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第11章 瓦斯爆炸、突出事故的预防处理(2)

瓦斯爆炸是一种非常严重的自然灾害,井下施工人员为确保生命安全,应采取一些必要的措施,具体方法有:

加强通风

防止井下瓦斯爆炸,主要是通过防止井下瓦斯积聚来实现。其方法首先就是加强矿井通风,按实际需要分配风量并及时调节风量,利用新鲜空气来稀释并排出瓦斯。为此,具体应做好以下几方面的工作:

(1)采用机械通风。为保证井下有足够的风量,每个矿井都必须采用机械通风,主要通风机一套运转、一套备用。对于瓦斯矿井,应采用抽出式通风。

(2)加强掘进巷道通风。掘进巷道要利用总风压通风或采用局部通风机通风。局部通风机要设置在进风口的新鲜风流处,禁止产生循环风。风筒要悬挂在巷道一帮,保持完好。风筒口离工作面的距离最大不超过5米。临时停工的地点不准停风。

(3)实行分区通风。分区通风就是采掘工作面的污浊风流直接流入采区回风道或总回风道,而不窜入别的采掘工作面的通风方式。实行分区通风,不仅可以保证各采掘面都有新鲜风流,而且在发生瓦斯燃烧或爆炸事故时,可以缩小灾害范围,减少灾害损失。

(4)及时建筑通风构筑物。为保证矿井正常通风,应在井下适当位置设置控制风流的设施,如风门、风桥、挡风墙、调节风窗等。对这些设施要及时建筑,并保证质量,经常维修,保持完好。通过风门时,应随手关好。每个矿工对任何通风构筑物都必须爱护,绝不允许任意损坏。

(5)加强通风是目前处理瓦斯的主要手段,风流不畅就会发生瓦斯事故。为保持井下采掘工作面、巷道和其他工作地点风流畅通,不得在这些地点堆积杂物,并应加强维护,以保证足够的通风断面。

加强瓦斯检查

每个矿井都必须建立井下瓦斯检查制度,设立相应的瓦斯检查和通风管理机构,配备相应的瓦斯检查仪器、仪表,以监测井下瓦斯。瓦斯检查人员发现瓦斯超限,有权立即停止工作撤出人员,并向有关部门报告。

矿长、矿技术负责人、爆破工、采掘区队长、通风区队长、工程技术人员、班长、流动电钳工下井时,必须携带便携式甲烷检测仪。瓦斯检查工必须携带便携式光学甲烷检测仪。安全监测工必须携带便携式甲烷检测报警仪或便携式光学甲烷检测仪。瓦斯检查工入井前应清除瓦斯检测仪内的气体,检查各种仪器的性能,检查工具是否齐全,确定本班的工作地点、措施、注意事项。瓦斯检查人员必须执行瓦斯巡回检查制度和请示报告制度,并认真填写瓦斯检查班报。每次检查结果必须记入瓦斯检查班报手册和检查地点的记录牌上,并通知现场工作人员。瓦斯检查人员应由经过专门培训和实习并经考试合格的人员担任,从事井下采掘工作不少于1年;工作时必须按时上岗,不能迟到、早退;要按分工区域及规定的次数巡回检查,并根据检查情况如实填写记录。

处理瓦斯积聚

处理采煤工作面积聚的瓦斯,保证工作面的瓦斯浓度不超限,其基本措施是保证足够的供风量。

对于采煤工作面上隅角积聚的瓦斯,可以采用以下几种技术措施进行处理:

