毕业论文324

毕业论文（设计）

题 目 煤矿瓦斯危害的预测及治理措施

姓 名_ _ 辛坤鹏__ ________ 系 别______安全工程系 _______ 专 业______矿井通风与安全___ 年 级______2008级__________ 指导教师______赵喜欢___________

2010年 5月 25日

毕业论文（设计）成绩评定表

指 导 教 师 学 生 姓 名 赵喜欢 辛坤鹏 技术职称 部门 学生所在系 安全工程系 专业 矿井通风与安全 班级 毕业论文（设计） 煤矿瓦斯危害的预测及治理措施 课题名称 指导教师评语： 成 绩： 指导教师签名： 年 月 日

目 录

第一章 煤矿瓦斯的危害及预测

第一节 煤矿瓦斯的危害 第二节 煤矿瓦斯危害的预测

第二章 煤矿瓦斯危害的治理

第一节 瓦斯危害的治理

摘要

瓦斯对矿井安全的威胁主要有爆炸、突出、窒息三种表现形式。瓦斯防治主要从两方面入手。一方面是瓦斯涌出和突出预测，包括对煤岩层中瓦斯含量的预测、采掘过程中瓦斯涌出量和涌出形式的预测、煤与瓦斯突出危险性的预测等，根据预测结果确定合理的采掘部署及防治瓦斯灾害的措施；另一方面是瓦斯灾害预防，包括对煤层及采空区中的瓦斯进行抽放、采掘空间的合理通风、煤与瓦斯突出危险性的消除等，其目的是减少瓦斯涌出量、消除瓦斯异常涌出、将采掘空间中瓦斯浓度稀释到可爆炸限以下，保证充足的氧气供给。

关键词 ： 瓦斯 危害 预测 治理

瓦斯对矿井安全的威胁主要有爆炸、突出、窒息三种表现形式。瓦斯防治技术的研究

主要从两方面入手。一方面是瓦斯涌出和突出预测，包括对煤岩层中瓦斯含量的预测、采掘过程中瓦斯涌出量和涌出形式的预测、煤与瓦斯突出危险性的预测等，根据预测结果确定合理的采掘部署及防治瓦斯灾害的措施；另一方面是瓦斯灾害预防，包括对煤层及采空区中的瓦斯进行抽放、采掘空间的合理通风、煤与瓦斯突出危险性的消除等，其目的是减少瓦斯涌出量、消除瓦斯异常涌出、将采掘空间中瓦斯浓度稀释到可爆炸限以下，保证充足的氧气供给。

第一章 煤矿瓦斯的危害及预测

第一节 煤矿瓦斯的危害

煤矿瓦斯是煤层的一种伴生气体。在煤矿开采过程中以不同形式从煤层中涌出，是矿井中一种最常见的有害气体。瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一，据统计，在100个国有重点煤炭生产企业的609处矿井中，高瓦斯矿井占26．8％，煤与瓦斯突出矿井占17．6％，低瓦斯矿井 占55．6％。国有地方和乡镇煤矿中，高瓦斯矿井和煤与瓦斯 突出矿井占15％左右。瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。由于灾害因素多、治理难度大，矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。而且他们具有难预测的特点。随着煤矿开采不断的往下延伸，煤矿瓦斯的涌出量也随之增大，严重的限制了煤矿的生产进度，并极大的制约了煤矿的安全生产。瓦斯事故的频繁发生，严重的影响了矿井的安全生产， 不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且对人们的身心健康造成了极大的负面影响，严重影响我国的国际声誉。另外，由于煤矿瓦斯是一种有强烈温室效应的气体，其温室效应是CO2的23倍，对大气臭氧层的破坏能力是CO2的7倍，而全世界瓦斯排放量占温室气体总排放量的16%。所以，煤矿瓦斯直接排放严重地破坏了大气环境。所以我们必须对其进行高度重视，认识认清瓦斯灾害，懂得瓦斯预测和防治。

