煤矿瓦斯防治相关知识
煤矿瓦斯防治相关知识
一、瓦斯
㈠ 瓦斯的性质
煤矿瓦斯是伴随煤层形成而形成的，主要成份甲烷(CH4)，是无色、无臭、无味的气体。它比空气轻，相对空气的密度为0.554，一般飘浮在巷道的上半部、独头巷道和顶板冒落空间处。它是煤矿安全的隐蔽“敌人”。它能燃烧、能爆炸、能使人窒息，主要危害是爆炸。
瓦斯的燃烧、爆炸和使人窒息的条件各不相同，主要取决于瓦斯在井下空气中的浓 度(体积比)。浓度在5%以下不燃烧、不爆炸，但如果井下空气中含有其它爆炸性气体或煤尘，爆炸限度可能降低到5%以下;浓度在5%～16%，遇火源会发生爆炸，其中浓度在9.5%爆炸最猛烈;浓度在16%以上不能爆炸，但可燃烧，还容易使人缺氧窒息，当空气中瓦斯的浓度大于50%时，能使人缺氧而窒息死亡。
㈡ 瓦斯爆炸的条件
瓦斯爆炸应当具备三个条件：①瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为5%～16%。②混合气体中氧的浓度不低于12%。③有足够能量的点火火源。
㈢ 瓦斯的来源及积聚特点
开采过程中，煤矿井下瓦斯主要有四个来源：一是从采落下来的煤炭中释放出来的瓦斯;二是从采掘工作面煤壁内释放出来的瓦斯;三是从煤巷两帮及顶板释放出来的瓦斯;四是从采空区及围岩中释放出来的瓦斯。
煤矿生产过程中，井下瓦斯按它的四个来源不间断地向外释放，又被流过的风流稀释、带走。当井下风量不足或停风时，井下瓦斯浓度将升高，形成瓦斯积聚。高瓦斯矿井积聚得快些，有的几分钟就积聚到爆炸限度。
瓦斯积聚只有快慢之分，没有积聚不积聚之别。简单地说，井下无风瓦斯就积聚，有风瓦斯就乘风而去，这就是瓦斯积聚的基本特点。
二、井下瓦斯的防治
井下瓦斯防治工作主要可归纳为“十不要”“八注意”。具体如下：
“十不要”：
1、不要随便开关局扇，以免造成瓦斯积聚。
2、不要随便敞开风门，以免风流短路，造成工作地点无风。
3、不要堵塞风筒、风道，不让风筒脱落。
4、不要让局扇吸循环风。
5、不要擅自变动风筒、风幛、风墙、风窗等通风设施的位置和正常风流方向。
6、不要用扩散通风方式采煤、掘进。
7、不要在未检查瓦斯的情况下盲目作业，或者超限作业。
8、不要在无措施的情况下进入无风区。
9、不要携带烟火下井，不带电作业，不放糊炮。
10、不要在回风流、无风或微风地点检修电气设备。
“八注意”：
1、停风地点，恢复送风前，要注意先检查瓦斯，发现瓦斯积聚应当按规定采取措施，有控制的排放瓦斯。且送风时不要同时送采掘作业地点机械设备的电。
2、局扇风筒要维护好，注意不要有破口和拐死弯。
3、排放瓦斯时，瓦斯检查员应当在场，要注意检查瓦斯，撤出回风流中的人员并切断回风流中的一切电源。
4、放炮时，要注意执行“一炮三检”制度，即，每次放炮都要在装药前、放炮前和放炮后检查瓦斯。
5、需要改变井下风流方向时，要注意测定风量，检查瓦斯，待风流稳定、瓦斯不超限后才可安排工作。
6、掘进时，要注意不留盲峒，暂时停工的盲峒不停风，长期停工的盲峒要打好栏杆，并设置警标或密闭充填。
7、探放水时，要注意检查瓦斯，不超限后才准作业。
8、要注意识别突出预兆，遇煤体变软、变冷、放煤炮、瓦斯浓度忽高忽低等情况时，要立即停电撤人并报告。
三、矿井瓦斯防治的基本要求
瓦斯是可防可治的，只要引起重视，煤矿瓦斯事故是可以避免的。
㈠ 明确责任，做到有人管“事”
1、煤矿企业主要负责人是瓦斯治理的第一责任人;煤矿技术负责人对瓦斯治理负技术责任。
2、煤矿值班负责人对当天的安全生产工作负全面责任，应当掌握当班下井人数，发现瓦斯隐患必须立即采取措施处理。
3、严格干部跟班下井制度，保证各采掘面每班有区、队长以上干部跟班。跟班干部要落实“一通三防”隐患排查治理制度。
4、“一通三防”管理机构应落实“一通三防”管理制度和措施，对“一通三防”工作负管理责任。
㈡ 完善通风系统，实行分区通风
高瓦斯、突出矿井，每个采区必须设置至少1条专用回风巷;主要进、回风巷之间的联络巷必须砌筑永久性风墙，需要使用的，必须安设至少2道联锁的正向和反向风门。采区进、回风巷必须贯穿整个采区，严禁一段进风、一段回风。
高瓦斯和突出矿井掘进工作面的局扇应当采用三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电，实行风和电、瓦斯和电闭锁。低瓦斯矿井采掘供电分开。
局部通风机必须指定人员管理，保证正常运转。严禁使用3台以上局部通风机同时向1个掘进工作面供风。使用2台局部通风机向同一地点供风的，必须同时实现风电闭锁。禁止一台局扇同时向两个掘进工作面供风。
