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煤矿瓦斯抽放方法以及引起事故危险因素的分析

  
评论: 更新日期:2015年05月25日
2.1.3 采空区的抽放
采空区瓦斯抽放可以分为全封闭式抽放和半封闭式抽放两类。全封闭式抽放又可以分为密闭式抽放、钻孔式抽放和钻孔与密闭相结合的综合抽放等方式。半封闭式抽放是在采空区上部开掘一条专用瓦斯抽放巷道,在该巷道中布置钻场向下部采空区打钻,同时封闭采空区入口,以抽放下部各区段采空区中从邻近层涌入的瓦斯。采空区抽放时要及时检查抽放负压、流量、抽出瓦斯的成分与浓度。抽放负压与流量应与采空区的瓦斯量相适应,才能保证抽出的瓦斯中的甲烷的浓度。如果煤层有自燃危险,更应经常检查抽出瓦斯的成分,一旦发现煤炭自燃的异常征兆,应立即停止抽放,采取防止自燃的措施。
瓦斯燃烧或爆炸的分析
2.2.1 瓦斯燃烧与爆炸的感应期
据实验结果表明,瓦斯与高温热源接触时,不是立即发生燃烧或爆炸,而是有个引火迟延期,或叫感应期。感应期的长短与瓦斯浓度、火源温度和火源性质有关。实践证明,瓦斯燃烧的感应期总是小于爆炸的感应期。说明引起瓦斯燃烧的可能性大。对于瓦斯爆炸的感应期,对安全生产的意义很大。比如,使用安全炸药爆破时,虽然爆炸的初温高达2000℃左右,但高温存在的时间极短,大大小于瓦斯爆炸的感应期,所以不会引起瓦斯爆炸。如果炸药质量不合格、炮泥充填不够或放炮操作不当,就会增加高温气流的温度,延长它的存在时间,一旦超过感应期,就可能发生瓦斯燃烧或爆炸。
2.2.2 瓦斯爆炸的类型
1、瓦斯燃烧与爆炸
严格来说,瓦斯燃烧与爆炸都是在高温作用下一定浓度的瓦斯与空气中的氧气发生激烈复杂的氧化反应的结果,二者很难区分的。一般认为,火焰移动速度较慢,声效应较小,空气没什么震动,无破坏作用的情况,称之为瓦斯燃烧;反之,火焰移动的速度快,爆炸声较大,对巷道和各种设施破坏较为严重,称之为瓦斯爆炸。
2、局部瓦斯爆炸
由于局部地区或空间因通风不良或其他原因而积聚有较高浓度的瓦斯,在高温作用下而发生的瓦斯燃爆现象。其火焰及冲击波所造成的危害范围只局限在一个才、掘工作面等局部地点,而不波及其他采掘工作面或作业地点,且危害程度较小,称为局部瓦斯爆炸。由于参与爆炸的瓦斯量较少,爆炸后产生的冲击波、爆炸火焰和有害气体等对矿井和人员的影响和危害较小。
3、大型爆炸
无论发生瓦斯燃爆的源点在任何地点,若其所造成的危害严重,爆炸火焰和冲击波摧毁的设备、设施及有害气体导致人员伤亡等数量较多,且波及其他采掘工作面阶段水平、矿井一翼的较大的范围,甚至整个矿井,有的还诱发矿井火灾等,均称为大型瓦斯爆炸。大型瓦斯爆炸还可以分为重大和特大瓦斯爆炸。
4、瓦斯连续爆炸
不言而喻,瓦斯连续爆炸是指在同一矿井的较短时间内发生一次以上的瓦爆炸(事故)。瓦斯连续爆炸可能发生在同一地点,也可能发生在附近的其他不同地点。一般来说,瓦斯连续爆炸大多为大型爆炸,所造成的损失和危害也较为严重。
瓦斯连续爆炸具有如下特点:
(1)瓦斯连续爆炸大多发生在高瓦斯矿井和有自然发火的煤层和矿井。
(2)瓦斯连续爆炸极易引起煤尘爆炸的连锁反应,给抢救特别是对救护人员的威胁最大,事故处理非常复杂、难度很大。
(3)瓦斯连续爆炸的次数和间隔时间与灾区的瓦斯涌出和通风状况有密切关系。灾区瓦斯涌出速度较快、数量较大,则连续爆炸的次数增加,且间隔时间较短;灾区瓦斯来源虽然不够充足,但通风状况不良,也可能发生连续爆炸,但间隔时间回延长。
(4)瓦斯连续爆炸的时间间隔,短则几秒钟、几分钟,长则几小时、十几小时。
5、瓦斯与煤尘的混合爆炸
