瓦斯排放方法探讨.docx
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瓦斯排放方法探讨
停风巷道安全排放瓦斯方法探讨
摘要:
排放瓦斯是矿井瓦斯管理工作的重要内容,是一项危险性较大的工作。
在排放过程中如果方法不当、组织不力,很容易造成事故。
本文对排放瓦斯的多种方法进行了探讨,并说明了每种方法的适用条件和基本要求,对安全排放瓦斯有一定的借鉴作用。
关键词:
停风巷道瓦斯排放方法探讨
排放瓦斯是矿井瓦斯管理工作的重要内容,是一项危险性较大的工作。
正常施工的巷道,由于种种原因,局部通风机因故停止运转,巷道内会造成较高浓度的瓦斯;闲置已久的密闭巷道内,也会积存大量的高浓度瓦斯。
在排放瓦斯时,尤其是在排放浓度超过3%、接近爆炸下限浓度的积存瓦斯时,必须谨慎,防止造成重大瓦斯事故。
排放瓦斯有局部通风机(简称局扇)排放瓦斯和全风压排瓦斯两大类,其中局扇排放瓦斯又分掘进工作面临时停风排瓦斯和已封闭巷道或长期不通风巷道的瓦斯排放。
全风压排瓦斯包括尾排处理采面隅角瓦斯。
除掘进面排瓦斯外都有一个启封密闭排瓦斯问题。
本人在多年通风瓦斯管理实践的基础上,对瓦斯排放方法积累了一定的经验,现对施工巷道和密闭巷道瓦斯排放方法进行探讨。
一、瓦斯排放分级管理
对于正常施工的巷道,停风积存瓦斯时,为防止瓦斯灾害事故,必须及时、安全的排除这些积存的瓦斯,就地排放和必须制定排放安全措施后排放要区别对待。
《煤矿安全规程》中将排放瓦斯分为两个级别:
一级排放(也叫就地排放):
停风区中瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%,最高瓦斯浓度和二氧化碳浓度不超过3%时,必须采取安全措施,控制风流排放瓦斯。
因为停风区内需要排放的瓦斯量并不大,认真采取控制风流措施,完全可以做到安全排放。
所以,一般情况下不必制定专门排放瓦斯的安全措施。
但必须有瓦检员、安检员、机电工等有关人员在场,并采取控制风流措施。
在实践过程中,通风部门制定常规的就地排放措施,相关人员认真学习,牢记措施要求,以便排放时能够按规定进行。
二级排放:
停风区中瓦斯浓度或二氧化碳浓度超过3%时,必须制定专门排放瓦斯的安全措施,报矿级技术负责人批准。
在实践过程中,启封密闭墙排放密闭巷道内的高浓度瓦斯时,除制定专门排放瓦斯的安全措施,报矿级技术负责人批准外,还要报上一级通风部门审批、备案,由矿山救护对和通风部门主要负责人亲临现场指挥排放,以示对较高浓度瓦斯排放的重视和防止发生瓦斯事故。
二、排放瓦斯要求和主要安全技术措施
1、编制排放瓦斯措施时,必须根据不同情况制定有针对性的措施。
严禁使用“通用”措施,更不准几个地点共用一个措施。
批准的排放瓦斯措施,必须由有关主要领导负责贯彻,责任落实到人,凡参加审查、贯彻、实施的人员,都必须签字备查。
2、估算排瓦斯量、供风量和排放时间,采取正确的方法排放,严禁“一风吹”。
确保排出风流和全风压风流混合处瓦斯浓度不超过1.5%。
3、确定排放瓦斯的流经路线和方向及影响范围,必须绘制有关通风系统图和供电系统图,标明通风设施、电器开关、通讯电话、监测探头和站岗人员的位置,做到图文齐全。
4、明确停电路径,凡排放瓦斯的流经路线和同一采区内有可能受到排放影响的采掘工作面必须停电(局扇用电除外),停止作业。