保证井下电气设备的防爆性能，做到不失爆。
㈢ 严格检查，管好井下瓦斯
要制定瓦斯检查制度，并采取防止瓦斯检查员空班漏检的措施，实行矿井通风和瓦斯日报表审阅制、井下瓦斯牌板管理制、现场瓦斯情况实时监控制。
煤矿井下所有作业地点和容易积聚瓦斯的地点，应当定人、定时进行瓦斯巡回检查。
高瓦斯矿井、突出矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采掘工作面，必须有专职瓦斯检查员跟班检查瓦斯。瓦斯检查员发现瓦斯超限时，有权决定立即停止作业，撤出人员。
坚持瓦斯浓度按0.9%断电管理制度。采掘工作面及其他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，撤出人员，进行处理。
爆破地点附近20米以内风流中瓦斯浓度达到1.0%时，严禁爆破;爆破作业必须执行“一炮三检”(即：每次放炮都要在装药前、放炮前和放炮后检查瓦斯)和“三人联锁”放炮制度(即：带班长、瓦检员、放炮员都在场确认可以放炮)。
树立瓦斯超限就是事故的理念，坚持瓦斯超限分析制和责任追究处理制。
㈣ 建立可靠的监测监控系统
所有矿井都要装备运行可靠的矿井安全监控系统，中心站要装备2套主机，1套使用，1套备用，确保系统24小时不间断运行。甲烷、馈电、设备开停、风速、一氧化碳、烟雾、温度、风门、风筒等传感器的安装地点、安装位置、安装数量、使用维修、调校必须符合要求，瓦斯传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度、断电范围应当符合《煤矿安全规程》第169条及省政府的规定。确保当瓦斯超限后系统能够自动切断被控设备的电源，并保持闭锁状态的功能。
监控系统中心站值班应当设在矿调度室内，必须配备经安全培训合格的专职人员24小时值班。值班人员发现井下瓦斯超限报警时，必须立即处理;发现井下大面积瓦斯超限时，必须立即停电撤人。
按照新的MA标志证书确认的系统配置对煤矿在用监测监控系统进行升级改造。
㈤ 严禁超通风能力组织生产
经核定的矿井通风能力应当报省级煤炭主管部门审核后，报省级煤矿安全监察机构备案。严禁超通风能力下达生产作业计划和组织生产。
煤矿井下出现风速超限、瓦斯超限、不合理串联通风的，视同超通风能力生产;超通风能力生产的矿井、采区、工作面，必须立即减少产量，重新调整生产布局及通风系统，把产量降到核定通风能力范围内。
高瓦斯、突出矿井应当严格按照《煤矿安全规程》的规定布置采掘工作面，防止不合理集中生产和突击生产。
㈥ 严格执行“四位一体”综合防突措施，落实瓦斯抽放规定
煤与瓦斯突出矿井必须采取突出危险性预测、防治突出措施、防治突出措施的效果检验和安全防护措施“四位一体”的综合防突措施。要逐步实现以局部防突为主向区域防突转变。
煤与瓦斯突出矿井要按照国家新颁发的有关标准要求修改本单位的《防治煤与瓦斯突出实施细则》，重新编制防突设计和防突措施。
煤与瓦斯突出矿井必须首先开采保护层，不具备开采保护层条件的，必须对突出煤层进行预抽，坚持先抽后采(掘)、不抽不采(掘)的瓦斯抽放原则。
㈦ 推广先进适用新技术，组织关键技术攻关
积极推广先进适用的新技术、新装备、新工艺和新材料。
继续使用成熟的保护层开采、掘进工作面迎头预抽、巷帮预抽和密集浅孔排放，高位巷、底板岩巷超前预抽等技术。
继续推广应用“大功率瓦斯泵、大功率钻机、大口径钻孔、大管径流量”技术装备。巷道掘进要推广应用“大断面、大风机、大风筒”和局部通风机逐步实现“双风机、双电源和自动切换”。
四、瓦斯灾害的自救要领
1、发生爆炸的灾区人员要立即利用附近电话向矿井调度室汇报清楚灾害地点、时间、性质、范围以及被困人员情况。
2、发现事故人员要利用各种方法迅速通知灾区回风侧的人员撤出。
3、灾区班组长应指挥本班(组)所有人员立即带好自救器，按避灾路线退到新鲜风流地点。待命或撤出地面。位于进风侧的人员应迎着风流撤退;位于回风侧或充满有害气体巷道中的人员，应考虑这些巷道的状况及长度、撤出时间和自救器有效作用的时间等问题，选择最安全最近的路线撤出灾区，如果一时难以撤出，应就近进入避难峒室，等候救援。
4、位于灾区内部的人员，撤出路线不明或较长较难不易撤出时，也不要惊慌失措，乱跑乱动。要沉着冷静，注意空气振动的方向，很快的背着振动方向卧在水沟一侧，用湿毛巾或湿衣掩住口鼻及面部，利用水能隔火及溶解有害气体的作用，减少烧伤和中毒的危害。在空气振荡完全停止以后，要试探进入附近的避难峒室或独头巷道，并用材料、风筒布、衣服或矿碴等物品堵塞有害气体的入口，等候抢救。
