夹河煤矿低浓度瓦斯发电项目瓦斯抽放部分安全预评价报告精品Word文档下载推荐.docx
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瓦斯抽放
顺层钻孔
降低本煤层瓦斯含量,采前预抽、边采边抽
在工作面回风巷打顺层斜向钻孔
交叉钻孔
扩大煤体松动卸压范围、增大煤层透气性采前预抽、边采边抽,
在工作面进风或回风巷内打斜交迎面钻孔
采空区
高位钻孔
采空区、邻近层瓦斯涌出量较大,
在回风巷布置钻场向采空区上方裂隙带打钻孔,抽放本层和邻近层涌入的瓦斯
上隅角插管
解决局部瓦斯超限
上隅角浅部或深部插管抽放
采空区埋管
解决上隅角瓦斯超限
上隅角插管效果不好时,考虑使用,
掘进工作面
超前预抽
边掘边抽
煤巷掘进工作面瓦斯涌出量较大
在巷道两帮打超前钻孔预抽工作面前方煤体的瓦斯及边掘边抽
5.2危险、有害因素识别与分析
5.2.1矿井通风系统危险、有害因素的危险性分析
分析认为,夹河煤矿矿井通风系统在上述改造过程中及改造后将存在以下主要危险、有害因素:
(1)-1000m西一上山采区回风系统部分巷道受采掘活动影响存在片帮和底鼓,回风段总阻力达2103.18Pa(2006年矿井阻力测定报告),增加了中央风井通风机的通风负担。
-800m西一二层皮带、轨道上山、-800m西一石门、-1000m回风斜井共计1320m巷道存在扩巷和修复问题。
-1000m回风斜井、-800m西一二层皮带、轨道上山均为将来-1000m西一上、下山采区主要回风通道,巷道一旦失修,会对矿井通风系统造成重大影响。
检查矿井通风报表时发现部分通风巷道断面不足5m2。
查阅2006年矿井通风阻力测定报告,发现中央风井下口回风石门实测风速超过8m/s,不符合《煤矿安全规程》第101条规定。
(2)矿井共有风门79道/37处,其中-800m水平以上处于主要进回风之间的风门有15处。
主要进回风之间的风门一旦同时敞开,将会造成矿井通风系统的紊乱,部分作业地点可能会出现微风和无风。
主要进回风间设置多处风门也为矿井内部漏风创造了条件。
矿井2006年反风演习报告中也反应出:
由于主进、主回风间过多的设置风门和反风设施质量不高,-1000m水平上山采区反风量有所减少。
(3)-1000m西一二层煤采区、七层煤采区缺少采区专用回风巷。
(4)皮带机运输巷均处于矿井进风系统中,增加采掘作业地点的空气湿度和粉尘浓度,亦不利于矿井外因火灾的防治。
(5)-1000m进风井和中央风井新通风机联合运转时,矿井通风系统将由2进1回变为3进1回系统,通风系统更加复杂。
通风系统改造预测方案的风网模拟结果中,存在角联巷道和微风巷道。
(6)2006年矿井通风阻力测定结果中,通风阻力和风量实测值不完全满足通风网络的回路风压和节点风量平衡定律。
由于基础数据存在误差,如果直接用于风网的模拟解算,其结果可能造成个别角联分支风流反向、甚至风机工况异常、局部自然分风与实际不符的失真现象。
用此数据来模拟通风系统改造方案和进行中央风井风机选型,很难保证其结果的可靠性。
如果所选通风机性能与井下风网不匹配,那么通风容易时期会造成电能浪费,通风困难时期将不能满足矿井供风需求,甚至造成通风机(轴流式)喘振,直接影响矿井安全生产。
5.2.2矿井瓦斯危险、有害因素的危险性分析
根据江苏省经贸委公布的2006年度全省煤矿矿井瓦斯鉴定结果,夹河煤矿为高瓦斯矿井。
全矿井瓦斯绝对涌出量为37.38m3/min;
相对涌出量为12.65m3/t。
全矿井二氧化碳绝对涌出量为20.11m3/min;
相对涌出量为6.81m3/t。
根据煤科总院抚顺分院对夹河煤矿瓦斯突出危险性鉴定,2、7、9煤层在目前开采水平以上(即2煤-968m、7煤-1085m和9煤-1010m标高)均没有突出危险性。
2、7、9煤层的瓦斯基础参数:
2煤在-850m~-968m标高瓦斯压力为0.78~1.0MPa,原煤瓦斯含量为6.616m3/t;
7煤在-950m~-1085m标高瓦斯压力为1.33MPa,原煤瓦斯含量为5.178m3/t;
