【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ....... 50 環(huán)保 ............................................................................................................................ 51 9 抽放瓦斯管理 ...................................................................................................................... 52 瓦斯抽放管理及規(guī)章制度 ........................................................................................ 52 組織管理 .......................................................................................................... 52 瓦斯抽放組織機(jī)構(gòu)管理 .................................................................................. 52 采空區(qū)抽放管道的拆裝 .................................................................................. 53 抽放瓦斯管路管理 .......................................................................................... 53 常用記錄及表格樣式 ................................................................................................ 53 10 結(jié)論 .................................................................................................................................... 55 致謝 .......................................................................................................................................... 56 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 57 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 引言 安全工程專(zhuān)業(yè)是一門(mén)及其重要的工程技術(shù)學(xué)科，它直接關(guān)系到人民的生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)家社會(huì)的穩(wěn)定和諧。隨著社會(huì)的發(fā)展和不斷進(jìn)步，礦業(yè)、施工等安全問(wèn)題越來(lái)越引起人們的重視，每年由于人和物的不安全操作和狀況導(dǎo)致的事故和死亡率都觸目驚心，因此安全關(guān)系著每個(gè)人的利益。而作為安全專(zhuān)業(yè)的學(xué)生更應(yīng)該擔(dān)負(fù)起提高全民安全意識(shí)水平的責(zé)任，具備安全知識(shí)素養(yǎng)，運(yùn)用安全評(píng)價(jià)、檢測(cè)、分析、管理等科學(xué)方法和技術(shù)找出事故隱患，預(yù)防生產(chǎn)事 故的發(fā)生，給人民減少災(zāi)難和痛苦，給國(guó)家、企事業(yè)單位減少不必要的損失。由于安全工程的特殊性，就要求安全技術(shù)人員必須理論于實(shí)踐相結(jié)合，因此實(shí)踐環(huán)節(jié)尤為重要，只有將事故實(shí)例與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境結(jié)合起來(lái)，才能更深層次的理解安全工程科學(xué)的實(shí)際內(nèi)涵，從而更好的指導(dǎo)安全生產(chǎn)。 選題背景及研究意義 “安全第一、預(yù)防為主 ”是我國(guó)各行各業(yè)都要遵循的安全生產(chǎn)方針。采煤作業(yè)作為高危險(xiǎn)行業(yè)，在安全生產(chǎn)方面尤為重視。