1．瓦斯是一种窒息性气体。当空气中瓦斯浓度达到43%时，氧气浓度将降至12%，人会感到呼吸困难；当瓦斯浓度达到57%时，氧气浓度将降至9%，人会处于昏迷状态，甚至窒息死亡。为避免发生窒息事故，应禁止人员进入井下通风不良的压域。

2．瓦斯能燃烧，能爆炸。井下一旦发生瓦斯爆炸，产生高温、高压和大量有害气体（一氧化碳、二氧化碳等），并形成破坏力很强的冲击波，不仅伤害职工生命，而且严重地摧毁矿井巷道和设备，甚至造成矿毁人亡。有时还可能引起煤层爆炸和井下火灾，从而扩大了灾害的严重程度。有的矿井还发生连续爆炸，如1996年6月23日华东某矿发生瓦斯爆炸，连续爆炸达1080次。

3．煤与瓦斯突出是煤矿又一严重灾害。它能使工作面或巷道充满瓦斯，造成窒息和爆炸条件；能破坏通风系统，造成风流紊乱或短时逆转；突出的煤、岩不能堵塞巷道，破坏支架、设施和设备。

第二节 煤矿瓦斯危害的预测

1 认真学习先进经验，切实做到“五个及时”。对于巷帮抽放钻场采取了及时施工、及时打钻、及时封孔、及时合茬抽放、及时充填的“五及时”管理措施，杜绝了钻场瓦斯积聚。在钻孔收尺方面，根据实际工作需要矿成立了瓦斯治理办公室，具体负责对瓦斯效果检验，严格落实“干、管”分离，明确了瓦斯办收尺员和通风区测气员联合收尺，确保了收尺的真实性，月底由瓦斯治理办公室负责将监督检查数据汇总上报，并严格落实防突效果检验，切实把住了钻孔收尺及效果检验关。

2 采取超前防范措施，加强瓦斯现场管理。在严格执行有孔必封、封孔必严、封后必抽原则，积极推广使用自动放水器，加强放水工作管理，在确保抽放负压和抽放浓度的基础上，进一步加强了对瓦斯现场的管理，通过严格落实采掘班队长班中三检查三汇报制度，杜绝了空班漏检、假检、假汇报现象。同时对采掘工作面一律执行瓦斯浓度达0.8%断电制度。 3 坚持应抽必抽、边抽边掘，严格落实瓦斯综合治理准入制。对煤掘进头等地点采取了瓦斯抽放措施，防止了瓦斯超限，对备用面瓦斯风排量、抽放量、含量、抽放率进行认真计算，经验收在瓦斯抽放率符合要求，抽放系统健全的情况下方可组织生产。通过措施的落实，杜绝工作面回采过程中瓦斯超限事故的发生。

4 坚持 “有疑必探、先探后掘、不探不掘”，防止误揭煤层现象的发生。进一步认真落实过断层和瓦斯异常带的“五位一体”综合防治措施。即：地质科加强地质预测预报，及时提供预测资料；防突区在打钻过程中发现异常及时汇报；掘进单位发现地质、矿压、瓦斯异常，立即停头；通风区保证瓦斯超限时能切断掘进巷道及其回风系统内电器电源；测气员发现瓦斯异常，立即撤出人员。明确由矿总工程师及时组织制订“实施过断层（或瓦斯异常带）安全技术措施”。通过采取针对性措施，杜绝了因过断层、瓦斯异常带造成的瓦斯超限现象。

5 加强采煤工作面老塘角和掘进工作面的瓦斯管理。在采煤工作面老塘角的管理上严格了超前回柱一硐，并用煤矸充满填实未冒实空间；在掘进工作面管理上加强了超前支护和顶板管理，防止掉煤顶、冒顶引起瓦斯超限事故发生；对于综掘施工方面改变了割煤工艺，