9煤在-1010m标高瓦斯压力为1.30MPa,原煤瓦斯含量为5.310m3/t。
(1)虽然该矿自开采以来未发生过瓦斯动力现象,但由于开采深度较深,地应力较大,加之某些局部地带存在隐伏封闭性小断层及小构造,揭露这些地点时可能出现瓦斯异常涌出现象,有时甚至煤和瓦斯伴随一起涌出,在煤炭开采过程中,存在安全不确定因素。
(2)矿井采用多水平、多煤层联合开采,通风系统复杂,存在角联巷道,主要进、回风流间设施较多,区域通风系统稳定性和可靠性不高,有可能因管理的原因,引起风流紊乱,造成局部区域风量不足,出现局部瓦斯积聚。
(3)该矿存在1处串联通风,当矿井遇瓦斯事故时,有可能会导致事故影响范围扩大。
(4)7446工作面回风隅角瓦斯浓度达0.78%,当矿井通风系统贯通、调整、矿井反风演习、矿井停电以及新风机改造切换时,有可能会造成瓦斯超限、积聚等瓦斯事故。
(5)皮带主运输在进风流中,煤流中富含没有逸散的瓦斯,当皮带机头、机尾巷道通风状况较差时,可能会造成瓦斯积聚。
5.2.3矿井火灾危险、有害因素的危险性分析
(1)煤层自然发火危险、有害因素的危险分析
经煤科总院抚顺分院鉴定,该矿深部所开采的2、7煤以及9煤煤层自燃倾向性均属二类,为自燃煤层。
煤层自然发火期4~5个月,最短只有40天左右。
开采历史上曾出现过高冒区煤炭自燃隐患。
当煤层开采受地质和开采工艺条件的影响,存在连续供氧、储热条件,有可能促使煤柱、高冒点及采空区遗煤聚热氧化环境的形成,从而引发煤层自然发火事故。
-1000m水平进风井和中央风井新通风机投入使用时,将改变井下采空区原有的压力平衡关系,给采空区防火管理带来不利因素。
该矿没有建立整体的防灭火注浆系统,只有采区注浆站,当采空区发生自然发火事故时,有可能造成注浆能力不足。
(2)矿井外因火灾事故的危险、有害因素的危险性分析
该矿在系统改造施工及矿井生产过程中,引发外因火灾事故的因素较多,如地面火灾,井上、下电气焊,爆破、电器失爆、机械磨擦等。
尤其是皮带机运输巷均处于矿井进风系统中,一旦发生皮带火灾事故,将对矿井安全生产构成严重威胁。
5.2.4矿井粉尘危险、有害因素的危险性分析
经煤科总院抚顺分院鉴定,该矿所采煤层均具有爆炸性。
其中7、9煤煤尘爆炸性试验火焰长度>400mm,抑制煤尘爆炸最低岩粉量为70%,爆炸性较强。
如果综合防尘措施不力,将会造成煤尘飞扬、堆积,甚至引发生煤尘爆炸事故。
矿井共有隔爆设施27组,个别煤仓与其连通的巷道缺少隔爆设施。
当发生煤尘爆炸事故时,不能有效隔绝爆炸火焰和阻止煤尘爆炸的传播。
煤尘是矿井重大危险源之一。
5.3类比工程评价分析
5.3.1类比工程选择
此次评价类比工程选择夹河煤矿现有通风系统、大屯煤电公司姚桥煤矿二期改扩建东二风井通风系统改造工程。
选择依据:
(1)夹河煤矿通风系统改造后,中央风井回风系统继续使用,新增-1000m水平进风立井。
中央风井通风机的运行状况和现通风系统的安全管理与深部开采通风系统改造工程紧密相关。
因此,夹河煤矿现有通风系统对改造项目具有很强的可比性。
(2)大屯煤电集团公司姚桥煤矿于2000年完成二期改扩建工程,1996年东二风井与井下联网,2006年进行东二风井通风机改造,完成东二风井通风系统改造工程。
通过新建副井,新增-650m水平主进风系统。
东二风井通风机改造后,大功率轴流通风机取代了原离心式通风机,矿井由2进2回的中央并列、边界式通风方式改为4进3回的混合式通风方式。
夹河煤矿矿井通风系统改造项目是通过新建-1000m水平进风立井,将目前2进1回的中央并列式通风方式改为3进1回的混合式通风方式。
同时将中央风井离心式通风机更换为轴流式通风机。
因此,具有较强的可比性。
5.3.2类比工程资料收集
(1)夹河煤矿中央风井通风机额定转速600r/min,目前实际工作转速600r/min,为高速运转。
(2)夹河煤矿目前最大通风流程16000m,根据2006年矿井阻力测定测定结果,-600m主石门、-450m回风巷风速分别为6.57m/s和7.53m/s,接近《煤矿安全规程》的限定值8m/s。
