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第十五章矿井瓦斯与矿尘
第十五章矿井瓦斯与矿尘
第一节矿井瓦斯的存在状态
矿井瓦斯的主要成分是甲烷(CH4),约占80%~90%,此外还含有其它烃类(乙烷、丙烷)等。
它十是严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素之一,同时瓦斯(煤层气)也是重要的清洁能源和化工原料。
一、瓦斯的生成
瓦斯是在煤的生成和煤的变质过程中伴生的气体。
在成煤的过程中生成的瓦斯是古代植物在堆积成煤的初期,纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。
另外,在高温、高压的环境下中,在成煤的同时,由于物理和化学作用,可继续生成瓦斯。
二、瓦斯的性质
瓦斯是无色、无味、无臭的气体,但有时可以闻到类似苹果的香味,这是出于芳香族的碳氢气体同瓦斯同时涌出的缘故。
瓦斯对空气的相对密度是0.544,在标准状态下瓦斯的密度为0.716kg/m3。
所以,它常积聚在巷道的上部及高顶处。
瓦斯的渗透能力是空气的1.6倍,难溶于水.不助燃也不能维持呼吸,瓦斯在空气中达到一定浓度时,遇火能燃烧或爆炸。
在煤矿的采掘过程中,当条件合适时,会发生瓦斯突出(喷出),产生严重的破坏作用,甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。
瓦斯的燃烧、爆炸或突出是矿井的主要灾害。
三、瓦斯的存在状态
瓦斯在煤体中存在的状态可分为两类:
即游离状态和吸着状态。
游离状态也叫自由状态,这种瓦斯是以自由气体状态存在于煤体或周围岩体的裂缝孔隙之中,游离瓦斯量的大小与存储空间的容积、瓦斯压力成正比,与温度成反比。
吸着状态又称为结合状态,起特点是瓦斯与煤或某些岩石结合成一体,不再以自由气态形式存在。
按其结合形式不同又可分为吸附吸收两种:
吸附状态是由于固体粒子与瓦斯分子之间分子吸引力的作用,使瓦斯分子在固体颗粒表面上形成很薄的吸附层;吸收状态是气体分子已进入煤分子团的内部。
占据煤分子结构的空位和煤分子之间的空间,如同气体溶解与液体中在状态一样。
吸附瓦斯量的大小与煤的性质、空隙结构特点以及瓦斯压力和温度有关。
几种状态的瓦斯是处于不断变化的动平衡之中,在一定条件下会相互转化。
即当外界压力升高或温度降低时,部分游离态瓦斯会转化为吸着状态,这种现象称为吸附。
相反,如果压力降低或温度升高时,又会有部分瓦斯由吸着状态转化为游离状态,这种现象称为解吸。
煤体是一种复杂的多孔性固体,在成煤过程中生成的瓦斯,经过漫长的地质年代,大部分已排放入大气,只有一小部分至今仍被保存在煤体或围岩中。
煤层保持瓦斯量的多少,主要取决于煤及围岩的透气性,地质结构以及煤的埋藏深度,吸附性能及孔隙性等。
瓦斯在煤层中具有不均匀分布的特性,即呈现明显的分区分带特性。
一般瓦斯带内煤层的瓦斯含量和涌出量随深度增加而增大。
第二节矿井瓦斯涌出量
一、煤层瓦斯的含量
煤层瓦斯含量是指单位质量或单位体积的煤体,在一定压力和温度下所含的瓦斯数量(即游离瓦斯和吸着瓦斯的总和),用m3/t或m3/m3表示。
煤层瓦斯含量的大小受很多因素的影响,但主要受生成瓦斯的条件和保存瓦斯条件这两方面的影响。
二、瓦斯的涌出形式
(1)普通涌出:
