如何当好一名通防技术员

如何当好一名通防技术员内容摘要：

煤矿最危险的事故，因为存在高浓度的瓦斯源和火源，这时如果处理不当（如随意停风、减少风量等），火源的燃烧虽然熄灭，但高浓度的瓦斯与空气混合很容易使混合气体达到爆炸界限，一旦遇残余的火星就会引起爆炸。 因此，对煤矿井下 瓦斯燃烧事故，在处理时应格外小心。 三 、 肥城矿区瓦斯涌出来源分析 煤 (岩 )层中的瓦斯含量的大小取决于两个方面的因素：一是成煤过程中生成 17 瓦斯量的多少，主要是煤系地层中煤层的多少、含煤系数、成煤条件、及煤的变质程度等；二是瓦斯的后期保存、运移条件，主要影响因素是煤层边界条件、埋藏深度、煤层倾角、围岩透气性以及水文地质等。 肥城矿区开采煤层的煤种为气煤和气肥煤，属中等变质程度的煤种。 与瓦斯含量相关的指标如含碳量一般为%～ %，挥发份为 %～ %。 理论上分析煤层中 的瓦斯含量应是比较高的 (可达到 12～ 22m3/t)，但从日常检测与鉴定结果看，瓦斯含量 (瓦斯涌出量 )并不高。 初步分析主要原因是地质构造及地下水流活动的影响，从而构成了煤层中瓦斯的早期运移与排放的良好条件。 肥城矿区地质构造极为复杂，大小断层纵横交错，造山活动形成的近似走向的 F F F F10，以及斜交地层走向的束状断层，如 F2 F F1 F27等，均为受张性应力作用形成的高角度开放性正断层，附生断层也较多，且以正断层居多。 整个煤田受到了纵横交错断层网的切割，变得很不完 整。 第四系冲积 (岩 )层形成前，多数断层露出地表，直接与大气连通，加之煤层埋藏较浅，煤层中的带压瓦斯受到断层形成时的卸压作用，便迅速向断层处运移，并通过断层及破碎带排放掉。 煤层中现存瓦斯仅是保留下来的一小部分。 由于矿区内断层较多，特别是开放性正断层较多为瓦斯的早期逸散创造了条件，使煤层中瓦斯普遍较低，这是矿区瓦斯管理有利的一面。 同时瓦斯在运移、排放过程中，受到断层应力及破坏带等因素的影响，形成了瓦斯含量分布的不均匀性，导致了生产过程中瓦斯的不均匀涌出，即瓦斯异常涌出，给矿区瓦斯管理带来了难度。 这种不均匀分布形 成原因初步分析有以下两个方面： (1)沿较大断层两侧形成瓦斯富集带 落差较大断层形成初期，由于直接连通地表，煤层中伴有压力的瓦斯受到断层的卸压作用，沿煤层孔隙、裂隙向断层处迁移，并通过断层排到大气中去。 但随着时间的推移，断层应力逐渐趋于稳定，断层处受上覆岩层的应力作用，在断层两侧形成应力集中带，应力相对增高，透气性逐渐减弱。 同时断层充填物受地下水及上覆岩层的应力作用，形成断层泥等充填带，致密性提高，透气性减弱， 18 使向断层处迁移的瓦斯在断层附近保存下来，形成了断层两侧的瓦斯富集带。 (2)断层附生构造为瓦斯提供 了赋存空间 大断层附近的附生构造较多，如小断层、褶曲、裂隙等，因受断层形成时的应力破坏而形成，自身比较破碎，微空隙、节理、裂隙发育，为瓦斯提供了赋存的空间，而这些小构造的连通条件又不好，当瓦斯向大断层运移时部分瓦斯便在此保留下来，形成了附生构造复杂区域的瓦斯含量富集。 综上所述，由于瓦斯的运动与滞留关系所致，形成了矿区瓦斯含量分布的不均匀，断层构造附近区域瓦斯含量较高。 当掘进工作面接近或通过这些区域时瓦斯涌出量增加，即发生瓦斯的异常涌出现象。 