(3)检查夹河煤矿瓦斯日报,采煤工作面最高温度为31℃,掘进迎头空气温度最高为33-34℃,地温热害问题已有显现。
(4)夹河煤矿主皮带机处于矿井进风流中。
(5)姚桥煤矿东二风井通风系统改造:
由于所选通风机(离心式)不能满足后期矿井通风需求,更换电机和调高通风机转速后,不仅效果不理想,而且通风机遭到损坏。
2006年,姚桥煤矿将东二风井离心式通风机更换成大功率轴流式通风机。
(6)姚桥煤矿二期改扩建之前,皮带巷兼矿井进风巷。
1995年曾发生过皮带着火事故,灾害波及范围大,人员伤亡严重。
5.3.3类比工程危险、有害因素原因分析
(1)夹河煤矿中央风井通风机高速运转,现有通风能力和通风网络不能适应深部开采的生产需求,主要原因是矿井深部开采配风量加大、开采水平延深,部分主要进风巷道和回风巷道风速接近《煤矿安全规程》规定的上限,造成矿井总需风量和通风阻力不断升高。
(2)深部开采工作地点空气温度增高,主要原因是地温影响和进风路线过长。
(3)夹河煤矿主皮带机运输巷处于进风中,不利于外因火灾发生时的灾害控制。
(4)姚桥煤矿东二风井原通风机与后期通风系统不匹配,主要原因是矿井生产能力大幅度提升,另外,通风机本身性能上存在问题。
(5)姚桥煤矿皮带火灾波及范围大,主要原因是着火皮带处于矿井进风系统、井下通风系统比较复杂,事故处理相当困难。
5.3.4类比工程数据资料的适用性
上述类比工程之一,夹河煤矿现有通风系统是该工程改造项目的基础,现有的管理经验和研究成果为改造项目创造必要的条件,其数据资料同样适应于改造项目。
上述类比工程之二,大屯煤电公司姚桥煤矿二期改扩建东二风井通风系统改造工程与该工程项目同属煤矿通风系统安全改造,其目的、性质、过程及规模、通风效果均类似。
因此,姚桥煤矿东二风井通风系统改造过程中所积累的经验、教训,对夹河煤矿深部通风系统改造工程具有借鉴意义。
5.4定性、定量评价
5.4.1预先危险性分析
根据《可行性研究报告》提供的关于系统改造期间及矿井生产前、后期的通风方式、通风模拟结果、风量分配及相关的一通三防技术资料,采用预先危险性分析(PHA)的定性评价方法,识别与该系统有关的主要危险,鉴别产生危险的原因,预测事故对人体及系统产生的影响,确定已识别的危险等级,并提出消除和控制危险性的措施(见表5-1)。
表5-1预先危险性分析表
危险、有害
因素类型
危险、有害因素
存在场所
事故原因
(触发条件)
事故后果
危险
等级
对策措施
瓦斯爆炸
事故
井下采掘工作面及其它作业地点。
风量不足,造成局部瓦斯积聚,存在引爆火源。
造成人员伤害和系统的破坏。
Ⅲ
加强通风管理,消除瓦斯积聚,杜绝引爆火源。
煤尘爆炸事故
采掘工作面、运输道及其它作业地点。
煤尘飞扬,达到爆炸浓度,存在引爆火源。
落实综合防尘措施,消除煤尘飞扬,杜绝引爆火源,采取隔爆措施。
外因火灾事故
采掘工作面、机电硐室、皮带运输机巷。
雷击、电器失爆、撞击、机械磨擦、电气焊、违章放炮、胶带输送机保护失灵及其它明火。
建立防雷接地系统,实现安全供电,完善机械设备保护,杜绝明火及违章作业,建立井上、下消防系统。
煤自然发火事故
采空区、高冒区、煤柱。
煤炭氧化聚热达到燃点。
造成人员伤害和财产损失。
Ⅱ
加强通风管理,降低通风阻力,减少漏风,合理开采布置,加快推进度,落实综合防灭火措施。
窒息事故
风量不足或停风的井巷。
局部通风机停风或风量不足。
造成人员伤害。
实现双风机、双电源,杜绝无风作业,坚持停风撤人。
通风系统事故
主要通风机、井下主要通风设施及主要进、回风巷
主要通风机突然停止运转、主要风门同时打开、主要进回风巷受堵、风阻过大。
扰乱安全生产秩序、主要通风机发生喘振。
加强通风设施管理、消除失修巷道、优化通风系统、合理通风机选型。
地温热害
深部采掘工作面及其它作业地点。
地温高。
通风及制冷降温措施没落实或效果差。
造成作业地点环境气候条件恶化、损害职工身体健康。
积极采取通风降温措施,采用先进的制冷降温技术,配齐降温设施。
