我國煤礦瓦斯防治新技術(shù)介紹

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1、我國煤礦瓦斯防治新技術(shù)介紹（王兆豐研究員）河南理工大學2006年7月河南理工大學2006年7月鄭州大平“10.20”事故簡介2004年10月20日22時9分發(fā)生特大型煤與瓦斯突出，突出地點在距地表深612米的21巖石下山掘進工作面。煤與瓦斯突出之后，引發(fā)瓦斯爆炸。引發(fā)爆炸時間為2004年10月20日22時40分；瓦斯爆源點在西大巷與11軌道石門交匯點附近的西大巷內(nèi)；瓦斯爆炸波及礦井西翼11、13、15采區(qū)和井下爆破材料庫。148人死亡，32人受傷。21巖石下山掘進工作面進入礦井深部，處于地質(zhì)構(gòu)造復雜地帶；該礦

2、為高瓦斯礦，對礦井開采深度增加可能帶來的瓦斯等級升高沒有引起足夠重視。煤與瓦斯突出是一種復雜的礦井瓦斯動力現(xiàn)象，到目前為止，各種地質(zhì)、開采條件下，煤與瓦斯突出發(fā)生的規(guī)律還沒有完全掌握。該礦局部通風設(shè)施管理混亂，加大了煤與瓦斯突出后的瓦斯逆流，高濃度瓦斯進入西大巷新鮮氣流，達到爆炸界限，遇到架線式電機車產(chǎn)生的火花，發(fā)生瓦斯爆炸。根據(jù)瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)測定的數(shù)據(jù)，煤與瓦斯突出距瓦斯爆炸有30分鐘時間，這期間大平煤礦應(yīng)急處置措施不力，安全管理存在漏洞也是導致事故擴大的重要原因。報告內(nèi)容?快速消突新技術(shù)?瓦斯抽放新技術(shù)?瓦

3、斯爆炸防治知識水力擠出鉆孔布置一、快速消突新技術(shù)水力擠出設(shè)備一、快速消突新技術(shù)一、快速消突新技術(shù)水力擠出前水力擠出后⑴施工工程量小只施工3－5個直徑42mm、深8－10m的鉆孔⑵時間周期短整個過程只需要不到1小時的時間⑶消突成本降低⑷消突效果顯著效檢超標率低實現(xiàn)正規(guī)作業(yè)循環(huán)掘進速度提高幅度大一、快速消突新技術(shù)σyσxσyσzσx掘進工作面前方煤體三向不對稱受力狀態(tài)一、快速消突新技術(shù)σyσxσyσzσx水力擠出前受力狀態(tài)水力擠出時受力狀態(tài)一、快速消突新技術(shù)水力擠出措施后煤體的應(yīng)力狀態(tài)分析手段：數(shù)值模擬技術(shù)平臺：

4、ANSYS有限元分析軟件步驟：幾何建模、定義單元類型和材料屬性、網(wǎng)格劃分、約束和載荷施加、求解、通用后處理等步驟。一、快速消突新技術(shù)網(wǎng)格單元劃分采用空間六面體單元對模型分網(wǎng)，整個模型共劃分為40839個單元，51836個節(jié)點。一、快速消突新技術(shù)求解和通用后處理:垂直應(yīng)力水平應(yīng)力煤體位移彈性能量孔周圍應(yīng)力(垂直、水平)一、快速消突新技術(shù)一、快速消突新技術(shù)機理之一：卸壓帶加長，集中應(yīng)力帶前移，應(yīng)力集中程度下降一、快速消突新技術(shù)一、快速消突新技術(shù)一、快速消突新技術(shù)模擬結(jié)果顯示，水力擠出前煤體前方彈性潛能為（7.06

5、～8.17）×108N·M，水力擠出后煤體前方彈性潛能降為（0.98～4.23）×108N·M，幅度降低接近50%。減少的這部分彈性潛能主要消耗在一定范圍內(nèi)的前方煤體破裂、錯動和向掘進工作面自由空間發(fā)生的位移上。機理之二：前方煤體彈性潛能大幅降低一、快速消突新技術(shù)機理之三：煤體前方透氣性增加、瓦斯充分釋放一、快速消突新技術(shù)一、快速消突新技術(shù)除了下述情況外，水力擠出消突措施均是適用的：⒈地質(zhì)構(gòu)造影響地段；⒉煤層傾角大于25度的上山巷道。一、快速消突新技術(shù)二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)《規(guī)程》第一百四十五條規(guī)定：有下列情

6、況之一的礦井，必須建立地面永久抽放瓦斯系統(tǒng)或下臨時抽放瓦斯系統(tǒng)：（一）1個采煤工作面的瓦斯涌出量大于5m3/min或1個掘進工作面瓦斯涌出量大于3m3/min，用通風方法解決瓦斯問題不合理的。（二）礦井絕對瓦斯涌出量達到以下條件的：1．大于或等于40m3/min；2．年產(chǎn)量1.0～1.5Mt的礦井，大于30m3/min；3．年產(chǎn)量0.6～1.0Mt的礦井，大于25m3/min；4．年產(chǎn)量0.4～0.6Mt的礦井，大于20m3/min；5．年產(chǎn)量小于或等于0.4Mt的礦井，大于15m3/min。（三）開采有煤與

7、瓦斯突出危險的煤層。瓦斯抽放方法本煤層抽放鄰近層抽放采空區(qū)抽放上鄰近層下鄰近層預抽邊采邊抽邊掘邊抽半封閉抽放全封閉抽放二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)本煤層瓦斯邊掘邊抽二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)50-70m50-70mAA“鉆墻”布孔邊掘邊抽瓦斯（新）A—A剖面鉆場鉆孔二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)密閉巷道抽放均壓密閉抽放（新）全封閉采空區(qū)瓦斯抽放二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)AA運輸順槽回風順槽A—A剖面放大圖頂板巖石鉆場分段走向頂板巖孔抽放二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)二、礦井瓦斯抽放新技術(shù)三、瓦斯爆炸防治知識瓦斯爆炸是

8、一個猛烈而復雜的鏈式化學反應(yīng)。CH4+2O2→CO2+2H20+833.28J/molCH4+2(O2+4N2)→CO2+2H20+8N2+833.28J/mol瓦斯爆炸產(chǎn)生的能量是巨大的。含有253m3純甲烷的甲烷--空氣混合氣體，爆炸產(chǎn)生的能量可達9958MJ，相當于1m3硝化甘油爆炸的能量，相當于2.4m3梯恩梯爆炸的能量。瓦斯爆炸的危害：●火焰鋒面火焰鋒面，傳播速度一般為500--700m/