浅析瓦斯综合治理技术

浅析瓦斯综合治理技术
引言
我国地大物博，煤矿含量相当丰富，因此催生了很多煤矿开采点。

瓦斯灾害是煤矿中最严重的灾害之一，瓦斯爆炸不仅造成大量人员伤亡，而且还会严重摧毁井巷设施，中断生产，有时还会引起煤尘爆炸、矿井火灾、井巷垮塌等二次灾害。

井下煤矿一次死亡人数多的重大事故主要是瓦斯爆炸事故和瓦斯突出事故。

因此，控制瓦斯一直是各产煤国煤矿安全的主攻方向之一。

各国投入大量的资金、人力、物力进行瓦斯防治技术和装备的研究，为煤炭生产提供了安全保障。

1 矿井瓦斯的抽放与涌出量
矿井瓦斯涌出是指在矿井建设和生产过程中从煤与岩石内涌出的瓦斯，其涌出的严重与否，则由瓦斯涌出量来表示。

在研究瓦斯来源和瓦斯涌出量时，既要考虑瓦斯地质条件，也要分析采矿技术条件。

目前瓦斯涌出量预测方法主要有三类：矿山统计法、煤层瓦斯含量法和瓦斯分源法。

当用通风方法不能使回采工作面涌出的瓦斯稀释到《煤矿安全规程》规定的最高允许浓度时，就必须预先抽放瓦斯。

在好多国家，瓦斯抽放已成为降低工作面瓦斯涌出量和防止突出的—种主要措施。

2 影响煤层瓦斯含量的主要因素
煤层瓦斯含量是一定量煤中所含有的瓦斯量，它是煤层的基本瓦斯参数，是计算瓦斯蕴藏量、预测瓦斯涌出量的重要依据。

影响煤层瓦斯含量的主要因素有：煤层的埋藏深度、煤层与围岩的透气性、煤层倾角和露头、地质构造、煤的吸附特性、地层的地质史、水文地质条件等。

3 煤矿瓦斯事故产生的原因
3.1 瓦斯爆炸的三要素
瓦斯爆炸的条件是：一定浓度的瓦斯、高温火源的存在和充足的氧气。

这三个要素缺一不可。

3.1.1 瓦斯的浓度
当一定体积的空气中的瓦斯浓度达到5%~16%时，就可产生爆炸。

矿井在挖掘过程中会不断的涌出复合型的可燃性气体，除沼气之外还有一些碳氢化合物混合于其中。

碳氢化合物的分子量越高，瓦斯浓度越低，因此不能形成能量积聚而产生爆炸。

而当浓度高于5%时，瓦斯的爆炸可能性逐渐增加。

当浓度介于9.0~9.5%时，瓦斯和氧气充分混合，所以这时会产生最强的爆炸威力。

3.1.2 氧气的浓度
生产实践证明，空气中的氧气浓度降低时，瓦斯爆炸界限随之缩小，当氧气浓度减少到12％以下时，瓦斯混合气体即失去爆炸性。

这一性质对井下密闭的火区有很大影响，在密闭的火区内往往积存大量瓦斯，且有火源存在，但因氧的浓度低，并不会发生爆炸。

如果有新鲜空气进入，氧气浓度达到12％以上，就可能发生爆炸。

3.1.3 引火温度
瓦斯的引火温度，即点燃瓦斯的最低温度。

一般认为，瓦斯的引火温度为650℃～750℃。

但因受瓦斯的浓度、火源的性质及混合气体的压力等因素影响而变化。

当瓦斯含量在7％一8％时，最易引燃；当混合气体的压力增高时，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。

高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。

井下抽烟、电气火花、违章放炮、煤炭自燃、明火作业等都易引起瓦斯爆炸。

所以，在有瓦斯的矿井中作业，必须严格遵照《煤矿安全规程》的有关规定。

3.2 煤矿开采条件差
我国煤矿井下开采条件普遍较差，据统计，2000 年全国国有重点煤矿共有580 处矿井进行了瓦斯等级鉴定，其中高瓦斯矿井160 处，低瓦斯矿井298 处，煤与瓦斯突出矿井122处，有自然发火矿井372 处，占64%，有煤尘爆炸危险矿
井427 处，占73.6%。

