
第六章煤矿安全新技术讲稿.ppt
123页采煤采煤新技术、新工艺新技术、新工艺学习要点学习要点® 掌握急倾斜煤层采煤法的相关知识® 了解“三下一上”采煤方法® 掌握低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术一、采矿新技术在中、小 煤矿中的意义 面向经济建设主战场,立足于煤炭开采技术的前沿,立足于中国煤炭发展战略所必要的技术储备,立足于煤炭工业工程实际问题的解决,重点从事中长期研究开发和技术储备,以煤矿开采技术及配套装备为主导的核心技术,占领技术制高点 中、小煤矿开采适用的采矿新技术 ®小煤矿中,单一长壁采煤方法已趋成熟,现主要发展的有放顶煤采煤技术、急倾斜煤层采用伪倾斜柔性掩护支架采煤法和小阶段爆破落煤等采煤方法 1、炮采放顶煤采煤技术 (1)滑移支架放顶煤采煤法: (2)二型钢梁放顶煤开采 2、伪倾斜柔性掩护支架采煤法:伪倾斜柔性掩护支架采煤法将工作面倾角变缓,工作面较长,从面具有缓斜、倾斜煤层走向长壁采煤法巷道布置和生产系统简单、掘进率低的一系列的特点,此采煤法利用掩护支架把工作空间与采空区隔开,大大简化了复杂顶板管理工作,为安全生产创造了良好的条件,工作面煤炭自溜,减轻劳动强度。
®3、小阶段爆破落煤采煤法:小阶段爆破落煤采煤法是将区段内煤体分成多个小区段进行开采的“三无”,(无人员、无设备、无支护)工作面开采的采煤方法® 4、刨煤机采煤方法:刨煤机开采技术是首次成功进行中等及薄煤层开采的技术,大大提高了煤炭生产效率 一.急倾斜煤层采煤法一.急倾斜煤层采煤法®1.倒台阶采煤法.倒台阶采煤法®2.正台阶采煤法.正台阶采煤法 ® 3. 水平分层采煤法水平分层采煤法®4. 伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤法®5. 水平分段放顶煤采煤法水平分段放顶煤采煤法 伪倾斜柔性掩护支架采煤法伪倾斜柔性掩护支架采煤法 三.低透气性煤层群无煤柱与瓦斯共采关键技术三.低透气性煤层群无煤柱与瓦斯共采关键技术 大多数矿区地质构造复杂,煤岩松软,煤层具有高瓦斯、低透气性、高吸附性的特点,尤其是低渗透率和非均质性的特性,难以在采煤前直接从地面抽采煤层气近年来,随着开采规模扩大和开采深度的迅速增加,深部开采带来的高瓦斯、高地压问题,成为许多矿区低透气性煤层群高效安全开采亟待解决的技术难题无煤柱煤与瓦斯共采关键技术® 1. 沿空留巷围岩结构稳定性控制® 2. 快速巷旁充填技术® 3. 留巷钻孔法瓦斯抽采技术 (1)首采关键层顶板采空区富集瓦斯抽采技术 (2)大间距上部远程煤层膨胀卸压瓦斯抽采技术 (3)煤层群多层开采底板卸压瓦斯抽采技术 (4)采空区埋管抽采瓦斯技术 1. 沿空留巷围岩结构稳定性控制®巷道组合锚杆支护、巷旁充填墙体、巷内辅助加强支架“三位一体”的沿空留巷围岩整体支护原理和一套新型“三高”锚杆支护与自移式强力控顶支架辅助补强的留巷支护技术体系。
® “三高”锚杆支护技术以抗剪切的超高强度杆体、高预紧力、系统高刚度为核心,选择超强杆体、高刚度护网、超大托盘、超强大扭矩阻尼螺母,实施大扭矩高预应力,提升主动承载能力,并向围岩扩散,形成高强主动高阻稳定的锚杆支扩围岩承载结构 2. 快速巷旁充填技术®留巷支护技术体系中采用的自移式辅助加强支架系 解决不同开采条件下的釆动影响期巷道围岩稳定控制问题该支架采用液压支架结构设计,具有支护强度高、护顶面积大和自移功能 快速留巷巷旁充填工艺流程图 二.二.“三下一上三下一上”采煤采煤® “三下一上”采煤是指建筑物下、铁路下、水体下和承压水体上采煤在建筑物下和铁路下采煤时,既要保证建筑物和铁路不受开采影响而破坏,又要尽量多采出煤炭在水体下和承压水体上采煤时,要防止矿井发生突水事故,保证矿井安全生产建筑物下采煤®研制单位:唐山分院唐山分院®技术特点:建筑物保护技术有补强维修、原有建筑物加固改造、新建抗变形结构、纠偏技术等;地表减沉减变形措施有条带开采、协调开采、充填开采、离层带注浆等20世纪70年代末,在国内首创抗变形建筑技术,取得不搬迁建筑物下采煤的突破性成果。
20世纪80~90年代,成功地完成了“新建抗变形建筑群下多煤层工作面的开采研究”、“采动区基岩地基建筑物(间接)保护技术”、“老采空区地基稳定性评价与处理”等一大批成果 水体下采煤®研制单位:唐山分院唐山分院®推广应用:先后成功地完成了小凌河、淮河、漳河、乐安江、资江、右江、南洪水库等大型水体下及承压水上采煤,总结出一整套水体下采煤的安全技术措施,在覆岩破坏规律研究等技术上达到国际先进水平 铁路下采煤®研制单位:唐山分院唐山分院®推广应用:先后成功地在林密铁路干线、薛枣线、娄邵线、水张线等进行了铁路下采煤,在唐家庄矿铁路桥、唐村矿铁路桥、娄邵铁路立交桥、板塘铁路隧道等处进行了铁路桥梁及隧道下开采,并在我国首次设计抗变形铁路桥煤矿安全技术的发展历程煤矿安全技术的发展历程®煤矿安全技术的研究,一直得到国家和煤炭行业的高度重视®经历了“六五”至“十一五”六个五年攻关计划,“十二五”还将继续进行攻关®煤矿安全技术的发展,推动了煤炭工业生产的发展,对改善煤矿安全状况起到了重要作用®煤矿安全技术的发展是企业、科研单位、高等院校相互配合,共同奋斗的结果煤矿瓦斯灾害防治技术煤矿瓦斯灾害防治技术®瓦斯危险程度预测®瓦斯抽放技术®局部瓦斯积聚防治技术®煤与瓦斯突出防治技术®煤矿瓦斯抽采基本指标 标准号:AQ1026-20062006年11月2日发布,2006年12月1日实施国家安全生产监督管理总局发布 标准制定的原则®促进煤矿安全生产促进煤矿安全生产®技术经济合理技术经济合理®便于监管便于监管 ®目前瓦斯抽采较好的矿井(占目前瓦斯抽采较好的矿井(占20~~30%)能达到本)能达到本标准规定的指标;标准规定的指标;50~~60%的矿井可以通过调整采的矿井可以通过调整采掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采时间等措施掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采时间等措施达到本标准规定的指标;达到本标准规定的指标;10~~20%的矿井则可能在的矿井则可能在调整采掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采时间调整采掘部署、补足瓦斯抽采工程、保证抽采时间等措施的前提下,还得降低生产能力来达到本标准等措施的前提下,还得降低生产能力来达到本标准规定的指标;少数无法达到本标准的矿井将予于关规定的指标;少数无法达到本标准的矿井将予于关闭。
闭 ®在强化瓦斯抽采和利用的基础上,考虑在强化瓦斯抽采和利用的基础上,考虑煤矿生产的现实情况和可操作性,按照煤矿生产的现实情况和可操作性,按照分步实施的原则,有力促进煤矿安全生分步实施的原则,有力促进煤矿安全生产和瓦斯抽采与利用第一步发布标准,产和瓦斯抽采与利用第一步发布标准,促使煤矿企业在规定期限内加强整改,促使煤矿企业在规定期限内加强整改,使之达到标准要求;第二步实施,凡不使之达到标准要求;第二步实施,凡不符合标准的一律停产或关闭;第三步修符合标准的一律停产或关闭;第三步修改标准,提出更高要求,循序渐进改标准,提出更高要求,循序渐进标准的法律地位®国家煤矿安全生产(国家煤矿安全生产(AQ)的标准具有强制性,的标准具有强制性,与煤矿相关的各级安全监察部门执法监察的主与煤矿相关的各级安全监察部门执法监察的主要法律依据之一要法律依据之一®国务院办公厅国务院办公厅“关于加快煤层气(煤矿瓦斯)关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见抽采利用的若干意见”,国办发,国办发〔〔2006〕〕47号号 第五条明确规定:煤层中吨煤瓦斯含量第五条明确规定:煤层中吨煤瓦斯含量必须必须降降低到规定标准以下,方可实施煤炭开采。