但是隨著煤礦開(kāi)采技術(shù)的快速發(fā)展，一方面煤礦機(jī)械化水平不斷提高，煤礦生產(chǎn)越來(lái)越高效化 、集約化，另一方面隨著煤礦開(kāi)采深度的不斷加深，采煤作業(yè)的不斷提速，使得礦井瓦斯涌出量一直處于上升狀態(tài)，對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)造成重大威脅。近年來(lái)我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況有明顯改善，百萬(wàn)噸死亡率從20xx 年的 降至 20xx 年的 ，但與發(fā)達(dá)國(guó)家的百萬(wàn)噸死亡率相比仍有很大差距，煤炭行業(yè)在我國(guó)仍然是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)的行業(yè)，煤礦事故發(fā)生率居高不下。而在這些事故中，瓦斯事故死亡人數(shù)所占比例最大；據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)煤礦一次死亡 10 人以上的特大事故中有70%以上是由于瓦斯（煤塵）爆炸事故； 20xx 年～ 20xx 年，工礦類(lèi)相關(guān)行業(yè)死亡 10 人/次以上特重大事故中，煤礦死亡人數(shù)就占 %～ %；而在煤礦企業(yè)所發(fā)生的一次死亡 10 人以上事故中，瓦斯事故占死亡人數(shù)的 77%。這些血淋淋的事實(shí)無(wú)不說(shuō)明了瓦斯事故是制約煤礦安全生產(chǎn)的 “頭號(hào)大敵 ”。 為了減少或消除礦井瓦斯對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的威脅，就要利用機(jī)械設(shè)備和專(zhuān)用管道造成負(fù)壓，將煤層中賦存或釋放的瓦斯釋放出來(lái)，送到地面或其他安全地點(diǎn)，也就是瓦斯抽放。瓦斯抽放對(duì)煤礦瓦斯治理有以下幾方面的作用： 首先，抽放瓦斯可以減少開(kāi)采時(shí)的瓦斯涌出量，從而減少瓦斯隱患和各種瓦斯 事故 ,是保證 安全 生產(chǎn)的一項(xiàng)預(yù)防性 措施 。 其次，抽放瓦斯可以減少 通風(fēng) 負(fù)擔(dān)，能夠解除 通風(fēng) 不易解決的瓦斯難題，降低 通風(fēng) 費(fèi)用。尤其針對(duì)瓦斯涌出量很大的礦井或采區(qū)，瓦斯抽放在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是必須的。 第三，煤層中的瓦斯同樣是一種地下資源，將瓦斯抽采出來(lái)送到地面作為燃料和原料加以利用，可以起到保護(hù)環(huán)境和提高經(jīng)濟(jì)效益的作用。因此，瓦斯抽放已成為我國(guó)瓦斯災(zāi)害治理的主要技術(shù)手段。 宿州煤電界溝礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力 ，礦井計(jì)算服務(wù)年限為 。經(jīng)初步礦井瓦河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 斯鑒定，屬于高瓦斯礦井，并且通過(guò)通風(fēng)無(wú)法消除瓦斯隱患。近年來(lái)隨著煤礦企業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)的愈加重視，使煤炭企業(yè)的任務(wù)更加艱巨，責(zé)任也更加重大 。通過(guò)礦井瓦斯抽采對(duì)根治礦井瓦斯涌出量大，消除瓦斯這一 “煤礦殺手 ”，實(shí)現(xiàn)礦井本質(zhì)安全具有十分重大的意義。 瓦 斯抽放的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)外瓦斯抽放現(xiàn)狀 在抽放理論方面，在 1907 年美國(guó)學(xué)者 Chamberlin 和 Darton 研究概括出了甲烷聚集和運(yùn)移的機(jī)理； 1928 年 Rice 提出了在采煤前采用垂直鉆孔從煤層中除去甲烷的設(shè)想；在隨后的 40 年里，控制甲烷的通用做法仍然是降低煤炭產(chǎn)量和建立復(fù)雜的通風(fēng)系統(tǒng)。1964 年 Lindine 等根據(jù)所觀(guān)察的瓦斯含量和殘余瓦斯含量與深度之間存在的非線(xiàn)性函數(shù)關(guān)系，提出了第一個(gè)預(yù)測(cè)生產(chǎn)礦 井瓦斯涌出量的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?1968 年， Airey 從理論上導(dǎo)出了第一個(gè)預(yù)測(cè)礦井靜止工作面瓦斯釋放量的偏微分方程，采用解析法求解，建立了一維、單孔隙、氣相的產(chǎn)量預(yù)測(cè)模型； 1972 年 PriceAbdalla 提出了二維、單孔隙、氣水兩相綜合性產(chǎn)量預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型和有限差分的數(shù)值模型，該模型能求解具不規(guī)則邊界的條件和模擬工作面推進(jìn)的移動(dòng)內(nèi)邊界問(wèn)題，并且開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件NTERCOMP_1； 1978 年美國(guó)煤礦局提出了定向傾斜鉆孔法來(lái)抽采煤層瓦斯，該方法將是地面垂直鉆孔和煤層中水平針孔相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了彎曲鉆孔。 