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安全设计

目录

摘要...................................................................................................2

第一章矿井概述

1.1矿井概况…………...................................................................3

1.2矿井通风安全现状分析............................................................4

第二章瓦斯管理

2.1瓦斯浓度的有关规定................................................................4

2.2矿井瓦斯检查与监测................................................................7

2.2.1矿井瓦斯检查规定...............................................................7

2.2.2瓦斯监测...............................................................................9

第三章瓦斯积聚处理

3.1采煤工作面局部积聚瓦斯的处理............................................13

3.2掘进工作面局部积聚瓦斯处理................................................14

参考文献...........................................................................................17

【摘要】

矿井的五大灾害是瓦斯爆炸、煤尘爆炸、火灾、水灾及顶底板事故。

防治局部瓦斯积聚是矿井日常通风瓦斯管理的重要工作，也是预防瓦斯爆炸事故，保证安全生产的关键。

井下易于局部积聚瓦斯的地点包括停风盲巷、采煤工作面上隅角、掘进工作面、顶板冒落空洞等。

处理局部瓦斯积聚的方法，归纳起来，主要有提高风速、密闭隔离和抽排瓦斯等。

该设计是专门控制井下瓦斯超量，防止瓦斯爆炸。

瓦斯的防治可以利用设计合理的通风系统和利用瓦斯抽放，对于有突出危险的煤层则可以设计如何防突措施。

设计合理的通风系统是治理瓦斯的关键所在，每个矿井在开采前都必须先进行通风系统的设计，但是如果对较高瓦斯矿井而言，向矿井通风只是将瓦斯的浓度降低而很难达到安全值以下，所以还必须得利用瓦斯抽放，将瓦斯先抽放到安全地点，这样既可以使回风巷内的瓦斯浓度在安全值以下，又可以减少对通风机的要求。

【关键词】瓦斯积聚瓦斯管理瓦斯积聚处理设计

**煤业有限公司矿井瓦斯积聚处理设计

1矿井概述

1.1矿井概况

某矿井通风系统如图1，该矿井设计年产煤炭能力为15万吨，单一煤层开采，全矿有一个采煤工作面，采用一次采全高方法进行生产，另有2个掘进工作面正常掘进。

煤层赋存条件较好。

矿井为煤与瓦斯突出矿井，掘进工作面采用JBT52型局部通风机供风，最长通风距离500米，测得掘进工作面的瓦斯浓度为0.4%~0.6%之间。

采煤工作面日产煤炭量为400吨，瓦斯浓度一般在0.4%~0.6%之间。

煤层自燃倾向性为不易自燃，煤尘爆炸指数为20%，水文条件简单，无突水危险。

图1**煤业有限公司通风系统示意图

1.2该矿井通风安全现状分析

（1）由于该矿井回风巷中瓦斯浓度较高，所以必须采取有效地措施来降低回风巷内瓦斯的浓度。

（2）煤尘的爆炸指数为20%，所以应采取必要的措施来减少煤尘爆炸的危险。

（3）由于煤层自燃倾向性为不易自燃、水文条件简单因而该煤层因子然而引起火灾和自然条件下的水灾就可以不用担心。

下面我就如何降低矿井回风巷内瓦斯的浓度，来分析如何提高矿井瓦斯的安全。

一般来说，降低瓦斯浓度有两种方法：

一、改善通风系统，

增加通风。

二、采取抽放煤层瓦斯的方法。

对于某些特殊情况我们必须采取抽放煤层瓦斯措施：

1、当一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5立方米每分钟或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于3立方米每分钟时；2、对于全矿井，一般认为，绝对瓦斯涌出量大于或等于40立方米每分时；3、开采煤与瓦斯突出矿井时。