5、灾区人员进入避难峒室后，要静卧休息。注意节约食物或饮水，节约矿灯电源(只保持一盏灯照明)，并不断发出信号，便于救护队员抢救。
五、瓦斯治理基本原则
1、严格贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产工作方针，坚持标本兼治，重在治本的原则。
2、合理生产布局，确保抽、掘、采关系平衡。
3、瓦斯治理能力大于生产能力。
4、建立完善可靠的通风系统(通风可靠)确保系统合理、设施完好、风量充足、风流稳定。
5、加大瓦斯抽采力度(抽采达标)，实现“多措并举、应抽尽抽、抽采平衡、效果达标”的要求。
6、建立有效的安全监测监控系统(监控有效)，确保装备齐全、数据准确、断电可靠、处置迅速。
7、严格管理(管理到位)，完善制度、落实责任、认真执行、严格监督。
8、排除隐患，将事故消灭在萌芽状态之中，杜绝事故的发生。
六、瓦斯治理目标
1、防范一般瓦斯事故、杜绝较大瓦斯事故与重大瓦斯事故;
2、防范采、掘工作面瓦斯超限;
3、建立完善的瓦斯防治系统，最大限度地消除瓦斯危害;
建立完善的瓦斯监测监控系统，确保监控有效。
七、矿井通风管理措施
1、矿井每年在安排生产计划前必须进行矿井通风能力的核定工作，保证矿井不超通风能力生产。
2、矿井必须有完整的独立通风系统，改变矿井采区以上通风系统必须制定通风设计和专项安全技术措施，由煤矿企业技术负责人审批。
3、生产矿井必须采用机械通风，必须安装2套同等能力的主要通风机，其中1套作为备用，备用主要通风机必须能在10min内启动。生产矿井现有的2套不同能力的主要通风机，在满足生产要求时，可继续使用。主要通风机必须设专职司机看管。每小时填写1次运行记录。主要通风机房必须安装水柱计、电流表、电压表、轴承温度计等仪表和直通矿调度室的电话。反风操作系统图、司机岗位责任制和操作规程应悬挂上墙。
4、改变主要通风机的工况时，必须有煤矿企业技术负责人批准的安全技术措施。主要通风机必须在合理工况范围内运行。2台及其以上主要通风机联合运转的矿井，要制定相应的通风安全技术措施，报煤矿企业主要负责人审批。
5、因检修、停电或其它原因停止主要通风机运转时，必须制定停风安全措施;主要通风机停止运转时，受停风影响的地点，必须立即停止工作、切断电源，工作人员先撤到进风巷道中，并立即向矿调度室汇报，由矿长或矿技术负责人决定全矿井是否停止生产、工作人员是否全部撤出。
6、各煤矿企业要从供电系统、机电设备、日常管理方面加强管理，严禁主要通风机和局部通风机的无计划停电停风。主要通风机和局部通风机一旦出现无计划停风停电，必须按事故追查。
7、生产矿井主要通风机及其附属装置必须具备反风功能，并每年进行一次反风演习，矿井反风演习报告报煤矿企业和当地煤矿安全监察机构备案。
8、矿井必须严格执行测风制度，每10天进行一次全面测风。采掘工作面及其它用风地点应根据实际需要随时测风，测风站必须悬挂记录牌。通风部门应将测风报表报矿长和矿技术负责人。矿井测风报表应计算矿井有效风量率，矿井、采区及采掘工作面绝对瓦斯涌出量，矿井内、外部漏风率等。
9、加强井巷维修，保持巷道设计断面，保证通风畅通和行人安全。
10、没有形成负压通风系统的采煤工作面不得回采;严禁在独头巷道利用局部通风机通风回采;采煤工作面必须确保两个安全出口;严禁采煤工作面利用采空区通风(《煤矿安全规程》等有关法规有特殊规定的除外)。
11、矿井必须构筑可靠的控制风流的风门、风墙、风窗，进回风井之间和主要进回巷之间的联络巷，必须砌筑永久性风墙;需要使用的联络巷，必须安设2道正向永久风门和2道反向风门。采区进回风巷之间的联络巷应砌筑永久性风墙，确需行人、通车的联络巷应设置永久风门，永久风门不得少于两道。非自动风门必须互相连锁。
永久调节风窗的调节窗应在上部设置，调节板灵活可靠。带风窗的永久风门不得少于两道。
永久密闭和临时密闭的质量要符合通风质量标准的要求。
12、采煤工作面投产时，必须由矿总工程师组织有关部门对采煤工作面的通风、防尘、监测监控等系统进行验收，不符合规定不准生产。
13、掘进巷道在施工前必须在作业规程中编制局部通风设计，掘进工作面拉门时，必须由矿技术负责人组织有关部门对工作面的局部通风装备进行验收。
14、采、掘工作面应实现独立通风。如实现独立通风确有困难时，可采用串联通风，串联通风的次数不得超过1次。对于串联通风，必须制定安全技术措施，经矿技术人批准后实施。