在抽 放量方面， 1910 年為促進(jìn)安全生產(chǎn)，減少甲烷災(zāi)害，美國(guó)成立了礦業(yè)局這一專(zhuān)門(mén)的政府機(jī)構(gòu)，開(kāi)始監(jiān)督抽放密閉瓦斯； 1934 年日本北海道新愰內(nèi)礦抽放密閉區(qū)瓦斯，這是人類(lèi)歷史上首次在工業(yè)規(guī)模上利用機(jī)械開(kāi)采瓦斯；隨后，煤礦瓦斯抽放在西歐、美國(guó)、前蘇聯(lián)、東亞開(kāi)始迅猛發(fā)展； 1949~1950 年間，比利時(shí)和英國(guó)先后進(jìn)行的工業(yè)規(guī)模的瓦斯抽放，年抽放量達(dá) 5700m3； 1951~1987 年間，世界煤礦瓦斯呈線(xiàn)性增加，自 1951年的 億 m3 增至 1987 年的 億 m3，抽放瓦斯的礦井由 68 個(gè)增至 619 個(gè)，單個(gè)抽放礦井的 平均抽放量由 1951 年的 198 萬(wàn) m3/井，增至 1987 年的 877 萬(wàn) m3/井；到目前為止，世界上已有 17 個(gè)采煤國(guó)家進(jìn)行了瓦斯抽放，年抽放量超過(guò)了 1 億 m3 的國(guó)家有10 個(gè)，如俄、德、英、中、法、美、波、日、澳等；其中原蘇聯(lián)抽放的瓦斯量最多，達(dá) 億 m3，德、英年抽放量均在 5 億 m3 以上。這些國(guó)家都把抽放瓦斯的工作作為治理瓦斯的生產(chǎn)工序，是高瓦斯含量煤層回采中的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。 年瓦斯抽放量得到井噴式發(fā)展主要有兩個(gè)原因：一是這期間抽放瓦斯礦井?dāng)?shù)目大大增加，二是單個(gè)礦井的年瓦斯抽放量的增長(zhǎng)。這期間為提高瓦斯抽 放率，各國(guó)都對(duì)瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行了研究：前蘇聯(lián)針對(duì)低透氣性煤層難抽問(wèn)題，在頓巴斯、卡拉干達(dá)和庫(kù)基巴斯礦區(qū)最先提出并試驗(yàn)應(yīng)用了交叉鉆孔強(qiáng)化預(yù)抽煤層瓦斯的方法，顯著提高了低透氣性煤層的瓦斯抽放率；而日本針對(duì)開(kāi)采深度大的煤層時(shí)采用大直徑鉆孔來(lái)提高抽采效果；德國(guó)和捷克通過(guò)向煤層打放射狀鉆孔以延長(zhǎng)抽采時(shí)間，成功達(dá)到了提高瓦斯抽采量河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 的目的；在封孔工藝上，德國(guó)和日本在首先推廣應(yīng)用聚氨酯封孔技術(shù)，使抽放負(fù)壓達(dá)到50KPa 以上，近年來(lái)由于石油、天然氣能源的急缺，煤層氣作為煤炭的伴生能源更是受到熱捧，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家掀起了對(duì)瓦斯 抽采開(kāi)發(fā)試驗(yàn)的新浪潮。針對(duì)美國(guó)煤層埋藏穩(wěn)定、構(gòu)造簡(jiǎn)單、透氣性好、傾角低的優(yōu)點(diǎn)，美國(guó)則是采用石油鉆井的成熟工藝在井下水平長(zhǎng)鉆孔預(yù)抽瓦斯，獲得了很大的成功。 總體來(lái)說(shuō)，國(guó)外瓦斯抽放技術(shù)已經(jīng)較為成熟，現(xiàn)在主要采用綜合的總體抽放方式，在掘進(jìn)過(guò)程中抽放瓦斯，回采過(guò)程中邊采邊抽和采空區(qū)抽放千方百計(jì)增加瓦斯抽放量，提高瓦斯抽放率，同時(shí)建立瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)，為礦井的安全生產(chǎn)提供保障。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 （ 1）抽放技術(shù)的發(fā)展情況 我國(guó)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 年在龍風(fēng)礦建抽 放瓦斯泵站開(kāi)始的，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，無(wú)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。