(1)利用引射器或专用局部通风机抽出瓦斯。

(2)用竹帘、旧风筒布做风障,使风流通过采煤工作面上隅角三角区,将瓦斯带走。

(3)用竹帘和席子等构筑通风墙排出采煤工作面后边一段废巷道积存的瓦斯。

(4)打开工作面后边的横贯密闭墙,使一部分风流通过此横贯进入配风巷(尾巷),将采煤工作面上隅角处积存的瓦斯排出。

采煤工作面炮眼内的瓦斯浓度可超过10%。打好炮眼后,要及时装药,装药前应用炮棍在炮眼内来回捅一捅,以便排出炮眼内的瓦斯。炸药要顶到炮眼底,装药后要随即用炮泥将炮眼填实填满。如果工作面的瓦斯超限,而且主要来源于采空区,应选用Z形或Y形通风系统,改变采空区瓦斯流向,避免其威胁采面安全;或将采空区上部小阶段回风巷的密闭墙打开,以增加漏风来排出采空区中的瓦斯;或在工作面回风巷加设调节风窗,强迫采空区中的瓦斯不向工作面涌出;有条件时应进行邻近层或采空区瓦斯抽放。对于综采放顶煤工作面,应在U形通风系统基础上,沿顶板加掘一条专用回风巷,进行“一进两回”式通风。

巷道冒顶空间里积存的瓦斯,可以采用以下几种方法及时进行处理:风袖通风法,即在风筒上接一段分支小风筒直通巷道顶板冒顶处,排出积存的瓦斯;挡风板引风法,即在巷道支架顶梁上钉挡风板,把风流引到冒顶处,吹散积存的瓦斯;充填隔离法,即在支架顶梁上钉木板或荆笆,然后用黄土、砂子或惰性气体充填,堵塞空间,排出积聚的瓦斯。

对巷道顶板处层状积聚的瓦斯,可采用提高巷道中风速(大于1米/秒)的方法消除,或利用导风板、引射器等引风吹散。

处理停风的独头掘进巷道中积存的瓦斯,必须制定专门的安全排放措施,控制送入独头巷道中的风量进行排放。排放时,应有瓦斯检查人员在独头巷道回风流与全风压风流混合处检查瓦斯,当瓦斯浓度达到15%时,应指令风量调节人员减少向独头巷道的送入风量。排放瓦斯时,严禁局部通风机发生循环风,独头巷道的回风系统内必须停电撤人,并有矿山救护队现场值班,发现异常及时处理。

凡是受排放瓦斯影响的硐室、巷道和被排放瓦斯风流切断安全出口的采掘工作面,也必须停止作业撤出人员,并设警戒人员,阻止非排放瓦斯人员进入排放瓦斯流经的巷道。瓦斯排放后,只有恢复通风的巷道风流中,瓦斯浓度不超过10%和二氧化碳浓度不超过15%时,方可恢复正常通风。

控制各种火源

火源是瓦斯燃烧和爆炸的必要条件之一。所以在煤矿井下防止出现火源是十分重要的,具体应做好以下几项工作:

(1)严格井口检查制度,禁止携带烟草和点火工具下井。

(2)井下禁止吸烟。

(3)井下应使用防爆的照明灯,禁止打开矿灯。

(4)井口房和通风机房附近20米内,禁止用火炉取暖。

(5)井下禁止使用电炉。

(6)井下和井口房内不准进行电焊、气焊和使用喷灯焊接等。如必须使用,每次必须制定安全措施,并须经过批准。

(7)在瓦斯矿井中应选用矿用防爆型电气设备,不准带电检修或迁移电气设备,只有在安装电动机和开关的地点附近20米巷道内的瓦斯浓度小于1%时,才准送电启动。

(8)高瓦斯或煤与瓦斯突出的掘进工作面,必须实现“三专、两闭锁”(三专:专用变压器、专用电缆、专用开关;两闭锁:风电、瓦斯电闭锁)。

(9)爆破必须严格执行“一炮三检”制(装药前、爆破前、爆破后检查瓦斯)和“三人连锁放炮”制(爆破工、班组长、瓦斯检查人员连锁)。每个炮眼必须充填足够炮泥和水炮泥。严禁明火爆破和放糊炮,正确处理瞎炮。

(10)在瓦斯矿井中,要防止铁器撞击产生火花,在处理局部瓦斯时,尤应防止铁器撞击。

(11)经常检查火区的情况,严格火区管理,建立火区管理卡片。火区启封前一定要经过鉴定,确定火区已熄灭时才可启封。

7.矿井下瓦斯、煤尘爆炸事故的自救避灾

发生瓦斯、煤尘爆炸事故的避灾方法是:

