煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突正式版.docx
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煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突正式版
文件编号:
TP-AR-L4289
煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突(正式版)
InTermsOfOrganizationManagement,ItIsNecessaryToFormACertainGuidingAndPlanningExecutablePlan,SoAsToHelpDecision-MakersToCarryOutBetterProductionAndManagementFromMultiplePerspectives.
(示范文本)
编订:
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审核:
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单位:
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编订人:
某某某
审批人:
某某某
煤与瓦斯突出预防及石门揭煤防突(正式版)
使用注意:
该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。
材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。
一、矿井瓦斯
1、瓦斯的成分和性质
瓦斯是由多种成分组成的混合气体,包括甲烷CH4、二氧化碳CO2、氮N2、二氧化硫SO2、硫化氢H2S、一氧化碳CO、和重烃C2H6、C3H8、C4H10……等,其中,甲烷为主要成分,习惯上的瓦斯即指甲烷,双称沼气,瓦斯为无色、无臭的可燃气体,比重0.544,难溶于水,易扩散,常残留在巷道上部空间和煤层,围岩之中,渗透性强。
2、瓦斯的形成
(1)生物化学作用形成,在成煤的第一阶段,植物有机质分解,当氧气充足时,生成CO2、NO等气体。
在缺氧条件下,由于细菌作用分解分析出甲烷、重烃、氢及其它气体。
由于此阶段形成的瓦斯距地表较近,且多散于大气之中,在煤体中保存的数量不多。
(2)煤变质形成,成煤第一阶段所形成的泥炭,由于地壳下降,被其它沉积物覆盖,在地热及地压影响下,其化学成分随之变化。
氧、氢、硫、氮的成分降低,碳的含量相对富集,并生成了以甲烷、氢为主的气体及重烃等其它气体。
由岩浆侵入产生接触变质时,也可生成重烃、氢和甲烷。
这阶段形成的瓦斯,由于在地下深处,不易扩散,故煤层中所含的瓦斯,极大部分是该阶段形成的。
根据研究,在理想的条件下,每形成1吨煤,伴随生成1000m3的CH4和CO2等气体。
其中,CO2多为流动的地下水所吸收;CH4在漫长的地质年代中,大部分被自然排放,只有一部分被保存在煤层和岩层之中。
(3)油气田的瓦斯浸入与底板石灰岩溶洞中的瓦斯有关系;与顶底板砂岩含油层有关。
3、瓦斯在煤层中的赋存状态
(1)游离状态(也就是自由状态)瓦斯:
瓦斯以自由的气体状态存在于煤体和围岩的孔隙、裂隙或空隙(空洞)中,瓦斯分子在孔隙内可以自由运动。
游离状态瓦斯存在量的大小,取决于煤层、围岩内的自由运动空间多少(即孔隙度),以及外界的温度与压力。
(2)吸附状态瓦斯:
它又分为吸附瓦斯和吸收瓦斯两种状态。