特別是近十年來(lái)，隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，礦井?dāng)?shù)量及煤炭產(chǎn)量迅速增加，礦井向深部延伸過(guò)程中，一些低瓦斯礦井變?yōu)楦咄咚沟V井和突出礦井，因此需要抽放瓦斯的礦井越來(lái)越多。由此帶動(dòng)了中國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)的迅速發(fā)展，目前瓦斯抽放技術(shù)在煤礦生產(chǎn)中得到了普遍的推廣應(yīng)用。 20xx 年時(shí)我國(guó)共有 141 個(gè)礦井建立了地面永久瓦斯泵站進(jìn)行抽放瓦斯，年抽放量達(dá) 866 Mm3；到 20xx 我國(guó)年抽放礦井?dāng)?shù)達(dá)到 237 個(gè)，抽放量達(dá)到 1984Mm3；近年來(lái)我國(guó) 瓦斯抽放量如表 11 。 表 11 我國(guó)各年的瓦斯抽放量 Table 11 The gas drainage measures of China39。s mines each years 年份 抽放量 /Mm3 年份 抽放量 /Mm3 1992 年 534 20xx 年 866 1993 年 536 20xx 年 984 1994 年 564 20xx 年 1146 1995 年 600 20xx 年 1520 1996 年 634 20xx 年 1929 1997 年 728 20xx 年 2133 1998 年 742 20xx 年 2614 1999 年 835 20xx 年 1984 我國(guó)煤礦瓦斯抽放技術(shù)，大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段： ① 高透氣性煤層瓦斯抽放階段。 50 年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔預(yù)拄煤層瓦斯，獲得了成功。解決了撫順礦區(qū)向深部發(fā)展的安全關(guān)鍵問(wèn)題，而河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 且抽出的瓦斯還被作為民用燃料得到了應(yīng)用。 ② 鄰近層卸壓瓦斯抽放階段。 50 年代中期，在開(kāi)采煤層群的礦井中，采用穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯的試驗(yàn)在陽(yáng)泉礦區(qū)首先獲得成功，解決了煤層群開(kāi)采中首采工作面 瓦斯涌出量大的問(wèn)題。此后在陽(yáng)泉又試驗(yàn)成功頂板收集瓦斯巷 (高抽巷 )抽放上鄰近層瓦斯，抽放率達(dá) 60％ ～ 70％。 60 年代以后，鄰近層卸壓瓦斯抽放技術(shù)在我國(guó)得到了廣泛的推廣應(yīng)用。 ③ 低透氣性煤層強(qiáng)化抽瓦斯階段。由于在我國(guó)一些透氣性較差的高瓦斯煤層及突出危險(xiǎn)煤層采用通常的布孔方式預(yù)抽瓦斯的效果不理想、難以解除煤層開(kāi)采時(shí)的瓦斯威脅，為此，從 60 年代開(kāi)始。試驗(yàn)研究了多種強(qiáng)化抽放開(kāi)采煤層瓦斯的方法，如煤煤層注水，水力壓裂．水力割縫，松動(dòng)爆破，大直徑 (擴(kuò)孔 )鉆孔，網(wǎng)格式密集布孔，預(yù)裂控制爆破，交叉布孔等。在這些方法中。多數(shù) 方法在試驗(yàn)區(qū)取得了提高瓦斯抽放量的效果，但仍處于試驗(yàn)階段，沒(méi)有大范圍推廣應(yīng)用。 ④ 綜合抽瓦斯階段。從 80 年代開(kāi)始隨著機(jī)采、綜采和綜放采煤技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，采區(qū)巷道布置方式有了新的改變，采掘推進(jìn)速度加快、開(kāi)采強(qiáng)度增大，使工作面絕對(duì)瓦斯涌出量大幅度增加，尤其是有鄰近層的工作面，其瓦斯涌出量的增長(zhǎng)幅度更大。為了解決高產(chǎn)高效工作面瓦斯涌出源多、瓦斯涌出量大的問(wèn)題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)條件，實(shí)施綜合抽放瓦斯。所謂綜合抽放瓦斯就是：把開(kāi)采煤層瓦斯采前預(yù)抽、卸壓鄰近層瓦斯采后抽及采空區(qū)瓦斯采后抽等多種方法在一個(gè)采區(qū)內(nèi)綜合 使用，使瓦斯抽放量及抽放率達(dá)到最高。 （ 2）瓦斯抽放方法 根據(jù)我國(guó)煤層地質(zhì)條件和瓦斯賦存特點(diǎn)，我國(guó)自主開(kāi)展了多種瓦斯抽放方法。根據(jù)抽放對(duì)象的不同，可