由原来的由下向上改为现在的由上向下割煤，并均衡了进尺；对于炮掘工作面采取浅眼爆破等一系列针对性措施，从本质上杜绝瓦斯超限事故。

6 绝大多数的煤与瓦斯突出在突出发生前都有预兆，没有预兆的突出是极少数的。突出的预兆可分为有声预兆和无声预兆。

有声预兆。

响煤炮。由于各矿区、各采掘工作面的地质条件、采掘方法、瓦斯及煤质特征的不同，所以预兆声音的大小、间隔时间、在煤体深处发出的响声种类也不同。有的像炒豆似的噼噼啪啪声，有的像鞭炮声，有的像机关枪连射声，有的似跑车一样的闷雷、嘈杂、沙沙声、嗡嗡声以及气体穿过含水裂缝时的吱吱声等。.其他声音预兆。发生突出前，因压力突然增大，支架会出现嘎嘎响、劈裂折断声，煤岩壁会开裂，打钻时会喷煤、喷瓦斯等。

无声预兆。

煤层结构构造方面表现为：煤层层理紊乱，煤变软、变暗淡、无光泽，煤层干燥和煤尘增大，煤层受挤压褶曲变粉碎，厚度变大、倾角变陡；地压显现方面表现为：压力增大，使支架变形，煤壁外鼓、片帮、掉渣，顶底板出现凸起台阶、断层、波状鼓起，手扶煤壁感到震动和冲击，炮眼变形装不进药，打眼时垮孔、顶夹钻等；其他方面的预兆有：瓦斯涌出异常、忽大忽小，煤尘增大，空气气味异常、闷人，有时变热。

上述突出预兆并非每次突出时都同时出现，而是出现一种或几种。当发现有突出的预兆时，现场人员要立即按避灾路线撤离。撤离时每个人都必须佩戴好隔离式自救器，同时要将发生突出的地点、预兆情况以及人员撤离情况向调度室汇报；立即切断突出地点及回风流中的一切电气设备的电源，撤离现场要关闭反向风门，并在突出区域或瓦斯流区域内设置栅栏，以防人员进入。当确定不能撤离突出的灾区时，要进入就近的避难硐室，关好铁门，打开供气阀，做好自救。

第二章 煤矿瓦斯危害的治理

第一节

瓦斯危害的治理

首先，我们先谈一谈瓦斯爆炸产生的原因及防治措施 煤矿常见瓦斯爆炸的原因

1 装备不足、管理不落实 矿井安全装备配置不足，“先抽后采，监测监控，以风定产”方针未得到完全落实。很多煤矿发生的特大瓦斯事故都没有装备瓦斯抽放系统或抽放系统不能有效运行，监控系统也不能有效发挥作用。另外瓦斯爆炸事故的发生，主要是由于管理上存在缺陷造成某些作业人员的违章失职。

2 企业职工安全意识淡薄，文化素质较低 据有关数据分析，大部分煤矿的瓦斯爆炸都是由于工作人员的违章操作造成的，并且绝大多数瓦斯事故都是由于“三违”引起的。煤矿的很多职工文化程度低，没有经过正式安全培训就下井，常常采用师带徒的方式参与采掘等作业，缺乏基本的安全生产知识，不懂通风安全管理和操作规程，思想麻痹，违章作业，冒险蛮干现象严重。

3 瓦斯积聚的存在 瓦斯积聚是指采掘工作面及其他地点，体积大于0.5m3的空间内积聚瓦斯浓度达到或超过2%的现象。瓦斯积聚是造成瓦斯爆炸的根本原因。造成瓦斯积聚的原因很多，主要有：矿井主通风机供风能力不足或通风系统不合理造成矿井缺风；掘进工作面或其它需单独供风的巷道，因局部通风机、风筒原因使得瓦斯积聚；采煤工作面上隅角和采空区瓦斯积聚；巷道变形、调节风门故障等造成通风不良。

4 引爆火源的现象存在 在个别煤矿中，引爆火源的问题仍然存在。如有的矿井仍有明电、明火下井，井下电气设备存在失爆的现象，甚至有的电工不懂技术或不负责任的，在拆除或损坏了防爆密闭圈，造成了失爆。煤矿井下引爆瓦斯的火源主要有:爆破火花、电气火花、摩擦撞击火花、静电火花、煤炭自燃等。