流动的地下水是瓦斯运移、释放的良 好媒介。 肥城矿区富含地下水，主要含水层有四灰、五灰、奥灰，四灰分布在 8层煤的顶板，五灰、奥灰位于 10层煤的底板下平均 20余米。 含水灰岩的岩溶、裂隙发育，水的动储量大，约为 方米 /时，其补给水源来自地表，即通过裸露的大于 60平方公里的岩层，接受大气降水进入煤系地层。 这种地下水长期补给与排泻活动，加之导水断层的水力联系，使地下水直接或间接的对瓦斯产生影响。 渗入煤层中的水分子与煤相互作用，破坏了煤与瓦斯之间的作用力场，减弱和破坏了瓦斯的吸附能力，使吸附状态的瓦斯减少，游离状态的瓦斯增多，而游离状态的瓦斯又 受水活动的直接影响，一部分溶解于水，另一部分随重力水的流动而被携带走，久而久之对后期瓦斯运移、排放构成了良好渠道。 地下水对煤层中瓦斯含量的影响，比较明显的例证是 8层煤，其回采过程中瓦斯涌出量为各煤层中最低，主要是受顶板四灰水的影响。 一是地下水长期流动的熔解与携带的自然因素；二是开采前疏水降压对瓦斯起到了排放作用的人为因素。 上面分析的地质构造和水文地质两个因素是肥城矿区瓦斯含量较低，属于低瓦斯矿井的主要原因。 19 矿井瓦斯涌出量统计表 (表 1) 单位 瓦斯 (m3/d) 二氧化碳 (m3/d) 2020年 2020年 2020年 2020年 杨庄矿 曹庄矿 1728 陶阳矿 国庄矿 查庄矿 白庄矿 6840 表 1统计了 两年来各矿瓦斯涌出情况，从历年瓦斯鉴定资料看，矿区西部矿井瓦斯涌出量明显高于东部，以杨庄矿和曹庄矿为最低。 而查庄矿和国家庄矿则偏高，杨庄和曹庄矿在日常瓦斯检测中，采掘作业场所极少查到瓦斯，西部矿则大多数能够检测到瓦斯。 瓦斯异常涌出现象也反映了这一规律。 全公司统计的 40余起瓦斯异常涌出，东部四矿仅占 4起，且涌出量和涌出形式都低于西部三矿。 形成这种现象的原因，初步分析与煤层埋藏深度及地质构造有关。 由于矿井开采条件不同，在瓦斯鉴定时对和煤层瓦斯涌出情况进行分别测定困难较大。 特别是肥城 煤田的下组煤，煤层间距较近，一般采取联合布置的开拓方式，多煤层同时开采，使各煤层特别是各层的采空区瓦斯涌出情况很难分别测定。 为了便于瓦斯管理，掌握各煤层瓦斯涌出量情况，我公司曾在 2020年对具备条件的几个矿井的瓦斯鉴定资料进行总结，分层统计出各煤层的瓦斯相对涌出量 (见表 2) 各煤层瓦斯涌出量情况统计表 单位： m3/t (表 2) 煤层名称 一般涌出量 最低涌出量 最高涌出量 二 1 三 ～ 3 五 ～ 1 六 ～ 七 ～ 八 ～ 九 十 4～ 5 统计结果表明，回采工作面瓦斯涌出量以七层煤为最高，其次是三层、十层，比较低的是八层。 后期检测结果及异常涌出次数证明，这个结果基本上符合各煤 20 层含量的实际情况。 统计的 40余起瓦斯异常涌出案例有 21起发生在七层，有 4起发生在三层，十层煤统计的相对量虽然较高，但至今还没有发生瓦斯异常涌出，分析原因是九、十层距离较近，十层煤瓦斯含量受九层煤采空区的影响，而本煤层瓦斯含量并不高。 五层煤 1994年以前的回 采量较少，统计的相对涌出量不高，然而截止目前已发生瓦斯异常涌出 7起，应列入瓦斯较高煤层管理。 