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1 概述
我們都知道礦井火災是煤礦主要災害之一。能燒毀大量的礦井資源和礦井設備、設施,每一場礦井火災的發生都可能影響礦井正常生產,有時還會引起瓦斯煤塵爆炸,一場火災往往造成數十萬乃至上千萬元的經濟損失,同時,產生有毒有害氣體,造成人員大量傷亡。重大的惡性火災事故造成的不良社會影響也是相當巨大的。防滅火技術對煤礦的安全生產具有非常重要的意義。
2 礦井火災的構成因素及分類
什么是礦井火災呢?如:地面井口房失火、通風機房失火、井下皮帶著火、煤炭自燃等都是非控制燃燒,均屬礦井火災。造成損失的非控制性燃燒均稱為礦井火災,凡是發生在礦井井下或地面,威脅到井下安全生產的都被稱為礦井火災。
2.1 礦井火災的構成因素 礦井火災發生的原因雖是多種多樣,但構成火災的基本要素,只有這三點。①空氣:空氣是維持燃燒必不可少的條件,若缺乏足夠氧氣,任何物質燃燒都不能持續,同時還需要有相應的熱源點支持。②可燃物:是被氧化劑所氧化的物質。坑木、各類機電設備、各種油料、炸藥等都具有可燃性,煤本身就是一個大量而且普遍存在的可燃物。③熱源:是指具有一定溫度和放出很多熱量的火源。煤的自燃、瓦斯煤塵爆炸、放炮作業、電流短路等都可以成為引火熱源,此外機械摩擦、吸煙等行為也會引發一些安全隱患,具有一定溫度和足夠熱量的熱源才能引起火災。只有將這些熱源控制好了,才能最終避免火災的發生。
礦井火災的防治與撲滅都是從這三個方面來考慮的。缺少任何一個要素,礦井火災就不可能發生。火災三要素必須是同時存在,而且達到一定數量才能引起礦井火災。
2.2 礦井火災的分類 根據引起礦井火災的引火源不同,通常可將礦井火災分成兩大類:①外因火災。引起燃燒而形成的火災叫外因火災,可燃物在外界火源(明火或高溫熱源)的作用下,往往容易產生外因火災。外因火災是由于外來熱源引起的。外因火災產生的原因主要有:機械摩擦及物碰撞可燃物引起;瓦斯、煤塵爆炸;違規爆破;電氣火、電纜、開關、電機過負荷、短路、電火花;明火,如吸煙、電焊、電爐引起。外因火災特點:外因火災一般容易發生:井口附近、井下機電室、采掘工作面、有電纜的木支架巷道處突然發生,如果不及時處理,常可能釀成惡性事故。②內因(自燃)火災。自燃物在一定的外部(適量的通風供氧)條件下,自身發生物理化學變化,產生并積聚熱量,使其溫度升高,達到自燃點而形成的火災稱之為內因火災。在煤礦中自燃物主要是有自燃傾向性的煤炭。整個礦井火災事故中,內因火災占的比例很大。
內因火災主要是由于煤炭自燃引起的。
特點:一是要想真正找到火源并非易事,因為往往發生在人們難以進入的采空區或煤柱內,內因火源比較隱蔽;二是煤炭自燃發火有一個或長或短的發展過程,易于早期發現;三是有的自燃發火區可以持續數月、乃至數十年而不滅,因為內因火災常常不能及時滅火。
3 預防礦井火災的措施
預防礦井火災的基本原則是:“預防為主,消防并舉”。
3.1 預防外因火災的技術措施 預防外因火災發生有兩個方面:一是防止火災蔓延的措施有:①主要通風機必須具有反風系統或設備,反風設施。②礦井必須在地面設置消防水池,在井下設置消防管路系統。③在適當的位置建造防火門,防止火災事故擴大。④每個礦井地面和井下都必須設立消防材料庫。二是防止火源產生:①防止失控的高溫熱源產生和存在。②防止摩擦引燃。③防止產生機電火災。④防止高溫熱源和火花與可燃物相互作用。⑤應與潛在熱源保持一定的安全距離,盡量不用或少用可燃材料。
3.2 預防礦井內因火災的措施 隨著煤礦生產的發展和現代科學的進步,我國煤礦煤層自然發火防治的措施有了很大發展。每個礦區都有適應自身需要的防滅火技術措施,保證了礦井的安全生產。目前防治內因火災的措施主要有:①通風技術方面。加強通風防火管理;采取均壓防火措施;正確設置控制風流設施;選擇合理的通風方式。②采礦技術方面。正確選擇采煤方法和開采程序;正確選擇礦井的開拓方式,合理布置采準區;加強頂板管理,加快回采速度,不得任意采掘規定的階段之間和采區之間煤柱;進行預防性灌漿,注阻化劑、惰性氣體等。
4 結論
總之,在礦井建設和生產過程中,要做到更進一步的研究和探索,提高勞動生產率,并能防止一切偶然事故的發生,根據礦井具體條件,制訂出合理的措施,為采掘工作創造安全有利的勞動條件。為確保礦井的安全生產,使礦井火災在預防、監測和撲救三方面實現三維立體空間的綜合防治措施。
參考文獻:
[1]劉小舟.煤礦火災預防與防治技術現狀,煤礦現代化,2005.5.
[2]石耀康.淺談礦井防滅火工作,甘肅科技,2004.2.
中圖分類號: TD75+2 文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2011)01-0203-01
一、煤礦發生火災的原因及危害
煤礦火災從本質上來講,也屬于一種燃燒現象,也是一種能量相互轉換的現象,并且據有關資料統計,90的煤礦火災均屬于內因火災,所有煤礦火災均有發生、發展的過程,最終達到火災的發生階段。
(一)煤礦發生火災的原因
一是某種可燃物質的存在。在煤礦井下,煤炭本身就是一種大量的而且普遍存在的可燃物;其次,在進行生產的過程中產生的大量的煤塵、瓦斯以及使用的坑木、機電設備、炸藥、油料等物質都存在可燃性,它們的存在是發生火災的基本元素。二是具備足夠熱能的熱源。熱源是煤礦進下火災發生的必要因素,只有具備足夠熱量的熱源才能引起可燃物質的燃燒。在煤礦,煤炭的自燃、瓦斯、煤塵燃燒與爆炸、放炮、機械摩擦產主的熱量;電流短路、電氣設備運轉不良產生的過熱;吸煙、焊接及其它明火都可能引起火災。三是有足夠濃度的供O2源。燃燒的定義是一種發熱、發光,同時伴有煙霧產生的劇烈的氧化反應。任何可燃物盡管有足夠熱量的熱源,如果缺乏足夠濃度的O2,燃燒是難以持續的,所以,O2的供給是燃燒形成必不可少的基本條件。實驗證明:在O2濃度為3的空氣環境里,任何可燃物的燃燒都不能維持;在O2濃度低于12的空氣中瓦斯失去爆炸性;濃度在14以下,蠟燭也不能燃燒。所以,這里所說的供O2源為正常含O2量的空氣,而不是貧O2的空氣。
(二)煤礦發生火災的危害
第一,煤礦井下存在著大量的可燃物,火災極易產生并且發展蔓延的速度快,當高溫火焰在巷道中流動,混入新鮮風流時,將會在摻風點產生二次燃燒的新火源,導致火災面積的擴大。燃燒時產生大量的有毒有害氣體(主要為CO2和CO)并伴有高溫火焰,造成人員的傷亡。這些氣體流入井下作業點后,使人員中毒和窒息。
第二,火災能燒毀設備和引起煤層自燃,當井下發生火災,如果不能及時采取有效措施控制,那么就會失去了滅火的良機,使火勢擴大,這樣就會燒毀大量的設備,更甚者引起煤層燃燒,影響礦井的正常生產。
第三,井下產生火災極易引起瓦斯、煤塵或者煤塵與瓦斯燃燒和爆炸。井下發生火災不僅給瓦斯、煤塵提供了爆炸的火源,還因為高溫火源的干餾作用,使可燃物釋放出H2和多種碳氫化合物等具有爆炸性的氣體。因此,火災能引起瓦斯、煤塵爆炸,進一步擴大災情及人員傷亡。