由于该煤矿是煤与瓦斯突出矿井，根据《煤矿安全规程》中的规定，该矿井有进行瓦斯抽放的必要。

2瓦斯管理

2.1瓦斯浓度的有关规定

只有掌握井下各地点瓦斯浓度及变化，才能及时消除瓦斯事故隐患，保证安全生产。

因此，在生产活动中，一定要牢记瓦斯浓度的规定。

一旦发现超限，应立即按有关规定进行处理，见表5-1和续表。

表5-1井下各地点瓦斯浓度规定与处理要求

巷道（地点）名称

超限瓦斯浓度（%）

瓦斯超限（或达到）处理要求

矿井总回风巷或一翼总回风巷风流

超过0.75

矿总工程师必须查明原因进行处理,并报局总工程师。

采区回风巷风流

超过1.00

必须停止工作，由矿总工程师负责采取措施进行处理。

采掘工作面回风巷风流

超过1.00

必须停止工作，由矿总工程师负责采取措施进行处理。

综采工作面经局长批准的风流

超过1.00

必须停止工作，由矿总工程师负责采取措施进行处理。

采掘工作面风流

达到1.00

必须停止用电钻打眼。

达到1.50

必须停止工作，切断电源，进行处理。

放炮地点20m以内风流

达到1.00

禁止放炮。

采掘工作面电动机附近20m以内风流

达到1.50

停止运转，切断电源，进行处理，必须降到1%以下启动。

井下巷道局部地点

达到2.00，体积达到0.5m3

附近20m停止处理与瓦斯无关的工作，进行处理，距积聚地点1.5m内禁止有带电电缆通过。

采掘工作面局部积聚瓦斯浓度（范围包括冒顶处、回风角、背风处、距煤帮300mm处）

达到2.00，体积达到0.5m3

附近20m范围内，必须停止工作，切断电源，进行处理。

采煤工作面上隅角（按作业规程规定回风巷进度棚最后一架靠冒落侧1m处。

使用液压支架工作面上隅角；单体液压支柱以最后一根为准；垛式液压支护以最后一根为准；掩护支架以最后一架掩护梁上端为准；以及木垛的靠冒落侧1m处。

）

达到2.00

停止工作，进行处理。

采煤工作面结束，末次放顶，正常通风系统破坏后；回风侧浓度。

超过1.50

超过2.50

在24小时内进行密闭。

临时停工停风的掘进工作面（在栅栏处检查）。

超过2.00

采取风流短路方法进行处理。

井下停电后，由主要通风机排除瓦斯时，主要通风机出口扩散器处。

不超过1.00

通风人员方可入井检查瓦斯。

不超过0.75

其他人员方可入井。

续表5-1

矿井反风演习，连续2h，反风后总回风风流。

不超过2.00

经局总工程师批准，可采用小于正常风量60%的反风设备。

采煤工作面尾巷风流（尾巷口栅栏处）。

达到3.00

停止工作面工作，由矿总工程师负责，采取措施，进行处理。

井下采煤工作面之间或掘进工作面之间采用串联通风，进入串联工作面的风流。

超过0.50

必须停止工作，进行处理。

井下煤仓（以胶皮管伸入煤仓2m处检查数据为准）。

达到1.50

停止附近20m电器设备运转，进行处理。

主要通风机停电检修恢复通风后，电机车架线附近（距架线20m范围内）。

达到2.00，体积达到0.5m3

不许给电机车架线送电，立即处理。

抽放瓦斯泵房内（包括机房顶部）。

不超过0.50

发现超限，立即处理。

瓦斯泵房内机体附近（机体附近300mm内）。

超过1.00

立即处理。

瓦斯泵抽放浓度

低于30.00

查明原因，采取措施，进行处理，禁止利用，立即停止瓦斯泵运转。

达到25.00

2.2矿井瓦斯检查与监测

2.2.1矿井瓦斯检查规定

A矿井必须建立严格的按巡回检查图表检查瓦斯制度，对检查次数的规定为：