5.4.2瓦斯爆炸事故树定性分析
(1)矿井瓦斯事故树图
瓦斯爆炸事故是煤矿安全生产中的一大矿井灾害,一旦形成和发生,将造成极其严重的灾难性后果,产生无法估量的经济损失和社会影响。
现以事故树的分析方法对其产生和防治过程中的各种危险有害因素加以剖析,以达到从源头杜绝此类事故的发生。
矿井瓦斯爆炸事故树如图5-1所示。
(2)事故树分析
①事故树的结构表达式
T=a1a2α
=(x1+b1+b2+b3+b4)(B5+b6+b7+b8+b9+b10)α
=(x1+x3+x4+x5+x6+x7+x8+x9+x10+x11+x12+x13+x14+x15)(x16+x17+x18+x19+x20+x2+x21+x23+x24+x25+x26+x27+x28+x29+x30+x31+x32+x33+x34)α
②最小径集2个
P1={X1,X2,X3,X4,X5……………X14,X15,α}
P2={X2,X16,X17,X18,X19……………X32,X33,X34,α}
③结构重要度分析
各基本事件结构重要度顺序为:
IФ
(1)=IФ
(2)=IФ(3)=IФ(4)=IФ(5)=IФ(6)=IФ(7)=IФ(8)=IФ(9)=IФ(10)=IФ(11)=IФ(12)=IФ(13)=IФ(14)=IФ(15)>IФ(16)=IФ(17)=IФ(18)=IФ(19)=IФ(20)=IФ(21)=IФ(22)=IФ(23)IФ(24)=IФ(25)=IФ(26)=IФ(27)=IФ(28)=IФ(29)=IФ(30)=IФ(31)=IФ(32)=IФ(33)=IФ(34)
④分析与对策
从事故树分析可知,影响顶上事件发生最小割集共280个,因素众多,为防止顶上事件发生,则要求A1与A2不发生,即需控制280个最小割集;
从最小径集的组数可知,预防的途径有2个。
综合考虑结构重要度、现场实施的可能性和预防的可靠性三方面,认为杜绝引爆火源的产生应摆在首位,但考虑煤矿瓦斯事故的发生是相互作用和联系的,故A2中控制的对象也不能有丝毫的放松。
对策简述:
a.必须牢固树立安全第一的思想,坚持“先抽后采,监测监控,以风定产”的原则,强化安全培训,提高全员的安全意识。
b.健全各种管理制度及操作规程。
c.完善矿井通风系统,保证矿井风量按需分配。
d.杜绝引爆火源。
e.消除瓦斯超限和瓦斯积聚。
f.做到重点防范,主次兼顾,杜绝“三违”,消灭事故隐患。
·
α
T
助燃剂
图5-1矿井瓦斯爆炸事故树图
C
B7
A2
+
瓦斯积聚
火源
X10
A1
αФ(4)=IФ(5)=IФ(6)=IФ(7)=IФ(8)=IФ(9)=IФ(10)=IФ(11)=IФ(12)=IФ(13)>IФ
(1)=IФ
(2)=IФ(3)
5.4.3煤层自然发火事故树定性分析
(1)矿井火灾事故树图
矿井火灾事故树图见图5-2。
事故树的结构表达式为:
T=A1+A2+α
=(X1X2X3)+(B1+B2+B3+X4+X5+X6)+α
=(X1X2X3)+(X7+X8+X9+X11+X12+X13+X4+X5+X6)+α
(2)计算最小割集
最小割集数为11个,其组合为:
K1={X1,X2,X3,α}K6={X8,α}
K2={X4,α}K7={X9,α}
K3={X5,α}K8={X10,α}
K4={X6,α}K9={X11,α}
K5={X7,α}K10={X12,α}
K11={X13,α}
(3)结构重要度分析
IФ(4)=IФ(5)=IФ(6)=IФ(7)=IФ(8)=IФ(9)=IФ(10)
=IФ(11)=IФ(12)=IФ(13)>IФ
(1)=IФ
(2)=IФ(3)
(4)事故树定性分析
本事故树有11组最小割集,也就是说形成事故的可能性有11种,而且所有割集均与条件事件有关,即有可燃物和助燃剂事件。
从最小割集和结构重要度分析可以看出,外源火灾是矿井火灾的重要因素,因此控制好外源火灾的各个事件就可以减少矿井火灾的发生。
可燃物、助燃剂
矿井火灾灾灾