第四,礦井發生火災后,使井下風流反向,導致災情的擴大,高溫煙霧流經的巷道,空氣質量發生變化,溫度升高;另一方面使礦井通風網路的風流發生改變,使礦井通風系統紊亂,進一步擴大災區范圍,同時給井下人員的撤離帶來了巨大的困難和危害,增大了事故損失和滅火工作的難度。
二、預防煤礦火災的措施
(一)外因火災的預防措施。一是嚴禁攜帶煙火及易燃易爆物質入井。嚴禁在井下使用電爐或燈泡取暖,井下不準使用電氣焊、噴燈焊接或切割。如必須使用,必須制定嚴格、科學、合理的安全技術措施,報相關部門批準;其次,在井口房和通風機房附近20米范圍內不得有煙火或用火取暖。井下不準存放易燃的油類物質。井下必須使用本質安全型電器設備,加強管理,定期進行檢查維修,保證設備性能完好;防止電火花、電弧及摩擦起火生成的事故。二是加強爆破管理。進行爆破作業時,必須使用國家標準的礦用炸藥;不得使用過期或劣質炸藥,不準放明炮或者明火放炮、放糊炮;不準用動力電源放炮;炮眼的封泥長度和封填材料必須按照《煤礦安全規程》(2006版)的相關要求進行封填,且進行放炮,避免引起火災。三是嚴禁不阻燃或不抗燃的電纜、輸送帶和風筒入井。井口房、井架和井口20m范圍內的建筑物以及主要進、回風巷、主平硐、主要巷道的連接處、井下主要的硐室和機電設備等,都應采用不燃性材料砌筑和支護或者最好布置在巖層中。井口都應設防火鐵門,預防井口火災或附近地面火災波及井下,進風井巷與各生產水平的交匯處都應設置防火鐵門,并定期對防火鐵門的質量和靈活可靠性進行檢查。
中圖分類號:TD72-4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2014) 12-0000-01
目前,礦井通風技術和相關理論不夠完善,礦井通風系統的良好運作是必要條件之一,以確保煤礦的安全生產、通風系統不完善,就不能保證礦井的安全生產。礦井通風安全不僅關系到煤礦的效益,更關系到井下施工工人的生命安全,它的重要性是不言而喻的。
一、通風安全技術的發展
我國煤炭事業起步的較晚,通過五六十年的發展,已經有了一定規模,礦井在通風安全方面也取得了較大進步。我國建立“以人為本”的安全生產理念,“安全第一、預防為主、綜合治理”的指導方針,努力完善相關法律法規[1],通過采用先進的科學技術推動礦井通風系統穩定性的提升,取得了重要進步。上世紀八十年代后期,開始使用高產高效的礦井,進行集中式生產管理,杜絕了很多“一通三防”事故。
在煤礦領域,世界上最早實現瓦斯抽放的國家中就包括中國,而我國也是煤與瓦斯突出最為嚴重的國家之一。除此之外,威脅到煤礦生產安全的因素還很多,其中“一通三防”的包括礦井瓦斯、火災、煤塵等,其中瓦斯爆炸造成的損失最大,發生頻率也遠遠高于其他因素。
在礦井作業中,對礦塵的防治是很重要的。如果礦塵的防治工作做的不夠,就會使在井下工作的工人因吸入大量粉塵而危害身體健康,而且煤塵也是礦井安全隱患之一,對礦井生產的安全存在很大的威脅。
通過科學實踐,相關領域提出了在進行礦井通風安全工作時,應注重防塵、防滅火、通風、防治瓦斯等安全條例[2]。
與礦井安全相關的法律法規的出臺能夠有效抑制通風系統不完善造成的井下事故,并能夠有效規范煤礦開采過程中的違規行為。
二、對礦井通風及安全的展望
(一)構建穩定可靠的通風系統
近些年,我國煤礦事故頻發,究其原因,大多與礦井的通風系統有關,所以建立可靠、穩定的通風系統對煤礦事業的發展是十分重要的。在建立通風系統時,需要考慮通風系統在日常生產中能夠提供足夠的風量,在災變期時通風設施可靠,這些在實行礦井救災時都是生死攸關的大事。在對通風系統進行設計時,應盡量使風路系統簡單,回風系統的巷道能保證正常回風,且風速符合相關規定。使用通風系統監控,能夠將通風設施、設備及通風系統的狀態進行實時反饋,并通過辦公室計算機就能夠實現對通風設備參數進行及時調整,可增加對礦井災害的防治能力。
(二)對安全設備進行更新、完善
掘進工作面是煤礦施工的主要場所,在這里對瓦斯煤塵的防治是至關重要的。掘進安全設備是進行掘進工作與瓦斯煤塵處理的重要設備[3],在一系列設備中,應實現的功能包括:(1)通過使用雙電源、雙風機以及自動切換機、倒風機等,增加對通風的管理力度,通過加強對風電閉鎖、瓦斯電閉鎖的監控;(2)使用報警斷電裝置、瓦斯遙測儀等對瓦斯濃度進行嚴格管理,在管理過程中實行專人管理責任制;(3)使用防爆、防火、防塵的綜合防治手段,做好防災與自救等工作;(4)對整個礦井實行自動化改革,對設備、現場施工等實行遠程測控,現場工作人員可以直接與地面總調室進行及時聯絡,且設備參數、現場參數等都會傳入到總調室以供參考、分析和事故責任追究與隱患排查。
(三)瓦斯防突與抽放
瓦斯突出是礦井面臨的重要威脅之一,瓦斯抽放是礦井安全工作中重要點工作,是防突的有效手段。在世界原煤產量排行中,我國居第一位,而在瓦斯抽放量方面,我國卻位列第四位。落后的瓦斯抽放設備及抽放方式使得我國瓦斯治理水平相比其他國家較差。我國在未來的瓦斯抽放設備及方式上應投入科研資金,研究出更高效的抽放設備及抽放方式,提高安全生產的系數。
(四)礦井火災防治
煤礦防治火災的技術分為五部分:預測、預報、火災防治、火源探測、措施落實。在對火災進行防治的裝備、工藝和技術方面,我國的進步還是很快的,但滅火方法在實施中仍存在許多問題,如對灌漿效果的檢查、對灌漿量的實時監測、對所需漿料濃度的控制等等問題。對防治火災設備及現場進行自動化改革是很重要的,通過電子設施、儀器、現場總線等技術,可對設備設運行狀況進行實時監控,并可依據現場情況對設備參數進行調整,充分發揮現代電子信息科技在煤礦安全生產中的作用。煤層火災的防治是安全生產的重中之重,每年發生的礦井火災事故都會消耗大量的財力、物力、人力,對職工的生命安全及社會的穩定和諧極具危害性,因此相關科研院所應加大研究應用于煤層火災的防治,并實現防滅火一體化。
(五)礦井粉塵治理
在煤礦中,煤粉不僅危害著煤礦工人的身體健康,更是瓦斯爆炸事故擴大化的“推手”。我國現階段對煤塵的治理已經取得了防塵效果,但在粉塵的綜合治理技術上還需要不斷完善。一方面是加強對粉塵引起的塵肺病等職業病病理和醫療防治方法的研究,另一方面應研發并引進先進的除塵、防塵技術與設備,如使用聲波、干霧進行降塵,又如研究旋流除塵、泡沫除塵、二次負壓降塵等技術,并推廣到生產實踐中。在研究除塵設備和技術時,應注重在保障除塵效果的前提下,降低設備和技術成本,以便除塵設備與技術的普及。
三、結束語
煤礦事業是我國重要的能源事業之一,煤礦安全關系到企業效益及職工的生命安全,為保障煤礦的安全生產,需做好礦井通風安全工作。本文對礦井通風安全工作的發展歷史進行了概述,并對其未來的發展進行展望。在未來的技術與理論發展中,應更加注重理論技術與實際狀況相結合,真正做到安全生產。
參考文獻:
[1]魏連江,王德明.《礦井通風與安全》課程設計教學模式研究與改革[J].中國安全生產科學技術,2011(15):65-66.