瓦斯从煤层或岩层表面非常细微的缝隙中缓慢、均匀而持久地涌出。
这种涌出的方式涌出的面积大、时间长,是瓦斯涌出的主要形式。
(2)特殊涌出:
特殊涌出又可以分为瓦斯喷出和煤(岩)与瓦斯突出两种。
瓦斯喷出是指大量瓦斯突然喷出的现象,喷出的时间可长、可短(数天或数年)。
每昼夜的喷出量可达数百立方米。
煤(岩)与瓦斯突出(简称突出),是在一瞬间(几秒钟或几分钟)突然喷出大量瓦斯和煤炭(岩石),并伴随有强烈的声响和强大的冲击动力现象。
三、瓦斯涌出量的计算
1)是指矿井在一定时间或单位时间内所涌出的瓦斯数量,通常用m3/d或m3/min来表示。
可用下式来计算:
即:
四、矿井瓦斯等级
根据《规程》规定,一个矿井只要有一个煤(岩)层发现瓦斯,该矿井即为瓦斯矿井。
矿井瓦斯等级,根据矿井相对瓦斯涌出量、绝对瓦斯涌出量和瓦斯涌出形式划分为:
(1)低瓦斯矿井:
矿井相对瓦斯涌出量小于或等于10m3/t且矿井绝对瓦斯涌出量小于或等于40m3/min。
(2)高瓦斯矿井:
矿井相对瓦斯涌出量大于10m3/t或矿井绝对瓦斯涌出量大于40m3/min。
煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出矿井
不同等级的瓦斯矿井,供风标准、设备选型、瓦斯管理制度均有所不同。
所以,划定矿井的瓦斯等级,分级管理,不仅有利于安全生产,而且具有重要的经济意义。
第三节瓦斯爆炸及其预防
瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中的氧气在高温热源的作用下发生剧烈氧化反应的过程,瓦斯爆炸后产生高温、冲击波和大量有毒有害气体。
瓦斯爆炸能造成大量的人员伤亡,井下设备、设施的严重摧毁等,有时还会引起煤尘爆炸和井下火灾,从而使灾害加重。
一、瓦斯爆炸的条件及其影响因素
瓦斯爆炸的三个充分必要条件:
瓦斯浓度、引火温度和氧的浓度。
1.瓦斯浓度
瓦斯只在一定浓度范围内爆炸,该浓度范围称为瓦斯爆炸界限,其最低浓度界限叫爆炸下限,最高浓度界限叫爆炸上限,瓦斯在空气中的爆炸下限为5%~6%,上限为14%~16%。
当瓦斯浓度低于爆炸下限时,遇高温火源并不爆炸,但能在火焰外围形成稳定的燃烧层。
当瓦斯浓度高于爆炸上限时,失去其爆炸性,但在空气中遇火仍会燃烧。
在正常空气中瓦斯浓度为9.5%时,其爆炸威力最大。
当瓦斯浓度为7%~8%时最容易爆炸。
但必须注意的是,瓦斯的爆炸界限并不是固定不变的,当瓦斯混合气体的温度、压力发生变化,或混入煤尘及其它可燃性气体,都会影响瓦斯爆炸界限的变化。
2、引火温度
瓦斯的引火温度受瓦斯浓度、火源性质及混合气体的压力等因素而变化,一般认为,瓦斯的引火温度为650~750℃,最低点燃能量为0.28Mj。
当混合气体在压力增高时,引燃温度即降低。
在引火温度相同时,火源面积越大、点火时间越长,越易引燃瓦斯。
煤矿井下的明火、煤炭自燃、电弧、点火花、炽热的金属表面以及撞击和摩擦火花都能点燃瓦斯。
瓦斯和高温火源接触后,并不立即引燃,而要迟延一个很短的时间,这种特征叫瓦斯引燃迟延性。
瓦斯引燃迟延时间的长短与瓦斯浓度和引火温度有关。
瓦斯浓度越高,迟延时间越长。
引火温度越高,迟延时间就越短。
这种引燃迟延现象,对矿内安全爆破有很重要意义。
因为井下放炮时,虽然安全炸药爆炸的火焰温度高达2000℃以上,但其火焰存在时间仅有千分之几秒,来不及引燃瓦斯,所以瓦斯矿井使用煤矿安全炸药,按《规程》要求爆破不会引起瓦斯爆炸或燃烧。
