【正文】 抽放系統(tǒng)安全措施 .....................................................................53 抽放泵站安全措施 .....................................................................53 檢測、監(jiān)控系統(tǒng) .................................................................................54 檢測、監(jiān)控參數(shù)的確定 .............................................................54 檢測儀器、儀表的配備 .............................................................55 抽放瓦斯檢測人員操作 .....................................................................55 瓦斯泵站安全操作 .............................................................................579 瓦斯抽放工作管理 ....................................................................................59結(jié) 論 ............................................................................................................60致 謝 ............................................................................................................61主要參考文獻(xiàn) ................................................................................................62 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 引言瓦斯抽放工作歷史悠久，據(jù)資料記載，早在 1730 年，英國Whitehaven 煤礦 Saltom 豎井掘至 深時，有瓦斯涌出，當(dāng)時人們用直徑 248。50mm 管密閉后，將瓦斯引至井外，供當(dāng)?shù)匾晃粚W(xué)者的實(shí)驗(yàn)室用。原蘇聯(lián)在帝俄時期，大約于 1907 年在尤索夫克的中央礦井內(nèi)把莫梁寧諾夫?qū)拥呐R近層大量噴出瓦斯進(jìn)行引排。1923 年日本在夕張煤礦的最上部坑道密閉中，接管將自然涌出的瓦斯排至地面。德國魯爾煤田Mansfeld 煤礦 Rottersbank 第一層向頂板上打直徑 248。280mm 鉆孔貫穿各層時，有高壓瓦斯噴出，當(dāng)時 Sehrodter 博士決定排放瓦斯，向孔內(nèi)扦入套管，用水泥砂漿封孔，聯(lián)管直徑為 248。80mm，瓦斯排放量達(dá)16000m3/d 。我國最早記載煤礦排放瓦斯是在宋應(yīng)星所著《天工開物》 （1637 年）中，當(dāng)時記載了利用竹管排煤礦瓦斯的方法。1938 年撫順龍鳳礦進(jìn)行了具有工業(yè)規(guī)模的機(jī)械抽放瓦斯實(shí)驗(yàn)。1940 年，該礦在地面建立了一座 100m3的儲瓦斯罐，用瓦斯泵將采空區(qū)的瓦斯經(jīng)管路抽到罐內(nèi)，供當(dāng)?shù)鼐用袷褂?。隨后，1957 年，陽泉礦務(wù)局四礦又實(shí)驗(yàn)成功了采用穿層鉆孔抽放上臨近層卸壓瓦斯。此后，我國瓦斯抽放工作取得了迅速發(fā)展，80 年代，抽放礦井?dāng)?shù)達(dá) 111 對，到了 90 年代，年抽放量達(dá)到了 5 億m3。世界各國正規(guī)瓦斯抽放工作是從 40 年代末至 50 年代初開始的，隨后，瓦斯抽放方法不斷增加，瓦斯抽放技術(shù)也逐漸提高，抽放規(guī)模日益擴(kuò)大。