煤矿瓦斯爆炸原因分析及防治
煤矿在开采煤炭资源过程中会伴随着多种灾害事故的发生，如瓦斯爆炸、煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、中毒、窒息、火灾、透水、顶板冒落等。在这些事故中瓦斯爆炸无疑是最严重的，它不光是造成的损失最大，发生的频率也是最大的，根据每年国家煤监局的事故统计来看，煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故中，绝大多数是瓦斯爆炸，约占特大事故总数的70%左右，为此，瓦斯可称为煤矿安全的最大威胁者。所以，分析瓦斯爆炸原因，制订瓦斯防治对策，就显得尤为重要。
一、瓦斯爆炸原因分析
1.瓦斯爆炸特点
根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点：①瓦斯爆炸多为特大事故，造成的损失巨大;②事故地点多发生在采煤与掘进工作面;③瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大，破坏力极强;④多为火花引爆;⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生;⑥瓦斯爆炸多发生在乡镇煤矿;⑦基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故容易发生等。
2.事故原因分析
煤矿发生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，但总的来说分为客观原因和主观原因两种。主观原因就是瓦斯积聚和引爆火源的存在;客观原因与自然条件、安全技术手段、安全装备水平、安全意识和管理水平等有关，发生瓦斯爆炸事故往往就是以上原因相互作用所导致的。
⑴瓦斯积聚的存在
煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通风系统不合理，存在风流短路、多次串联和循环风，造成供风地点风量不足而引起瓦斯积聚;有9起主要是因局部通风机安装位置不当，风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足而造成瓦斯积聚;有2起事故主要是因停电停风而引起瓦斯积聚;有1起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。
⑵引爆火源的存在
煤矿井下引爆瓦斯的火源有爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。但放炮和电器设备产生的火花是瓦斯爆炸事故的主要火源。如2005年34起特大瓦斯爆炸事故中，有16起是由放炮产生的火花引爆的;有15起事故是由电器设备及电源线电火花引爆的。
⑶煤矿开采条件差
⑷装备不足、管理不落实
矿井安全装备配置不足，“先抽后采，监测监控，以风定产”方针未得到完全落实。如2005年发生的41起特大瓦斯事故中，有的矿井没有安装瓦斯监控系统或运行不正常，有的矿井虽安装了瓦斯监控系统，但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题，不能有效发挥其应有的作用。此外乡镇煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行，监控系统也不能有效发挥作用。如内蒙古乌海市乌达区巴音赛煤焦有限责任公司某矿井虽安装了瓦斯监控系统，但在其实际开采区域却并没有瓦斯传感器，造成了特大瓦斯事故的发生，死亡16人。
⑸管理水平低
许多事故分析发现，违章操作或管理不当而造成了一些本可避免的事故，但未引起重视，最终酿成特大瓦斯爆炸事故。因此，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产起到了举足轻重的作用。
⑹企业技术管理薄弱
一些煤矿企业由于采煤方法落后，矿井采掘布置不合理，通风系统不完善，此外，作业规程编制不符合实际，针对性不强，给安全生产带来了严重隐患。
二、控制瓦斯爆炸事故的技术措施
瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有：优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等;抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