但如果炸药质量不合格或炮泥充填不当时,会使爆炸火焰停留时间延长,超过瓦斯引燃感应期而造成事故。
3、氧的浓度
在煤矿井下巷道及采场等一般氧浓度均满足瓦斯爆炸条件(氧浓度>12%)。
井下含瓦斯的混合气体中氧的浓度降低时,瓦斯爆炸界限随之提高。
当氧的浓度低于12%时,混合气体即失去爆炸性。
这一性质对井下密闭火区有重要意义。
在密闭的火区内往往积存大量瓦斯,且有火源存在,但因氧的浓度降低,不会发生爆炸,若一旦有新鲜空气进入,氧的浓度达到12%以上时,就可能发生爆炸。
因此,应加强火区管理,在启封火区时,更应格外慎重,必须在火熄灭后才能启封。
二、预防瓦斯爆炸的措施
瓦斯浓度、引火温度、氧的浓度是矿井发生瓦斯爆炸必须具备的三个条件。
三者缺一都不会发生瓦斯爆炸。
《规程》规定井下空气中氧浓度不得低于20%,因此,预防瓦斯爆炸的有效措施,主要从防止瓦斯积聚和消除火源着手。
1、防止瓦斯积聚的措施
1)加强通风
有效的通风是防止瓦斯聚集和超限最基本和最有效的方法。
矿井中必须做到风流稳定、有足够的风量和风速,避免循环风,局部通风机风筒末端要靠近工作面,向瓦斯聚集地点加大风量和提高风速等,当瓦斯超过允许浓度时,必须及时进行处理。
2)及时处理局部聚集的瓦斯
容易局部聚集瓦斯的地点主要有:
工作面上隅角、独头掘进的掘进工作面上隅角、顶板冒落的空洞内,综放工作面后部放煤口及采空区边界处,低风速巷道的顶板附近等。
及时有效的处理局部瓦斯聚集对防止瓦斯爆炸事故具有重要意义。
对上隅角瓦斯聚集具体的处理方法在工作面上隅角附近设置木版隔墙、设置帆布风障、全负压引排、上隅角排放瓦斯等。
对综采工作面瓦斯聚集的处理主要是加大工作面风量、风速等。
对低风速巷道顶板附近的瓦斯聚集处理方法有:
加大巷道内的平均风速,在巷道顶梁上加导风板,将风流引向顶板附近等。
对顶板冒落孔洞内积存瓦斯的处理,常采用填充冒顶区,用挡风板导风冲散瓦斯的方法等。
对瓦斯含量大的煤层,进行瓦斯抽放,以降低煤层及采空区的瓦斯涌出量(见本章第五节)。
3)加强瓦斯监测检测
准确地掌握矿井空气中的瓦斯含量是有效防治的重要基础。
目前在井下主要巷道硐室、采掘工作面的适当位置采用瓦斯监测监控系统对矿井瓦斯进行适时动态监测、监控(瓦斯超限时自动报警并切断电源)。
同时,对井下的移动场所等采用瓦斯检查仪器人工随时随地的进行瓦斯检测。
2、防止瓦斯引燃措施
1)在井口和井口房内,禁止使用明火。
2)在瓦斯矿井,要使用防爆型或安全火花型电器设备,对其防爆性能要经常检查,不符合要求的要及时更换。
3)严格执行放炮制度。
4)严格管理火区,防止密闭墙漏风,并定期测定火区温度。
第四节瓦斯喷出与突出及其预防
瓦斯喷出和煤与瓦斯突出是矿井瓦斯的特殊涌出现象。
瓦斯喷出和煤与瓦斯突出能使工作面或井巷充满瓦斯,造成窒息与爆炸条件,能破坏通风系统,造成风流紊乱或短时逆转。
突出的煤和瓦斯能堵塞巷道,破坏支架、设备及设施。
因此,这类瓦斯的突然涌出对煤矿安全生产危害很大,必须认真防治。
除了煤与瓦斯突出外,当煤层中含有大量二氧化碳气体时,由于煤对二氧化碳的吸附能力极强,故也会发生煤和二氧化碳突出。
我国煤矿已发生过数起煤和二氧化碳突出。
一、瓦斯喷出及其预防
1、瓦斯喷出的特点