5、明确排放瓦斯总指挥,对停电、撤人、设警、排放的全过程、恢复送电和撤岗等情况全程负责。
6、明确设警戒负责人。
清除排放瓦斯的流经路线影响范围内的所有人员,并在可进入该区域内的巷道交叉口设岗,严禁任何人员进入。
7、派岗人员要由一人专门负责,派岗负责人排放前确认人员全部撤出并布置好站岗人员,向总指挥汇报;接到排放完的通知后,再一一通知警戒人员撤岗。
8、排放瓦斯时,严禁局部通风机发生循环风。
9、二级排放瓦斯工作,必须由矿山救护队实施,通风部门配合,安检部门现场监督。
10、排放完后,指派专人检查瓦斯,排瓦斯巷道瓦斯浓度不超1%、氧气难度不低于20%、二氧化碳浓度不超过1.5%,且稳定30分钟后瓦斯浓度没有变化时,方可指派专人检查电器设备恢复供电,恢复局扇的正常通风。
三、排放瓦斯的原理
利用局部通风机送入巷道的风量,稀释并排出巷内的高浓度瓦斯,使之混合均匀且不超限,最终将巷内瓦斯控制在规定值以下。
四、排放瓦斯的原则
排放瓦斯时要坚持断电、撤人、限量的原则。
(1)停电:
应停掉排放瓦斯回风流中的一切电源。
(2)撤人:
撤出排放瓦斯回风流中人员及受影响的采掘工作面其他人员,全部停止作业(撤出地点应在措施中明确规定)。
应特别强调的是,其他人员的撤出,如巷道运输、巷道维修、轨道维修等工种,因作业地点、作业时间往往不固定而被忽略,而没有撤出。
(3)限量。
为确保安全,在排放瓦斯时必须有控制风流、风量的安全措施。
并使排出的风流在同全风压风流混合处的瓦斯浓度不得超过1.5%。
若保持瓦斯浓度不超过1.5%,由两个因素所决定:
一是排放瓦斯的风流的风量及浓度;二是与之混合的全风压风流的风量。
一般全风压风流的风量是一定的,当然风量越大越好,因为风量越大,对稀释瓦斯越有利。
而排放瓦斯风流中的瓦斯浓度,在混合前也很难人为来控制,关键是排放瓦斯的风量。
用控制排放瓦斯风量的大小来保证混合处不超过1.5%。
五、瓦斯排放方法
排放瓦斯的巷道有两种情况,一种是临时停风的掘进工作面,巷道本身就布置有风机和风筒;一种是长时不用的密闭巷道,没有安装风机和布设风筒。
这两种巷道情况不同,排放方法不同。
通过实践,就以下排放方法进行探讨。
1、临时停风的掘进巷道的瓦斯排放方法
(1)、巷道外风筒接头断开调风排放法
采用局部通风机和柔性风筒送风的掘进巷道,排瓦斯时,在巷口全风压供风的新鲜风流中,将风筒接头断开,利用改变风筒接头对接面的间隙大小,调节送入巷道的风量,控制排出的瓦斯量。
其做法如下图:
排放瓦斯时,人员不进入工作面。
两人在断开的风筒接头处,改变风筒的对合面大小来调风;一人在巷口外的新鲜风流中,观测瓦斯探头显示的瓦斯浓度,根据瓦斯浓度的大小,通知调风人员调节送入巷道的风量,保证排出的瓦斯在风流混合处的浓度不超过1.5%;一人全面负责并协助工作。
排瓦斯时,起初送入巷道的风量要小,大部分风量从风筒断开处涌入回风巷内,根据排出瓦斯量的大小,逐渐加大送入巷道的风量。
在缓慢地排放瓦斯过程中,随着两个风筒接头由错开而逐渐对合,直至全部对合,送入巷道的风量也由小到大,直到局部通风机全部风量送入工作面。
如果排至巷口的瓦斯浓度不超限,且能较长时间稳定下来,即可结束排瓦斯工作,经检查,确认安全可靠时,即可送电恢复掘进。