该矿的所有数据工作面排放瓦斯尾巷，利用局部通风的煤仓和巷道，每班至少检查3次；机电确定已采区，无人工作区域利用全负压通风的煤仓，每班至少检查1次。

瓦斯涌出量较大，变化异常的个别采掘面都必经专人检查瓦斯，并安设瓦斯自动检测报警断电装置。

B通风还要根据矿井通风系统和检查任务的大小划分瓦斯区域，根据地域确定瓦斯检查人员，规定巡回路线，检查时间和内容，并制定个区域瓦斯巡回检查计划图表。

要求每次检查巡回时间不超过2.5小时，检查时间误差不超过20分钟。

C瓦斯巡回检查计划图表中，对采掘工作面应设检查点的规定：

掘进工作面主要检查正巷和副巷工作面入风，工作面风流，盲巷回风及分区回风（距联络巷30米）等地点瓦斯浓度。

采煤工作面主要检查工作面入风，工作面风流，及煤帮和上隅角处，工作面回风，尾巷等点。

除上述点外，瓦斯检查工对所负责地区的瓦斯情况都应进行检查，达到无超限，无积存，对不在规定地点的瓦斯积存，也应填写在巡回检查图表中。

D使用瓦斯检定器检查煤仓瓦斯时，以用胶皮管深入煤仓2米处为准，瓦斯浓度达1.5％时，附近20米内停止电器设备运转。

E地区瓦斯检查员每检查一个地点，都要进行检查时间和结果的纪录，分别纪录在牌板和图表上（包括检查地区瓦斯自动监测报警断电装置的工作情况），并通知采掘队组的有关人员和发炮哨，以加强管理。

发现问题要及时通知去调组站汇报。

做到图表，牌板，汇报三对口。

F地区瓦斯检查员要在井下指定地点进行交接班，跟机瓦斯检查员在工作地点交接班。

交接班时必须交清本班情况及下班需要注意的问题。

地区瓦斯检查员如发现当班瓦斯超限，必须立即采取措施机进行处理，未处理完瓦斯时必须在工作大典交接班。

G通风班长要审查当班瓦斯检查纪录及瓦斯检查员的工作质量，帮助处理问题，并按时填写班长工作图表。

H建立瓦斯检查体表逐级审查制度，通风队要每天审查本队全部图表；通风区每月要不定期抽查瓦斯检查图表，并应加强区，队级干部下查岗，在所查图表上签字，注明审查意见，发现问题及时纠正，及时处理。

I建立各级通风调度，对瓦斯实行24小时不间断监控。

矿通风调度负责接受井下各处通风瓦斯情况汇报。

安排布置各班通风瓦斯工作，解决井下随时发现的通风瓦斯变化问题。

通风区调度站要每日填报“矿井通风调度工作日志”并报矿安全总工程师审阅，每日向局通风处调度值班人员汇报当日矿井通风瓦斯情况，包括综采工作面风量，瓦斯浓度，瓦斯量注水情况。

局部通风机情况，通风设施完好情况，以及各类通风业务事故，局通风处要建立相应调度站接受各矿处24小时汇报，掌握全局矿井及重点地区通风瓦斯变化，每日应填写“矿井通风调度日志”及“电话汇报日志”，汇报局长，总工程师。

鉴于此，该矿应按时向局汇报瓦斯情况。

J加强对瓦斯检查员及相关人员的培训。

2.2.2瓦斯监测

A瓦斯监测一般规定：

a所有综采面必须安装瓦斯自动监测板，警断电装置，否则不准作业。

b矿井环境安全监测人员，必须经过专业技术培训，并经考核发给合格证后方可上岗独立工作。

c矿井环境安全监测装置是矿井瓦斯管理的安全仪器，不得随意损坏，移动或停用。

如需正常移动，必须由通风区专业人员进行。

需停止使用监测装置必须竟矿总工程师批准。

d井下凡与矿井环境安全监测装置发生的电器设备和电缆，均由采区机电维护工负责准备安装，维护和拆除。

在安装拆除时，必须与通风部门现场共同处理。

e因故检修井下电气设备需停止瓦斯监测装置工作时，需事先通知通风部门，并由通风区指派人员到现场配合工作。

f采区瓦斯检查工每班至少检查3次所负责采区的安全自动检测装置的工作和完好情况，将核对仪器指示瓦斯浓度记入瓦斯检查巡回图表中，班中要汇报仪器工作情况，严格执行交接班。