防止瓦斯爆炸的措施

因为矿井瓦斯的爆炸必须具备以下3个条件：①瓦斯浓度。当空气中的瓦斯浓度达到5%～16%时，就达到爆炸浓度，也称爆炸界限。在瓦斯浓度低于5%时，由于参加化学反应的瓦斯较少，不能形成能量积聚，因此不会爆炸。浓度在5%～9.5%时，瓦斯威力逐渐增强;在浓度为9.5%时，因空气中的全部瓦斯和氧气都能参加反应，所以这时的爆炸威力最强。②一定的引火温度。点燃瓦斯所需的最低温度，称为引火温度。在空气中瓦斯的引火温度是650～750℃。明火、煤炭自燃、电气火花、炽热的金属表面、爆破等都能引起瓦斯爆炸。③氧气的浓度。氧气的作用是助燃，当空气中氧气的浓度超过12%时，瓦斯就能爆炸，这是最容易获得的条件，因为在正常通风风流中氧气的浓度通常大于20%。

所以我们应从以下方面着手

1 优化通风网络及通风系统，防止瓦斯积聚，加强通风。矿井通风是防治瓦斯积聚的基本措施，只有做到供风稳定、连续、有效，才能保证及时冲淡和排除瓦斯。局部通风机不得无计划停电停风，风筒不得破损、脱节，禁止微风和无风作业。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，瓦斯防治工程与采掘工程，必须同时设计，超前施工，同时投入使用。采煤工作面必须保持风路畅通，每个掘进工作面必须有合理的进风和回风路线，避免形成串联通风。另外在采煤过程中，采煤工作面回风隅角容易积聚瓦斯，应及时有效地处理该区域积聚的瓦斯。处理的方法有:挂风障引流法、风筒导风法、移动泵站抽放法、尾巷排放瓦斯法、液压局部通风机吹散法。

2 矿井瓦斯浓度及火源监测技术 矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故的发生。按照国家煤矿安全监察局要求，所有矿井均要求安装矿井安全综合监控系统。安全监控系统的应用，为煤矿的安全生产做出了很大的贡献，但是，决不能替代专职安全检测人员的井下现场检测。

3 强化安全生产检查 要侧重检查人们在井下作业中，违章把火种带人井下、违章用电、违章放炮、违章敲打矿灯等具有导致瓦斯爆炸事故的异常行为，另外要侧重检查瓦斯抽放、通风管理、瓦斯监测、电气设备防爆等，并要做到改变其异常，达到安全生产的客观要求，从而控制瓦斯爆炸事故的发生。一定要按规定的检查次数检查采掘工作面瓦斯和二氧化碳浓度。并安设甲烷断电仪，及时处理局部积聚的瓦斯。采煤工作面上隅角、顶板冒落空洞内和局部通风机送风达不到或不够量的掘进工作面等处容易积聚瓦斯。一旦发现，必须立即处理。

4 强化进行全员安全培训工作 首先企业领导干部要进行安全生产培训，使其懂技术、懂经营管理、懂安全生产法规，学会按煤矿生产规律办事，严格执行“安全第一、预防为主”的安全生产方针，做到“责任明确，制度完善，执行有力，监督严格”。另外工人是第一生产者，通过生产技术和安全培训，提高煤矿工人的技术素质、应变能力、安全意识和自我保护能力，才能杜绝违章作业、冒险蛮干和避免瓦斯事故的发生。

5 杜绝引爆火源。对生产中可产生的引爆火源，必须严加管理和控制。严禁携带烟草和火种下井；井下禁止使用灯泡和电炉取暖；未按有关规定审批同意不得从事井下焊接作业；不准穿化纤衣服下井；电气设备做到完好和防爆。

6 加快新技术的研究力度，实现瓦斯综合治理跨越式发展 加大“先抽后采”力度，实现煤矿瓦斯治理的根本转变。积极实施“可保尽保、应抽尽抽、先抽后采、煤气共采”的瓦斯综合治理战略，依靠科技进步，实现采煤采气一体化、地面与井下抽放一体化，瓦斯抽放和利用一体化。积极开展松软突出煤层水平长钻孔打钻技术、低透气性煤层快速高效增透强化抽放技术、地面钻孔钻进固孔技术等关键技术攻关研究。加快巷道瓦斯涌出特征、声发射监测技术、电磁辐射监测技术等工作面非接触连续预测及预警技术研究进度，并将信号并入矿井安全监测系统实现连续监测技术的创新性研究。通过工艺技术攻关研究，实现瓦斯综合治理的技术突破。