中圖分類號:TD76 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(b)-0061-02
1 一通三防災害防范技術
1.1 我國煤礦產業的發展現狀
目前對于我國的煤礦產業來說,還存在著很多的災害,例如:塵害、火災、瓦斯等一系列致命的災害,這些災害是不可避免的,必須提高防范措施,來降低煤礦事故的發生。除此之外,由于我國的煤礦多數都是在地下進行開采,由于地質在每個地區的差異很大,一些防范措施并不適合每個礦井的開采,也就會導致開采過程中有很大的災害隱患。所以,不得不對煤礦的災害防范措施進行研究。
1.2 一通三防技術對我國煤礦事業的意義
目前,對于煤礦事業來說,“一通三防”技術是最有效的災害防范技術,它同時也是國家重點的研究對象,并且廣泛地運用于很多大中小型煤礦企業,也對煤礦的安全生產是一個重要的保障,例如:瓦斯問題,由于全國煤礦每年都會涌出超過100億m3的瓦斯,這些大量的瓦斯對于煤礦開采有著十分致命的隱患,而“一通三防”技術可以利用礦井通風以及瓦斯防治等技術,可有效地解決這一問題。
2 一通三防技術的應用
2.1 礦井通風
礦井通風技術就是“一通三防”的一通,它的主要作用是對礦井的瓦斯等危害性巨大的氣體以及有害物質進行排放,這項工作是煤礦災害防范的一項重要的工作。這項技術應用于煤礦產業的具體措施大概要注意1下幾點:(1)科學地選擇礦井的通風口。對于每個通風口的設計決定是否可以有效地排除危害性物體,如果沒有完全地把有害物體全部排除,那樣對于煤礦開采人員的安全是有很大的威脅的。(2)認真實施通風工作的分區。每個通風口都是對區域進行通風工作是有限的,所以,要根據一個通風口的通風量,對整個礦井進行分區。使所設立的通風口可以最大可能地對有害物質進行排放。(3)選擇抽出式通風的方法,對于礦井的通風工作,通風機的故障會造成通風工作的質量出現問題,所以,一般采用抽出式的通風方法,這種方法對通風機的傷害很小,可以大量減少通風機出現故障,同時還可以保證通風的排量,是理想的通風方法。
2.2 積極開展防治礦塵工作的實施
在進行煤礦開采時,經常會遭到礦塵的干擾,導致煤礦工作難以進行,而且值得注意的是煤礦中產生的礦塵是一種容易爆炸的危險物質,在達到一定濃度時會導致煤礦區發生爆炸,嚴重的還會導致礦井內火災的產生以及瓦斯的爆炸。另外如果開采煤礦的工人長時間待在礦塵環境中,會危害其身體和生命的安全。所以,加強礦井內除塵工作的開展十分重要,在礦井內開采煤礦的工人人身安全也應該得到保護,在煤礦開采過程中,既要保證良好的經濟效益,也要注重加強對工人生命的保護。煤礦管理人員應該積極地開展防治礦塵的工作,首先管理人員可以在煤礦開采過程中對礦塵的指標進行測量,如果超過了規定的礦塵標準,管理人員可以對礦井內開展濕水作業,即對礦井內加入水汽或者其他安全液體以此來降低礦井內的塵埃指標,使礦井內保持濕潤的狀態,減少礦塵。對礦井內進行濕水作業的開展,會在一定程度上降低礦塵的飛揚,而且在我國的煤礦開采中多采用這種方式進行礦塵的防治。另外在防治礦塵工作時管理人員還可以在礦井內安裝風流凈化設備,將礦塵通過凈化設備排出去,在我國的煤礦開采作業中,經常采用的風流凈化手段主要是濕式除塵裝置。這種風流凈化裝置比濕水作業更加便利,不會影響到煤礦的產品質量,也使得礦井內更加安全。
2.3 加強火災的預防
在煤礦附近,由于空氣中含有大量的易燃雜質,所以,在礦區時常發生火災,而火災的原因大部分是因為自燃導致的,一般性的外來源頭導致的火災案例較少。那么筆者就關于第一種自燃火災進行了對策分析,關于自燃是由于煤礦產生的雜質造成的,所以,在開采之前首先需要對礦區的相關設備進行檢查,觀察設備是否正常運行,會不會導致煤礦開采工作中斷。煤礦管理人員需要培訓開采人員具有自我保護與防護的意識和能力,在開采之前,對礦區的自燃現象進行解釋和科普,在出現自燃火災時能夠做到靈活應對。此外在煤礦開采時需要采取科學的開采技術,保證煤礦的采出率,減少煤礦暴露在空氣中的時間和空間,以最快的速度進行煤礦的開采,減少空氣中自燃雜質的增加。另外在煤礦開采時也可以采用預防性灌漿的措施,也就是將水和漿材按比例進行混合,再通過的管道送往容易自燃的礦區,對礦區進行隔氧和降溫,對火災起到較好的防治。最后也可以對礦井內的煤礦進行絕緣,加強阻化劑防火,在礦區內接觸到煤礦的地方進行阻化劑的噴灑,防治煤礦與氧氣含雜導致自燃。
關于外源火災的防治,就需要管理人員加強礦區設備的檢測,保證安全設備的運作,杜絕一些違規超時的采礦作業。在煤礦區域,嚴禁人員吸煙,并且在礦區內設置專門的滅火裝置和消防器材,規范開采煤礦的工具和設施,不允許⒁茲嫉牟牧蝦凸ぞ嘰入礦區。管理人員在保證礦區內作業效率的同時,也應該注意礦區內工作人員的安全,在礦井內應該設置消防供水系統,在發生火災時,礦井內的人員可以進行自救。
2.4 礦井防治瓦斯技術
在我國的煤礦開采中,經常出現瓦斯爆炸的事故,在礦區內由于煤氣的泄露導致設備的爆破以及人員的傷害,為了杜絕事故的發生,煤礦管理人員需要加強礦井瓦斯技術,以此來保證礦區內的安全。首先,在進行煤礦開采前就需要將煤礦監測設備安置好,在進行煤礦開采時,以便較快地檢測到礦區內的瓦斯是否爆炸。此外除了安裝監測設備之外,還可以對礦區內的瓦斯指數進行檢測,查看礦井內瓦斯的涌出量是否能夠安全作業。隨著我國科技的進步,在煤礦開采中瓦斯技術也得到了提高,對一些危險度較高而又不得不開采的煤礦,通常會采取抽放瓦斯技術,即對礦井內的瓦斯量進行科學的排出,使礦井內達到安全作業的目的。抽放瓦斯技術一般應用在透氣性較差的煤礦層,瓦斯難以散去就采用抽放技術進行排放,從根本上解決礦井瓦斯爆炸的危害。
3 結語
綜上所述,我國在煤礦開采過程中需要改善的礦區技術和條件還很多,隨著科技的進步,“一通三防”技術也應該不斷加強,只有應用良好的“一通三防”技術才能使得礦區內作業更加高效和安全。“一通三防”技術作為主要的防治礦井災害措施,對于提高煤礦開采過程中的安全起著重要的作用,在一定程度上也減少了礦區內的安全隱患,并且能夠及時地消除各種礦區內災害。
參考文獻
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中圖分類號:TD 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)20-0077-01
緒論
中國煤炭資源儲量豐富,目前煤炭在一次能源消耗中所占比重最大,但每層賦存條件復雜、安全形勢嚴峻,礦井災害一直是影響煤礦安全生產的重要因素之一,國內各大科研機構圍繞中國煤炭存在的各種災害進行聊深入研究并取得了一系列成果[1-4],對礦井重大災害的預防和治理起到了重要作用。但是我國煤礦災害防治領域還存在諸多關鍵技術難題尚未解決[5],事故總量和傷亡人數仍然偏高,安全生產形勢依然嚴峻。
1.瓦斯災害防治技術難題
1.1瓦斯災害治理的理論和技術基礎難題
目前,我國煤礦對瓦斯災害治理的基礎理論研究薄弱,對瓦斯災害發生機理、災害的演化過程尚不能全面認識,從而影響了瓦斯災害防治關鍵技術的進展。對于煤與瓦斯突出機理的認識未能突破,影響煤與瓦斯突出預測預報技術發展,尤其是影響臨界值的確定。需要攻克的主要難題有以下兩項。