(2)、风筒增阻调风排放法:
在启动局部通风机前,先把局部通风机后的风筒用麻绳扎起来,只留小孔,开动局部通风机,向工作面供风。
根据排出瓦斯量的大小,放松麻绳,加大风筒直径,以便逐渐加大送入巷道的风量。
直至彻底去掉麻绳,局部通风机全部风量送入工作面,结束排瓦斯工作,送电恢复掘进。
此方法适用于风机功率较小,掘进巷道不长,在短时内即可结束排放工作的工作面。
由于捆扎风筒,人为地加大了风机的负荷,时间过长时,容易造成风机电机负荷大被烧毁,造成机电事故。
(3)、控制局部通风机吸入风量调风排放法:
在启动局部通风机前,用木板或皮带将局部通风机吸风罩挡上一部分,再启动局部通风机,根据排出瓦斯量的大小,逐渐移动木板或皮带,增加局部通风机的吸风量,直至彻底去掉木板或皮带,局部通风机全部风量送入工作面,结束排瓦斯工作,送电恢复掘进。
(4)、三叉风筒调风排放法:
三叉风筒调风法是在局部通风机出口处,接一节用柔性风筒缝制的三叉风筒。
如图:
三叉风筒可以在掘进巷道开口时预先接好,掘进巷道正常通风时,三叉风筒的泄风口A用麻绳捆死,此时局部通风机的全部风量能送至掘进巷道工作面。
当排瓦斯时,将三叉风筒的泄风口A的麻绳松开,启动局部通风机,这时局部通风机的绝大部分风量经泄风口A排至回风巷,少量进入工作面,根据排出瓦斯量的大小,逐渐捆紧泄风口,以便逐渐加大送入巷道的风量。
直至彻底将泄风口捆死,局部通风机全部风量送入工作面,结束排瓦斯工作,送电恢复掘进。
(5)、卸压铁风筒调风排放法
卸压铁风筒由铁皮焊接而成,卸压口是可移动的铁板,可以在掘进巷道开口时预先接好。
如图:
卸压铁风筒调风法与三叉风筒调风法的原理相同,排瓦斯时,将卸压铁板打开,随着风机开启,少量风量进入工作面,根据排出瓦斯量的大小,逐渐移动卸压铁板,直至全部闭合,局部通风机全部风量送入工作面,结束排瓦斯工作,送电恢复掘进。
(6)、对旋式风机电机逐级送电调风排放法
随着矿井采掘机械化程度的提高,瓦斯涌出量越来越大,要求巷道断面也越来越大,大功率、大风量对旋式风机的使用越来越普遍,由2×15、2×30逐渐增大到2×37和2×55的风机。
用对旋式风机排瓦斯时,为了控制风量,可以先送一级电机排放,再送二级电机达到最大风量。
排放时,可以配合使用卸压铁风筒调风法效果更好。
(7)、智能型自控设备排放法
近几年来,高科技的排放设备研制成功并投入使用,利用高速变频原理,调节局部通风机的转速和风量,改变排放瓦斯巷出口高浓度瓦斯的混合风流流量,使回风巷混合处的瓦斯浓度按排放瓦斯措施所规定的限制进行排放,达到自动、安全、可靠地排放瓦斯的目的。
2、密闭巷道瓦斯排放法
长期停掘的巷道,在巷道口已构筑了密闭墙,局部通风设施也已拆除,对于煤层瓦斯涌出量较大的矿井,密闭巷内往往积存高浓度瓦斯,在排瓦斯之前,需要安装风机和风筒。
根据巷道的长度准备足够的风筒,并要有1~2节3~6米的短节风筒。
排放密闭巷道瓦斯,通常有以下三种方法:
(1)、分段排放法
①、准备工作:
安装局部通风机,准备足够的风筒备用;准备一趟进水管;准备铜锤和铜撬棍。
②、破密闭。
由救护队施工,墙前一般不超过二人,破密闭工具必须是铜锤和铜撬棍,严禁使用铁器,防止产生撞击火花,引发事故。
