矿井通风与瓦斯防治

矿井通风与瓦斯防治

摘要:近几年,我国的煤矿常发生瓦斯气体爆炸事故,给煤矿井下的安全生产造成了一定的安全隐患。而矿井内的通风措施主要是将地面的空气吸入到矿井内,这样增大了井下空气中的氧气,很大程度上稀释了矿井内的有害易燃气体,从而有效的保障了井下工人的安全采掘工作。文章主要结合煤矿井下的通风设计系统,以防治瓦斯气体危害与矿井通风做简要的阐述。

关键词:矿井通风瓦斯防治安全生产

在煤矿矿井下进行通风措施主要是为了防治瓦斯爆炸、自然灾害、粉尘、热害等。据相关数据显示,在煤矿事故中瓦斯气体引发的事故就占66.7%。众所周知,瓦斯引发的事故危害大,且事故死亡率较高,对矿井产生的危害较其它事故大。瓦斯气体是煤炭资源在初期形成过程中附属产物,它主要是在厌氧菌的作用下将植物的有机质与纤维素分解而形成的有害无味气体,在煤炭中以游离状态存在。当在原煤采掘过程中,瓦斯气体从岩层、煤层中散到井下的空气中,若空气中存在一定量的瓦斯气体时遇明火将发生爆炸,引发严重的危害,因此,需要加强对矿井下的通风系统,减少瓦斯气体危害。

1 煤矿工程概述

煤矿工程坐落在河北省,每年的预计生产能力为120万吨,有两个先进装备的连续工作面;矿井每年的预计生产能力为500万吨,装备一

个部分引进设备的连续采煤机工作面与一个全部引进设备的长壁工作面。

在2002年1月15日,矿井为了扩大产煤量,进行矿井的扩建工程,在2002年的10月1日建成投入正式生产,在当年的11月份产煤量达到设计产量。

随着矿井内年产煤量的增大,需要不断加深煤层的采掘深度,这就造成井下的瓦斯气体常出现超限的现象,据相关数据显示,矿井内的采煤工作的8#煤,煤层中CH4气体的相对涌出量约为0.39～5.24/1.59 m3/t,煤层中CO2气体的相对涌出量为0.09～0.49/0.27 m3/t。而在13#煤中,煤层中CH4气体的相对涌出量约为0.01～1.57/0.61 m3/t,煤层中CO2气体的相对涌出量为0.27～0.71/0.65 m3/t。根据煤矿井下瓦斯气体的相关规定可以得知,井内的瓦斯气体密度等级属于低瓦斯矿井。可是随着煤矿内产煤总量的增加,井内的瓦斯气体涌出量会相应的增加,这样矿井绝对瓦斯涌出量就可能会超过40 m3/min,矿井则有可能变成了高瓦斯矿井。

2 通风设计及现状

2.1 矿井通风设计准则

在矿井内的通风设计时需要遵守一定的设计原则:第一,选取合适的通风方式。在通风设计时,要完善各种通风系统,简化通风网络结构,并选用不同区域分别进行独立通风设计,避免混乱通风、串联通风,提

高通风能力;第二,合理调节、分配井下的通风网络风量,平衡井内的风流,提高井下的通风效率;第三,合理分布井内的通风阻力,减小通风阻力;第四,合理布置通风设施,减少设施布置数量;第五,确保矿井内的通风机工作可靠、稳定、高效;第六,井下的单台通风机抽风特性应该与井内的通风网络风阻特性相互一致。

2.2 通风设计

根据现行的煤矿井下通风设计规范《煤矿设计规范》与《煤矿安全规程》的相关设计规定,在井下通风设计的方案有分散与整体通风两种设计方案。然后分别对两种通风设计方案进行全面的比较,最后选定采用分散计算法,在进行井下联合开采初步设计风量计算时根据一个连采掘进面、一个长壁面、两个旺格维利采面,分别通风标准值为1500 m3/min、3000 m3/min、2×2000 m3/min。同时考虑需要的稀释胶轮车的1400 m3/min与联通大巷配风400 m3/min,再乘以矿井通风系数1.35,最后计算出矿井的总风量约为13905 m3/min。根据煤矿工作面相关的配风标准,其已经是较高通风标准,其配风标准已经远远超出了阳泉矿区的工作面的通风标准。由于矿井采用采煤机连续顺槽掘进,一般采掘净断面约为16 m2,因此不会造成井下出现超出标准的风速。

在煤矿井下的通风值约为7695 m3/min,在通风量的计算过程中乘以矿井通风系数1.35,此系数略大于相关规范中的通风系数,其主要目的就是为了增加矿井内的通风量,提高矿井下的安全系数。

3 矿井通风系统设计与瓦斯防治原则

在煤矿井下通风系统设计方案选取时,首先要确保煤矿投入生产的时间快,提高井内的总产煤量,且保障井下的安全生产,在通风技术上可靠等指标,还有以下原则:

第一,安全出口设置。根据相关规定,尤其是处于地震多发区的矿井,要确保每个矿井至少设置有两个在发生事故时,可以快速的通向地面的安全出口,且每一个出口之间需要保持大于30 m的距离。在新建或是改建煤矿工程汇总,若矿井选择中央并列式通风方案时,不仅需要按照正常设置的两个出口外,还需在井田边界设置一个安全出口。在井下从上一水平到下一水平最少设置两个安全出口,且还要在每个采取设置两个以上的安全出口,且井下每个采取的安全出口要与通向地面的安全出口相互连通,这样不仅有利于通风设置,且还可以起到井内外空气流通的作用,减少井下瓦斯气体的浓度。

第二,在煤矿的进风井口处尽量减少尘土、污风、污浊气体、易燃气体等危害气体的进入。有害气体、烟尘的产生地点的位置应距离进风井口大于500 m;为避免在冬季进风井筒出现结冰现象,需要在井筒上装设暖风设备,减少结冰影响进风量;矿井的总回风道不可以作为主要人行道;煤矿地面的回风与流通风机发出的噪音要有一定的限制,避免出现噪音扰民的问题发生;在煤矿的进风井与出风井设置地点的

选取时,适宜选择在地层较稳定的地层中,且施工工序简单、施工期较短、占用的煤层较少。

第三,一般箕斗井不可以作为出风井、进风井。如果在矿井没装设有较好的密封措施,且有不大于15％的漏风率,还有运行较稳定的降尘装置,这时箕斗井可以作为出风井,增加井下的出风量;如果井筒中风速小于6 m/s,且装设运行稳定可靠的降尘装置,可以确保井下的粉尘浓度满足工业卫生的相关数据标准,这是箕斗井可以作为进风井,增加井内的通风量。

第四,矿井都需要装设机械通风装置,分区通风机与主要通风机均需要设置在煤矿的表面。当有特殊要求时,经井下通风量与瓦斯浓度符合规范要求时,可以考虑装在井下。

第五,不可以将不同通风的矿井通风系统合并为一个,如果存在几个出风井,从自采区流到相应出风井的风流,则各自需要设置独立的出风口,不得合并。

由于煤矿井下属于低瓦斯井,则在设置通风系统时,需要严格遵守上面的几条相关准则,提高井下采掘生产的安全系数,减少瓦斯事故发生,促进煤矿行业的持续发展。

4 结语