吸附瓦斯:
瓦斯分子被吸附在煤体或岩体孔隙的表面,形成一层薄膜。
这种吸附是靠气体分子与固体颗粒之间的分子引力完成的。
吸附量的大小,决定于煤对瓦斯的吸附能力,而吸附能力又取决于煤的孔隙率。
变质程度,以及外界的温度和压力。
煤内瓦斯80-90%以上吸附状态存在。
吸收瓦斯:
瓦斯分子进入煤层内部,与煤分子紧密地结合成固溶体,这与气体被液体所溶解的现象相似。
瓦斯在煤体内存在的状态不是静止不变,而是处于动平衡中,当外界压力降低,温度升高时,吸附瓦斯可以变为游离瓦斯。
这种现象称为瓦斯的解吸现象。
4、瓦斯分带
矿井瓦斯的成分随深度不同而发生变化,并具有分带现象。
通常,自上而下划分为四个带:
①N2-CO2带,其中CO2>20%;②N2带,N2>80%,CO2<10-20%;③N2-CH4带,N2<80%,CO2<80%;④CH4带,CH4>80%。
各带的深度和瓦斯成分在不同煤矿不尽相同,前三带统称为瓦斯风化带。
因各煤田地质条件有差异,瓦斯风化带的深度差别很大,一般为100-300米,个别的可达500-800米。
暴露式煤田瓦斯风化带深;地下水循环越快的越深;地质构造为封闭式的浅,而开放式的深;煤层顶板为砂岩时瓦斯风化带深。
5、影响瓦斯含量的地质因素有以下6个原因:
(1)煤的变质程度:
煤对瓦斯的吸附能力与变质程度有关。
成煤的初、中、晚期煤的吸附能力有所不同,煤层的质量不同吸附的能力也不同,而煤的致密度疏松,而吸附量具大,煤的致密度强,空隙率小,它的吸附量就相当小。
吸附能力的煤不一定瓦斯量大,吸附力强其渗透性和散逸性也强。
(2)围岩和煤层的渗透性:
赋存在煤层中的瓦斯是有压力的,而瓦斯在煤层中不断地动移和排放,其运移和排放速度与围岩和煤层的渗透性密切相关。
如煤层与围岩的渗透性大,瓦斯散逸,不易保存,反之,则能保存。
(3)地质构造:
地质构造是造成同一矿区瓦斯含量不同的因素,如张性断层,尤其是通达地表的张性断层,利于瓦斯排放,压性断裂不利于瓦斯排放,甚至有一定的封闭作用,促进了瓦斯在煤层中的聚集。
褶皱构造对瓦斯分部有重要影响。
当顶板为致密岩层且未暴露地表时,在背斜瓦斯含量由两翼向背斜轴部增大,在向斜轴部瓦斯含量减小。
当顶板为脆性岩层且裂隙多时,瓦斯容易扩散,而背斜轴部瓦斯含量减少,在向斜轴部瓦斯含量增加。
(4)煤田的裸露程度:
在裸露、暴露的煤田中,含煤岩系露出地表,瓦斯易于排放散逸。
在埋深、隐伏性煤田中,若含煤岩系的覆盖层为不透气岩层而且厚度大,则不利于瓦斯排放。
(5)地下水的活动:
瓦斯可随地下水的流动而排放,地下水活动越强的区域瓦斯量越小。
另外,水分子被吸附在煤或裂隙的表面后,减弱了煤对瓦斯的吸附能力,水分占据了煤的空隙,排挤自由状态的瓦斯,故此煤层中含水量偏高,那么含瓦斯量越低。
(6)煤层的埋藏深度:
瓦斯含量随深度增大而增大,在瓦斯风化带下,瓦斯含量、涌出量和瓦斯压力与深度增加有一定比例关系。
6、瓦斯对煤矿生产的影响:
重要表现在瓦斯涌出,瓦斯爆炸及煤与瓦斯突出,瓦斯涌出后与井下空气混合,降低氧含量,影响人的呼吸,当瓦斯浓度超过40%,氧气下降到12%以下时,会使人窒息死亡。
瓦斯与空气混合到一定浓度(5-16%,以9.5%时爆炸最强烈),遇火源时能燃烧爆炸,酿成事故。
煤与瓦斯突出是指在矿井采掘生产过程中,短时间内(几分钟或几秒钟)以巨大的挤压冲击力从煤层内喷出大量的煤和瓦斯,并伴有强烈的声响,世界上煤与瓦斯突出强度最大的一次是发生在1959年原前苏联的加加林矿,突出煤量达14000吨,喷出瓦斯25立方米以上。
我国矿井煤与瓦斯突出最大的一次,突出煤量达5000余吨,同时喷出的瓦斯量为300余立方米。