查定瓦斯来源的具体方法是在矿井掘进区、采煤区的回风流中，测定瓦斯浓度和通过的风量，计算其绝对涌出量，然后以全矿井的绝对涌出量为百分之百，计算生产区、准备区和采空区的瓦斯涌出量的百分比。 肥矿公司 2020～ 2020年瓦斯涌出来源情况统计表 (表 3) 项目 时间 (年 ) 涌出量 (m3/d) 准备区 生产区 采空区 涌出量 % 涌出量 % 涌出量 % 瓦斯 (ch4) 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 2020 总之，矿井瓦斯涌出来源的影响因素很多，变化也很大，所以我们每年都要对矿井进行瓦斯鉴定，及时分析瓦斯涌出来源及其变化情况，以便采取措施进行处理。 为了摸清矿井瓦斯涌出来源及其分布规律，因地制宜地采取治理措施，在近几年的瓦斯鉴定工作中，我们注重了对矿井瓦斯涌出来源的分析，在设点上实行了准备区、生产区、采空区的分别控制和统计分析，基本上掌握了各区域瓦斯涌出量在矿井瓦斯涌出量中所占的比例 (见表 3) 由表 3可以看出，肥城矿区瓦斯涌出来源主要来自采空区，采空区瓦斯涌出所占比例约为 65%，特别是近两年达到了 70%以上，其次 是生产区占 20%左右，最小的是准备区占 15%左右。 从以上分析可以看出，采空区是我们矿区瓦斯涌出的主要来源，所以我们要 21 制定相应的措施防治采空区瓦斯异常涌出，一是要加强对采空区密闭的检查，及时维修损坏的密闭，密闭前要设置栅栏和警标，严禁人员随便进入，二是残采、带采帮煤、回收煤柱等要制定专门的安全措施，防止采空区瓦斯异常涌出。 四 、 瓦斯爆炸的条件 瓦斯爆炸的发生必须具备三个基本条件，一是瓦斯浓度在爆炸界限内，一般为 5%16%；二是混合气体中氧的浓度不低于 12%；三是有足够能量的点火源。 中瓦斯的浓度 瓦斯爆炸发生的浓度界限指的是瓦斯与空气的混合气体中瓦斯的体积浓度，当瓦斯浓度达到 %时，理论上瓦斯可以同空气中的氧气完全反应，从而放出最多的热量，因此，爆炸的强度最大。 在实际测量中，最大瓦斯爆炸强度往往比该浓度高一点，达到 10%左右。 当与瓦斯混合的空气成分发生变化时，例如其中混入了其他可燃气体或人为加入了过量的惰性气体，则上述瓦斯爆炸的界限就要发生变化，这种变化通常是不能忽略的。 瓦斯空气混合气体中氧气的浓度必须大于 12%，否则爆炸反应不能持续。 煤矿井下的封闭区域、采空区内 及其他裂隙等处由于氧气消耗或没有供氧条件，可能会出现氧气浓度低于 12%的情况，其他巷道、工作场所等一般不存在氧气浓度低于 12%的条件，因为，在此条件下人员在短时间内就会窒息而死亡。 点火源能够引起瓦斯爆炸的三个条件是温度不低于 650℃、能量大于 和持续时间大于爆炸感应期。 这三个条件通常很容易满足。 在煤矿开采过程中，对一些不可避免的火源有时需要采取特殊的技术，使其不能满足点燃瓦斯的点火条件。 例如，井爆破时产生的火源，温度高达 2020℃，但持续的时间很短，小于爆炸感应期，因此， 不会引起瓦斯爆炸。 五 、 瓦斯爆炸条件在煤矿井下存在的可能性 引起瓦斯爆炸的三个条件必须同时具备才能引起爆炸，缺一不可。 在煤矿井下生产环境中，这三个条件可能同时存在吗。 在哪些地点出现的可能性较大呢。 