煤矿低到规定标准以下,方可实施煤炭开采煤矿安监局加强监督检查安监局加强监督检查必须进行瓦斯抽采的矿井®有下列情况之一的矿井,必须建立地面有下列情况之一的矿井,必须建立地面永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯永久抽采瓦斯系统或井下临时抽采瓦斯系统:系统:®理由:理由:关于井下临时抽采系统,主要是指移关于井下临时抽采系统,主要是指移动系统这类系统抽出的瓦斯,目前多数情动系统这类系统抽出的瓦斯,目前多数情况是排在井下总回风流中,也有部分矿井排况是排在井下总回风流中,也有部分矿井排到地面排在井下不能减轻矿井通风压力,到地面排在井下不能减轻矿井通风压力,也不能对抽的瓦斯进行利用,却能有效减少也不能对抽的瓦斯进行利用,却能有效减少采掘区域瓦斯超限考虑到移动系统的灵活采掘区域瓦斯超限考虑到移动系统的灵活性和适应性强、被矿井普遍采用,而且低浓性和适应性强、被矿井普遍采用,而且低浓度瓦斯排到地面的安全性和可利用技术难题度瓦斯排到地面的安全性和可利用技术难题还没有突破因此,允许继续采用移动系统还没有突破因此,允许继续采用移动系统®a) a) 一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于一个采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m5m3 3/min/min或一个或一个掘进工作面瓦斯涌出量大于掘进工作面瓦斯涌出量大于3m3m3 3/min/min,用通风方法解决,用通风方法解决瓦斯问题不合理时;瓦斯问题不合理时;®b) b) 矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:矿井绝对瓦斯涌出量达到以下条件的:® 大于或等于大于或等于40m40m3 3//minmin;;® 年产量年产量1.01.0--1.5Mt1.5Mt的矿井,大于的矿井,大于30m30m3 3//minmin;;® 年产量年产量0.60.6--1.0Mt1.0Mt的矿井,大于的矿井,大于25m25m3 3//min min ;;® 年产量年产量0.40.4--0.6Mt0.6Mt的矿井,大于的矿井,大于20 m20 m3 3//min min ;;® 年产量等于或小于年产量等于或小于0.4Mt0.4Mt,大于,大于15 m15 m3 3//min min 。
®c) c) 开采有煤与瓦斯突出危险煤层开采有煤与瓦斯突出危险煤层®理由:理由:采纳规程采纳规程145条规定条规定®a)主要解决小煤矿问题和部分低瓦斯矿井的高瓦斯区主要解决小煤矿问题和部分低瓦斯矿井的高瓦斯区;但但“通风方通风方法解决不合理时法解决不合理时”的量化指标不明确,掌握的尺度是在风速不超的量化指标不明确,掌握的尺度是在风速不超限的前提下,瓦斯浓度不超过限的前提下,瓦斯浓度不超过1%;;®b)主要针对多数高瓦斯矿井但对少量高瓦斯中小型矿没有被主要针对多数高瓦斯矿井但对少量高瓦斯中小型矿没有被控制住控制住,如下表,按相对量都达到高瓦斯矿井条件:如下表,按相对量都达到高瓦斯矿井条件: 产量(产量(Mt)) >> 1.5 1.0-1.5 0.6-1.0 0.4-0.6 <<0.4 绝对量(绝对量( m3//min)) 30- 40 25- 30 20- 25 15- 20 <<15 相对量相对量 (( m3//t.d)) 10-13 10-14 10-20 10-24 10-720 这类矿井主要依靠这类矿井主要依靠a)的条件予以控制的条件予以控制®c)主要针对含有突出煤层的矿井主要针对含有突出煤层的矿井.应达到的主要指标®总体原则总体原则®采掘作业前能通过瓦斯抽采达到消除突出危险性的采掘作业前能通过瓦斯抽采达到消除突出危险性的目的;目的;®采掘工作面抽采率应能确保正常通风能力可将风流采掘工作面抽采率应能确保正常通风能力可将风流中瓦斯浓度稀释到规定的安全指标以内,不留瓦斯中瓦斯浓度稀释到规定的安全指标以内,不留瓦斯超限隐患;超限隐患;®矿井瓦斯抽采率应能确保矿井正常通风能力足以满矿井瓦斯抽采率应能确保矿井正常通风能力足以满足要求、并限制不合理地增加矿井风量、鼓励提高足要求、并限制不合理地增加矿井风量、鼓励提高抽采量。
抽采量®确保工作面风速不超、瓦斯浓度不超确保工作面风速不超、瓦斯浓度不超®1、采掘作业前能通过瓦斯抽采达到消除突出危险性的目的®突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含突出煤层工作面采掘作业前必须将控制范围内煤层的瓦斯含量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层量降到煤层始突深度的瓦斯含量以下或将瓦斯压力降到煤层始突深度的煤层瓦斯压力以下若没能考察出煤层始突深度始突深度的煤层瓦斯压力以下若没能考察出煤层始突深度的煤层瓦斯含量或压力,则必须将煤层瓦斯含量降到的煤层瓦斯含量或压力,则必须将煤层瓦斯含量降到8m3/t以下,或将煤层瓦斯压力降到以下,或将煤层瓦斯压力降到0.74MPa(表压)以下表压)以下®理由:理由:因为全国各煤矿差异性很大,用因为全国各煤矿差异性很大,用1-2个指标很难代表各地情况,个指标很难代表各地情况,因此给予一定选择机会,但目的应能有效消除突出危险性根据现因此给予一定选择机会,但目的应能有效消除突出危险性根据现有大量统计数据认为:始突深度数据以内发生瓦斯突出的可能性较有大量统计数据认为:始突深度数据以内发生瓦斯突出的可能性较小,即使发生也不会是以瓦斯为主导的突出,因此瓦斯抽采所能控小,即使发生也不会是以瓦斯为主导的突出,因此瓦斯抽采所能控制的程度以此为宜。
考虑到许多矿井没有这一历史数据,因此增加制的程度以此为宜考虑到许多矿井没有这一历史数据,因此增加具体含量和压力指标具体含量和压力指标®含量指标主要依据国内统计资料和国外经验借鉴(如澳大利含量指标主要依据国内统计资料和国外经验借鉴(如澳大利亚、俄罗斯、德国等);但该指标与煤质参数有关,少数煤亚、俄罗斯、德国等);但该指标与煤质参数有关,少数煤层其残余含量都与层其残余含量都与8m3/t接近,抽采技术要达到残余量指标又接近,抽采技术要达到残余量指标又不可行;为此增加压力指标国外经验主要由各州立法确定,不可行;为此增加压力指标国外经验主要由各州立法确定,而我国习惯是国家统一确定,这就增加了难度而我国习惯是国家统一确定,这就增加了难度®原苏联和我国突出矿井统计资料表明,在煤层可燃基瓦斯含原苏联和我国突出矿井统计资料表明,在煤层可燃基瓦斯含量小于量小于10m3/t时,基本上没有发生过突出,可燃基瓦斯含量时,基本上没有发生过突出,可燃基瓦斯含量指标换算成原煤瓦斯含量,近似为指标换算成原煤瓦斯含量,近似为8m3/t®原西德和澳大利亚开采煤层煤质较坚硬,统计资料原西德和澳大利亚开采煤层煤质较坚硬,统计资料表明,煤层可解吸瓦斯含量小于表明,煤层可解吸瓦斯含量小于9m3/t时,基本上没时,基本上没有发生过突出。
但这些国家实际执行过程中普遍都有发生过突出但这些国家实际执行过程中普遍都将可解吸瓦斯含量降低到将可解吸瓦斯含量降低到6m3/t左右,换算成原煤瓦左右,换算成原煤瓦斯含量也与斯含量也与8m3/t 接近®压力指标确定为压力指标确定为0.74MPa,主要依据原有规定以及,主要依据原有规定以及统计资料和理论分析的结果统计资料和理论分析的结果®以上指标都是任选一,达到以上指标只能有效控制以上指标都是任选一,达到以上指标只能有效控制突出事故,还不能说完全消除突出危险性突出事故,还不能说完全消除突出危险性®问题:问题:有了以上指标控制,是否还需要原来的有了以上指标控制,是否还需要原来的突出预测指标防突突出预测指标防突规定规定和规程仍然有效,具和规程仍然有效,具有法律效力本标准主要涉及瓦斯抽采,不涉有法律效力本标准主要涉及瓦斯抽采,不涉及其他措施,是瓦斯抽采必须达到的指标要求及其他措施,是瓦斯抽采必须达到的指标要求在符合本标准条件下,还应符合其它法规的要在符合本标准条件下,还应符合其它法规的要求但个人认为,各矿可进行研究,针对几个求但个人认为,各矿可进行研究,针对几个有效的法规和标准要求,找出适合本矿条件的有效的法规和标准要求,找出适合本矿条件的相关规律,以最严格的条款进行控制,简化控相关规律,以最严格的条款进行控制,简化控制程序。