(1)瓦斯運移、抽放作用規律和瓦斯煤塵爆炸機理。對瓦斯賦存、運移和涌出規律的系統研究;對不同開采條件和瓦斯抽放條件下瓦斯涌出規律和分布特征、地應力和瓦斯運移場的耦合關系的認識;對煤礦生產環境下瓦斯煤塵爆炸特性及其演化傳播規律、瓦斯煤塵連續爆炸發生的條件和傳播特性的深入研究等。
(2)煤與瓦斯突出機理與防突技術基礎。目前,我國煤礦地質構造對災害的控制機理和規律尚不能認識、仍停留在“假說”階段。雖然我國也曾做過一系列的研究,但是對機理的研究多是零星展開的,缺乏系統性。
1.2煤層瓦斯含量測定技術難題
我國已經成功開發出了地質勘探期間煤層瓦斯含量、煤層瓦斯涌出量的預測方法和裝置。雖然這些技術已經在煤礦是用了幾十年并經過多次改進,但是其精確度仍是一個十分突出的問題,其測定值普遍低于實際值,以致使有的煤礦在建井期間就不得不進行安全補套設計,及造成了大量資金的浪費且帶來系統性的事故隱患。
1.3瓦斯抽放技術難題
(1)構造煤的探測和區劃研究。為提高瓦斯抽放率,急需探明原地構造煤分布區及其厚度,探測清楚原地構造煤瓦斯含量和突出區,還需要解決在高應力、高壓力、高瓦斯構造煤區使用的鉆進設備和抽放技術難題。
(2)松軟低透氣性煤層的本煤層瓦斯抽放技術。其核心就是要解決松軟煤層的順層鉆進施工問題。
(3)高抽巷瓦斯抽放技術。在采煤工作面上方裂隙帶布置瓦斯抽放巷道是當前十分有效的抽放技術,但施工量大,經濟成本比較高,為克服其缺點,用水平定向長鉆孔代替高抽巷的研究,至今已研究出了施工鉆孔長度達600米到800米的強力鉆機和鉆孔工藝,需要繼續研究能施工1000米的鉆孔的鉆機、鉆具和鉆進工藝,同時,還需要研究鉆孔測斜、糾偏的技術和裝備。
(4)改善煤層滲透性的技術。多數高瓦斯礦井的滲透率較低,嚴重制約了瓦斯抽放技術的發展。
(5)采動區瓦斯抽放控制煤層自燃發火關鍵技術。利用采動卸壓而提高瓦斯抽放效果是煤礦很有前景的抽放方法,但是抽放同時極易帶入空氣從而導致自燃發生,因此,需要加大力度對采動區瓦斯抽放控制煤層自燃的研究。
(6)瓦斯抽放濃度控制技術。抽放瓦斯時,控制抽出瓦斯的濃度對瓦斯抽放效果和安全利用是十分重要的,但目前仍沒有成功的技術和方法。
(7)瓦斯抽放標準。急需解決的一個技術標準問題就是煤層瓦斯抽到什么程度即瓦斯含量和瓦斯涌出量降到什么標準,就認為達到了“先抽”的標準和達到這一標準的技術和方法。
2.煤礦安全監測監控技術存在的問題
2.1瓦斯傳感器技術
目前,國外應用于煤礦的瓦斯檢測原理主要為熱催化、熱導、光干涉和紅外,而我國主要為熱催化、熱導、光干涉,以熱催化和光干涉為主。紅外氣體測量原理在煤礦瓦斯監測方面我國雖幾年前就已展開但是最終因為其采用電機機械調制,儀器功耗大、穩定性差、造價高而不能廣泛推廣。半導體激光吸收光譜技術用于煤礦瓦斯檢測是國際方面的最新研究動向,而我國最需要做的就是對現有的熱催化瓦斯敏感元件的技術指標進行提升和改進。
2.2監測監控系統
(1)監控系統傳輸網絡體系結構需升級換代,安全和生產動態信息的傳輸缺乏穩定、快速、可靠的通訊平臺。在地面,采用工業以太網絡、現場總線組建監控系統的技術已經很成熟,而我國煤礦監控系統仍然采用主從式窄帶通訊體系結構、時分制通訊和低速總線巡檢等傳統方式,周期長,傳輸速度慢、故障率高,災害隱患信息容易漏報、誤報,時效性也差。
(2)目前的煤礦安全監控系統主要功能是監測,控制功能單一,根本無法做災害或事故的預警。利用監控系統對礦井重大災害預測預報的實用性和準確性不高,不能有效指導安全生產,只是對采掘工作面和其他傳感器設置地點的瓦斯濃度或其他參數的簡單監測,不能根據變化趨勢和整個礦井的信息進行專家診斷,形成對災害的有效預警。
(3)現有的監控系統還存在報警后的處理預案不完善,現場維護力量薄弱、設備無故障工作時間短、抗干擾能力不強等。
3.礦井火災防治技術存在問題
雖然在煤礦火災防治理論和技術領域通過近幾十年的攻關研究逐步形成了以預測預報、火災監測、火災預防和火災治理技術、裝備和材料為一體的綜合防滅火技術體系,但還是遠遠不能滿足目前我國礦山火災防治的要求,主要表現在以下幾方面:
(1)基礎理論研究方面不夠深入,不能揭示礦井火災災害的深層次理論問題。
(2)在防滅火材料研究方面不夠成熟、缺乏針對性。
(3)防治工藝技術的創新性不強,特別是在關鍵性技術的研究和應用方面缺乏專用設備,導致防滅火等現場工作難以迅速展開。
(4)整體技術的繼承性不高,不能實現智能控制。
(5)矸石山的危害防治技術。
4總結
以上問題,是我國煤礦災害防治方面急需解決的難點問題,需要從實用技術推廣和集成,關鍵技術突破及基礎理論研究三方面著手。具體應整合安全科技資源,形成產學研相結合的安全創新體系,建立以煤炭科學研究總院為主體的國家煤礦安全關鍵技術轉換平臺,建立以煤炭企業為主體的成果推廣應用和再創新平臺,建立以高效為骨干的基礎研究平臺,國家也應繼續支持煤礦安全技術研究中心的擴建。
參考文獻
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中圖分類號:TU425.1 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)47-0032-01
1、前言
煤層自燃火災是礦井主要災害之一。煤礦井下火災通常是由于氧氣供給不足,空間較小,從而導致在這個有限的區域內,釋放出許多有毒氣體,致使整個上機巷出現人員中毒傷亡事件。從分析和研究相關資料可以看出,煤礦火災,特別是煤層自燃對煤礦生產的影響是不可估量的,其導致的原因也是多種多樣,因此,煤炭火災的防治一直是煤炭系統的重要任務之一。
2、煤層自燃發火因素分析
2.1 采煤方法問題
對于回采工作面的發火原因分析,有多種說法,但是其中最為主要的一種是采煤方法的限制,還有一些原因,比如工作面推進速度慢,炮后堵架子和采空區出現漏風等情況,均會引起煤層自燃,或者在順槽掘進時的高冒區處理不當,工作面推進至此時引起火災。
2.2 頂板管理問題
對于一些井田煤系地層,其巖性大部分是以砂巖、粉砂巖、粘土層為主,煤層頂板大都為砂巖或砂質泥巖,在形成采空區后,其跨冒較難,這樣使得采空區不能有效的完全的壓實,如煤層頂板的巨厚砂層,質地堅硬,采空區漏風,提供了好的供氧條件,這樣就給煤層自燃創造了良好的機會。
2.3 高冒區處理問題
高冒區煤層易于自燃主要是高冒處煤質松軟,粘結性差,接氧面大,巷道內沒有適宜的有效風速產生渦流風速,帶走高冒區空隙內積聚的熱能。另外,冒頂后未作防火處理或者用可燃物充填,也是造成高冒發火的因素之一。
2.4 地質因素
由于煤田的構造多,地質條件復雜等,表明煤層受到應力的強力擠壓, 致使煤質松散, 易破碎,孔隙多,透氣性強。煤層本身具有自燃傾向性,且發火期較短。
3、煤層自燃規律
根據煤礦開采的特點、結合煤層自燃的特點,分析出煤層自燃的主要呈現如下規律。
(1) 切眼、停采線采空區浮煤極易自燃
(2) 回采期間存在采空區二道自燃火災威脅
(3) 采空區自燃高溫區域范圍大且隱蔽
(4) 采空區自燃火災滅火難度大
4、礦井巷道內煤層自燃的防治方法
在我們通常使用的、風量充足的巷道中,往往不容易發生煤層自燃,而是在一些微風或者少風的環境下極易發生煤層自燃,由于滿足了熱量易積聚的自燃條件,易造成煤層自然發火。對不同的巷道自然發火情況,應采取不同的防治方法。
4.1 直接滅火法
(1)挖出火源。井下火災范圍不大,人員能夠接近火源時,可將已燃煤炭挖取出來,運送地面。挖取火源時,必須隨時檢查瓦斯濃度和溫度,采取一定的安全措施。