瓦斯与煤尘混合爆炸可分为两种情况:一是在爆炸发生的瞬间,混合气体中同时存在着瓦斯与煤尘,二者相互影响且降低了各自的爆炸下限,在高温作用下而发生的瓦斯与煤尘联合爆炸。二是由于瓦斯爆炸产生的冲击波扬起爆源附近的沉积煤尘而导致的联合爆炸。这种爆炸往往是常见的连续发生的爆炸事故。其直接原因是首次爆炸产生的冲击波的速度(2340m/s)远大于火焰的传播速度(610—1800m/s),随着时间的延长,二者差距越来越大,当前面的冲击波把巷道积尘再次扬起且达到一定浓度,而高温火焰又跟踪而至,就会把扬起的煤尘点燃,发生第二次、第三次爆炸。
瓦斯突出分析
在极短的时间内,煤与瓦斯由煤体向巷道或采掘空间大量喷出的动力现象,叫做煤与瓦斯的突出。发生煤与瓦斯突出时,在煤体中形成特殊形状的孔洞,并拌有动力效应和响声,能对井下巷道、设备、设施、生产系统造成破坏,甚至引起火灾或瓦斯爆炸。煤与瓦斯突出是一种危害很大的自然灾害。
煤与瓦斯突出对煤矿安全生产的威胁,目前在国内外还没有得到根本解决,但在实践中已经摸索出一套防治煤与瓦斯突出的方法和措施,只要认真实施,就能大大减少突出频率,基本可以做到即使发生突出,也可把正人员不受伤害。
2.3.1 国内外煤与瓦斯突出情况
1、国内概况
据记载,我国第一次煤与瓦斯突出为发生于1939年11月20日的辽源富国西二坑在垂深280m煤巷掘进时的突出。据不完全统计,1950-1991年我国有250多个矿井发生了1.6万次煤与瓦斯突出,占世界突出总次数的40%左右。1980年最高达1151次,1980年以后每年为500—800次。在50多个矿井中,发生突出强度在千吨以上的特大型突出有百余次。最大的一次突出是1975年8月8日发生在四川天府矿务局三汇一井+280m水平,主平硐震动爆破揭6号煤层时,突出煤(岩)量12780t,把一个1t多重的石块抛出120m,并拐了两个90°的弯,2h内突出瓦斯量达140万m3
2.3.2 国外概况
1834年3月22日,法国鲁阿雷煤田在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了世界上第一次煤与瓦斯突出。世界上最大的一次煤与瓦斯突出事故发生在前苏联顿巴斯煤田的加加林煤矿,突出煤量14000t,喷出瓦斯量25万m3以上。世界上大多数国家矿井突出的是瓦斯,法国、波兰的一些矿井主要突出二氧化碳,法国、捷克、斯洛伐克、澳大利亚和罗马尼亚也有的矿井同时突出瓦斯和二氧化碳。
除了煤层突出外,还有岩石突出。岩石突出多为坚硬的砂岩,也有盐岩(德国很普遍、前苏联也有)、砂质页岩(前捷克斯洛伐克)、玢岩(前苏联某隧道)等。
2.3.4 瓦斯突出的特征
突出危险在广泛区域上具有点、线分别特征,并非“突出危险煤层”范围内的煤体都具备形成突出危险源的条件。突出危险源是存在于采矿活动中的具备发动煤与瓦斯突出的高势能瓦斯与破碎煤体混合的瓦斯富积区。其特征是:区内瓦斯大量解吸为气态的游离状瓦斯而积聚;区内煤体受力状态发生变化,原始结构被破坏;受破坏的煤体失去传导压力的能力而使气态瓦斯处于承压(被压缩)状态,产生高势能瓦斯与碎煤体混合的瓦斯富积区。突出危险源存在是煤与瓦斯突出能够发动的先决条件,突出危险源积聚的势能大小决定突出发动时的突出强度。
2.3.5 影响突出危险的形成的要素
影响突出危险源的形成要素, 大致可分为:一是煤体的瓦斯含量的大小;二是煤层煤体的结构强度的高低;三是煤体的受力状态和作用在煤体上压力的大小及压力作用的
时间;四是游离瓦斯积聚的条件(承压瓦斯区周围的围岩封闭程度)是否具备。突出危险源的分布主要受到煤体强度和围岩压力分布的控制。一般来讲,在原生煤体结构强度低或煤体结构受到地质运动的破坏而强度降低的区域内容易形成突出危险源;在地应力(原始地应力和地质构造残存应力)大的区域容易形成突出危险源;在工程活动引起的支撑压力集中区及其附近容易形成突出危险源。
 

 

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