制程序®1、采掘作业前能通过瓦斯抽采达到消除突出、采掘作业前能通过瓦斯抽采达到消除突出危险性的目的危险性的目的 控制范围如下:控制范围如下: ®a)石门(井筒)揭煤工作面控制范围应根据煤层)石门(井筒)揭煤工作面控制范围应根据煤层的实际突出危险程度确定,但必须控制到巷道轮廓的实际突出危险程度确定,但必须控制到巷道轮廓线外线外8m以上(煤层倾角>以上(煤层倾角>8°时,底部或下帮时,底部或下帮5m)钻孔必须穿透煤层的顶(底)板钻孔必须穿透煤层的顶(底)板0.5m以上若不能以上若不能穿透煤层全厚,必须控制到工作面前方穿透煤层全厚,必须控制到工作面前方15m以上®b) 煤巷掘进工作面控制范围为:巷道轮廓线外 煤巷掘进工作面控制范围为:巷道轮廓线外8m以上(煤层倾角>以上(煤层倾角>8°时,底部或下帮时,底部或下帮5m)及工作面)及工作面前方前方10m以上®c) 采煤工作面控制范围为:工作面前方 采煤工作面控制范围为:工作面前方20m以上解释:解释:控制范围的概念都指与最外轮廓线平行的平面上控制范围的概念都指与最外轮廓线平行的平面上的投影距离:的投影距离:®倾角大于倾角大于8°时,由于自重的作用,安全性提高,底部时,由于自重的作用,安全性提高,底部和下帮的控制范围可减少为和下帮的控制范围可减少为5m。
5-8m8m石门8m5-8m井筒5-8m8m斜井8m5-8m平巷®解释:解释:前方控制范围可以理解为最小超前距也就是说要前方控制范围可以理解为最小超前距也就是说要想进行采掘推进,前方必须有更大范围满足抽采指标要求;想进行采掘推进,前方必须有更大范围满足抽采指标要求;允许推进的距离是满足指标要求的范围与最小控制范围之允许推进的距离是满足指标要求的范围与最小控制范围之差®对石门和井筒,尽可能将前方抽采范围扩充到整个煤层,对石门和井筒,尽可能将前方抽采范围扩充到整个煤层,进入顶(底)板进入顶(底)板0.5m对抽采钻孔太长,目前钻孔施工技对抽采钻孔太长,目前钻孔施工技术难以满足要求时可放宽要求,但至少应控制在术难以满足要求时可放宽要求,但至少应控制在15m以上®采煤工作面进行有效卸压抽采瓦斯的范围约采煤工作面进行有效卸压抽采瓦斯的范围约20m左右,如左右,如果工作面推进得较快,果工作面推进得较快,20m实际上只能满足实际上只能满足2-3天的推进距天的推进距离,有效抽采瓦斯的时间较短因此,真正将工作面前方离,有效抽采瓦斯的时间较短因此,真正将工作面前方煤层中的瓦斯含量降下来,应主要依靠预抽的办法。
为此煤层中的瓦斯含量降下来,应主要依靠预抽的办法为此采煤工作面前方范围设计为采煤工作面前方范围设计为20m,目的就是促使矿井重视,目的就是促使矿井重视预抽,而不是只把希望寄托在卸压抽预抽,而不是只把希望寄托在卸压抽®争议较大的是掘进工作面前方争议较大的是掘进工作面前方10m,不少人建议改为,不少人建议改为5-8m这里有个导向问题如果掘进工作面采用长钻这里有个导向问题如果掘进工作面采用长钻孔预抽瓦斯,孔预抽瓦斯,10m距离是能够做到的;如果继续大量距离是能够做到的;如果继续大量采用原来的超前排放钻孔,采用原来的超前排放钻孔,10m有一定难度本标准有一定难度本标准的目的就是希望扭转原来大量执行局部措施、短兵相的目的就是希望扭转原来大量执行局部措施、短兵相接的局面;因为这种方式存在较多血的教训应该把接的局面;因为这种方式存在较多血的教训应该把人们习惯于局部措施扭转到区域措施的途径上来,否人们习惯于局部措施扭转到区域措施的途径上来,否则先抽后采是一句空话;国外是要求整个工作面都符则先抽后采是一句空话;国外是要求整个工作面都符合条件的前提下才能采掘,而我国目前技术水平还难合条件的前提下才能采掘,而我国目前技术水平还难以达到这种要求,因此没有照搬国外的经验。
而以达到这种要求,因此没有照搬国外的经验而10m的要求是完全能够达到的因此,维持的要求是完全能够达到的因此,维持10m是合理的是合理的®2、瓦斯抽采使采煤作业前瓦斯量降低到正常通风能够解决的程度 瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面瓦斯抽采率应满足表瓦斯抽采率应满足表1规定,瓦斯涌出量主要来自于开规定,瓦斯涌出量主要来自于开采层的采煤工作面前方采层的采煤工作面前方20m以上范围内煤的可解吸瓦以上范围内煤的可解吸瓦斯量应满足表斯量应满足表2规定®解释:解释:选择表选择表1和表和表2如何量化界定,实际上只是导如何量化界定,实际上只是导向性的表向性的表1和表和表2能满足其中之一就行,企业可以能满足其中之一就行,企业可以根据自己情况进行选择,没有特殊要求指定选某一根据自己情况进行选择,没有特殊要求指定选某一个表但本标准如果只用一个表,难以满足不同条个表但本标准如果只用一个表,难以满足不同条件的煤矿,因此设置了两个表,企业可任选为避件的煤矿,因此设置了两个表,企业可任选为避免盲目选择,给出一个导向性意见免盲目选择,给出一个导向性意见。
表表1 采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标采煤工作面瓦斯抽采率应达到的指标工作面绝对瓦斯涌出量Q(m3/min)工作面抽采率(%)备注5≤Q<10≥20风排瓦斯风排瓦斯4-810≤Q<20≥30风排瓦斯风排瓦斯7-1420≤Q<40≥40风排瓦斯风排瓦斯12-2440≤Q<70≥50风排瓦斯风排瓦斯20-3570≤Q<100≥60风排瓦斯风排瓦斯28-40Q ≥100≥70风排瓦斯风排瓦斯≥≥3030考虑到现有技术的可行性,高瓦斯量工作面风排瓦斯仍然很考虑到现有技术的可行性,高瓦斯量工作面风排瓦斯仍然很大,还需强调强化通风大,还需强调强化通风®瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面主要瓦斯涌出量主要来自于邻近层或围岩的采煤工作面主要抽采邻近层和围岩中的瓦斯,采用工作面瓦斯抽采率来抽采邻近层和围岩中的瓦斯,采用工作面瓦斯抽采率来描述瓦斯抽采效果比较合理直观;而瓦斯涌出量主要来描述瓦斯抽采效果比较合理直观;而瓦斯涌出量主要来自于本煤层时,关键是要控制本煤层瓦斯含量,如果采自于本煤层时,关键是要控制本煤层瓦斯含量,如果采用工作面瓦斯抽采率则不容易界定计算范围;采取本煤用工作面瓦斯抽采率则不容易界定计算范围;采取本煤层剩余瓦斯含量指标比较直观。
层剩余瓦斯含量指标比较直观®表表1中中“备注备注”栏注明的数值是达到规定抽采率时的风排瓦栏注明的数值是达到规定抽采率时的风排瓦斯量,显然在瓦斯涌出量大于斯量,显然在瓦斯涌出量大于60m3/min时仍然存在风排时仍然存在风排瓦斯量超过瓦斯量超过30m3/min的情况这种情况下还应提高瓦斯的情况这种情况下还应提高瓦斯抽采率或降低产量,否则风排瓦斯量的压力仍然非常大抽采率或降低产量,否则风排瓦斯量的压力仍然非常大;因此因此,下一步还应提高这类工作面的瓦斯抽采率指标下一步还应提高这类工作面的瓦斯抽采率指标表表2 采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标采煤工作面回采前煤的可解吸瓦斯量应达到的指标工作面日产量(t)可解吸瓦斯量Wj(m3/t)对应的最大瓦斯涌出量≤1000t≤85.6m3/min1001~2500t≤74.9~12.32501~4000t≤610.4~16.74001~6000t≤5.515.3~22.96001~8000t≤520.8~27.88001~10000t≤4.525.0~31.3>10000t≤4>27.8®表表2中中“备注备注”栏注明的数值是达到规定含量指标时栏注明的数值是达到规定含量指标时采煤过程本层需要风排的瓦斯量,加上邻近层和采采煤过程本层需要风排的瓦斯量,加上邻近层和采空区的涌出量,风排瓦斯量的压力同样非常大。
因空区的涌出量,风排瓦斯量的压力同样非常大因此,除强调预抽瓦斯外,还应增加卸压瓦斯抽采,此,除强调预抽瓦斯外,还应增加卸压瓦斯抽采,必要时还应降低煤炭产量必要时还应降低煤炭产量®表表2中规定的可解吸瓦斯量是指目前技术能够达到、中规定的可解吸瓦斯量是指目前技术能够达到、技术经济相对合理的指标,下一步还应将指标降低技术经济相对合理的指标,下一步还应将指标降低®可解吸瓦斯量主要是指采煤过程能够涌出的瓦斯量,可解吸瓦斯量主要是指采煤过程能够涌出的瓦斯量,加上残余量便是含量因此,该指标同样可通过测加上残余量便是含量因此,该指标同样可通过测定含量和残存量,计算二者之差得到定含量和残存量,计算二者之差得到3、矿井瓦斯抽采率确保矿井正常通风能力足以满足要求、限制不合理地增加矿井风量表表3 矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井瓦斯抽采率应达到的指标矿井绝对瓦斯涌出量Q(m3/min)矿井抽采率(%)备注Q<20≥25风排瓦斯量风排瓦斯量≤≤1520≤Q<40≥35 14-2640≤Q<80≥40 24-4880≤Q<160≥45 44-88160≤Q<300≥50 80-150300≤Q<500≥55 135-225Q≥500≥60 ≥200®矿井瓦斯抽采率反映一个矿井对瓦斯抽采的重矿井瓦斯抽采率反映一个矿井对瓦斯抽采的重视程度视程度,表表3指标应该说大多数矿井通过努力是指标应该说大多数矿井通过努力是能够达到的。