如果煤层或岩层中存在着大量高压游离瓦斯,当采掘工作面接近或沟通这一区域时,瓦斯就会同喷泉一样从裂缝或裂隙中大量喷出,突然涌向采掘空间,在短时间内造成风流中瓦斯突然增大,具有突然性和集中性,可导致突出地点的人员的窒息,高瓦斯在风流中遇高温火源可能发生爆炸等重大事故。
瓦斯喷出的特点有:
1)瓦斯喷出与地质构造有密切关系。
喷出一般都会发生在地质构造破坏带内,如断层、断裂和褶曲轴附近。
如果煤层围岩中有溶洞、裂隙发育的石灰岩岩层存在,当其中储有大量瓦斯时,也能发生大规模的瓦斯喷出。
2)瓦斯喷出量有大有小,从几立方米到几十万立方米,喷出的持续时间从几分钟到几年,甚至十几年。
它与蓄积的瓦斯量和瓦斯来源的范围有密切关系。
3)瓦斯喷出前往往出现预兆,如瓦斯浓度变大,或忽大忽小,以及喷出量增加时的嘶嘶声等。
2、喷出的预防与处理
预防与处理瓦斯喷出的措施,应根据瓦斯喷出量的大小和瓦斯压力的高低来拟定。
有些矿井总结为探、排、引、堵四类方法。
1)探明地质构造。
在掘进工作面的前方和两侧打钻,探明含有大量瓦斯的断层、断裂和溶洞,以及它们的位置、范围和瓦斯情况。
2)排放(或抽放)瓦斯。
如探明的高压瓦斯带范围不大,含量不多时,可让其自然排放。
若范围较大,瓦斯时较多时可将钻孔封堵,接入瓦斯管路进行抽放。
3)将瓦斯引至回风流。
当喷出瓦斯的裂隙范围小和瓦斯量不大时,可用金属罩或帆布将喷瓦斯的裂隙盖住,然后在罩上接风筒或管子将瓦斯引至回风流,以保证工作面放炮、掘进安全。
4)封堵裂隙。
喷瓦斯的裂隙较小,瓦斯量较少时,可用黄泥或其它材料封堵裂隙,阻止瓦斯喷出。
此外,对有瓦斯喷出危险的工作面要有独立的通风系统,并要适当加大风量,以保证瓦斯不超限和影响其它区域。
二、煤与瓦斯突出及其预防
(一)煤与瓦斯突出的特点
煤与瓦斯突出是指地下开采过程中,在很短的时间内(几秒钟或几分钟),突然由煤体内部大量喷出煤(岩)与瓦斯(CH4、CO2),并伴随着强烈的震动和声响的一种矿井动力现象。
喷出的煤(岩)从几吨到几百吨以至上万吨,喷出的瓦斯从几百立方米到几万立方米甚至几十万立方米。
短时间内大量的煤和瓦斯突然喷出,可以造成极其严重的后果。
突出可以发生在矿井的各类巷道和采煤工作面的各种作业时间,但以上山、石门揭煤和平巷掘进时最容易发生。
煤与瓦斯突出机理十分复杂,一般认为煤与瓦斯突出主要是矿山压力和煤层瓦斯压力及煤岩力学性质等综合作用的结果。
煤与瓦斯突出一般具有规律性,主要有:
(1)煤与瓦斯突出多发生在地质构造附近,如断层、褶曲、扭转等;
(2)高应力集中区,如巷道的上隅角、受煤柱集中应力影响的位置等;(3)突出次数、强度随煤厚(特别是软分层厚度)、倾角等增大二危险性增大;(4)突出与采掘的工序有关,且多发生在放炮和落煤时或其后;(5)突出与煤层的瓦斯含量和瓦斯压力之间没有固定关系。
煤与瓦斯突出前,一般都有一定的预兆,可以分为两类:
1、无声预兆
这类预兆包括:
1)煤层结构变化。
层理紊乱,煤层由硬变软,煤层厚度变化,倾角由小变大,煤由湿变干、光泽暗淡,煤层顶、底板出现断层、断裂、波状起伏,煤岩严重破坏;
2)工作面压力增大,煤壁外鼓等;
3)瓦斯增大,或忽大忽小。
2、有声预兆
响煤炮、深部岩层或煤层的破裂声、掉碴、支柱折断等都属有声预兆。
因此,熟悉和掌握本煤层的突出预兆,可以及时撤出人员,并采取措施,减少煤与瓦斯突出所造成的损失。
(二)预防煤与瓦斯突出的措施
预防煤与瓦斯突出的措施,可以分为区域性措施和局部性措施两大类。