3.3 安全监测设备及装备不足
对于大多数矿井来说，瓦斯爆炸事故其实是可以避免的，事故的发生主要是由于安全管理系统上存在一定的缺陷。

部分矿井安全装备配置不足，有的矿井虽安装了瓦斯监控系统，但因传感器数量不足、安装位置不对、线路存在故障、显示器不显示数据等问题，不能有效发挥其应有的作用。

一些矿主只看重产量而忽视其他生产保障程序，导致了瓦斯爆炸事故。

某些矿井为了提高生产产量，调高瓦斯探头下限，甚至使用损坏的瓦斯监测设备，类似的违规操作便容易造成严重的事故。

如2008 年，山西省吕梁市孝义安信煤业有限公司主井底发生爆炸事故，造成34 人死亡。

3.4 管理体制差
一些煤矿为了提高产量，没有一套完整的管理体制。

即使制定了相关的安全规章制度，违规操作的现象也比较严重。

很多煤矿工人安全意识不到位，一些相关的征兆未引起足够重视，最终酿成瓦斯爆炸事故。

4 瓦斯爆炸事故的危害
甲烷爆炸的危害主要表现在两个方面：其一是产生高温高压火源、冲击波，造成人员伤亡。

破坏矿井设施及设备；其二是产生有毒有害气体，这往往是造成人员伤亡的主要原因。

在密闭的空间里，甲烷爆炸时温度可达2150℃一2650 ℃，这样高的温度，会产生很高的压力，甲烷爆炸后的压力约为爆炸前的9 倍。

如果产生二次爆炸，爆炸将会更猛，会出现更高的压力。

甲烷爆炸后，会产生大量有毒有害气体。

爆炸后的气体中氧含量大为减少，倘若有煤尘参与爆炸，则生成的一氧化碳更多。

据统计，在甲烷爆炸所造成的伤亡事故中．一氧化碳中毒者往往占有很大的比重。

5 矿井瓦斯爆炸事故的防治
5.1 防止瓦斯积聚
5.1.1 防止盲巷积聚瓦斯
（1)防止产生盲巷。

主要是要加强地质工作和掘进工作面的通风管理，保证据进工作面的正常通风，不形成不通风的盲巷。

（2)盲巷积聚瓦斯的预防和处理。

加强掘进工作面通风管理的主要目的是保证掘进工作面的正常通风和不因通风中断而引起瓦斯积聚，为此多采取以下一些措施：①掘进工作面使用的局部通风机，要实行“四专”。

即专用电源、专用开关、专用变压器和专人看管。

②高瓦斯、煤与瓦斯突出工作面或瓦斯涌出异常的工作面要安装“双风机、双电源”及自动换机装置。

③局部通风机，特别是用于高瓦斯、煤与瓦斯突出或瓦斯涌出异常的掘进工作面的局部通风机，要安装风压遥讯自动检测装置。

5.1.2 防止高冒顶积聚瓦斯
(1)加强通风、稀释局部积聚瓦斯。

采用这种方法时，应根据冒顶高度和范围大小、积聚瓦斯量的多少及巷道通过的风流速度等的不同，采取不同的处理方法。

(2)充填置换。

在冒顶范围较大，并有自然发火危险的条件下，采用惰性物质(河砂、黄土等)将冒顶的空间充填起来，不给瓦斯积聚留有空间条件。

(3)隔离抽放。

隔离抽放法一般是在瓦斯涌出量较大，涌出速度快的高冒顶处采用。

隔离抽放法的实质是将冒落空间与巷道用木板蹋离，并用专用的抽放瓦斯管路引入矿井抽放系统中进行抽放。

在没有抽放瓦斯系统的矿井中，也可以用压风或压力水作动力源，用“引射器”将积聚瓦斯引入总回风巷道或分区巷适中。

5.2 井下火源防治
对煤矿井下的爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等火源都有一些相应的防治措施，除炸药安全性检验、电器防爆检验、摩擦火花检验外、还需防止火源与瓦斯积聚在同时同地点出现，如放炮时检测瓦斯浓度，
采用风电闭锁、瓦斯电闭锁等措施。

另外加强明火的管理，严格动火制度，消除引爆瓦斯的火源。

5.3 保持工作面通风，完善通风系统
合理可靠的通风系统是防止瓦斯事故和控制灾害扩大的重要措施，通风系统不完整、不合理的矿井，要积极进行调整和改造，达到合理的风量；使用局部通风机要做到选型合理、安装到位、配置完好，使掘进工作面保持足够、稳定的风量，严防风筒破损、断开等原因产生漏风和循环风；控制风流的风门、风桥、风墙、风窗等通风设施质量必须可靠，出现漏风、损坏要及时修复；对采区、工作面必须保证生产所需风量，并有一定备用系数；防止无计划的停电造成停风，因检修、停电等原因造成主要通风机或局部通风机停运，在恢复通风前后，一定要按《煤矿安全规程》有关规定采取安全措施和检查瓦斯。

5.4 自动抑爆装置
使用压力或温度传感器，在爆炸发生时探测爆炸波，及时将预先放置的水、岩粉、N2、CO2 等喷洒到巷道中，从而达到抑制爆炸火焰传播的目的。

5.5 优化通风系统
要防止瓦斯爆炸，合理可靠的通风系统是至关重要的。

要对矿井的通风系统进行全面普查和通风能力核定，对供风能力不足的矿井采区果断停头停面，实行以风定产；加强对通风系统回风巷断面的维修，以保证通风系统畅通，降低矿井通风阻力；认真落实现场瓦斯管理动态检查制度，坚持瓦检工现场交接班制度，以增强瓦检工的责任心。

5.6 健全管理体制
许多事故的发生，都是由于管理的不到位造成的。

所以，要加强对矿上职工的安全教育。

健全管理体制，定期召开职工安全教育大会，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生产非常重要。

6 结语
我国煤矿开采地质条件复杂，矿井瓦斯事故在煤矿各类事故中占有很大的比例。

因此，在煤矿生产过程中要加强管理，提高认识，管理好通风装备设施，瓦斯采取连续不断的监测。

只有把安全放在首位，健全各项规章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故将会大幅度地减少，才能给煤矿生产创造良好安全的环境,才能将瓦斯变废为宝加以利用。