但由表能够达到的但由表3中中“备注备注”栏注明的数值栏注明的数值表明,即使达到规定指标,风排量仍然非常大,表明,即使达到规定指标,风排量仍然非常大,因此,下一步修改时还应提高因此,下一步修改时还应提高®通过对通过对58个矿井个矿井2004年的瓦斯抽采率统计表明:年的瓦斯抽采率统计表明:满足表满足表3规定的规定的17个(但不一定满足个(但不一定满足4.1、、4.2、、4.3规定),占规定),占29.3%;不满足的;不满足的36个,占个,占62.1%;绝对瓦斯涌出量;绝对瓦斯涌出量<15m3/min的的5个,个,占占8.6%,这类矿井多属于突出矿井;也就是说,这类矿井多属于突出矿井;也就是说一些突出矿井涌出量不大,抽瓦斯效果也不好,一些突出矿井涌出量不大,抽瓦斯效果也不好,但不能有效控制突出,对这类矿井强化瓦斯抽但不能有效控制突出,对这类矿井强化瓦斯抽采是非常必要的不满足表采是非常必要的不满足表3规定的规定的36个矿井个矿井通过调整采掘部署、加大抽采力度等措施,可通过调整采掘部署、加大抽采力度等措施,可以达到标准规定的指标以达到标准规定的指标 应达到的主要指标4、工作面瓦斯抽采应确保工作面风速不超、瓦斯浓度不超。
◆◆采掘工作面风速不得超过采掘工作面风速不得超过4m/s,风流中瓦斯浓度不,风流中瓦斯浓度不得超过得超过1% ◆解释:这一条实际上暗含了取消放限管理的规定这一条实际上暗含了取消放限管理的规定目的就是促使企业强化瓦斯抽采目的就是促使企业强化瓦斯抽采◇◇突出矿井要求达到以上所有指标,其它突出矿井要求达到以上所有指标,其它矿井除对突出矿井的特殊要求外也都要矿井除对突出矿井的特殊要求外也都要达到指标的测定及计算方法®a)按按MT/T638规定测定瓦斯压力规定测定瓦斯压力®b)按按MT/T 77 规定测定瓦斯含量规定测定瓦斯含量®MT/T 77标准正在修订研究中,要求在年底前完成,其中主标准正在修订研究中,要求在年底前完成,其中主要涉及井下快速测定瓦斯含量的方法(包括可解吸量的测要涉及井下快速测定瓦斯含量的方法(包括可解吸量的测定与计算),这是利用可解吸瓦斯量指标的一个关键,也定与计算),这是利用可解吸瓦斯量指标的一个关键,也是监督监察的一个重要手段是监督监察的一个重要手段®绝对瓦斯涌出量的测定和计算方法按新制定的绝对瓦斯涌出量的测定和计算方法按新制定的AQ 1025-2006(矿井瓦斯等级鉴定规范)执行。
矿井瓦斯等级鉴定规范)执行®工作面和矿井瓦斯抽采率计算时,计算时间内工作面或矿工作面和矿井瓦斯抽采率计算时,计算时间内工作面或矿井范围内井范围内地面钻井、固定系统和移动系统地面钻井、固定系统和移动系统抽出的瓦斯都可抽出的瓦斯都可算作抽出量,抽出量与抽出量、风排量之和的比值即为抽算作抽出量,抽出量与抽出量、风排量之和的比值即为抽出率其他®矿井必须综合抽采瓦斯,并且提前矿井必须综合抽采瓦斯,并且提前3~~5年制定年制定抽采瓦斯规划,每年年底前编制下年度的抽采抽采瓦斯规划,每年年底前编制下年度的抽采瓦斯计划,以确保抽采瓦斯工作面的正常衔接,瓦斯计划,以确保抽采瓦斯工作面的正常衔接,做到做到“抽、掘、采抽、掘、采”平衡®低瓦斯矿井低瓦斯矿井新水平、新采区新水平、新采区应测定煤层原始瓦应测定煤层原始瓦斯含量和压力,高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井斯含量和压力,高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井每每个采区垂深每增加个采区垂深每增加50m应测定煤层原始瓦斯含应测定煤层原始瓦斯含量和压力量和压力®解释:解释: 这两条应作为监察重点,其他条款作为这两条应作为监察重点,其他条款作为 监监察察要要点®规划应确保明年起能够满足本标准条款的要求。
规划应确保明年起能够满足本标准条款的要求®对以上指标的监督监察对以上指标的监督监察 1. 重点依靠企业自身监管重点依靠企业自身监管 2.政府监督监察部门重点监察规划、设计、工程、政府监督监察部门重点监察规划、设计、工程、系统、抽采计量和数据、瓦斯超限、通风等情况,系统、抽采计量和数据、瓦斯超限、通风等情况,并采取不定期抽查实际情况与相关资料的符合程度并采取不定期抽查实际情况与相关资料的符合程度 3.企业自身监管必须强化领导人的意识,正确处理企业自身监管必须强化领导人的意识,正确处理瓦斯抽采与煤炭生产的关系,正确处理瓦斯利用与瓦斯抽采与煤炭生产的关系,正确处理瓦斯利用与经济效益的关系经济效益的关系®本标准主要界定在瓦斯抽采指标,没有涉及瓦本标准主要界定在瓦斯抽采指标,没有涉及瓦斯利用的相关内容斯利用的相关内容 瓦斯危险程度预测 瓦斯危险程度预测®瓦斯危险程度预测包括:瓦斯含量测定、瓦斯瓦斯危险程度预测包括:瓦斯含量测定、瓦斯压力测定和矿井瓦斯涌出量预测压力测定和矿井瓦斯涌出量预测® 瓦斯含量:瓦斯含量:煤层开采前,单位重量煤炭含瓦斯体积的多少。
® (矿井瓦斯涌出量预测中所有采、掘、矿井预测都由瓦斯含量开始)® 瓦斯含量测定:瓦斯含量测定:® 地勘时期地勘时期:® (1)解吸法:钻芯提到地面测定解吸规律,解吸量+依据解吸规律提钻时间推算的损失量+实验室测定的残存量® (2)集气密闭式取样:采用特殊钻头对所测定的煤体密闭煤芯、集存解吸出的瓦斯,提到地面成功率50-60%,已逐渐淘汰)瓦斯危险程度预测®生产时期生产时期:® (1)间接法:实验室测定瓦斯压力与瓦斯含量间的关系(吸附等温线),现场实测瓦斯压力,计算瓦斯含量® (2)直接法:® ① 解吸法:与地勘时期解吸法基本相同,只是暴露时间相对缩短,精度更高® ② 快速测定法:利用瓦斯含量与一定暴露时间条件下煤样解吸速度存在内在关系的规律,井下测定煤的解吸速度,推算出煤层的瓦斯含量瓦斯危险程度预测® 瓦斯压力:瓦斯压力:煤层孔隙内瓦斯气体分子自由热运动撞击所产生的作用力® 瓦斯压力测定瓦斯压力测定:® (1)直接法:井下在岩石巷道向煤层打钻,封孔(黄泥、水泥沙浆、化学粘液)压力表直接测定。
MT/638-1996)® (2)间接法:利用瓦斯压力与一定暴露时间条件下煤样解吸速度存在内在关系的规律,井下测定煤的解吸速度,推算出煤层的瓦斯压力瓦斯危险程度预测®2、掘进工作面瓦斯涌出量预测、掘进工作面瓦斯涌出量预测® 掘进工作面的瓦斯涌出量:巷道煤壁瓦斯涌出量+落煤瓦斯涌出量® 巷道煤壁:与瓦斯含量、煤厚、掘进速度,挥发份有关® 落煤:与巷道断面、掘进速度、瓦斯含量、残存瓦斯量有关®3、回采工作面瓦斯涌出量预测:、回采工作面瓦斯涌出量预测:® 回采工作面的瓦斯涌出量:开采层(包括围岩)瓦斯涌出量+邻近层瓦斯涌出量® 开采层:工作面煤壁+采落煤+围岩(围岩用统计方法:围岩涌出系数1.1~1.3)® 邻近层:与邻近层瓦斯含量、厚度、距开采层距离、开采层厚度等有关瓦斯危险程度预测®4、分源法预测矿井瓦斯涌出量、分源法预测矿井瓦斯涌出量® 分源计算法:以瓦斯含量为基础,根据各基本瓦斯涌出源的涌出规律,计算采、掘工作面、采区和矿井瓦斯涌出量 汇:矿井瓦斯涌出生产采区瓦涌出源:已采采区瓦斯涌出 回采面瓦斯涌出源:生产采区采空区瓦斯涌出 掘进面瓦斯涌出源:落煤瓦斯涌出源:煤壁瓦斯涌出源:邻近层瓦斯涌出源:开采层(包括围岩)瓦斯涌出瓦斯抽放技术瓦斯抽放技术1、下列情况之一,须建立瓦斯抽放系统:、下列情况之一,须建立瓦斯抽放系统:① 回采面绝对涌出量>5m3/min,掘进面绝对涌出量>3m3/min;② 矿井绝对涌出量>15m3/min,年产量≤40万吨; 矿井绝对涌出量>20m3/min,年产量≤60万吨; 矿井绝对涌出量>25m3/min,年产量≤100万吨; 矿井绝对涌出量>30m3/min,年产量≤150万吨; 矿井绝对涌出量>40m3/min;③ 开采具有煤与瓦斯突出矿井。