進(jìn)入新世紀(jì)以來，全世界主要產(chǎn)煤國家的煤礦大多都進(jìn)行了瓦斯抽放，并對此技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，取得了較大成果。一、發(fā)展與現(xiàn)狀 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 2我國工業(yè)抽放瓦斯始于 1938 年的撫順龍鳳礦,但系統(tǒng)地連續(xù)抽放瓦斯是 1952 年在龍鳳礦建抽放瓦斯泵站開始的。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,無論瓦斯抽放方法,還是抽放瓦斯裝備等均具有較先進(jìn)的水平。之所以取得這樣快的發(fā)展,客觀上是因?yàn)橥咚篂?zāi)害嚴(yán)重,一些礦區(qū)連續(xù)發(fā)生大型、特大型瓦斯事故,造成了巨大損失,迫使企業(yè)管理者進(jìn)行深刻的反思。主觀上企業(yè)管理者轉(zhuǎn)變了觀念,提高了認(rèn)識水平。對瓦斯抽放這一瓦斯災(zāi)害的治本措施有了充分地認(rèn)識,紛紛投資建設(shè)或更新改造抽放瓦斯系統(tǒng) ,大大提高了抽放瓦斯的能力,從而也大大改善了煤礦安全狀況。如撫順、淮南、鐵法、沈陽等礦區(qū),近幾年均投入大量資金更新改造了原有的抽放系統(tǒng),提高了抽放能力。目前，在原國有重點(diǎn)煤礦 292 處（增加安徽1 處）高瓦斯和瓦斯突出礦井中，到 2022 年 6 月底，開展瓦斯抽放的礦井有 273 處，占 %，累計抽放瓦斯 億立方米，瓦斯利用 億立方米（其中民用 億立方米，發(fā)電用 億立方米），瓦斯利用率為 %。高瓦斯和瓦斯突出礦井全部開展瓦斯抽放的有：山西、遼寧、吉林、江西、山東、貴州、云南、陜西、甘肅、中煤集團(tuán)公司、神華集團(tuán)公司等 11 個統(tǒng)計單位，占 %。瓦斯抽放率在 %以上的有：撫順老虎臺礦、雞西張新礦、雞西城子河礦、鶴崗振興礦、陽泉三礦豎井、陽泉五礦、銅川下石節(jié)礦、松藻同華礦 8 個礦井。二、存在問題及差距 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 3我國煤礦的瓦斯災(zāi)害是比較嚴(yán)重的,高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井基本上都具有煤塵爆炸危險, 更加劇了瓦斯的威脅。據(jù)統(tǒng)計, 在1991～2022 年間,瓦斯事故死亡人數(shù)總體呈上升趨勢。1991 年,一次死亡 3 人以上瓦斯事故死亡 1364 人,2022 年死亡 2662 人,10 年中增加近一倍。2022 年全國煤礦事故死亡 5670 人,瓦斯事故死亡 2436 人,占總死亡人數(shù)的 43 %。2022 年,在一次死亡 3 人以上和 10 人以上的重、特大事故中,瓦斯事故所占比重最大。每年在 10 人以上重、特大死亡事故中,瓦斯事故死亡人數(shù)占總死亡人數(shù)的比重基本在 80 %以上。由此可見,瓦斯事故是制約我國煤礦安全狀況好轉(zhuǎn)的最主要因素。不把瓦斯事故控制住,就不能實(shí)現(xiàn)全國煤礦安全生產(chǎn)狀況的穩(wěn)定好轉(zhuǎn) ,也無法保障煤炭工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。而作為防治瓦斯災(zāi)害事故的主要技術(shù)措施的瓦斯抽放,雖然取得了較快地發(fā)展,但總體上看水平仍然較低。我國目前的平均抽放率僅有 23 % ,而俄羅斯、美國、澳大利亞等主要采煤國家的抽放率均在 50 %以上,大大高于我國。我國抽放率低的原因主要有以下幾點(diǎn):一是有些礦井該建抽放系統(tǒng)而未建,據(jù) 2022 年統(tǒng)計,國有大中型礦井中的 277 座高瓦斯礦井 ,其中有 154 座未建立瓦斯抽放系統(tǒng)。二是煤層基礎(chǔ)條件差,透氣性普遍較低。三是鉆孔工程量少, 有些礦井雖然建立了抽放系統(tǒng),但對瓦斯抽放的認(rèn)識不高,也缺乏相應(yīng)的巷道和鉆孔工程。四是抽放方法落后,很多礦區(qū)缺乏對瓦斯抽放工藝方法的研究 ,幾十年一貫 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 4制,抽放效果差,難以滿足安全生產(chǎn)的要求。