(2)用水滅火。用清水槍頭直接向明火或出煙處噴灑水,將明火噴灑滅,并把明火周圍的高溫煤體灑透,待灑下來的水不熱為止,并監測一氧化碳濃度,直至其濃度為0或比自燃前下降很多。
4.2 打眼滅火法
(1)井下打眼滅火法。某些巷道自燃出煙后,就必須通過電煤鉆或巖石注水鉆進行打眼,然后采用管子接通灌漿管路進行灌漿。
(2)地面打眼滅火法。當主要回風巷道發生嚴重的煤層自燃,造成通風系統混亂,威脅全礦井安全時,就必須封閉災區進行地面打眼滅火。
4.3 聯合滅火法
對一些巷道頂、幫的自燃出煙,有時并不是通過打鉆注漿、注膠就能夠解決的。如果打鉆打不到火源,灌下來的漿水不熱,而煙仍源源不斷涌出時,則應進行聯合滅火。
4.4 均壓滅火法
在運輸巷火源地點以外建風門,回風巷建調壓風門,運輸巷風門外安設局部通風機,風筒接過火源地點以里30 m左右,打眼滅火等。
4.5 封閉滅火法
某些礦井煤層自燃后,不能滅火或經采取各種滅火法無效果時,應采取封閉滅火法。
5、煤層自燃防治對策
煤層自燃現象在煤礦開采過程中經常出現,通過研究可以很明顯的發現,煤層自燃現象對煤礦的影響是不容忽略的,其造成的經濟損失也是巨大的,不僅對煤炭資源造成了浪費,還會帶來水資源的白白流失,然而更為嚴重的是出現人員傷亡的慘劇。因此,煤炭火災的防治一直是煤炭系統的重要任務之一。
煤炭火災的防治一般應從以下三個方面進行出發,第一了解火區范圍、第二建立火災預測預報系統、第三滅火等。 從目前的情況來看,對煤層的火區進行勘察,比較普遍的一種方法是利用遙感技術。煤炭火災由多種因素引起,就煤層自燃引發的火災防治來說,主要分為以下幾個階段,第一是在煤層發火之前,這個階段必須要加重力度對通風系統進行維護,對火災樣檢測的傳感單元做好充分的預防措施,而且還要建立起建立控風,防滅火專家系統。第二是在煤層發火以后,這個階段的主要工作是要對火區進行封閉性技術的研究,惰性氣體的防火技術和綜合防火技術,都應該在火區中試用,使得煤層自燃災害得到有效的預防和防治,降低煤礦的經濟損失和社會效益的損失,同時還應該研究出新的技術和新的材料,采用新的綜合的應用技術,使得煤層自燃的災害損失降到最低。從當前的情況來說,在煤礦中有些防火和滅火的技術措施還是很有用的,對煤層自燃能夠起到很好的控制效果,但是,由于煤層自燃的原因有各種各樣的,所以,我們要對煤層自燃進行區域調查,同時我們可以采用多種技術綜合應用,綜合治理煤層自燃的災害,這樣還能夠有效的防止煤層自燃的災害損失,使得煤礦能夠實現高產高效的安全生產。
6、結語
綜上所述,從當前的情況來說,在煤礦中有些防火和滅火的技術措施還是很有用的,對煤層自燃能夠起到很好的控制效果,但是,由于煤層自燃的原因有各種各樣的,所以,我們要對煤層自燃進行區域調查,同時我們可以采用多種技術綜合應用,綜合治理煤層自燃的災害,這樣還能夠有效的防止煤層自燃的災害損失,使得煤礦能夠實現高產高效的安全生產。
(1)對于煤礦生產而言,由于影響煤層自燃的因素有多種多樣,所以對于煤層自燃現象應該從全局出發,整體考慮,采用綜合應用技術措施,這樣才能帶來好的應用效果,將煤礦企業的損失降到最低。
(2)對煤層自燃進行綜合防治,這本身的要素也是多方面的,可以從各個方面進行考慮,比如從巷道布置,工作面位置的確定,改進采煤工藝等,這些都是綜合防治的有效表現和途徑。
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隨著社會的不斷發展,對煤礦生產過程中的管理也越來越嚴格,其中對安全事故的重視度尤為突出。煤礦企業為了保證工作人員在煤礦生產過程中的安全,一般使用“一通三防”技術,從根本上保證工作人員的生命安全,避免在煤礦開采過程中安全事故的發生。在煤礦安全生產的過程中,煤礦企業應當加強對其管理力度,保證技術的可靠性,促進企煤礦企業穩定發展。
1“一通三防”技術在煤礦生產中的重要性
根據一些煤礦生產資料來看,目前我國在煤礦開采過程中仍會發生一些安全事故,如何有效保證煤礦安全生產不僅是煤礦企業所關注的問題,也是開采煤礦工作人員的家屬所注重的問題。為了使工作人員的安全性得到保障,煤礦企業應當加強“一通三防”技術的使用,該技術能夠從根本上杜絕一些煤礦生產中出現的安全隱患。所謂的“一通三防”技術就是指保持礦井通風,防治瓦斯、防治煤塵、防治礦井火災。該技術在煤礦安全生產中發揮著重要作用,其主要表現在以下三個方面。第一,在煤礦生產的過程中就會出現瓦斯在采空區積累、煤塵較多等問題,而這時候礦井通風就很重要,礦井通風能夠有效地將煤礦生產中所產生的瓦斯、煤塵等排出去,從而使得工作人員的生命安全受到保障;第二,總所周知,當瓦斯濃度較高的時候,碰到明火就會發生爆炸,這時候礦井通風就不能發揮到真正作用了,當檢測出礦井中的瓦斯濃度較高時,應當采取相關的措施對井下瓦斯進行抽取,確保瓦斯濃度在安全的范圍內,進而保證了工作人員的生命安全,保證了煤礦安全生產的順利進行;第三,為了進一步安全生產的目的,這時要求煤礦企業在煤礦開采方面的監控技術進行了解,并對其進行引進,將先進的監控技術與煤礦實際生產相結合,在設計圖紙上設計出相應的系統管路機制,從而達到降低安全事故發生率的目的。
2“一通三防”技術在煤礦安全生產中的應用
2.1提高思想認識
礦井所引發的安全事故與其他方面的安全事故相比,其波及的范圍廣,當發生礦井安全事故的時候,范圍最小的是對一個工作面產生影響,最大的是對整個礦井產生影響。同時也會對工作人員的生命安全造成威脅,造成眾多工作人員出現傷亡情況,礦井安全事故的發生還會造成國家財產的巨大損失。隨著國內一些礦井安全事故的發生,國家對煤礦安全生產也愈加重視,并對煤礦安全生產制定相關的規劃,確保煤礦生產過程中的安全性。煤礦企業應當對國內發生過的煤礦生產安全事故進行反思,并從得到相應的經驗,從而在煤礦的生產過程中注意相關的細節,對“一通三防”技術有一個充分的認識,掌握礦井中瓦斯、煤塵及火所造成的危害,提高煤礦企業工作人員的思想認識,將“一通三防”技術落實在實際煤礦生產過程中。
2.2做好通風系統
隨著對煤礦開采的不斷深入,礦井的深度也逐漸加深,瓦斯、煤塵等都會在采空區形成積累。為了使工作人員在礦井中安全生產,井內的通風系統就發揮著尤為重要的作用。通風系統一般分為兩個部分:通風設備及風路。通風設備為礦井中的風流提供動能,使礦井內形成穩定的風流,這樣便于將踩空區所堆積的瓦斯、煤塵等進行排放,將其排放出井外,進而保證工作人員的生命安全;風路的作用就是對風流進行引導,確保風流將瓦斯等順利排出井外,風路連接整個礦井的各個部分。為了使通風系統在使用的時候不會影響到井下運輸及通行,因此應當將通風設備安置在相對方便地方,同時也方便操控人員控制通風系統的風力。通風系統在安置以后還應當安排相關的技術人員對其進行定期檢查,確保通風系統在煤礦開采的過程中正常使用。
2.3加強瓦斯與火的治理
在對煤礦工作面進行設計的時候,應當對其采用合理布置方案,比如排瓦斯石門等,從而對礦井內瓦斯與火進行有效的治理。然而在實際煤礦生產過程中礦井瓦斯涌出的地方不能對其進行準確預測,而這個時候就需要工作經驗多的工作人員對瓦斯涌出地方進行總結,并從中發現其規律,從而保證工作人員的安全。特別注意的是工作人員應當對瓦斯異常區進行檢測,并鑒定該區域的瓦斯含量,避免瓦斯爆炸事件的發生。當工作人員測得某個工作面的瓦斯濃度較高的時候,應當采取相關的措施來降低瓦斯濃度,比如在礦井上安置抽排風機等,從而降低了瓦斯爆炸的風險。礦井內的低濃度的瓦斯及煤塵遇到明火的時候就會發生火災,然而火災的發生往往伴隨著有毒氣體的排放,再加上通風系統在礦井運轉,使得有毒氣體在礦井中大范圍擴散,當工作人員長時間呼吸有毒氣體,就會對其身體造成生命威脅。礦井發生的火災一般分為外因火災與內因火災,煤礦企業應當根據火災類型來制定相關的防治措施,確保礦井內發生火災的概率降低。