瓦斯抽放技术2、、本煤层瓦斯抽放本煤层瓦斯抽放1))本煤层瓦斯抽放难易程度评价本煤层瓦斯抽放难易程度评价::®透气性系数λ测定:首先测定煤层瓦斯原始瓦斯压力,然后测定不同暴露时的钻孔瓦斯涌出量,计算λ;®有时λ比较难测,故还可用比较直观简单易测的钻孔涌出量随时间衰减系数(d-1)瓦斯抽放技术® 煤层瓦斯抽放难易程度表类 别钻孔流量衰减系数 (d-1)煤层透气性系数(m2/MPa2•d)容易抽放<0.003>10可以抽放0.003~0.0510~0.1较难抽放>0.05<0.1瓦斯抽放技术2)本煤层抽放方法)本煤层抽放方法((1)顺层钻孔抽放:)顺层钻孔抽放:在预抽煤层内平行工作面或倾斜迎向工作面打钻孔进行抽放2)网格式穿层钻孔)网格式穿层钻孔:由其它岩、煤巷向预抽煤层打穿层钻孔且为保证预抽效果见煤点呈网格式布置3)交叉钻孔)交叉钻孔:在预抽煤层内,采用平行工作面和倾斜迎向工作面两种钻孔,且两种钻孔在空间上相互交叉的布置方式瓦斯抽放技术((4)本煤层长钻孔)本煤层长钻孔:在预抽煤层内为提高单孔抽放效果打平行或垂直工作面的长钻孔(› 200m)进行抽放5)扩孔钻预抽瓦斯)扩孔钻预抽瓦斯:为增大钻孔的卸压效果,对钻孔直径进行2次加大,但孔口封孔段不扩大,进行的抽放。
6)水力化处理强化抽放)水力化处理强化抽放:对钻孔采用压裂、割缝、扩孔等水力化处理,提高瓦斯抽放效果的预抽方式7)控制爆破强化抽放:)控制爆破强化抽放:采用控制爆破松动煤体处理钻孔,提高瓦斯抽放效果的预抽方式瓦斯抽放技术3、邻近层瓦斯抽放、邻近层瓦斯抽放((1)上、下邻近层瓦斯抽放:)上、下邻近层瓦斯抽放:向上、下邻近层的适当位置(裂隙带内)打钻孔,在工作面推进后抽放受采动影响的邻近层瓦斯2)顶板岩石长钻孔)顶板岩石长钻孔:减少钻孔工程量和维护量,在工作面上方适当位置(裂隙带内)沿工作面推进方向打岩石长钻孔,进行邻近层抽放方法3)顶板岩巷:)顶板岩巷: ① 倾向顶板岩巷:解决上向斜交钻孔抽放量相对较少,不能满足要求的缺点,具有较大抽放量和较高抽放率② 走向顶板岩巷:解决走向岩石钻孔抽放量相对较少,不能满足要求的缺点,也具有较大抽放量和较高抽放率瓦斯抽放技术4、采空区瓦斯抽放、采空区瓦斯抽放((1)封闭式采空区瓦斯抽放)封闭式采空区瓦斯抽放:向采空区内打钻或埋管,实施负压抽放2)开放式采空区瓦斯抽放)开放式采空区瓦斯抽放:向采空区内打钻或埋管,但由于采空区与矿井大气相连通,因此在抽放过程中要通过有效地控制抽放量和抽放负压,来控制抽放系统的瓦斯浓度。
3)综放工作面利用矿井通风系统均压引导抽放采空区)综放工作面利用矿井通风系统均压引导抽放采空区瓦斯瓦斯:对高瓦斯综放工作面,通过调整系统风压,保证工作面风压始终高于采空区风压,使瓦斯不向工作面涌入而流向采空区,从而被矿井抽放系统抽走局部瓦斯积聚防治技术局部瓦斯积聚防治技术((1)脉动风扇)脉动风扇:采用脉动风扇设备,增大采、掘工作面风流的紊流度,使瓦斯较好的混合于风流中,防止瓦斯积聚2)抽出式无火花风机)抽出式无火花风机:利用抽出式风机抽放积聚的瓦斯3)小型液压风机)小型液压风机:在局部瓦斯积聚处,采用无电源的液压风机,混合瓦斯和风流,防止瓦斯积聚4)引射器:)引射器:在局部瓦斯积聚处,采用水力或风力引射器,混合瓦斯和风流,防止瓦斯积聚5)盲巷积聚瓦斯排放:)盲巷积聚瓦斯排放:全自动巷道瓦斯排放自控装置,利用计算机和传感技术,实现盲巷瓦斯排放全部自动化6)移动泵站:)移动泵站:在局部瓦斯积聚处,利用一定技术手段和移动泵站进行瓦斯抽放,减少局部瓦斯涌出,防止瓦斯积聚 煤与瓦斯突出防治技术 综合防治突出措施 ®由突出危险性预测预报、防突技术措施、防突措施效果检验和安全防护措施组成的所谓“四位一体”综合防突措施体系,使防突技术提高到一个新水平。
四位一体”防突措施的主要特点是将突出危险性预测和效果检验纳入了综合措施 历年煤与瓦斯突出类型分类图历年煤与瓦斯突出类型分类图 煤与瓦斯突出防治技术 突出危险性预测是综合措施的第一个环节预测的突出危险性预测是综合措施的第一个环节预测的目的是确定突出危险区域和地点,以便使防突措施更目的是确定突出危险区域和地点,以便使防突措施更加有的放矢加有的放矢 ®1、区域突出危险性预测:、区域突出危险性预测: ((1)瓦斯地质统计法:)瓦斯地质统计法:根据已开采区确切掌握的突出分布规律来进行预测,一般原则: ① 上水平发生过一次突出的区域,下水平垂直对应区域为突出危险区; ② 上水平地质构造两侧发生突出的最大区域,下水平下部采区构造两侧的对应区域为突出危险区 ((2 2)综合指标法:)综合指标法:考虑突出发生发展的三个主要因素,利用如下指标来判定:煤与瓦斯突出防治技术 D=(0.0075H/f–3)(P –0.7f) K=△P/f式中:D—煤层的突出危险性综合指标; K—煤的突出危险性综合指标; H—开采深度,m; P—瓦斯压力,Mpa; △P—软分层煤的瓦斯放散初速度指标; f—软分层煤的平均坚固性系数;当:无烟煤: D≥0.25,K≥20 其它煤种:D≥0.25,K≥15 为突出危险区。
煤与瓦斯突出防治技术® ((3)以地质指标为主的区域预测:)以地质指标为主的区域预测:认为构造煤的发育是煤与瓦斯突出的必备条件;压性、压扭性构造活动和部位是造成煤与瓦斯突出的根源;深层构造陡变带、深层活动断裂带、逆冲推覆构造带、强度变形带是发生煤与瓦斯突出的敏感地带® ((4)物探法预测构造和突出危险区:)物探法预测构造和突出危险区:在规范瓦斯地质统计法和综合指标法的同时,利用电磁波透视和透视系统探测构造,进行区域突出危险性预测煤与瓦斯突出防治技术® 2、工作面突出危险性预测、工作面突出危险性预测 ((1)指标法:)指标法: 选择与突出三因素有直接关系且简单易测的指标来进行工作面突出危险性预测 ① ① 煤钻屑瓦斯解吸指标煤钻屑瓦斯解吸指标△△h h2 2、、K K1 1:主要与瓦斯压力和煤自身的瓦斯放散特性有关 △h2≥200Pa,K1≥0.5(干煤) , △h2≥160Pa,K1≥0.4(湿煤), 有突出危险性煤与瓦斯突出防治技术 ② ② 钻屑量钻屑量S S::主要与地应力和煤体强度有关,S≥6kg/m 或 S≥5.4L/m有突出危险; ③ ③ 钻孔瓦斯涌出初速度钻孔瓦斯涌出初速度q q:主要与瓦斯压力(含量)、煤的瓦斯放散特性和煤层透气性有关。
q ≥qm 有突出危险 判断突出危险性的钻孔瓦斯涌出初速度临界值( qm )煤的挥发份Vdaf(%)5~1515~2020~30>30qm(L/min)5.04.54.04.5煤与瓦斯突出防治技术 ④④ R值法值法:主要与地应力、瓦斯压力(含量)、煤体强度、煤的放散特性和煤层透气性有关 R=(Smax–1.8)(qmax –4) Smax—每个钻孔沿孔长最大钻屑量,L/m; qmax —每个钻孔沿孔长最大瓦斯涌出初速度,L/m·min; R≥6,有突出危险(细则)煤与瓦斯突出防治技术®((2)、声发射法工作面突出危险性预测)、声发射法工作面突出危险性预测 依据煤体破坏前要发生一定量的声响,在工作面连续监测前方的声响情况,利用监测到的单位时间内发生声响的事件数、最大振幅等与突出危险性的关系来进行预测®((3)、电磁辐射法预测突出)、电磁辐射法预测突出 依据含瓦斯煤体变形破坏过程中要有电磁辐射产生,利用监测到的电磁辐射强度等与突出危险性的关系来进行预测。
® ((4)瓦斯涌出动态法预测突出)瓦斯涌出动态法预测突出:利用掘进工作面放炮后瓦斯涌出量变化来预测突出煤与瓦斯突出防治技术 防治突出措施是防突综合措施的第二个环节,它的防治突出措施是防突综合措施的第二个环节,它的根本任务是消除突出危险,防止突出发生这是防止根本任务是消除突出危险,防止突出发生这是防止发生突出事故的第一道防线发生突出事故的第一道防线 ®3、煤与瓦斯突出防治技术措施、煤与瓦斯突出防治技术措施 1)区域性防突技术措施)区域性防突技术措施 ((1)大面积预抽瓦斯:)大面积预抽瓦斯:大面积范围内通过预抽瓦斯,降低瓦斯压力和含量,同时引起煤层收缩变形、地应力下降、透气性增高、地应力和瓦斯压力梯度降低、煤体强度增加,消除突出危险网格式钻孔和顺煤层长钻孔)® 措施有效性指标措施有效性指标: ① 预抽后瓦斯残存量小于始突深度瓦斯含量; ② 抽放率大于25%,但采掘作业时应对防突效果经常检验复查 ®((2 2)开采保护层:)开采保护层:使上、下煤层发生变形、位移、卸压、透气性增大,瓦斯排放、含量、压力下降,煤体变硬,突出危险性消失。
