矿井瓦斯治理分析及防突对策研究

发表时间:2020/9/23   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:蔡小林
[导读] 摘要:现如今,随着矿产资源开发工作的有效开展,矿井安全工作也备受关注,为了提供矿井安全管理水平,需要额外重视瓦斯治理技术的应用,在具体工作开展过程中,要积极制定完善的治理计划,要科学引入先进的管理技术,以防为主,治理为辅,从而不断提高矿井瓦斯治理水平。
        陕西麟北煤业开发有限责任公司  陕西宝鸡  721599
        摘要:现如今,随着矿产资源开发工作的有效开展,矿井安全工作也备受关注,为了提供矿井安全管理水平,需要额外重视瓦斯治理技术的应用,在具体工作开展过程中,要积极制定完善的治理计划,要科学引入先进的管理技术,以防为主,治理为辅,从而不断提高矿井瓦斯治理水平。本文对矿井瓦斯治理分析及防突对策进行研究。
        关键词:矿井瓦斯;治理分析;防突对策
        1瓦斯治理工作的重要性
        伴随着煤矿生产任务的不断推进运作,煤矿层中会伴随出现占比和压力更大的瓦斯气体,出现这样情况对煤矿瓦斯治理与预防任务是十分不利的。在一般生产环节中,因为矿井地质构造繁杂、开采任务不合格、生产体系不健全、相应监管人员短缺、管理规则条例不完善,这些都会对矿井瓦斯治理及防护任务造成很大影响作用,甚至会限制煤矿安全生产,从而对瓦斯治理任务提出了更高的标准,所以,瓦斯治理任务迫在眉睫,非常重要。
        2瓦斯突出的一般规律
        瓦斯是一类无色无味的可燃性气体,煤矿生产中的瓦斯气体是引发安全事故的主要诱因,因此,对瓦斯突出开展了广泛的研究。目前煤矿生产的开采强度逐渐增大,生产模式已切换为以瓦斯抽采量确定产量,瓦斯突出的预防工作已经迫在眉睫,这也是做好煤矿安全生产的关键。在煤矿开采过程中,煤层深度越深,瓦斯含量也越高,一方面影响着正常的煤炭开采进程,另一方面也对安全生产产生了较大的安全威胁,通常瓦斯安全事故与其性质以及开采煤矿的地质结构均有关系,短时间内瓦斯气体在小空间内的大量聚集将有易燃易爆的风险。总体上,瓦斯突出是一类复杂的动力过程,依据动力效应的差异,其破坏程度也是不同的,其诱因包括了地应力以及煤矿的结构力学性质等方面。虽然对其产生的机理未进行彻底的分析,但通过发生事故的大数据分析,总结出了一系列与瓦斯突出相关的基本规律。
        1)煤矿开采的危险性与开采深度密切相关,两者呈现正比例的变化趋势,大量实践表明,瓦斯突出存在最初始的突出深度范围,且瓦斯突出发生的概率伴随开采深度的加深而变大。
        2)瓦斯突出事故频发于地质构造带以及掘进工作面。
        3)瓦斯突出以及煤矿安全事故发生前大多有预兆,如异常音、壁面开裂以及瓦斯浓度的突变等。
        4)在煤矿井中,瓦斯主要以两种状态存在,即游离态和吸附态。游离态主要分布于煤矿井中的大孔隙总,吸附态瓦斯主要吸附于煤层中,通常吸附态的瓦斯占据主要比例。在煤层中,瓦斯通过扩散运动以及层流渗透作用进行扩散,而扩散活动多满足达西渗透定律以及菲克扩散定律的特性,因此瓦斯在煤矿中的运动涵盖了扩散以及渗透两个方面的范畴,且以扩散作用为主,主要发生在微空隙中。
        3瓦斯事故频发原因
        目前我国煤矿结构复杂,难以开展全机械化作业,因此目前我国煤炭资源开采仍依赖于人工开采,但在煤炭开采过程中势必会产生大量的瓦斯气。伴随煤矿厚度的增大,瓦器浓度变大,且压力增大,极易诱发较严重的瓦斯安全事故,瓦斯事故频发的原因主要包括以下几方面。
        3.1甲烷爆炸
        甲烷在空气中的浓度存在一个安全限值范围,当浓度低于此范围时,甲烷状态较为稳定,但浓度范围超过限值时,在外在点火源的作用下,极易诱发安全事故及爆炸,甲烷的爆炸需要几个条件:气体浓度条件、外界火源条件以及点燃时间条件。