3總結
通過近幾年煤礦安全生產資料顯示,“一通三防”技術在煤礦安全生產中發揮著有效作用,不僅保證了整個煤礦生產過程的安全性,還對煤礦工作人員的生命安全作出了重要保障。從而促進煤礦行業穩定的發展。
作者:張凱 于海洋 單位:山東能源肥礦集團梁寶寺煤礦通防防沖二區 山東能源肥礦集團梁寶寺煤礦采煤三區
參考文獻:
一、礦井內因火災及其危害
內因火災是指煤炭在一定條件下,如破裂的煤柱、煤壁、集中堆積的浮煤,又有一定的風量供給,自身發生物理化學變化、吸氧、氧化、發熱、熱量聚集導致著火而形成的火災。內因火災的發生,往往伴有一個孕育的過程,根據預兆能夠在早期發現。但由于火源隱蔽,經常發生在人們難以進入的采空區或煤柱內,要想準確地找到火源比較困難。內因火災理所當然受到人們的重視,成為研究的重點。
二、我國煤礦礦井火災防治現狀
我國煤礦自燃發火非常嚴重,有56%的煤礦存在自燃發火問題,而我國統配和重點煤礦中具有自燃發火危險的礦井約占47%,礦井自燃發火又占總發火次數的94%,其中采空區自燃則占內因火災的60%。這種火災常造成工作面封閉、凍結大量的煤炭資源和昂貴的生產設備,造成工作面、采區風流紊亂,影響礦井正常的生產接替,并造成人員傷亡。由于我國火災基礎理論研究起步晚,防滅火關鍵設備和技術有待完善和配套,有一批亟待解決的技術問題。因此,礦井火災防治工作仍然是礦井安全生產所面臨的一項艱巨任務。
三、隔斷充填技術方案與實施效果
(1)隔斷充填技術簡述。隔斷充填技術是利用發火巷道鄰近的措施巷向著火點或高溫區域邊界處上部(頂部)施工鉆孔,然后通過鉆孔向巷道內灌注碳酸氫銨與水玻璃的混合水溶液,兩種溶液的混合凝固時間要根據鉆孔深度、溶液流速、鉆孔孔徑等參數進行合理化配比,兩種溶液流出鉆孔管口凝固時間要控制到2秒以內,以便可以瞬間凝固、堆積,形成固體隔斷墻,使著火區域(段)形成密閉空間。然后再通過措施巷在密閉空間中間段施工鉆孔,灌注碳酸氫銨與水玻璃的水溶液,兩種溶液流出鉆孔管口凝固時間根據封閉段長度控制在180秒以內合理時間,使溶液可以有充分時間均勻平鋪并全斷面凝固充填巷道。最后通過邊清理凝固體邊噴漿堵漏滅火的方式起到徹底消除火災隱患的目的。(2)隔斷充填技術方案實施步驟。首先通過己15-17-17042回風巷向己15-17-17062回風巷火區高溫段預測首、末點頂板位置(依據前期治理情況綜合分析預測火區高溫段)施工治理鉆孔K1、K2孔,在己15-17-17042回風巷依次對K1、K2孔遠距離灌注碳酸氫銨與水玻璃的混合水溶液,依據實驗室實驗配比濃度和鉆孔深度、溶液流速、鉆孔孔徑等參數進行合理化配比,利用注漿鉆孔套鋁塑管的又重管路使溶液在鉆孔出口處混合,混合時間控制在2秒以內,使溶液可以短時間內混合凝固,進而堆積成“密閉墻”,徹底隔斷火區高溫段,使己15-17-17062回風巷50米高溫段形成一個密閉空間。然后在己15-17-17042回風巷向己15-17-17062回風巷K2孔向里3米位置再施工一個治理鉆孔K3孔,向K3孔再次灌注碳酸氫銨與水玻璃的混合水溶液。己15-17-17062回風巷為下山掘進,外高里低,巷道下山角度為12°至15°,此次兩種水溶液混合時間根據巷道坡度和密閉段長度控制在120秒左右,使其有充分時間均勻平鋪并全斷面凝固充填火區高溫密閉空間。待灌注完畢,充填材料穩定之后,啟封己15-17-17062回風巷,一邊對充填材料進行清挖、一邊對巷道噴漿堵漏的方法解放己15-17-17062回風巷。己15-17-17062回風巷解放出來以后再對己15-17-17060采空區局部高溫點進行近距離徹底治理,短時間內消除火災隱患。(3)隔斷充填技術實施效果。自2011年元月25日己15-17-17062自燃發火以來,十二礦精心組織,采取了隔斷充填、噴漿堵漏、調整優化通風設施、均壓、注氮、注液態二氧化碳、注高分子滅火材料、注黃泥漿、壁后注水泥漿、注碳酸氫鈉、注碳酸氫銨等一系列治理措施,最終成功啟封己15-17-17062進、回風巷,恢復采掘生產。目前,己15-17-17062回風巷已經順利啟封,工作面已經恢復正常生產狀態,徹底消除了火災隱患。
四、隔斷充填治理技術的推廣與意義
“隔斷充填”技術的實施與推廣可以更好的服務于礦井火災治理工作,其低風險、小成本、高時效、易操作的特性可以加速礦井火災治理進度,大大降低人員傷亡與經濟損失,提高煤礦生產行業的安全指數。
查莊煤礦于1968年建成投產,開采已有40年歷史,自然條件特殊,安全生產的條件較為復雜。礦井通風網絡復雜,系統調控難度大;瓦斯涌出異常區逐年增加,瓦斯問題突出;煤塵具有強爆炸性,爆炸指數較高,煤塵威脅明顯;開采的煤層多數為1~2類自燃煤層,發火期較短、范圍廣,防滅火形勢嚴重。礦井在通風、瓦斯、煤塵、自燃發火方面的隱患均十分突出。在礦井生產向深部和邊界轉移的衰老期,這些隱患更為明顯。如何對上述隱患進行有效治理,已經成為礦井安全健康、可持續發展的關鍵。
1 礦井災害分析評價
1. 1 礦井通風系統演變及現狀
(1)礦井通風補充演變。第一階段:查莊煤礦建井初期的通風方式為中央邊界式,即副井進風,南風井回風。
第二階段: 20世紀70年代末期查莊煤礦與中高余煤礦合并后,通過井下巷道改造,通風系統改造為混合式通風,即由查莊副井、中高余副井進風,南風井、西風井回風。
第三階段: 20世紀90年代初期礦井進行改擴建,在工廣內新打1座新副井,老副井改造為新主井,老主井報廢,在井田深部新建1座北風井,于1994年投入使用,同時報廢了風機已經老化的西風井,通過礦井通風系統改造,通風系統形成新副井、中副井進風,南風井、北風井回風。
第四階段: 2000年,因開采南風井煤柱,需要報廢南風井,將老主井改造為中央風井,通風系統隨即改造為新副井、中副井進風,中央風井、北風井回風。第五階段: 2004年因生產接續緊張,需要開采中井煤柱,又將中副井充填報廢,形成現在的新副井進風,中央風井、北風井回風的混合式通風方式。
(2)礦井通風系統現狀。目前通風狀況:北風井裝備2臺型號為G4-73-11№28D型離心式通風機,配備JS-1512-12型電動機,功率330 kW,擔負上組煤-350 m水平以下各采區的通風任務。中央風井裝備2臺對旋軸流式通風機,型號為BDK-8-№20,配備YBF315L2-8型電動機,功率2×110 kW。擔負-250 m水平以上采區和-350 m下組煤西翼采區的通風任務。
1. 2 當前礦井通風系統評價和今后可能出現的問題
隨著礦井生產向深部延深和邊界拓展,當前礦井通風系統的存在問題已經凸顯出來,北風井通風能力逐漸不足,主扇風機已經多年滿負荷運轉,且風機呈現老化趨勢;中央風井通風目前生產條件下能力趨于富裕過剩。
當礦井淺部水平生產逐步結束而轉向深部生產水平后,目前的通風系統將不能滿足生產的需要,必須進行相應的改造,否則礦井生產將難以為繼。
1. 3 瓦斯情況礦井歷年瓦斯鑒定均屬低瓦斯礦井