1、区域性措施
区域性措施是指使大范围煤层消除突出危险性的措施,主要有开采解放层和预抽煤层瓦斯(见本章第五节)两种。
开采解放层是在开采具有煤与瓦斯突出危险的煤层群时,预先开采无煤与瓦斯突出危险或危险性较小的煤层,使在卸压区内的有煤与瓦斯突出危险的煤层的压力降低(卸压),泄出大量瓦斯,增加煤体的机械强度,从而使其减弱或失去煤与瓦斯突出危险。
这种预先开采的煤层叫解放层,被解除煤与瓦斯突出危险的煤层叫做被解放层,如图15-1所示。
2、局部性防突措施
局部性防突措施是指在有煤与瓦斯突出危险的煤层中采掘进时,采用影响范围比较小的局部预防性方法,在较小范围内消除或降低突出威胁。
1)钻孔排放瓦斯,钻孔排放瓦斯是石门揭煤时的一种措施,即用石门开拓有煤与瓦斯突出的煤层时,从掘进工作面距煤层10m以外,开始向煤层打钻,使煤层中的瓦斯从钻孔中自然排放出来,降低瓦斯压力,达到预防突出的目的,钻孔超前掘进工作面的距离不得小于5m。
在揭开煤层之前,掘进工作面和煤层之间必须保持一定的岩柱,然后一次崩开石门的全断面岩柱和煤层全厚。
钻孔排放瓦斯方法也常用于高瓦斯煤层巷道掘进和高瓦斯煤层采煤工作面的采掘过程中。
2)放震动炮,放震动炮也是石门揭煤的一种措施。
它是在掘进工作面增加炮眼数目,加大装药量,全断面一次爆破,人为地激发煤与瓦斯突出,以避免用一般爆破方法容易发生延期性突出。
3)水力冲孔,水力冲孔是在安全岩柱(或煤柱)的保护下向煤层打钻孔,用压力水通过钻杆冲击煤体,边钻边冲,使煤、瓦斯和水一起从钻杆也孔壁这间流出,从而将煤与瓦斯突出的能量“化整为零”地逐步释放出来。
预防煤与瓦斯突出的措施除上述几种外,还有采用大直径超前钻孔、煤层高压注水及开卸压槽卸压等方法。
第五节瓦斯抽放
当矿井瓦斯涌出量很大时,单靠通风方法来冲淡和排除瓦斯,不但经济上不合理,技术上也有困难。
同时,瓦斯是一种很有价值的资源,除用做燃料外也是制造碳黑、工业塑料等方面的重要原料。
因此对高瓦斯煤层,进行瓦斯抽放,对于减少瓦斯涌出量,充分利用自然资源,具有重要意义。
瓦斯抽放是将矿井瓦斯通过钻孔(或专门抽放瓦斯的巷道)、管道、瓦斯泵直接抽至地面。
抽放办法有:
本煤层抽放、邻近导抽放、采空区抽放及地面定向钻孔抽放等。
一、本煤层抽放瓦斯
本煤层抽放瓦斯是在开采煤层之前或开采煤层过程中利用钻孔或巷道进行该煤层的抽放工作。
如图15-2所示,在开采煤层的顶板或底板岩巷中,每隔约30m开一个钻场,向煤层打3~5个钻孔,贯穿整个煤层厚度,呈扇形布置。
当一个钻场布置的钻孔全部竣工,即可封闭钻孔,装上瓦斯抽放管道,进行瓦斯抽放。
二、掘进巷道瓦斯抽放
在掘进巷道的两帮随掘进巷道的推进,每隔10~15m开一钻窝,在巷道周围卸压区内打1~2个45~60m的钻孔,封孔深1.5~2.0m,封孔后连接于抽放系统进行抽放。
三、邻近煤层抽放瓦斯
当开采含瓦斯的煤层群时,在有瓦斯赋存的邻近煤层内预先开凿抽放瓦斯的巷道或预先从开采煤层的某些巷道中向邻近煤层的顶板或底板打抽放钻孔,装上瓦斯抽放管道,进行瓦斯抽放(图15-3)。
四、采空区抽放瓦斯
如果在采空区内积存大量瓦斯时,往往会通过漏风而进入生产巷道或采煤工作面,造成瓦斯超限而影响正常生产。
为此可采用:
(1)在采空区上方开掘一条专用瓦斯抽放巷道,在巷道中布设钻场向下部采空区打钻抽放;