(1)井下发生瓦斯、煤尘爆炸事故时,一定要沉着,不可惊慌,也不要乱喊乱跑,应积极自救。要迅速背向空气震动的方向,脸向下卧倒,头要尽量低些,用湿毛巾捂住口鼻,用衣服等物盖住身体,使身体的外露部分尽量减少。如巷道内有水沟或水坑,则应顺势趴入水中,头部歪向一侧。要迅速按照操作方法把自救器戴好,辨清方向,沿避灾路线尽快进入新鲜风流离开灾区。在爆炸的一瞬间,要尽可能屏住呼吸,防止吸入大量的高温有害气体。

(2)假如巷道破坏严重,又不知道撤退路线中是否安全,就要设法找到永久避难硐室,或自己构筑临时避难硐室,或到较安全的地方去暂时躲避,安静、耐心地等待救护。撤离中,要由有经验的老工人带领同行。避灾中,每个人都要自觉地遵守纪律,听从指挥,并严格控制矿灯的使用。要主动照顾好受伤的人员,还要时时敲打铁道或铁管,发出呼救信号,并派有经验的老工人(至少两人同行)出去侦察。如有可能,要寻找电话及早同地面取得联系。

8.煤与瓦斯突出的危害

在井下采掘过程中,尤其在石门过煤层掘进时,常常一瞬间(几秒钟内)工作面突然被破坏,大量的煤与岩石被抛出,并放出大量的瓦斯,这种现象就叫做煤与瓦斯突出。

发生突出时,突出的瓦斯即顺风流沿回风流动,大型突出时可逆风流向进风并方向流动,会使井下大范围内充满高浓度瓦斯,造成人员缺氧窒息死亡,还可能引起瓦斯燃烧或爆炸。突出的煤岩可掩埋人员,造成人员伤亡。

突出的发生是煤层中的高压瓦斯、矿山压力和煤的机械性质综合作用的结果。但在不同地点,每次突出的主导因素又各有不同。

由于突出具有突然性,并伴有强大的声响和动力,所以它对煤矿的安全生产威胁十分严重。因此,必须认识和掌握突出的规律,采取有效的预防措施。

9.瓦斯喷出的预防和处理措施

预防和处理矿井瓦斯喷出要做到以下几点:

(1)必须加强矿井地质工作,摸清采掘区域内的地质构造情况;同时,要采取“探、排、引、堵”的技术措施。

(2)探明地质构造。在瓦斯喷出可能性大的地区掘进时,可在掘进巷道的前方和两侧打钻孔,探明是否存在断层、裂隙和溶洞,以便了解它们的位置、大小和瓦斯贮存情况。

(3)排放或抽放瓦斯。如探明断层、裂隙、溶洞不大或瓦斯量不多时,则可让它自然排放;如溶洞体积大、范围广、瓦斯量大、喷出强度大、持续时间长,则可插管进行抽放。如在掘进工作面上喷出瓦斯的裂隙多,而且分布较广,可暂时停止掘进,封闭巷道接管抽放。

(4)引导瓦斯到回风道。喷出瓦斯的裂隙范围较小且瓦斯喷出量不大时,可用风筒将瓦斯引到回风道或引到距离工作面20米以外的巷道中,以保证工作面能安全放炮。

(5)堵塞裂隙。当喷出瓦斯的裂隙范围较广,但喷出量很小时,可用黄泥或水泥堵住裂隙,阻止瓦斯喷出,以保证掘进工作面的安全。

对于有瓦斯喷出的工作面要有独立的通风系统,并加大供风量。职工配备隔离式自救器,并熟悉避灾路线。

10.局部防突的方法

采用局部防突措施的目的在于使工作面前方小范围失去突出危险性。具体措施主要有水力冲孔、钻孔排放瓦斯、超前钻孔、金属骨架、超前支架、深孔松动爆破、卸压槽等。

(1)水力冲孔是在安全岩(煤)柱的保护下,向有自喷能力的煤层打钻,同时送入高压水,部分地破碎煤体,使煤体应力和瓦斯得以释放,以减小或消除突出危险性。可用于石门揭煤、煤巷掘进和回采工作面。