g掘进工作面瓦斯传感器由放炮员维护，放炮时移动到适当位置，防止放炮崩坏传感器。

B瓦斯监测传感器设置标准：

a高瓦斯矿井的采煤工作面，和在工作面输送机尾，尾巷和工作面回风流中各设一个低浓度瓦斯传感器，如图5-1所示：

机尾传感器G1，安设在回风巷距机尾10米以内。

瓦斯报警浓度为1％，断电浓度为1.5％，断电范围为工作面全部用本质安全型电气设备。

回风巷传感器安设在距采区回风巷10米至15米处，瓦斯报警及断电浓度为1％，断电范围为工作面及回风巷内的全部用本质安全型电气设备。

△1—瓦斯传感器G1；△2—瓦斯传感器G2；△3—瓦斯传感器G3；

△4—瓦斯传感器G4；△5—瓦斯传感器G5；

图5-1采煤工作面瓦斯传感器位置

尾巷传感器G3，安设在栅栏的里10-15米处，瓦斯报警及断电浓度为1％，断电范围为工作面及回风巷内的全部用本质安全型电气设备。

b若瓦斯涌出量大且变化异常的工作面，在进风巷中应安设风速传感器V，当风速低于计划风速20％时，发出警报。

c该矿井有自然发火倾向，越南感在工作面安设湿度及一氧化碳监测传感器。

d双巷掘进的正副盲巷距工作面5米以内各安设一个瓦斯传感器G1，G2，瓦斯报警浓度为10％，断电浓度为1.5％，断电范围为工作面及附近20米内全部用本质安全型电气设备。

如图5-2所示

1—局部通风机；△1，△2，△3，△4—瓦斯传感器G1，G2，G3，G4。

图5-2双巷掘进瓦斯传感器安放

正副巷中采区回风巷距联络巷10-15米处安放一个瓦斯传感器G3，瓦斯报警及断电浓度为1%，断电范围为正副井巷以里回风巷全部用本质安全电气设备。

局部通风机吸入风流中传感器G4，安放在距局部通风机3-5米处，瓦斯报警浓度为0.5%，断电浓度为1%断电范围为双巷掘进工作面内全部用本质安全型电气设备（包括局部通风机）。