7 防止事故扩大。一旦井下某地点发生瓦斯爆炸，应该使其限制在尽可能小的范围内，使损失降到最低程度。具体措施主要有分区通风和设置防、隔爆设施。目前主要使用岩粉棚、隔爆水袋和撒布岩粉等三种隔爆设施。

其次要做好预防瓦斯涌出的工作，

1 采煤工作面根据瓦斯涌出量分级选择瓦斯抽采方法。瓦斯涌出量在10立方米/分钟以下的，采用上隅角埋管或局部顶板走向钻孔抽采方法；瓦斯涌出量在20立方米/分

钟以下的，采用以顶板走向钻孔为主，辅以埋管抽采技术；瓦斯涌出量在20～50立方米/分钟的，应使用高抽巷，辅以埋管抽采技术；瓦斯涌出量在50立方米/分钟以上的，应使用高抽巷、回风巷穿层孔、上隅角埋管（或外错、内错尾排）、尾抽、地面钻井、工作面浅孔抽采等综合抽采技术。

2 掘进面采用先抽后掘、边抽边掘技术。有突出危险掘进工作面和瓦斯绝对涌出量大于3立方米/分钟、炮后瓦斯经常超限、有瓦斯异常涌出现象、或预测突出指标超限的掘进工作面，以及石门揭穿突出煤层工作面，必须实施巷帮钻场深孔连续抽采措施，并确保掘进迎头钻孔每平方米不得少于2个。

3 在突出煤层顶底板掘进的巷道，特别是距突出煤层法距小于20米的掘进巷道，必须采取措施严格控制突出煤层层位和地质构造，巷道掘进至少每隔100米要施工地质探测钻孔控制层位，防止瓦斯异常涌出或误穿突出煤层。

4 防止突出煤层采掘面相互之间应力集中的针对性措施定量化。开采突出煤层采掘工作面设计应避免造成应力集中。一个或相邻的两个采区中，在同一区段的突出煤层中进行采掘作业时，相向（背向）回采和相向（背向）采掘的两个工作面的间距均不得小于100米。相向掘进的两个工作面间距不得小于60米，并且在小于60米以前实施钻孔一次打透，只允许向一个方向掘进。突出煤层双巷同向掘进的两个工作面间的错茬距离必须保持50米以上，一个工作面放炮时，另一工作面必须停电、撤人。突出煤层掘进工作面不得进入本煤层或临近煤层回采工作面的采动应力集中区，不得在应力集中区和地质构造复杂区贯通。

5 优化通风系统，确保通风系统稳定、可靠。开采布局和巷道布置合理，有突出危险采掘面的回风严禁直接经过其它采掘面唯一的安全出口。通风设施可靠，永久风门联锁，主要风门安装开关传感器。采用大功率对旋局部通风机和大直径风筒。优选瓦斯抽采装备，实现抽采系统能力最大化，做到“大流量、多抽泵，大管径、多回路”。地面泵实际抽采流量不小于100立方米/分钟，井下移动泵实际抽采流量达到40～60立方米/分钟，管路直径超过200毫米。应选择钻进能力大、钻孔直径不小于150毫米的钻机。

6加强局部通风管理。严格放炮管理。必须使用乳胶炸药和瞬发电雷管，采用正向装药，封孔及水炮泥的使用要符合《煤矿安全规程》要坚持“有疑必探”的原则。如遇瓦斯异常，执行“两班掘进，一班探疑”的工作制度，在工作面向前方打4～6个探眼，眼深3m，探明前方地质构造。加强瓦斯监测。按高瓦斯管理要求在规定位置安设瓦斯报警断电仪，保证正常使用。

