的传播和煤层参与爆炸。

（6）编制周密的预防和处理灾害计划。