礦井生產初期淺部水平煤層瓦斯賦存量小,瓦斯涌出量不大。第1次瓦斯異常涌出發生在5405工作面, 1992年1月工作面上隅角瓦斯積聚超限達到2%以上,導致工作面停產8 d,采取改變通風系統由上行風改為下行風等措施后,生產得以繼續。
下組煤-250 m水平7500采區投產后,采掘工作面均出現瓦斯異常涌出現象,瓦斯涌出量明顯增大。1994年礦井瓦斯鑒定,采區瓦斯相對涌出量達到12. 13 m3/,t被定為低瓦斯礦井高沼氣區,按高瓦斯礦井的標準要求進行裝備和管理。自此以后,五、七層煤采掘工作面瓦斯異常涌出現象經常出現,尤其是7600、7700采區掘進期間還出現過瓦斯動力噴出現象。隨著生產的不斷向深部延深,采空區面積增大,地質條件的復雜,非正規生產區域增加,瓦斯管理的難度不斷加大,任務更加艱巨。
1. 4 煤 塵
查莊煤礦開采的煤層其煤塵均具有爆炸性,爆炸指數37. 31% ~44. 53%。當生產過程中空氣中懸浮煤塵達到一定濃度,遇到高溫火源就能發生煤塵爆炸;另一方面,礦工長期吸入粉塵可導致矽肺病。
經過多年的綜合防塵治理,井下作業環境狀況已大為改善,然而仍存在大量問題和隱患。一是生產過程中綜合防塵措施落實不到位,放炮、運輸等各個生產環節都安裝了防塵設施,卻不能正常使用,有應付檢查的現象。究其原因,主要是職工的安全意識淡薄,對煤塵的危害認識不足,還沒有樹立起生命第一健康是基礎的人生新觀念,表現出安全教育的滯后。二是綜合防塵的治理手段落后,技術水平低,防塵自動化應用差距較大。
1. 5 自然發火
目前開采的二、三、九、十層煤均屬易自然發火煤層,實驗室最短發火期在43~67 d之間,一般在6~12個月。自1968年建礦到2006年底,生產原煤4213. 86萬t,共發生礦井火災14次,其中內因火災13次,外因火災1次,百萬噸發火率0. 34。按發火部位分析,發生在采空區煤柱和浮煤的火災9次,占64. 3% ;發生在掘進巷道內火災3次,占21. 4% ;其他火災2次,占14. 3% ; 1997年以前,火災事故主要發生在3200、3400、3600等采區,因出現嚴重的煤炭自然發火而凍結煤炭儲量和封閉采掘工作面機械設備,對礦井安全生產造成嚴重威脅,給正常安全生產造成較大被動。
隨著礦井生產進入后期,一方面前進式開采導致大面積采空區處于通風系統的包圍之中,采空區漏風難以避免,殘留煤炭長期氧化蓄熱;另一方面,生產接續緊張導致采場布局中防治自然發火的技術要求難以有效落實;第三方面是31200西翼采區、南風井煤柱采區、中井煤柱采區都臨近末采,采區煤柱的周圍均為采空區,是最易產生煤炭自然發火的時期,在掘進貫通老巷時已經出現過高溫水蒸汽現象。因此,礦井生產后期的自燃發火隱患將愈來愈突出,防滅火的任務越來越艱巨。
1. 6 其他災害
隨著礦井開采深度的增加,地溫災害將越來越明顯地影響職工身心健康和安全生產。當前開采深度在-700 m以下,局部地點溫度在23℃以上,隨著開采深度的增加,地溫梯度增加更大。
下組煤8、9、10層開采期間高氮低氧現象明顯,特別是盲巷、采空區等地點尤為突出,若通風管理不善、臨時停風、微風無風等,造成井下局部地點空氣成分發生變化,出現高氮缺氧,極易引起人員窒息死亡。
2 “一通三防”建設目標
建立安全合理、穩定可靠的礦井通風系統,杜絕瓦斯、煤塵、自然發火等重大災害事故和“一通三防”方面的各類事故,為礦井的安全生產創造良好的通防條件。
努力提高礦井“一通三防”管理水平,促進礦井“一通三防”各項工作不斷上水平、上臺階,保持通防質量標準化礦井水平和通防安全示范化礦井水平。
面對出現的各種新問題和不斷惡化的生產條件,提出超前性的措施和應對策略,確保“一通三防”各項工作適應新形勢的需要,為建設本質安全型礦井提高礦井的抗災能力發揮重要作用。
3 主要通防災害防治規劃
3. 1 礦井通風系統
礦井通風系統是安全生產的基本條件,是“一通三防”各項工作的基礎,立足當前,兼顧長遠,確保礦井通風系統合理穩定可靠,有足夠的通風能力,在礦井生產的不同階段能時時滿足生產的需要是礦井通風管理的首要任務。
(1)充分發揮現有風井主要通風機的通風能力,優化調整通風系統,合理調配,保證當前一段時間礦井通風系統滿足生產的需要。但隨著淺部生產采區的結束,當前的通風系統已不適應生產的需要,北風井供風能力緊張,中央風井供風能力有富裕。通過優化調整,掘進-350 m改造回風巷,將-350m水平部分網絡調至中央風井供風,充分發揮中央風井的通風能力為深部生產采區服務,初步緩解了北風井供風能力不足的矛盾。
(2)分析掌握北風井和中央風井主要通風機的運行狀況,適時提出更換主要通風機方案。北風井主要通風機型號為G4-73-11№28D型,前導器葉片全打開,滿負荷運轉多年,達到最大通風能力,當采場發生變化時,井下調風相當困難。另一方面,風機本身質量差,長期滿負荷運轉,效率較低,從運轉的可靠性和經濟性2個方面分析,都應盡快更換北風井主要通風機。
中央風井主要通風機型號BDK-8-№20型,最大排風量3 800 m3/min,要達到為-350 m水平部分采區服務的目的,預計要出現排風量不足的問題。另一方面,在礦井生產的末期,要回收北風井煤柱,報廢北風井,全礦井就只能利用中央風井來排風,其通風能力肯定不能滿足需要,到時必須更換中央風井主要通風機。
(3)強化通風系統管理,確保在生產接續緊張,采場調整頻繁的條件下,礦井通風系統的合理穩定可靠,有足夠的通風能力。強化通風系統的日常管理,從巷道布置設計到施工與維護、通風系統調控等方面采取措施,提高有效風量率,提高通風系統的運行質量。根據采場接續安排,做到超前分析,預測礦井通風系統的變化,制定年度通風系統優化調整的方案和計劃,提前做好實現礦井通風系統的順利延續和變化工作,做到通風網絡不斷簡化,通風系統保持適時優化。
(4)進一步提高局部通風的安全保障,加大對旋式局部通風機的投入,逐步淘汰11 kW及以下的局部通風機,實現“雙風機、雙電源,自動切換、自動分風”,確保掘進巷道的風速、風量符合設計要求。
3. 2 防治瓦斯
礦井開采的后期,采場逐步向礦井邊界和深部轉移,瓦斯的隱患將逐步加重,瓦斯的危害將更加突出。尤其是低瓦斯礦井的高瓦斯異常區域,瓦斯賦存不規律,受地質構造的影響較大,平常生產中出現瓦斯異常涌出機率很少,人們往往容易出現松懈麻痹的心理,一旦出現瓦斯突然涌出,又往往很難及時發現,相關治理瓦斯異常涌出的措施跟不及時,這是治理瓦斯的最大隱患。
防治瓦斯的重點區域:一是五層、七層采區。靠近深部五層、七層的瓦斯,賦存量逐漸增加,采掘生產地點瓦斯涌出相應增加,尤其是靠近井田邊界斷層處的生產采區,瓦斯異常涌出現象將更加突出。二是深部三層煤采區,瓦斯賦存量有明顯增加的趨勢。從31200東翼深部采區部分采煤工作面回風隅角瓦斯涌出量上升,就能看出來。三是采空區積存大量瓦斯。五、七層采空區幾乎可以說都是瓦斯庫,瓦斯積聚嚴重;其它地點采空區雖然瓦斯積存量不足特別高,但往往出現高二氧化碳高氮等現象。
防治瓦斯的重點地點:一是五、七層煤采煤工作面回風隅角。該范圍內瓦斯超限甚至瓦斯積聚嚴重,當實行無煤柱開采時,采煤面進風隅角及整個切頂線都有出現瓦斯超限的可能。二是五、七層煤采空區密閉堵附近,墻內瓦斯積聚,墻外瓦斯超限。三是五、七層煤掘進工作面,這些地點炮眼內一般均能檢測到瓦斯。當掘進至斷層附近,尤其是斷層組附近時,很容易出現瓦斯動力現象,呈現瓦斯從炮眼內噴出。而掘進工作面又是礦井通風的薄弱環節。