22 煤矿井下生产过程中，涌出的瓦斯被流过工作面的风流稀释、带走。 当工作面风量不足或停止供风时，以瓦斯涌出地点为中心，瓦斯浓度将迅速升高，形成局部瓦斯积聚。 《煤矿安全规程》规定：采掘工作面内，体积大于 的空间内瓦斯浓度达到 2%时即构成局部瓦斯积聚，就必须停止工作，撤出人员。 以一个断面积 8m2 的煤巷掘进工作面为 例，若正常通风时期供风量为 200m3/min，回风流瓦斯浓度为 %，则工作面绝对瓦斯涌出量为 1m3/min。 假设新揭露断面及距该断面 10m 范围内的煤壁涌出的瓦斯占掘进工作面总瓦斯涌出量的 50%，则如果工作面停止供风，该 10m 范围内平均瓦斯浓度达到爆炸下限 5%只需要 8min。 若考虑空间瓦斯分布的不均匀，在局部区域达到瓦斯爆炸界限的时间将更短。 当工作面有一定风量供给时，稀释该 10m 范围内的瓦斯（ ） ,使其低于爆炸下限的风量仅需大于 10m3/min。 由此可见，在井下停风时，很容易形成瓦斯爆炸的 第一个基本条件，即使是低瓦斯矿井也应特别注意。 进入井下的新鲜空气中，氧气浓度为 21%。 由于瓦斯、二氧化碳等其他气体的混入和井下煤炭、设备、有机物的氧化、人员呼吸消耗，风流中的氧含量会逐渐下降，但到达工作地点的风流中，氧含量一般都在 20%以上。 在形成瓦斯积聚时，混合气体中瓦斯浓度增高到 10%时，混合气体中氧浓度才下降到 18%；只有当瓦斯浓度升高到 40%以上时，其氧浓度才能下降到 12%。 因此，在瓦斯积聚的地点，往往具备爆炸的第二个条件：氧浓度大于 12%。 在恢复工作面通风、排放瓦斯的过程中，高浓度的瓦斯与新鲜风 流混合后得到稀释，氧浓度迅速恢复并超过 12%。 此时，如果不能很好地控制排放量，则这种混合气流的瓦斯浓度很容易达到爆炸范围。 因此，排放瓦斯必须制定专门的措施。 能引起瓦斯爆炸的点火源很多，主要可分为四大类。 这类点火源的特点是伴随有燃烧化学反应。 如明火、井下焊接产生的火焰、放炮火焰、煤炭自燃产生的明火、电器设备失爆产生的火焰、油火等。 炽热的表面，如电炉、白炽灯、过流引起的线路灼热、皮带打滑机械摩擦引 23 起的金属表面炽热等都会引起瓦斯爆炸。 白炽灯中钨丝的工作温度高达 2020℃ ，在该温度下钨丝暴露于空气中就会发生激烈的氧化，从而立刻便会点燃瓦斯。 因此，煤矿井下使用专用的照明灯具，以防止灯泡破裂时引燃瓦斯。 炽热的废气或火灾产生的高温烟流也会引起瓦斯爆炸，这主要是由于它们与瓦斯相遇时发生氧化、燃烧等化学反应所致。 瓦斯的引燃温度在 650℃，机械、电器设备等的表面温度持续升高或防爆电器内部发生失爆时都可能达到这一温度，保持机械设备地点的供风可大大降低其表面温度。 矿用设备在使用过程中的摩擦和撞击所产生的火花可引燃瓦斯。 如跑车时车辆和轨道的摩擦、金属器件之间的撞击、 钢件与岩石的碰撞、矿用机械的割齿通巷道坚固岩石的摩擦、巷道塌落时岩石通岩石的碰撞（主要是火成岩等坚硬岩石间的碰撞）等都能产生足以引燃瓦斯的火花。 铝作为金属结构材料应用在许多工业部门，不久之前还被认为是安全的。 但是，煤矿中由于采用铝合金造矿用设备而发生了多起矿井瓦斯爆炸事故。 由于铝合金及纯铝制成的试件同生锈钢表面摩擦碰撞都产生足以引燃瓦斯的火花，因此，世界各国都。