尤其是放頂煤采煤法推廣以后,工作面單產(chǎn)大幅度提高,日產(chǎn) 3000～5000t 已是較低水平,日產(chǎn)萬噸也較普遍,因此工作面瓦斯涌出量也大幅增長。另外 ,我國抽放瓦斯的發(fā)展亦不平衡,有些礦區(qū)頻繁發(fā)生瓦斯爆炸,也從一個側(cè)面說明瓦斯抽放工作搞得不好,不能滿足安全生產(chǎn)的要求。一些企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo) “安全第一”的觀念還沒有牢固樹立,對抽放瓦斯重要性的認(rèn)識仍然不夠 ,對抽放瓦斯裝備等的投入不能滿足實(shí)際工作的需要,有些地方仍然維持在 20 世紀(jì) 80 年代的水平,須盡快轉(zhuǎn)變觀念,加快抽放瓦斯系統(tǒng)建設(shè)及更新改造。只有這樣才能從根本上提高抽放瓦斯的能力,減少瓦斯事故的發(fā)生 ,提高安全生產(chǎn)水平。三、抽放瓦斯方法的發(fā)展隨著采煤方法的發(fā)展以及瓦斯涌出量的增加,抽放瓦斯方法也出現(xiàn)了相應(yīng)的變化,雖然從形式上看抽放瓦斯方法并沒出現(xiàn)新的方法 ,但從實(shí)質(zhì)內(nèi)容上看確有許多創(chuàng)新之處,如淮南在開采 13＃ 煤層時, 在 11＃ 煤層(距 13＃ 煤層平均間距 70m) 底板 10～20m 處掘一抽放瓦斯巷, 向 11＃ 煤層打穿層鉆孔抽放 11＃ 煤層的瓦斯。這種方法從原理上講雖然仍為鄰近層卸壓抽放,但突破了以往僅在開采層巷道向鄰近層打鉆抽放的老模式。雖然增加了一些巷道掘進(jìn)和維護(hù)費(fèi)用,但減少了打鉆的費(fèi)用 ,最主要的還是取得了好的抽放瓦斯效果,安全生產(chǎn)有了保障 ,也獲得了好的經(jīng) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 5濟(jì)效益。再如本煤層抽放瓦斯方法,其難點(diǎn)在于低透氣性煤層瓦斯抽放。我國 20 世紀(jì) 70 年代曾經(jīng)試驗(yàn)過水力割縫、水力壓裂等方法,但由于工藝復(fù)雜、技術(shù)難度大,還必須有一些特殊設(shè)備等原因 ,難以大面積推廣使用。80 年代后又對預(yù)裂爆破增大煤層透氣性的方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究。因?yàn)楣に噺?fù)雜、技術(shù)難度大等原因,沒能大規(guī)模推廣應(yīng)用。 20 世紀(jì)末,我國和俄羅斯合作在焦作開展了交叉鉆孔抽放本煤層瓦斯的試驗(yàn),取得了較好的效果。焦作的試驗(yàn)表明:在不增加鉆孔工程量的條件下 ,交叉布孔預(yù)抽開采層瓦斯量增加 56 %～83 %。分析認(rèn)為,交叉布孔除了由于交叉增加煤體卸壓范圍、提高透氣性外,還由于鉆孔相互交叉影響 ,可避免因某一鉆孔坍塌堵塞而影響正常抽放。另外斜向鉆孔還可延長鉆孔在回采工作面前方卸壓帶內(nèi)的瓦斯抽放時間。因而交叉鉆孔可以較好地提高開采層的抽放瓦斯效果。再有水平長鉆孔抽放本煤層瓦斯,過去由于打鉆裝備及工藝問題,始終打不出理想的長鉆孔。近幾年由于鉆機(jī)研究開發(fā)的突破,使得打本煤層長鉆孔成為可能。西安分院研制開發(fā)的 MK 系列鉆機(jī),打出了超過 700m 的本煤層長鉆孔。還有如中美合作開采的大寧煤礦(山西晉城) ,將美國的長鉆孔及拐彎鉆孔等工藝技術(shù)推廣應(yīng)用到了我國,取得了好的抽放效果。再如采空區(qū)抽放,過去一直沒有克服抽放濃度低、抽放量小的瓶頸。近幾年由于大型抽放泵的出現(xiàn)以及抽放工藝的進(jìn)一步優(yōu)化,使采空區(qū)抽放創(chuàng)造了前所未有的輝煌,如撫順老虎臺礦經(jīng)過 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 6多年的實(shí)踐摸索,采用了尾巷瓦斯道、兩順超前抽放瓦斯、頂板道超前抽放及上順槽埋管抽放瓦斯等方式。其中采空區(qū)(尾巷瓦斯道抽放、順槽埋管抽放) 抽放量已占到抽放總量的 70 %以上,是目前老虎臺礦抽放瓦斯的主要方式。