防治瓦斯措施:一是認真貫徹落實“先抽后采、監測監控、以風定產”瓦斯治理十二字方針,把提高防治瓦斯重要性認識真正落實到行動上,落實到現場上。瓦斯危害巨大,人人皆知,然而為什么瓦斯爆炸卻仍時有發生,讓我們震憾。究其根源,防治瓦斯措施落實有差距,不能慎之又慎,持之以恒的抓好措施是關鍵所在。因此,防治瓦斯必須克服形式主義,實實地地抓好措施在現場的落實,不能有絲毫的懈怠和馬虎,實踐證明,只要真正重視防治瓦斯工作,能夠及時發現隱患苗頭,我們完全有能力治理好瓦斯,消滅重大災害事故的發生。二是根據不同區域、不同地點瓦斯涌出特性,制定有針對性專項措施。三是強化特殊生產地點的瓦斯管理。四是完善礦井瓦斯監控系統,提高技術裝備水平,充分發揮其安全保障作用。
3. 3 防治煤塵
煤塵事故是礦井潛在的重大事故隱患,而綜合防塵工作關系到生產全過程的每一個環節,人為因素制約較大,管理難度大。要求我們必須高度重視,認真落實每道生產工序,各個揚塵環節的綜合防塵工作。一是強化人本管理,加強職工和各級管理人員培訓教育工作,真正把綜合防塵工作轉化為職工的自覺行動。二是層層分解管理責任,抓檢查,嚴考核,把各項措施落實到現場。三是加大投入,提高技術創新水平,逐步實現綜合防塵自動化。
3. 4 防治自然發火
自然發火的隱患將始終伴隨著生產全過程,按照“以防為主、防治結合”指導思想,建立礦井防滅火防治體系。從預防上入手,把主要精力、措施放在“防”上。預防內因火災的主要方法是消除形成自然發火事故的基本條件,煤炭自燃的三個條件只要消除或改變其中一個或一個以上的條件,就可防止或控制自然火災。
現場措施上一是提高密閉質量、二是加大防滅火注漿量、三是應用通風均壓調整、四是加強檢測監控。實施“人機結合”自然發火監測預報體系,充分發揮防滅火束管監測系統和瓦斯監測監控系統作用,強化瓦斯檢查員的現場檢測檢查力度,做到監測監控。從生產布局、采掘工藝、防滅火裝備與材料、工藝,到措施的現場落實等方面采取綜合措施。落實好防滅火規劃、研究、布置、檢查、分析、總結“六個環節”,把好巷道設計、材料計劃、安全技措、防滅火設施質量、防滅火隱患和防滅火救災預案“六個關口”。
4 結 語
(1)“一通三防”工作是煤礦安全生產的基礎工作,更是重中之重的工作,各級人員都要高度重視,切實擺正“一通三防”工作與其他工作的關系,嚴格落實制度、強化管理,消除“一通三防”事故隱患。
當前,煤礦地下礦井開采過程中,導致礦井危害的主要因素除了地質災害以外,還包括煤層瓦斯氣體、煤炭粉塵、震動噪音、透水、地下火災等安全隱患。不同的因素導致的安全危害不一樣,具體如下:
1 煤層瓦斯
煤礦瓦斯屬于游離于煤礦巖層結構內的一種易燃易爆性混合氣體。瓦斯的滲透能力高,不能維持生物呼吸,煤礦瓦斯的主要危害形式有瓦斯窒息、瓦斯燃燒、瓦斯爆炸以及瓦斯爆炸引起的煤塵爆炸或火災等連鎖反應。
2 煤塵危害
煤塵是指在煤炭開采、運輸和加工過程中產生的固體小顆粒。煤塵具有嚴重的污染性能,可誘發人體煤肺病。地下礦井中,當煤塵濃度和氧氣濃度達到一定極限時,如果有明火引燃,則會發生煤塵爆炸,其危害性十分巨大。
3 煤礦火災
煤礦火災是指煤礦采掘過程中,因礦物質自燃或者人為因素導致的發生在煤礦井下巷道、采場、采空區等地點的非控制性燃燒災害。另外,能夠威脅與波及煤礦井下安全的地面火災,也屬于煤礦火災。煤礦火災的危害性波及范圍較廣。
4 礦井水害
煤礦生產過程中,由于開挖爆破或巖層結構形變沉降導致煤礦周圍的地下水文體系嚴重受損,造成地面水體或地下巖層結構中的地下水體通過裂隙、斷層、塌陷區等各種通道突入礦井采空區、巷道及作業面形成的礦井透水事故。
二 煤礦實施“一通三防”工作的重要性
煤礦“一通三防”工作指的是針對煤礦生產過程中的礦井通風、瓦斯防治、煤塵治理、防火滅火的安全技術管理工作。根據近年來的導致煤礦事故頻繁發生的原因分析,由于煤礦“一通三防”工作落實不到位而導致的礦難事故具有以下嚴重性:
1 突發性:煤礦礦井事故往往是由于安全生產管理疏忽導致瓦斯、煤塵爆炸以及透水火災事故在瞬間發生,突發性較強。
2 高危性:礦井事故的發生往往會造成重大人員傷亡和財產損失,給所有井下作業人員的生命財產造成嚴重威脅。
3 破壞性:不論哪種礦井事故發生,往往導致礦井井下工程和生產設備系統遭到嚴重破壞,造成生產中斷癱瘓,也給事故搶險增加了難度。
4 繼發性:很多礦井事故發生后,易在較短時間內誘發其他相關危害性事故,具有很大的連鎖性反應和危害。
鑒于此,為了保障當前煤礦井下開采的安全高效運行,杜絕煤礦重大礦難事故發生,針對煤礦危害性較高的礦井安全生產隱患,進行科學高效的管理與防治,實現礦井通風、瓦斯治理、煤塵防治、以及火災防滅等煤礦“一通三防”工作的綜合性管理,有利于推動煤礦資源的科學性開發,同時,也有利于促進現代社會經濟的和諧穩定發展。做好煤礦“一通三防”管理工作,意義深遠,責任重大。
三 當前煤礦“一通三防”管理工作的現狀
近年來,隨著煤炭市場供求關系的緊張,煤炭資源的礦井開發呈現規模化趨向,煤炭經濟的迅速增長,導致了很多煤炭企業在生產運行過程中受經濟利益驅動,安全生產的管理意識嚴重滯澀,組織監管機構散亂;過于注重生產效益,忽視了安全生產管理,造成了煤礦“一通三防”管理工作的嚴重弱化和脫節,給煤礦井下安全開采滯留了大量的安全隱患和弊端。
盲目擴大生產規模,超強化生產,井下安全通風設施配置不高,煤層瓦斯、煤塵等毒害物質處理不善,防滅火放透水設施不到位,致使有些礦井因此引發了重大瓦斯爆炸、煤塵爆炸、火災及透水等安全事故,造成極大地生命財產損失,同時也給煤礦的“一通三防”管理工作敲響了警鐘。
因此,如何搞好煤礦“一通三防”管理工作,杜絕重特大礦井事故發生,是現代煤炭企業實現安全生產管理工作的首要任務。
四 新形勢下加強煤礦“一通三防”管理工作的措施
新形勢下,加強煤礦資源生產開發的“一通三防”管理工作,需要堅持科學高效、嚴謹落實、優化監控的原則與措施進行實踐和落實:
1 強化責任意識,增強煤礦安全防患管理觀念
煤礦開采安全生產,關系到廣大礦工群眾的生命財產安全。在生產運行過程中,必須強化管理人員的責任意識,認真執行“一通三防”的各項技術措施,增強煤礦安全防患觀念,杜絕麻痹輕率思想,提高安全生產素質。
2 嚴格執法整頓,加大煤礦“一通三防”監管力度
煤礦開采屬于高危性行業,“一通三防”管理工作必須由高素質的監管機構進行長期高效的依法保障和落實,相關單位要基于長遠高度,深化煤礦“一通三防”管理理念,確保煤礦開采的安全生產運行。
3 完善管理機制,優化煤礦安全生產程序控制
科學有效的管理機制,有利于煤礦“一通三防”工作的正常開展與落實,新形勢下,根據實際需要,建立和完善煤礦“一通三防”安全生產監管工作機制,科學規劃安全監控預案,建構煤礦安全生產法律保障體系,
4 拓展融資渠道,保障煤礦“一通三防”管理設施投入
市場經濟環境下,煤礦安全生產必須具有一定的資金保障,主管部門要充分整合各種有利資源,拓展多種融資渠道,保障煤礦開采安全生產機械設備的充備供應與資金投入,保障煤礦“一通三防”管理工作的高效運行。
5 優化資源配置,落實煤礦安全生產技術實踐
現代科技的創新與應用,推動了安全采煤技術的發展,煤礦“一通三防”管理工作,要嚴格煤炭資源開采設施的配置與保護,利用有效措施,開發煤炭瓦斯、火災、煤塵、透水等危害的綜合治理與管控。
6 實行輿論監督,發揮社會安全治理的作用