1.瓦斯爆炸事故的预防措施
⑴煤矿瓦斯抽放技术
①我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占矿井总数的46%。瓦斯
抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。如皖北煤电集团公司祁东煤矿利用抽放瓦斯进行发电，并取得了可观的经济效益和社会效益。
②为提高瓦斯抽放率，目前主要需解决长钻孔定向钻进技术，包括测斜、纠偏技术;提高单一低透气性煤层的抽放率;研制钻进能力更强的钻机具;完善和提高扩孔技术、排渣技术、造穴技术和封孔技术;开发新的瓦斯抽放技术及设备。
③瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等;抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具，如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等。此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步改善。
④利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。
⑤煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。
⑵矿井瓦斯浓度及火源监测技术
矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故的发生。我国目前开发了KJ90、KJ92、KJ94、KJ95、KJ73、KJ66等型号的矿井安全监控系统，以及各类检测传感器、报警仪和断电仪。已有多个矿井安装了矿井安全综合监控系统，并具有如下功能：①矿井环境和工况参数实时监控;②主要通风机在线监测;③巷道火灾实时监测;④矿井瓦斯抽放实时监测;⑤冲击地压实时监测;⑥煤与瓦斯突出实时监测;⑦煤层自然发火实时监测;⑧瓦斯爆炸或燃烧实时监测;⑨矿井电网监测等多种功能。监控系统的安装极大地提高了煤矿的安全管理自动化水平，防止了许多事故的发生。
⑶井下火源防治
对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。另外加强明火的管理，严格用火制度，消除引爆瓦斯的火源。
⑷优化通风网络及通风系统
合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施，为此，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投入使用。
2.隔爆措施
矿井隔爆抑爆装置是控制瓦斯爆炸的最后一道屏障，当瓦斯爆炸发生后，依靠预先设置的装置可以阻止爆炸的传播，限制火焰的传播范围，主要有被动式隔爆棚和自动抑爆装置。
①被动式隔爆棚。隔爆岩粉棚、隔爆水槽棚和隔爆水袋棚因成本低、安装方便，因而得到了广泛的使用，其中隔爆水袋棚的使用最为广泛。目前研制的XGS型和KYG型隔爆棚，具有适应性强，安装、拆卸和移动方便的特点。
②自动式抑爆装置。使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉、N2、CO2等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。如ZGB-Y型自动隔爆装置采用高压氮气引射消焰剂，能将爆炸限制在距爆源40-60m之内;YBW-1型无电源触发式抑爆装置，适合安装在距爆源20-45m的巷道中;ZYB-S型自动产气式抑爆装置采用实时产气原理，当传感器接收到燃烧或爆炸火焰时，触发气体发生器快速产生的高压气体喷洒消焰剂，抑制火焰的传播。
瓦斯爆炸事故的防治是煤矿安全工作的一个系统工程，除了完善可靠的安全装备、合理可行的技术手段和采取有效的措施外，还应加强安全管理和安全监督，特别是重视员工安全意识的培养。只有把安全放在首位，认真落实瓦斯治理的“安全第一，预防为主，防治结合”方针，健全各项规章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故及其它灾害事故才能大幅度地减少，煤矿的安全状况才能得到根本好转，这样的煤矿才具有更好的发展前景。