四、展望煤炭工業(yè)作為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇,煤礦瓦斯抽放也同樣存在著良好的發(fā)展機(jī)遇。在總結(jié)過去瓦斯抽放工作的基礎(chǔ)上,對其未來展望如下。(1) 政府重視,企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)認(rèn)識提高。2022 年國家煤礦安全監(jiān)察局和中國煤炭工業(yè)協(xié)會聯(lián)合在鐵法召開了全國瓦斯治理專門會議,會上提出了“先抽后采 ,監(jiān)測監(jiān)控,以風(fēng)定產(chǎn)”十二字的安全生產(chǎn)方針, 得到了全國煤炭企業(yè)的廣泛重視和響應(yīng)。我國政府歷來重視煤礦安全工作,加之煤礦安全的嚴(yán)峻形勢以及安全欠賬的實(shí)際情況,近幾年數(shù)次撥?？钔度朊旱V安全, 各地方政府也積極響應(yīng),配套相應(yīng)的資金,這些措施都會直接推動抽放瓦斯工作的發(fā)展。另外《安全生產(chǎn)法》及其行政追究制度等的頒布與實(shí)施, 也迫使各級政府及企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)進(jìn)一步重視安全工作。還有企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)自身的覺悟及認(rèn)識的提高,必將進(jìn)一步推動抽放瓦斯工作的發(fā)展。(2) 卸壓及綜合抽放瓦斯方法將更加普及。我國煤層氣資源豐富,但煤層透氣性普遍很低。對此最有效、最經(jīng)濟(jì)的還是卸壓抽放瓦斯。有煤 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 7層群開采條件的高瓦斯突出礦井,應(yīng)徹底轉(zhuǎn)變觀念,充分利用鄰近層的有利條件,實(shí)現(xiàn)煤、氣兩個資源共采。在開拓采掘部署上 ,要優(yōu)先考慮瓦斯抽放,將其納入正常生產(chǎn)工藝流程,這樣既抽出了瓦斯,又能保障安全生產(chǎn)。預(yù)計卸壓瓦斯抽放方法將在所有高瓦斯、突出煤層群開采礦井普及,到2022 年礦井瓦斯抽放率將超過 50 %。對于開采層、鄰近層、采空區(qū)瓦斯涌出量都比較大的礦井,將各種抽放瓦斯方法進(jìn)行有機(jī)的組合綜合運(yùn)用(即綜合抽放) 是發(fā)展方向,象撫順老虎臺礦就是這樣做的。(3) 安全科研方面的成績。在煤礦安全科研方面“, 九五”以來又取得了一批技術(shù)先進(jìn)的科研成果,如前述交叉鉆孔抽放本煤層瓦斯、尾巷及埋管抽放采空區(qū)瓦斯以及遠(yuǎn)距離鄰近層抽放瓦斯等等。廣大煤炭企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)對科技的認(rèn)識也越來越高,紛紛和科研院所、大專院校合作進(jìn)行科研攻關(guān),也取得了一些適合自身情況的成果。這些都為抽放瓦斯的發(fā)展打下了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ),給抽放瓦斯插上了翅膀。 (4) 地方煤礦將有較大發(fā)展。由于國家規(guī)范管理,對地方煤礦的安全生產(chǎn)基本條件提出了明確要求,其瓦斯抽放工作亦將有較大發(fā)展。由于前述幾個主要方面的促進(jìn)作用,在未來幾年我國的瓦斯抽放將取得快速發(fā)展,預(yù)計到 2022 年我國的抽放瓦斯量將達(dá)到 1800～2022Mm179。 ,煤礦瓦斯災(zāi)害事故將明顯下降,但地方煤礦的瓦斯事故仍不可忽視煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和原料，在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié) 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)論文 8構(gòu)中約占 70％，而我國的煤礦安全形勢十分嚴(yán)峻，以瓦斯事故為首，所以搞好瓦斯治理工作顯得尤為重要。瓦斯抽放系統(tǒng)設(shè)計是一個涉及煤礦開采學(xué)、井巷工程、礦井通風(fēng)與安全、礦山環(huán)保等諸多技術(shù)科學(xué)的系統(tǒng)工程，雖