        3.2瓦斯积聚
        矿井中甲烷气体的大量聚集将增加瓦斯突出以及爆炸事故的安全隐患,若矿井中未设置相关的瓦斯排出装置,则容易引发瓦斯在某位置的大量聚集,导致其浓度超标,增加瓦斯突出以及爆炸事故的风险。


        4防止瓦斯突出事故发生的对策
        在开展煤矿开采作业时,为进一步确保煤矿开采的安全性以及可靠性,需重点关注防止瓦斯安全事故的安全技术措施,通过强化煤矿生产的安全措施管理来提升煤矿开采过程的安全性及可靠性防止瓦斯突出事故的发生,保障安全生产。在预防对策上,主要涵盖了区域性对策以及局部性对策两方面。在实际应用中应结合矿井的实际构造以及开采难度、瓦斯浓度等特性选用合理的防突策略。
        4.1区域防突策略
        区域性瓦斯防突对策主要考虑了在整个煤矿开采区域内瓦斯气体的浓度特性,在煤矿开采过程中,势必会产生大量的瓦斯气体,而区域性防突策略的关键点在于,及时抽离煤矿矿井中产生的瓦斯气体,将作业区域内的瓦斯气体浓度控制在比较低的含量水平。因此逐渐释放区域内瓦斯压力一级施工面瓦斯压力,进而使得瓦斯突出的安全隐患降至最低层次,更有助于确保安全生产,且抽出的瓦斯气体可进行可持续利用,用于清洁能源,提升能源利用率的同时,也确保了煤矿开采的安全性。同时,为进一步提升瓦斯防突的效果,还需注意对瓦斯抽采孔进行科学合理化设计,严格控制孔径以及开采深度,依据煤矿实际结构特性开展针对性的防突设计,如计算煤矿层中的瓦斯气体浓度,瓦斯抽离方式的选择等方面。
        4.2局部防突策略
        目前,伴随机械化技术以及电工电子技术的发展,煤矿开采过程已逐步实现机械化操作,但由于煤炭资源日益紧缺,煤矿资源的开采难度以及强度也逐渐增大,给煤炭资源的开采提出了新的安全挑战。为应对此类问题需在煤炭防突的区域性工作之上,做好瓦斯局部防突工作,考虑到开采作业面的瓦斯扩散量逐渐增多,需重点针对局部瓦斯浓度过高的情况,采取有针对性的应对措施。应对措施主要包括了消除瓦斯突出的安全隐患以及降低煤层压力等手段防治局部瓦斯突出问题。
        4.3做好矿井通风管理
        在煤矿开采过程中,需重视矿井的通风管理,保证通风系统的畅通,在风量设计时需综合考虑矿井的实际情况,需由技术人员重点做好通风不畅问题的处理;检验通风机安装是否合理,并确保通风设备运行于安全合理的范围之内,通过控制瓦斯气体浓度于合理的范围内,可降低瓦斯爆炸以及瓦斯突出事故的发生概率。从根本上遏制瓦斯超限的问题,需定期抽放煤矿井内的瓦斯气体。
        4.4严格控制井内火源
        除了瓦斯浓度外,点火源是造成瓦斯气体爆炸的另一要素,因此需严格控制煤矿井内的点火源。首先,避免电气设备失爆,煤矿井内相关的开采装置需避免产生电火花,通过对电气设备的严格管理降低瓦斯爆炸的概率,包括漏电保护、性能检测以及接地保护等内容;其次,严格控制放炮环节,由于炮采是煤炭开采工艺的重要方面,涉及较多工艺内容,现场放炮需严格按照安全的操作流程进行,避免瓦斯异常引发瓦斯爆炸等严重的安全事故,在放炮前做好相关的点检工作,最大限度降低安全隐患;最后,通过安全培训、安全教育等方式不断提升操作人员的安全意识,严格安全生产规范,定期组织安全培训与安全操作演练。
        结束语
        为进一步确保煤矿开采的安全性以及可靠性,需重点关注防止瓦斯安全事故的安全技术措施,由于煤矿瓦斯治理及防突是一项长久的系统化工程,需构建完善的技术与管理应用体系,通过区域性对策以及局部性对策两方面对瓦斯突出以及爆炸问题进行预防。在实际应用中应结合矿井的实际构造以及开采难度、瓦斯浓度等特性选用合理的防突及防爆策略,提升煤炭开采过程的安全性、可靠性以及高效性。
        参考文献
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