在破密闭前先检查密闭前瓦斯是否超限,若超限就启动风机吹散稀释,在密闭墙顶部往下1米左右的位置,先用水管冲盖墙体,再用铜锤和铜撬棍破口,孔洞直径0.5米左右,起初风筒不要正对着密闭吹,要视吹出的瓦斯浓度进行风向控制。
吹出的瓦斯浓度在全风压风流混合处不超过1.5%时,方可扩孔,继续破密闭,直至全部拆除密闭。
③、分段排放瓦斯时,人员进入巷道检查瓦斯,随之逐节延长风筒排放瓦斯。
待巷道中风筒出口附近瓦斯浓度降至界限之下,可将风筒口缩小加大风流射程,吹出前方的瓦斯;等瓦斯浓度降下来之后,接上一节短节风筒,同时加大风流射程排除前方的瓦斯;取下短节风筒换上整节风筒(一般为10米),继续排放前方的瓦斯,直至巷道正头,结束排放工作。
(2)、负压导引预排法
密闭巷道已决定启用,可先通过负压导引密闭墙内瓦斯,然后按照分段排放法完成排放工作。
具体做法:
在密闭墙体中上部开一直径600mm的孔洞,将¢600mm的带钢圈的可伸缩硬质风筒,伸入孔洞内500mm(风筒壁与墙体间的缝隙用黄泥抹严),继续接风筒,将风筒出口引到采区回风巷,利用密闭内巷道和回风巷之间的负压,将密闭墙内瓦斯导引入回风巷。
根据引出瓦斯浓度的大小,控制风筒出口的大小,并在风筒出口处回风巷前后10m范围设岗,禁止人员进入。
如下图所示:
(3)、抽放排放法
巷道停用建密闭墙时,将聚乙烯抽放管建入墙内,墙外加一阀门,启用巷道前,将抽放管与临时或永久抽放系统连接,实行巷道抽放,检测抽出的瓦斯量,浓度降低时,按分级排放程序恢复通风。
如下图:
六、方法比较及适用条件
排放瓦斯时,应根据现场的实际情况,选择适用的排放方法,最终达到安全排放的目的。
巷道外风筒接头断开调风法比较简单,用的较多,但只适应于功率较小的局部通风机,局部通风机功率过大,排完瓦斯对接风筒时,由于风量过大造成对接困难;
对于大功率局部通风机,排瓦斯时使用三叉风筒调风法和卸压铁风筒调风法较安全可靠。
三叉风筒调风法主要适用临时使用的恢复通风巷道,如即将要贯通需要排放的巷道等,卸压铁风筒调风法更优于三叉风筒调风法,适用范围较广,更适用于较长的掘进巷道;
捆扎风筒调风法和控制局部通风机吸入风量调风法适用于风机功率较小,掘进巷道不长,积聚的瓦斯量不大,在短时内即可结束排放工作的工作面。
由于捆扎风筒和挡局部通风机吸风罩,人为地加大了风机的负荷,时间过长时,容易造成风机电机负荷过大而被烧毁,造成机电事故;
对旋式风机电机逐级送电调风法,配合使用卸压铁风筒调风法效果更好;智能自控设备排放法投入设备较多,投资较大,仍需要大量人力,被采用的较少;
密闭巷道瓦斯排放法中,分段排放法是基础,负压导引预排法简单,但采区回风巷距密闭墙较远时,可伸缩硬质风筒使用量和接风筒工作量较大。
抽放法最安全适用,但必须有抽放系统才能实现。
七、结束语
总而言之,排放瓦斯是煤矿生产中一项重要的的工作。
排放瓦斯时,根据现场的实际情况,选择适用的排放方法,制定合理的方案,严格按照规程和措施要求,有效组织,完全能够达到安全排放的目的,为煤矿的安全生产创造条件。
参考文献
《煤矿安全规程》读本,煤炭工业出版社;
《煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册》,煤炭工业出版社;
《通风安全学》,中国矿业大学出版社。
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