(2)从工作面超前巷道中掘专用钻窝向工作面采空区的上隅角打钻抽放;(3)在放顶煤工作面煤层中沿顶板在靠风巷一侧开设专用的瓦斯排放巷道,密闭后安设管道抽放。
五、地面定向钻孔抽放瓦斯
近年来,应用石油部门的拐弯钻机从地面打抽放瓦斯钻孔获得成功,先从地面打垂直钻孔到煤层,经拐弯后沿煤层钻进,在煤层内可延伸达1000m以上,然后在地面利用钻孔直接抽放瓦斯。
《规程》规定:
“抽放瓦斯的矿井中,利用瓦斯时其浓度不得低于30%,不利用瓦斯时,采用干式抽放瓦斯设备,瓦斯浓度不得低于25%”。
抽出的瓦斯可以按浓度不同,合理的加以利用:
浓度为35%~40%时,可作为工业或民用燃料;浓度50%以上的瓦斯可作为化工原料。
第六节矿尘
矿井在生产过程中所产生的各种矿物微粒统称矿尘。
其中飞扬在空气中的叫浮尘,从空气中沉降下来的叫落尘。
矿尘的两种存在状态是相对的,随着外界气候条件改变,浮尘和落尘之间是可以互相转化的。
一、矿尘及其危害性
煤矿矿尘,就其危害和数量而言,主要是煤尘和岩尘。
其生成量,以采掘工作面最高,其次为运输过程中的各转载点。
矿尘危害的主要表现为:
(1)污染工作场所,危害人体健康,引起职业病。
作业地点矿尘过多会影响视线,甚至造成视力减退,不利于及时发现事故隐患,从而增加了发生事故的机会;皮肤沾染矿尘,阻塞毛孔能引起皮肤病或发炎;人体吸入过量的矿尘,轻者可引起上呼吸道炎症,严重时可导致尘肺病,尘肺病是目前危害较大的一种矿工职业病。
(2)燃烧或爆炸
井下煤尘在一定的条件下可以燃烧或爆炸,对于瓦斯矿井,煤尘可能参与瓦斯同时爆炸,煤尘或瓦斯煤尘爆炸可酿成严重的矿山灾害。
(3)加速机械设备的磨损,缩短仪器设备的使用寿命。
二、煤尘的爆炸及其预防
煤尘接触高温热源时,首先迅速放出挥发分,因其燃点较低,所以一经和空气混合便在高温作用下燃烧起来,燃烧生成的热又使煤尘回执而燃烧,煤尘燃烧生成更多的热,这些热量传播给附近煤尘并使其重复以上相同的过程,在此过程连续不断进行中,氧化反应越来越快,温度越来越高,范围越来越大,当其达到一定程度时,便由一般燃烧发展成剧烈爆炸。
煤尘爆炸一旦形成,爆炸波便可将巷道中的落尘扬起而成为浮尘,为爆炸的延续和扩大补充尘源,因此,煤尘爆炸不仅表现出有连续性的特点,而且在连续爆炸的条件下,还可能有离开爆源越远其破坏力越大的特征。
煤尘引燃的温度变化范围较大,一般为700~800℃以上,有时也可达1100℃。
煤矿中能点燃煤尘的高温热源有爆破时出现的火焰、电气设备的电火花、电缆和架线上的电弧、采掘机械工作时出现的冲击火花、安全灯火焰、井下火灾以及瓦斯爆炸等。
煤尘爆炸性可以分为有爆炸危险性及无爆炸危险性两种,需经过煤尘爆炸试验来确定。
一般来讲,无烟煤的煤尘没有爆炸危险性。
但煤尘无论有无爆炸危险,对人体健康都是有害的,因此,在矿井生产过程中应当采取必要的防尘措施。
防止煤尘爆炸的措施分为降尘措施、防止引燃措施、隔爆措施三类。
(一)降尘措施
减少煤尘发生量和浮尘量,是防尘措施中最积极的办法,具体措施有:
(1)煤层注水湿润煤体。
在回采以前,通过钻孔将压力水注入煤体以湿润煤体。
可在回采工作面煤壁上打钻孔.也可在回风平巷或运输平巷平行工作面煤壁打钻孔。
国内不少矿井都试验和采用了这种防尘措施,均获得较好的防尘效果。
(2)采空区灌水。
当开采近距离煤层群的上组煤或者采用分层法开采厚煤层时,往往在采空区灌水湿润下组煤或下分层的煤体,以防止开采时煤尘的生成。
对前者来说。