自燃火灾
(内因火灾)
外源火灾
(外因火灾)
自燃倾向
热量积聚
供氧充足
X3
X1
X2
B2
煤尘瓦斯燃烧爆炸
磨擦碰撞着火
电火
明火
B1
防雷
防静电
炮火
B3
X5
X4
X6
吸烟
焊接作业
电缆敷设不合理
电缆短路过负荷
电气设备不合格
X7
X8
使用非矿用矿药
违章放炮
X13
X12
X11
X9
图5-2矿井火灾事故树图
5.4.4煤尘爆炸事故树定性分析
(1)煤尘爆炸事故树图
煤尘爆炸事故树如图5-3所示。
煤尘爆炸事故树的结构表达式为:
T=(A1A2)a
=A3b(X12+X13+A7+X19+A8+X25)ca
=(A4+A5+A6)(X12+X13+X14+X15+X16+X17+X18+X19+X20+X21+X22+X23+X24+X25)bca
=(X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11+X26)(X12+X13+X14+X15+X16
+X17+X18+X19+X20+X21+X22+X23+X24+X25)bca
(2)求出事故树的最小割集
将事故树的结构表达式展开,可得到事故树的168组最小割集。
Ki={Xi,X12,a,b,c}(i=1,2,3…,12)
K12+i={Xi,X13,a,b,c}(i=1,2,3…,12)
K24+i={Xi,X14,a,b,c}(i=1,2,3…,12)
………
K156+i={Xi,X25,a,b,c}(i=1,2,3…,12)
(3)求出事故树的最小径集
根据事故树图,作成与事故树对偶的成功树。
成功树的结构表达式为:
T〃=A1〃+a〃+A2〃
=A3〃+b〃+c〃+a〃+(X12〃X13〃A7〃X19〃A8〃X25〃)
=A4〃A5〃A6〃+a〃+b〃+c〃+(X12〃X13〃A7〃X19〃A8〃X25〃)
=(X1〃X2〃X3〃X4〃X5〃X6〃X7〃X8〃X9〃X10〃X11〃X26〃)+a〃+b〃+c〃
+(X12〃X13〃X14〃X15〃X16〃X17〃X18〃X19〃X20〃X21〃X22〃X23〃X24〃X25〃)
由此得到该事故树的最小径集为:
q1={a}
q2={b}
q3={c}
q4={X1X2X3X4X5X6X7X8X9X10X11X26}
q5={X12X13X14X15X16X17X18X19X20X21X22X23X24X25}
(4)基本事件结构重要度分析
按最小径集分析各基本事件的结构重要度。
q1q2q3为单基本事件的最小径集,a、b、c的结构重要度相等且最大,即Iφ(a)=Iφ(b)=Iφ(c)。
q4和q5中的各基本事件只在各自的最小径集中出现,故属于同一最小径集的各基本事件的结构重要度相等,即
Iφ
(1)=Iφ
(2)=…=Iφ(11)=Iφ(26)
Iφ(12)=Iφ(13)=…=Iφ(25)
又因q4中的基本事件个数是12个,比q5基本事件数15个少,故q4中的各基本事件的结构重要度比q5中的各基本事件的结构重要度要大。
各基本事件的结构重要度顺序为:
Iφ(a)=Iφ(b)=Iφ(c)>Iφ
(1)=Iφ
(2)=…=Iφ(11)=Iφ(26)>Iφ(12)=Iφ(13)=…=Iφ(25)
电缆短路
A4
图5-3煤尘爆炸事故树图
(5)安全程度定性分析
①事故树图分析。
在事故树中,或门7个,与门1个,条件限制门3个,表明大部分单个基本事件都有输出,而只有少数几个基本事件需要同时发生才有输出,说明发生煤尘爆炸的危险性较大。
②最小割集进行分析。
由于最小割集有168组,表明导致煤尘爆炸有168种可能途径,这也说明发生煤尘爆炸的可能性较大。
③根据基本事件的结构重要度分析。
a、b、c的结构重要度相等且最大,说明它们在系统中占有的位置最重要,对事故发生的影响也重要。
若其中一个条件不满足,事故就不会发生。
X1、X2、X
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