严格执行“一炮三检”和“三人连锁放炮制”。放炮前必须切断该工作面的电源，放炮后必须经瓦斯员检查该工作面瓦期浓度符合《煤矿安全规程》要求后才可接通电源。 最后要防止瓦斯积聚，加强通风，防止因瓦斯浓度高使人窒息的现象发生，杜绝火源得的产生，防止煤炭自燃。

总的来说，首先，我们要改变把瓦斯作为煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸等灾害的根源的传统观念，把瓦斯作为一种资源来进行开发，即把为了安全生产而进行的被动瓦斯抽放，转变为对瓦斯的主动抽采，实现煤与瓦斯的共采，这种思路既能解决瓦斯灾害问题，也能实现瓦斯作为一种资源的价值。其次，我们必须提高认识，增强瓦斯综合治理主动性。全国各级煤炭管理部门和煤矿企业必须有一个清醒的认识，切实把瓦斯综合治理工作摆在重中之重的地位。第三，进一步加强对煤矿瓦斯治理和利用的监督管理力度，坚决落实“先抽后采、监测监控、以风定产”的方针。这十二字方针反映了煤矿瓦斯防治的客观规律和基本要求，同时也凝聚了血的教训，是煤矿安全生产实践经验的概括和总结。特别是“先抽后采”，对防范瓦斯事故具有釜底抽薪、源头治本作用，是煤矿安全生产的基础性、关键性措施，必须坚决实行。第四，各级煤炭管理部门和煤矿企业要加大“一通三防”安全投入。围绕瓦斯抽放、监测监控、以风定产等关键环节，积极实施矿井安全生产系统的优化升级，提升装备水平，夯实安全基础。要树立 “瓦斯超限就是事故，治理瓦斯就是解放生产力，治理好瓦斯就是发展生产力”的防治瓦斯理念。第五，大力推进科技创新，加强瓦斯治理与利用的基础理论研究、关键技术攻关和科研成果应用，切实提高瓦斯的抽出率。鼓励煤矿与科研机构、高等院校等合作，针对瓦斯防治如瓦斯突出矿井监测预警及防治、低透气性煤层瓦斯抽放等关键技术开展攻关。

结束语

瓦斯事故的预测和防治是煤矿安全工作的一个系统工程，除了完善可靠的安全装备和采取有效的措施外，还应加强安全管理和安全监督，重视员工安全意识的培养。在生产实践中，我们应不断的研究、探索，进行防范和治理，保证煤矿的安全生产。煤矿企业要加大瓦斯管理投入，拿出资金，进行瓦斯治理与监控及其他安全问题的研究，以寻求科学合理的防治措施，保障煤矿安全状况得到改善。另外瓦斯又是一种优良的资源，相信一定可以把目前单纯的瓦斯灾害防治逐步转变为瓦斯治理和开发利用相结合的产业体系。

对于瓦斯危害的预测及治理，我们必须端正态度，严谨务实，认清瓦斯预防的重要性。认真按照瓦斯综合治理的基本思想去行动，认真贯彻“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针，树立“瓦斯事故是可以预防和避免的”意识，实施“可保尽保、应抽尽抽”的瓦斯综合治理战略，坚持“高投入、高素质、严管理、强技术、重责任”，变“抽放”为“抽采”，以完善通风系统为前提，以瓦斯抽采和防突为重点，以监测监控为保障，区域治理与局部治理并重，以抽定产，以风定产，地质保障，掘进先行，技术突破，装备升级，

管理创新，落实责任，实现煤与瓦斯共采，建设安全、高效、环保矿区，确保煤矿生产安全，力求创造最大的经济、社会、环境效益，为我国煤炭事业的发展做出自己应有的贡献。

参 考 文 献

（1）中国煤炭工业部主编，《煤炭工业矿井设计规范》，中国计划出版社，1995.10

（2）国家煤矿安全监察局，《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2001. （3）徐永圻，《煤矿开采学》，中国矿业大学出版社，1999.10 （4）阎秀璋，《煤炭地质学》，中国矿业大学出版社，1989.6

致谢

学生：

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