保护层的保护范围:上、下、倾向、走向,《规程》有具体规定 开采保护层防止煤与瓦斯突出原理框图 煤与瓦斯突出防治技术®2)石门防突措施)石门防突措施® ((1)石门大直径卸煤配合金属骨架措施)石门大直径卸煤配合金属骨架措施:石门上方架设金属骨架,岩柱内ø150mm钻孔,煤层内ø500mm卸煤钻 ® ((2)高压水射流扩孔)高压水射流扩孔:采用高压水细射流环缝卸压,排放瓦斯® ((4)排放钻孔:)排放钻孔:在石门工作面一定范围内实施一定数量的钻孔,排放瓦斯 煤与瓦斯突出防治技术® 3)工作面防突措施)工作面防突措施® ((1)超前钻孔(包括大直径钻孔))超前钻孔(包括大直径钻孔):在工作面前方,实施一定数量钻孔,并在前方一定距离内始终保持有一定数量的钻孔,达到排放瓦斯、卸压的目的® ((2)深孔松动爆破)深孔松动爆破:利用深孔炮眼形成煤体松动的爆破,增加透气性,排放瓦斯® ((3)水力冲孔:)水力冲孔: 利用措施超前距和架设的迎面支架为屏障,采用高压水射流冲刷出一定量的煤体® ((4)钻掘一体化技术:)钻掘一体化技术: 在掘进机上利用其动力系统安装驱动手用钻机,实施超前钻孔措施。
® ((5)割掘一体化技术:)割掘一体化技术: 在掘进机上安装切割钻具,利用其自身的动力系统,在工作面前方割出卸压槽措施 防突措施的效果检验®防突措施的效果检验是防突综合措施的第三个环节,目的是在防突措施执行后检验预铡指标是否降低到突出危险临界值以下,来判断措施是否有效为了提高防突措施的可靠性,在防突措施执行后,要求对其防突效果进行检验(措施效果检验方法基本与突出危险性预测方法相同) 如检验结果措施无效时,则应采取附加防突措施 安全防护措施® 安全防护措施是综合措施的第四个环节,它是防止突出事故的第二道防线安全防护措施的目的在于突出预测失误或防突措施失效发生突出时,避免发生人身伤亡事故 煤与瓦斯突出防治技术®4、安全防护措施、安全防护措施® 1)、震动放炮:)、震动放炮: 石门揭煤时,在确保人员安全的条件下,诱导突出的一种安全保护措施《规程》作了非常具体的规定® 2)、长距离放炮)、长距离放炮::在放炮震动时,须留有万一突出时安全有效的缓冲距离,进行放炮作业® 3)、反向风门:)、反向风门:放炮时,控制突出时风流、瓦斯流向,保证人员安全的设施。
® 4)、压风自救系统:)、压风自救系统:保证万一突出时,井下人员能呼吸到压风系统的空气,实现自救,井下避难所,采掘面等都须按设® 5)、化学氧自救器:)、化学氧自救器:保证万一突出时,井下人员能短时间内实现自救(呼吸到自救器产生的氧),每人都必须配带 防突综合措施实施系统图 围绕“四位一体”防治措施的各个环节,研究发展和推广应用了许多新技术,在防治突出措施方面,有大面积预抽煤层瓦斯(穿层网格钻孔,本层顺层长钻孔和交叉布孔)的技术、提高煤层瓦斯抽放效果的技术(控制预裂爆破、水力扩孔等)、煤巷掘进的综合配套防突技术、机掘巷道的钻掘一体化、割掘一体化技术、石门揭煤防突新技术等,使防突效果及技术经济指标都得到很大提高,防突措施向综合配套方向发展是近年来的一个重要特点此外,从矿井防治突出的全局考虑,煤科总院重庆分院在‘‘四位一体’’的基础上,进一步提出了包括合理釆掘部署、突出危险性预测、防突措施、措施效果检验及安全防护措施相结合的“五步配套”综合防治突出的新思路 制定防治突出措施的几个基本原则:®l,巷道布置和开采方式要提供足够的时间和空间,有利于实施综合防突措施;煤层匿巷道应尽量布置在非突出煤层或突出煤层的保护区内;保护层实行连续开采不留煤柱;地质构造复杂的矿井,则应按地质构造划分盘区,每个盘区自成一个开采系统。
®2,部分卸除煤层区域或采掘工作面前方煤体的应力,使煤体卸压并将集中应力区推移至远离工作面®3,部分排放煤层区域或采掘工作面前方煤体中的瓦斯,降低瓦斯压力c含量,,减小工作面前方煤体中的瓦斯压力梯度®4,增大工作面附近煤体的承载能力,提高煤体稳定性,如金属骨架、超前支护和注浆加固煤体等®5,改变煤体的性质,使其不易于突出如煤层注水后,煤体弹性减小,塑性增大,煤的放散瓦斯初速度降低,使突出不易发生®6,改变采掘工艺条件,使采掘工作面前方煤体应力和瓦斯压力状态平缓变化,达到工作面自身卸压和排放瓦斯,消除和减小突出危险性如水平分层开采、刨煤机和浅截深匪机组采煤、间歇作业等皆属此类 防突措施分类系统图 ®高产高效工作面瓦斯预测技术及装备高产高效工作面瓦斯预测技术及装备®建立了动态分源瓦斯涌出预测方法®研制了井下快速测定煤层瓦斯含量和压力的自动化测试仪器装备®动态分源预测法的预测准确率达85%以上,瓦斯含量测定仪结果准确率大于90%®成果完成单位:煤科总院抚顺分院®成果应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®综掘工作面瓦斯预测技术综掘工作面瓦斯预测技术 ®综合考察了巷道煤壁瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出、不正常涌出等因素建立了数学模型®建立的综掘工作面瓦斯涌出量预测方法®瓦斯涌出量预测准确率达85%以上®成果完成单位:煤科总院抚顺分院®成果应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®YBW-I型无电源触发式抑爆装置型无电源触发式抑爆装置 ®火焰传感器采用硅光电池组,利用光电转换将爆炸信息传感与触发能量有机结合起来,解决了装置的电源问题,无需外部电源供电。
®主要技术指标: 传感器的响应时间: 1ms;抑爆装置动作滞后时间: 10ms;最佳水雾形成时间: 150ms/10m2;水雾存在时间: 500ms;抑爆距离(距爆源): 25m~45m®成果完成单位:煤科总院重庆分院®成果应用地点:平煤十矿、永荣局 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®KYG型快速移动式隔爆棚型快速移动式隔爆棚 ®采用组合棚架结构、点式固定、利用简易轻轨移动®研制了XGS隔爆棚,提高了隔弱爆炸效果®主要技术指标(1)移动一次是固定式隔爆棚所需工时的1/3,约2个小时;(2)动压大于10kPa时,棚组能动作并形成较佳水雾;(3)距爆源有效隔爆距离 60m160m;(4)安装成本比固定式隔爆棚低24%;(5)隔爆装置容水量:60kg/个®完成单位:煤科总院重庆分院®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®ZBY-S自动产气式抑爆装置自动产气式抑爆装置 ®传感器采用火焰传感器与压力传感器组合,提高了可靠性®抑爆装置的喷洒器、传感器可以安装在掘进机上,不影响采掘作业;使用、操作简单®装置的控制部件与喷洒器装为一体安全、可靠,控制部件由电池供电,使用、维护方便®瓦斯、粉尘燃烧爆炸的抑爆试验表明,自动抑爆装置抑爆性能可靠。
适用于10m2断面条件下,10m近距离内®技术指标:喷粉滞后时间:<15ms;成雾时间:<150ms;粉雾存在时间:≥1s;®完成单位:重庆煤科分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®矿井突出危险区域预测技术及装备矿井突出危险区域预测技术及装备 ®研制了BQT-E型突出煤层电磁波透视系统,探深500m,分辨落差>1.5m断层,直径>20m瓦斯富集区等地质异常;探测总精度>75% ®研究了一套电磁波透视技术同综合指标法、瓦斯地质统计相结合突出危险性区域预测方法 ®确定了平顶山十矿戊组煤突出危险区域预测的电磁波衰减指标临界值®完成单位:煤科总院重庆分院®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®突出危险区域预测瓦斯地质方法与指标突出危险区域预测瓦斯地质方法与指标 ®证实了煤与瓦斯突出与煤体结构存在密切关系定量评价了井田地质构造的复杂程度,提出了突出预测的构造指标临界值,形成了一套矿井突出危险区域预测的瓦斯地质方法;®提出了突出危险区域预测的瓦斯地质指标;®预测无突出危险区的准确率为100%®完成单位:焦作工学院®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®突出危险性实时跟踪预测技术及装备突出危险性实时跟踪预测技术及装备®以声发射及瓦斯涌出量为主要参数®开发AE声发射传感器和系列分站,形成了KJ54系统软、硬件系统®研究了滤除声发射干扰信号、自动寻找突出危险判据及临界值的专家系统®工作面突出危险性实时跟踪预测系统软件和硬件®完成单位:煤科总院重庆分院®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®掘进工作面防突综合配套技术掘进工作面防突综合配套技术 ®应用地质雷达和电磁辐射技术非接触式探测工作面前方构造和突出危险,防爆地质雷达能探测工作面前方大于60m范围内的地质构造,电磁辐射技术预测工作面前方7~12m地质异常 ®研制了QFZ—22轻便型防突钻机®完成单位:煤科总院重庆分院®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®电磁辐射法预测突出危险性技术及装备电磁辐射法预测突出危险性技术及装备®监测含瓦斯煤岩变形破裂过程中的电磁辐射信息及其变化趋势实现对煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象的预测预报®研制了KBD5矿用本安型煤与瓦斯突出(冲击矿压)电磁辐射监测仪, ®监测指标为电磁辐射强度和脉冲数两个参数®除采用超限自动报警外,还提出了动态趋势法预警®完成单位:中国矿业大学®应用地点:平煤集团、焦作、邢台徐州等 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®采空区瓦斯抽放工艺与自控装置采空区瓦斯抽放工艺与自控装置 ®研究了采空区瓦斯涌出量及瓦斯浓度分布规律®确定了抽放采空区瓦斯的工艺方法和最佳抽放位置,采空区瓦斯抽放率达57.02%®研 制 了 大 直 径 菱 镁 管 为 埋 管 用 管 材 , 管 径 150-2000mm,抗拉强度51.00MPa,抗拉强度25.7MPa,抗冲击强度2.05MPa.m®研制了抽放瓦斯自控装置 ®完成单位:煤科总院抚顺分院®应用地点:抚顺局 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®小型液压风扇处理上隅角瓦斯积聚技术小型液压风扇处理上隅角瓦斯积聚技术®研究了采空区和上隅角瓦斯浓度分布、涌出规律®液压风扇采用阻燃抗静电玻璃钢,液压马达,轴流式,风量60m3/min,风压500Pa,出口风速大于10m/s。
®配有瓦斯浓度传感器,实现报警、显示和适时监控等功能®采用独立的小型液压泵站驱动 ,吹排上隅角的积聚瓦斯®完成单位:煤科总院抚顺分院®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®无火花风机引排上隅角瓦斯技术及装置无火花风机引排上隅角瓦斯技术及装置®上隅角瓦斯自动引排系统与无火花风机能自动调控进入通风机和压入端风筒的瓦斯浓度,确保瓦斯浓度不超过3% ®主要技术经济指标:瓦斯浓度监测范围:0~4%;瓦斯浓度控制限量:≤ 3%;瓦斯引排量:≤ 8m3/min;瓦斯引排距离:≤ 1800m®完成单位:煤科总院重庆分院®应用地点:平煤集团、永荣局 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®脉动通风治理上隅角瓦斯积聚技术脉动通风治理上隅角瓦斯积聚技术®提出了双旋转脉冲风流治理上隅角积聚瓦斯及局部积聚瓦斯的新理论,具有“柔性排放瓦斯”特性®利用综采面液压支架的高压“乳化液”作为驱动动力,叶轮具有抗静电、阻燃性能的工程塑料®主要技术经济指标:主要技术经济指标:1)风量:40~90m3/min;2)脉动频率:0.2~5Hz,无级可调;3)扩散系数较常规风流提高2~4倍以上;4)有效作用范围:20m;5)高压乳化液的压力为20MPa,耗液量20l/min®完成单位:中国矿业大学®应用地点:平煤集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®热敏电缆监测胶带输送机火灾技术装备热敏电缆监测胶带输送机火灾技术装备 ®PN结温度传感器组合连接,根导线连接n(n-1)个PN结温度传感器®单片机控制对PN结温度传感器分时供电处理技术®复用线通讯技术,使井下基站和地面总站之间的数字通讯可借助已有线进行。
®技术指标: ⑴温度检测范围:0~150℃;⑵温度显示精度:0.1℃,绝对误差:±1.5℃;⑶在100℃温度下响应时间:<6s;⑷火源位置探测误差:≤2m,报警准确率:100%;⑸每个总站监测温度点数:≤12544个,监测距离:<5km;⑹基站至总站传输距离:<10km;⑺巡检时间(≤12544点):<90s; ®完成单位:煤科总院抚顺分院®应用地点:抚顺矿务局 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®矿用分布式光纤温度监测系统矿用分布式光纤温度监测系统 ®利用激光喇码散射原理,温度与喇码散射强度成正比®研究了激光雷达及信号处理软件技术,光纤敷设方法及保护技术,危险温度源定位、故障温度场分布规律以及高频噪声屏蔽等关键技术 ®开发了矿用分布式光纤温度监测系统,可实时、连续监测传感光纤敷设沿线空间的温度变化,具有实时直观显示、报警、输出及危险温度点定位等功能 ®技术指标:测温距离:≤6km;温度测试范围:0120℃;空间分辨率:自由展开光纤6m;温度测温精度:满量程时<±5℃;测温时间:<70s ®完成单位:煤科总院重庆分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®岩石长钻孔成孔设备及工艺岩石长钻孔成孔设备及工艺 ®研制了MK-6型全液压坑道钻机,具有解体性好、便于运输、调速范围大,功率利用率高;联动操作起下钻具速度快;工作可靠,处理事故能力强等优点® 研制的φ89mm高强度外平钻杆与钻机的大扭矩、大起拔力相适应®采取复合片钻进加稳定组合钻具完成先导孔、二次扩孔成孔工艺®用35天时间在阳泉一矿4108工作面顶板的中砂岩层中完成603.5m和508.2m的钻孔各一个,成孔直径153~193mm,终孔位置的偏差小于孔深的1%®完成单位:煤科总院西安分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®突出煤层长钻孔预抽本煤层瓦斯技术突出煤层长钻孔预抽本煤层瓦斯技术®采用ZSM250型钻机,风力排渣和多级组合钻头,减弱了高瓦斯、突出煤层垮孔、喷孔的程度®考察了顺层长钻孔用于区域性防突的工艺技术和效果,用倾向和条带顺层长钻孔等抽放方式实现了同时消除掘进和回采面的突出危险 ®主要技术指标:①突出煤层顺层长钻孔的成孔长度达到了239.6m;②突出煤层的预抽率达到了32% ®完成单位:煤科总院重庆分院®应用地点:芙蓉矿务局 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®AZF-01型呼吸性粉尘采样器型呼吸性粉尘采样器 ®研制出了呼吸性粉尘分离效能符合BMRC国际标准曲线的水平淘析器®解决了采样流量随采尘量的增加而导致的流量下降的问题®双薄膜泵加稳流装置的抽气系统具有采样流量稳定、负载能力大的特点®技术指标:1)呼吸性粉尘测定范围:1~300mg/m3; 2)准确度:≤±10%;3)采样流量:3.5L/min;4)负载能力:≥1000Pa;5)连续工作时间:≥16h ®完成单位:煤科总院重庆分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®KG9801型智能低浓度沼气传感器型智能低浓度沼气传感器 ®采用高性能的载体催化元件, 使传感器的整机性能稳定、可靠,元件工作寿命提高到一年半, 调校周期延长至三周®采用单片微机, 使传感器硬件电路简单, 集成度高, 抗干扰能力强®加强了催化元件的保护措施,较好地防止了元件被激活现象的产生®设计有专用调零装置,使井下调校无需新鲜空气® 使传感器功耗低,供电距离可达2.5km®热催化元件寿命:一年半®完成单位:煤科总院重庆分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®多功能阻爆灭火装置多功能阻爆灭火装置 ®是对原有阻爆灭火装置的完善提高 ®提高了泡沫的稳定性,使惰泡稳定时间大于300min® 研制成功产惰气量在150m3/min的惰气发生装置主机,改进了装置的联结机构,减少了装置本身外泻惰气量,改善了操作人员的工作环境;® 降低了惰气中的CO含量® 在水降温的基础上,采用液态二氧化碳降温系统®技术指标:产惰泡量>70m3/min;燃油惰气氧含量<3%;惰气出口温度<40℃;产惰气量>150m3/min;泡沫输送距离平巷300~500m ®完成单位:煤科总院抚顺分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®KTW2型矿用救灾无线电救灾通讯装置型矿用救灾无线电救灾通讯装置 ®KTW2型矿用救灾无线电通讯装置由便携机、中转机、井下指挥机、音控装置、扩音机、井上指挥机以及探险绳等组成,可形成有线与无线救护网,在抢险救灾中实现井上指挥机、井下指挥机、救护队长、救护队员等四方通讯®技术指标:救灾无线电通讯服务区域500m~1000m;非救灾通讯服务区10km;允许2~10人相互通讯®完成单位:煤科总院常州自动化所 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®矿井救灾辅助决策系统及风流控制技术矿井救灾辅助决策系统及风流控制技术®风流远程控制系统由救灾决策软件、风门控制器、风门机械传动机构、不间断电源、电磁阀和矿井环境监控系统所组成 ®救灾决策软件具有火灾模拟分析、选择最佳避灾路线、推荐控风灭火方案的辅助决策功能 ®井下风门的开启以压气作为动力源,通过矿井环境监控系统传送控制命令 ,能在灾变时期断电2小时内正常操作,当地面发出指令后,1~3 min内完成风门的开启或关闭操作 ®完成单位:中国矿业大学 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®综放无煤柱开采防漏风技术®开发了以粉煤灰为骨料的速凝凝胶料和轻质发泡料®研制成功了井下移动式喷注设备®在兖矿集团应用,堵漏风效果显著。
®完成单位:兖矿集团、煤科重庆分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®综放无煤柱开采均压通风动态监测系统综放无煤柱开采均压通风动态监测系统®研制了均压通风动态监测系统,可实时测定的环境参数,自动生成实时压能图、趋势图及压力坡度图,超限报警,对井下均压状态实时查询®研究确定了矿井均压通风风压调节优化方法,可及时给出均压调节方案®完成单位:兖矿集团、抚顺煤科分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®巷道自然发火机理与防治技术巷道自然发火机理与防治技术®研究提出了煤氧复合多级反应模型®提出了煤自燃性、耗氧速率和放热强度的测算方法®提出了煤自燃极限参数、临界参数和发火期确定方法®开发了复合胶体防灭火材料和注胶设备®完成单位:兖矿集团、西安科技学院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®综放工作面煤层注水技术综放工作面煤层注水技术®研制了由流量和压力传感器、比例控制阀、计算机、泵、液压系统组成全自动控制的注水系统,可根据煤层裂隙中水的渗透情况自动调节注水参数,提高了注水效果®采用石膏水泥沙浆水平封孔,解决了水泥沙浆收缩漏水问题®完成单位:兖矿集团、重庆煤科分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®综放面负压二次降尘技术综放面负压二次降尘技术®在理论上阐明了采煤机产尘是通过其自身产生的涡旋风流场传播、扩散粉尘的规律®采用高压引射流技术,开发了采煤机、架间、放煤口等负压二次降尘装置®支架及放煤口水压10MPa以上®降尘效果好®完成单位:兖矿集团、中国矿大 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®KJB型箕斗防坠抓捕器型箕斗防坠抓捕器®利用拉削阻力作为容器防坠制动力,四把拉刀产生的拉削阻力同时作用®正常情况下,四把拉刀被拨杆拉向远离轨道®断绳时,由于蓄能弹簧作用下,拉刀在基座斜面作用下,切入轨道产生拉削阻力®完成单位:中国矿大、邢台矿业集团 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®KJF2000矿井安全生产综合监控系统矿井安全生产综合监控系统®由中心站、局域网、远程数据终端、通信接口装置、分站、多路电源、远程断电器、传感器及各类软件组成®除具备生产环境参数监控外,还可与火灾早期预报系统、皮带火灾监测系统抽放泵站监测系统以及风电闭锁系统兼容®系统软件采用了多线程、多进程实时并发处理技术,系统具有联网能力和数据开放性®完成单位:抚顺煤科分院 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®高效节能防爆矿用对旋式主通风机高效节能防爆矿用对旋式主通风机®采用三元流动理论和先进的CAD技术®叶片采用机翼型中空扭曲结构®结构优化设计,改善了电机轴承散热条件®设计了高效专用电机,效率达到94.4%®在带消音器条件下,最高静压效率达80.2%,高效区宽;噪声小于85dB®完成单位:南阳防爆集团、中科院北京科能研发中心、北京科技大学煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®矿井通风系统可靠性评价技术研究矿井通风系统可靠性评价技术研究®矿井通风系统合理性、稳定性和可靠性的评价方法与优化改造决策技术®矿井通风系统和设施抗灾能力评价技术方法®通风系统安全可靠性评价与决策可视化软件®矿井灾变条件下,通风网络二维、三维烟流流动规律的动态分析方法与基于虚拟现实技术的灾害重现技术®结合煤矿安全监测与控制系统,建立矿井通风系统实时闭环监测、分析、决策控制系统 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®瓦斯灾害危险区域预测技术瓦斯灾害危险区域预测技术® 煤与瓦斯突出区域预测的地质指标法® 煤与瓦斯突出区域预测的动力区划法® 煤与瓦斯突出区域预测的计算机软件和可视化技术® 煤与瓦斯突出区域预测的电磁波探测瓦斯灾害危险区技术和装备煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®瓦瓦斯斯灾灾害害实实时时监监测测预预警警技技术术及及装装备备 瓦斯浓度监测传感器的完善 瓦斯涌出动态监测预测煤与瓦斯突出 AE声发射监测预测煤与瓦斯突出 电磁辐射监测预测煤与瓦斯突出 煤与瓦斯突出敏感指标与临界值确定 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®矿井瓦斯强化抽放技术® 松软低透气性煤层钻进技术® 长钻孔定向钻进技术与装备(350-400m顺煤层钻机和1000m岩石钻机)® 爆破致裂、水力压裂、高压多相流切割以等强化抽放技术 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®煤自然发火早期预测预报技术煤自然发火早期预测预报技术® 火灾气体分析法预测自然发火指标及临界值® 气味分析法预测火灾的技术® 热流场预测煤最短期自然发火期技术® 建立煤层火灾危险性动态预测模型® 自然发火危险性预测装备 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果® 地下空间火灾连续监测技术地下空间火灾连续监测技术® 光纤连续监测技术® 测温电缆连续温度检测技术® 亚微离子与烟雾传感器多参数火灾连续监测技术 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®火源位置确定与高效灭火技术火源位置确定与高效灭火技术® 气味分析法、地质雷达法、测磁法、同位素测氡法、红外热成象法及气体分析法等高新技术,研究井下隐蔽火源探测技术® 化学惰气固态泡沫等新型防灭火材料和多功能脉冲灭火技术与装备 煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®煤矿快速救援抢险关键装备煤矿快速救援抢险关键装备® 便携式井下强力照明、强力灭火、气体快速分析仪器® 高清晰度灾区通讯® 二次爆炸防治技术® 井下作业人员跟踪定位技术® 大直径抢险救灾装备煤矿安全技术的新成果煤矿安全技术的新成果®煤矿安全信息化管理技术煤矿安全信息化管理技术® 煤矿安全基础参数多媒体数据库及网络化技术® 煤矿突发性灾害事故应急预案、专家决策系统以及动力灾害仿真技术® 重大爆炸事故着火源判别技术® 矿井灾害分级及管理划分准则® 矿山重大灾害事故损失评估技术 谢谢大家。