e经矿总工程师批准安设在回风中的机电硐室和水防暴硐室，在安瓦斯断电传感器。

f回风巷独立供电运行的电气设备（包括水泵，钻机等）应安装瓦斯断电传感器。

如图5-3所示。

当瓦斯浓度达到《规程》规定值时发出声光报警。

停止作业，达1.5%时，自动切断工地一切用本质安全型电气设备电源。

传感器安设位置按下式确定：

L=V×T+10m（23）

式中L—传感器距所控电气设备的距离，m

V—巷道的风速，m/s

T—传感器的响应时间，s

10—安全系数，m

△—瓦斯传感器G；1—被控电气设备

图5-3回风巷独立运行电气设置瓦斯传感器安设

j煤仓上部口及使用架线式电机车矿井的主要装点应安装瓦斯传感器。

地面瓦斯抽放泵站机房内应安装低浓度瓦斯遥测传感器，当空气中瓦斯浓度超过0.5%时，发出声光报警。

3瓦斯积聚处理

瓦斯一旦积聚，就为瓦斯燃烧和爆炸提供了条件。

因此，为了保证安全生产，消灭瓦斯事故隐患，就必须使瓦斯浓度降到《煤矿安全规程》规定的允许界限下。

井下易于积聚瓦斯的地点有：

采煤工作面上隅角，顶板冒落空洞内，低风速巷道中的顶板附近，停风的盲巷、废巷，采空区边界及采煤机附近与风筒出口远距离的掘进工作面等。

3.1采煤工作面局部积聚瓦斯的处理

A风障或苇席排放。

该矿瓦斯涌出量大，采用长壁式全部冒落法管理顶板的采煤工作面，初次放顶前会出现控顶距大，风速缓慢，煤壁和落煤中涌出的瓦斯不能迅速冲淡，使瓦斯浓度增高。

在这种情况下经常采用挂风帘或苇席的方法，以缩小风流面积，加大工作面风速，吹散瓦斯。

B挂风障排放采煤工作面上隅角积聚瓦斯。

此法为在采煤工作面上隅角悬挂风障将一部分风流引向上隅角，冲淡积存的瓦斯。

如图5-4所示

图5-4挂风障处理上隅角瓦斯

C对瓦斯涌出量大的工作面可根据产量及实际情况适当加大风速以冲淡瓦斯，但加大风速后不得超过《规程》规定。

D使用水力引射器处理综采工作面采煤机附近局部积聚瓦斯。

阳泉煤矿和煤科总院抚顺分院合作研制的水力引射器安装在靠回风侧的采煤机摇臂或机体平面上。

高压水由喷嘴高速喷出，在引射风筒内造成负压吸入的空气与水雾一道喷出，将采煤机滚筒割煤时涌出的瓦斯驱散。

同时，由于水雾笼罩住整个滚筒，大大减少煤尘的飞扬，提高了可见度，并防止了采煤机割顶煤时产生摩擦火花引燃瓦斯。

喷嘴直径为4.5mm，水压要求在1.5MPa以上，耗水量为26.6-36.2L/min。

3.2掘进工作面局部积聚瓦斯处理

巷道掘进时进风量一般较小，因此造成瓦斯积聚的可能性很大，必须充分认识和注意才能做到安全生产。

该矿属高瓦斯矿，应采用双巷掘进，隔一定距离开掘联络巷，使之构成全负压的通风条件。

对盲巷部分要安设局部通风机通风，使掘进时放出的瓦斯直接排入回风道。

掘进中，应尽可能使双巷贯通，不留盲巷或中途停掘，以免瓦斯积聚。

巷道掘进中由于盲巷内风速低，风量小，在巷道冒顶空洞处和顶板附近易积聚瓦斯。

可以采用以下方法进行处理：

A充填法处理积聚瓦斯。

此法是采用河沙、黄土等惰性物质将冒顶的空间充填起来，以消除瓦斯积聚。

如图5-5所示

图5-5充填法处理瓦斯积聚

B挡风板引风法处理瓦斯积聚。

此法是利用导风板向冒落空间引入风流，吹散积聚瓦斯。

如图5-6所示

图5-6挡风板法处理瓦斯积聚

C风筒接岔筒引入风流吹散瓦斯。

此法是在风筒上接上三岔筒引出部分风量的办法来吹散巷道冒顶处的积聚瓦斯。

如图5-7所示

图5-7风筒接岔筒引入风流吹散瓦斯

D钻孔抽放岩层裂隙涌出瓦斯。

此法是在巷道顶、底板裂隙向外大量涌出瓦斯时，可用打钻孔方法与裂隙连通，利用抽放管路系统处理瓦斯。

如图5-8所示

图5-8钻孔抽放岩层裂隙瓦斯

参考文献

【1】张国枢.煤矿安全新技术.煤炭工业出版社，2002

【2】俞启香.矿井瓦斯防治.徐州：

中国矿业大学出版社，1992

【3】金百考.煤矿安全手册.北京：

煤炭工业出版社，1992

【4】国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程.北京：

煤炭工业出版社，2006