二、预防瓦斯燃烧和煤与瓦斯突出的措施
1、预防瓦斯爆炸的措施
(1)加强通风:
矿井通风要做到有效,稳定和连续不终断,要有足够的风速和风量将瓦斯吹散、冲淡、稀释到不能爆炸界限以内和无害的浓度。
(2)加强瓦斯检查:
所有矿井均须要建立严格的瓦斯检查制度,每次检查都要如实反映出现场(工作面)的瓦斯变化情况,将检查的结果及时的填写在记录本、卡片和瓦斯日报表及瓦检点的记录牌上,并通知现场的工作人员。
(3)及时处理排除局部聚积的瓦斯:
可采取隔离法、分支通风法、引风法及压风法隔离或吹散巷道中顶空聚积的瓦斯。
(4)加强回采工作面上隅角、全煤上山(开切眼)和石门揭煤前及揭煤期间的瓦斯检查工作。
(5)加强矿井系统和各作业地点及硐室的监测工作。
2、防止瓦斯引燃的措施
防止瓦斯引燃的原则主要是在井下消除火源,严格管理和控制热源,采取防止明火、防止电火花,防止放炮引燃瓦斯的处理措施。
三、瓦斯喷出和煤与瓦斯突出的预防措施
1、瓦斯喷出的预防:
措施可归纳为“探、排、抽、引、堵”五类方法,即探明地质构造带,排放瓦斯,提前将瓦斯抽出,将瓦斯引在风流巷道中,封堵缝隙。
2、煤与瓦斯突出的预防:
(1)区域性预防:
首先开采一层没有瓦斯、较小或没有瓦斯突出危险的煤层;使后开采的有瓦斯突出煤层的地压减少,弹性潜能缓慢地释放,从而使瓦斯压力和瓦斯含降低,使煤的强度增加,就能解除开采突出煤层时煤与瓦斯突出的威胁。
(2)局部性预防:
可采用震动性放炮,打大直径(200-300mm)超前钻孔,以及用钻孔排放瓦斯及水力冲孔方法来预防煤与瓦斯突出。
(3)瓦斯抽放:
矿井瓦斯地面抽放最好在高瓦斯煤层开采前的2-3年进行;矿井瓦斯抽放的办法可分为本层抽放,邻近煤层(指回采过程中被开采煤层的邻近煤层)抽放和采空区抽放。
(4)在有煤与瓦斯突出危险的采、掘工作面必须采用套钎(1.2、1.6、2.0、2.6、3.0、3.5、4.0m)打不少于4.0米的瓦斯释放应力的探眼,探眼的直径不得小于42mm,“切忌”探眼绝对不可当炮眼使用。
(5)探眼的数量与眼距要根据采、掘工作面的煤层厚度、施工断面来确定,具体数据可在采、掘规程中详细规定。
(6)煤壁注水:
在有煤与瓦斯突出的回采工作面进行煤壁浅孔注水,是开采煤与瓦斯突出煤层的有效措施。
掘进工作面采用爆破作业时,应采用深度不大于1.0米的炮眼远距离全断面一次爆破。
四、石门揭煤防突措施
1、加强石门揭煤前的管理,提前下达石门揭煤(见煤)通知书。
2、在石门揭煤前必须加强石门巷道的支护,工作面迎头必须安装“前探梁”。
3、有条件的矿井在距离揭煤(见煤)25米时必须用探水钻机探清揭煤距离。
钻探已揭煤,应立即人工测量瓦斯量,并逐级上报。
4、在钻探已揭煤的同时,相关部门应在该巷道原配风量的基础上,再加大120m3/min的风量,确保瓦斯的排放、稀释,瓦斯浓度控制在0.1-0.3%以下。
5、钻探揭煤后如煤层中瓦斯浓度较大,可采取多钻孔、大孔径,多排钻孔排放瓦斯,并结合震动性放炮来减少瓦斯的应力。
6、石门“揭煤放炮”采用远距离爆破,设专人警戒。
7、远距离爆破时,回风系统及石门巷道必须停电撤人,爆破后,进入工作面检查的时间必须大于30min。
8、石门揭煤地点应避开地质构造带。
结论:
在煤矿开采过程中,对于瓦斯、煤与瓦斯突出、石门揭煤的监、预测、预防和治理非常重要,在矿井的施工开采中有必要加强管理,采取必要的针对性治理措施,建立健全各项制度,配齐上全监、预测设备等,将灾害控制在零点,对煤炭企业和个人均是一笔大的经济效益。
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