(2)钻孔排放瓦斯是由煤巷或岩巷向突出煤层打钻,使瓦斯经钻孔自然排放出来,待瓦斯压力降到安全压力(02~03兆帕)以下时,再进行采掘工作。它适用于煤层厚、倾角大、透气性大和瓦斯压力高的石门揭煤。

(3)超前钻孔是在煤巷掘进工作面前方始终保持一定数量的排放瓦斯钻孔,以排放瓦斯。适用于煤层赋存稳定、透气性好的情况下。

(4)金属骨架是一种超前支架。当石门掘进接近煤层时,先通过岩柱在巷道顶部和两帮上侧打钻穿透煤层全厚,并进入岩层05米,再用钢管或钢轨作为骨架插入孔内,并予固定,最后用震动爆破揭开煤层。适用于地压和瓦斯压力都不太大的急倾斜薄煤层或中厚煤层。

(5)深孔松动爆破是向工作面前方应力集中区,打几个深孔,装药爆破,使煤体松动,集中应力区向深部移动,同时加速瓦斯的排放,从而在工作面前方造成较长的卸压带,以防止突出的发生。它适用于煤质坚硬、突出强度较小、顶板较好的煤层巷道掘进工作面。

11.“四位一体”的综合防突措施

煤与瓦斯突出的矿井,必须采取包括突出危险性预测、防治突出措施、防突措施的效果检验安全防护措施的综合措施防治煤与瓦斯突出。通常称为“四位一体”综合防突措施。

突出危险性预测分区域预测和工作面预测两种。在地质勘探、新井建设、新水平和新采区开拓或准备时进行区域预测。通过预测,把煤层划分为突出煤层和非突出煤层。突出煤层经区域预测后被划分为突出危险区、突出威胁区和无突出危险区。在突出危险区域内,进行采掘前,要进行工作面预测,定出突出危险工作面和无突出危险工作面。在工作面推进过程中,还要进行工作面预测,以预测工作面附近煤体的突出危险性。各种预测均是根据不同的指标及其临界值划分突出危险性的。

防治突出措施有区域性措施和局部性措施。区域性措施有开采保护层和预抽煤体瓦斯,它可以使大面积煤层失去突出危险性。局部防突措施有多种,它只能防止局部地点的瓦斯突出。

采取防治突出措施后,还要对其防突效果进行检验。根据预测突出危险性指标的变化情况进行判定。当预测指标低于突出危险临界值,认为防突措施有效、经检验证实措施有效后,还须采取安全防护措施才能进行采掘作业。

安全防护措施旨在保护揭穿突出煤层工作面和突出煤层采掘工作面作业的矿工的人身安全。它包括震动爆破、远距离放炮、构筑避难所(硐室)、压风自救系统和配备隔离式(压缩氧或化学氧)自救器五项内容。每名作业人员必须熟悉安全防护措施各项内容,熟练使用相关设施和设备。

12.在突出危险的煤层采煤的方法

在突出煤层中工作的区、队长,应由从事采掘工作不少于3年的工程技术人员或经过专门培训并考试合格的人员担任。

在突出地点工作的人员,必须经过专门训练,掌握防治突出的基本知识,熟悉突出的各种预兆,熟悉井下的避灾路线。

开采突出危险的煤层时,必须进行专门设计,并规定保护层、煤层开采顺序、开拓方式、采煤方法、支架形式以及防治突出的措施。

突出煤层采掘工作面必须有独立的通风系统,并设专人检查瓦斯。该区域要安设直通矿调度室的电话,发现有突出危险时,立即撤出人员。

在突出危险地区工作的人员必须佩戴隔离式自救器。

在有突出危险性的煤层中进行采掘工作时,在一个或相邻的两个采区中,同一煤层的同一区段,禁止布置两个工作面同时相向回采,禁止两个工作面同时相向掘进。

在有突出危险煤层中的掘进工作面,应在其进风侧的巷道中设置两道坚固的反向风门,并保持回风巷道畅通无阻。

在突出煤层的采掘工作面附近的进风巷中,必须设置有供给压缩空气设施的避难硐室或急救袋;其回风巷中,如有人作业,也应设置。

在突出煤层的巷道中更换、维修或回收支架时,必须采取预防煤体垮落而引发突出的措施。

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