两个煤层间的岩层应具有较好的透水性,而后者往往是与防止自然发火进行预防性灌浆相结合,技术要求和灌浆基本相间。
(3)水封爆破及水炮泥。
它们都是由钻孔注水预湿煤体演变而来的。
将注水与爆破结合起来,不仅起到消烟防尘的作用,而且也提高了炸药的爆破效果。
(4)喷雾洒水。
在尘源发生地点喷雾洒水是捕尘降尘的简便易行而有效的措施。
在机组采煤、联合掘进机组掘进、装煤、翻车、转载等生产环节中采取正确的喷雾洒水措施,将大大减少煤尘的飞扬。
在爆破时采取喷雾洒水既起降尘作用又能消除饱烟,缩短通风排烟时间。
(5)采用合理的风速。
井下风速必须严格控制,增加风量或改变通风系统后,风速应符合《规程》规定。
防止煤尘的飞扬。
(6)清扫积尘。
沉积在巷道四壁的煤尘,一旦受到冲击再度扬起,形成初爆的尘云,为煤尘爆炸创造了条件。
因此它是造成井下煤尘爆炸的一个隐患,必须清除掉
(二)防止煤尘引燃措施
参见本章防止瓦斯引燃部分。
(三)隔爆措施
隔爆措施是将已经发生的煤尘爆炸限制在较小的范围内,阻止其继续传播与发展。
可以用安设在巷道中的岩粉棚或水槽棚来达到此目的。
岩粉棚的结构如图15-5所示。
它是有安装在巷道中靠近顶板处的若干块木制岩粉台板组成,板与板的间隙稍大于板宽,每块台板上放置一定数量的不燃性岩粉,在出现煤尘爆炸时,爆炸波将台板震翻,岩粉弥漫在巷道中,从赤热的燃烧煤尘中吸收热量并隔断火焰,从而起到阻止爆炸向前扩展的作用。
用水槽棚或悬挂水袋的方法代替岩粉棚,用水代替岩粉,效果比岩粉好。
采用自动水幕作为隔爆设施,利用煤尘爆炸所产生的爆炸波打开水阀门,自动喷雾形成水幕,以隔断煤尘爆炸的传播。
岩粉棚或水槽棚应设置在矿井两翼、相邻采区和相邻煤层处。
三、煤矿尘肺病的预防
预防尘肺病的关键是降低集中发生矿尘地点的矿尘浓度。
主要是采取以湿式凿岩为主,包括喷雾洒水、能风除尘、净化风流和个体防尘在内的综合性防尘措施。
(1)湿式凿岩
湿式凿岩是在风钻凿眼时用水冲洗炮眼内破碎的岩粉,使其成胶质状从炮眼中流出。
(2)喷雾洒水
喷雾洒水在采掘工作面是降低爆破、装岩(煤)及其它工序产生矿尘和防止落尘飞扬的重要措施。
如在掘进机、采煤机、液压支架内、放顶煤的放煤口等的集中产尘点安装喷雾洒水装置,此外在矿井运输、转载等其它生产系统中都普遍采用安装喷雾洒水装置方法降低煤岩尘。
(3)净化风流
在矿井巷道中,按照规定每隔一定距离安装喷雾器喷雾形成净化水幕,在掘进巷道的局扇风筒中装设喷雾器形成水幕,使风流中的空气得到净化。
(4)个人防护
在实施上述综合防尘的基础上,为防止人员直接吸入矿尘,对凡粉尘较大场所的工人发放防尘口罩等个体防尘面具。
要求所有接触粉尘作业人员,必须佩带风尘口罩等。
思考题
1.矿井瓦斯是如何生成的?
瓦斯的主要成分是什么?
瓦斯的主要性质有哪些?
2.瓦斯在煤体中存在的状态可分为哪两类?
3.瓦斯含量和瓦斯涌出量的区别?
瓦斯涌出量如何计算?
4.矿井瓦斯等级如何划分?
5.瓦斯爆炸的条件及其影响因素是什么?
6.预防瓦斯爆炸的措施主要有哪些?
7.煤与瓦斯突出的特点是什么?
预防煤与瓦斯突出的措施有哪些?
8.瓦斯抽放方法有哪几种?
9.矿尘的主要危害有哪些?
煤尘的爆炸及其预防措施主要有哪些?
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- 第十五章 矿井瓦斯与矿尘 第十五 矿井 瓦斯 矿尘