第二节 地下矿山灾害及防治技术
一、地下矿山通风技术
(一)地下矿山通风系统
2、通风方式有中央式(中央并列和中央分列)、对角式(两翼对角和分区对角)、混合式;通风方法有压入式、抽出式和压抽混合式。
4、地下矿山反风。有全矿反风和局部反风。安全规程规定:地下矿山主要通风机必须装有反风设施,并能在10min内改变巷道中风流方向,当风流方向改变后主要风机的供给风量不应小于正常供风量的40%,每年进行1次反风演习,每季进行1次设施检查。通风系统大变化时,进行1次反风演习。
(二)地下矿山风量计算及通风参数测定
每人每分钟不少于4m3;机器每kW每分钟不少于4 m3;硐室采场风速≮0.15m/S,巷道≮0.25,电耙道和二次破碎硐室巷道≮0.5m/S。
全压是(静)压能和动能之和,总机械能(总压力)是全压和位能之和。
(三)地下通风设备和通风构筑物
1、矿用通风设备。最主要是通风机。按服务范围分为主要通风机、辅助通风机和局部通风机;按风机构造和工作原理分为离心式通风机和轴流式通风机。局部通风机用于局部地点,产生的风压几乎全部用于克服它所连接的风筒阻力。通风机基本参数是:风量、风压、功率和效率。
2、通风构筑物。通过风流的风硐、反风装置、风桥、导风板、调风窗和风障;遮断风流的风墙和风门。
(四)局部通风技术
瓦斯喷出或突出的煤层的掘进通风方式必须采用压入式;压入式局部通风机和启动装置,必须安装在进风巷道中,距掘进巷道回风口不得小于10m;三专供电(专变、专线和专用开关);严禁3台以上局部通风机同时向1个掘进工作面供风,也不得1供2;恢复通风前,必须检查瓦斯,只有在局部通风机及其开关附近10m内瓦斯浓度不超过0.5%时,方可人工开启局部通风机。
二、瓦斯及其防治技术
(一)瓦斯性质及参数测定
瓦斯2赋存状态:游离瓦斯和吸附瓦斯。影响煤层原始瓦斯含量的因素主要有:煤化程度、煤层赋存条件、围岩性质、地质构造和水文地质条件。煤层瓦斯测定方法主要有:地勘钻孔测定法、实验室测定法和井下快速直接测定法3种。
(二)矿井瓦斯涌出及瓦斯等级
低瓦斯矿井:≤10m3/t且≤40m3/min;高瓦斯矿井:>10m3/t或>40m3/min。
规程规定:每年必须对矿井进行瓦斯等级和二氧化碳涌出量鉴定。
(三)瓦斯喷出及预防
1、瓦斯喷出,在20m巷道范围内,涌出瓦斯量≥1 m3/min,且持续8h以上,即定为瓦斯喷出危险区域。
(四)煤(岩)和瓦斯(二氧化碳)突出及预防
突出前通常有地层微破坏、瓦斯涌出变化、煤层层理紊乱、钻孔卡钻、煤壁温度降低、散发煤油气味、煤层产状发生变化等预兆。
按动力源分3类:突出、压出和倾出;按突出物分4类:媒与瓦斯、媒与CO2、岩与瓦斯、岩与CO2。
突出预测分为区域性预测和工作面预测。
区域性预测主要有3种方法:单项指标法、按照煤的变质程度、地质统计法。
工作面预测又称日常预测。石门揭煤突出预测方法有:综合指标法、钻屑指标法、钻孔瓦斯涌出初速度结合瓦斯涌出衰减系数。煤巷突出预测方法:钻孔瓦斯涌出初速度法和钻屑指标法。
突出防止措施分为区域性措施和局部性措施。区域性措施主要有3种:预留开采保护层、大面积瓦斯预抽放、控制预裂爆破;局部性措施较多。
(五)瓦斯爆炸及预防
瓦斯爆炸会产生3个致命因素:爆炸火焰、爆炸冲击波和有毒有害气体。
瓦斯爆炸必须具备的3个条件:一定浓度的甲烷、一定能量的引火源和足够的氧气。
(六)瓦斯抽放
反映瓦斯抽放难易程度的指标:煤层透气性系数、钻孔瓦斯流量衰减系数、百米钻孔瓦斯涌出量。
反映瓦斯抽放效果的指标:瓦斯抽放量、瓦斯抽放率。
(七)瓦斯检测
地下矿山瓦斯检测方法有2种:实验室取样分析法和井下直接测量法。
光干涉瓦斯检定器,用于CH4和CO2,检测范围0-10%、0-40%和0-100%;
热催化瓦斯检测报警仪,用于CH4,范围0-5%;
智能瓦斯检测记录仪,用于CH4,范围0-99%,并自动修正误差;
四参数检测仪,CO:0-0.0999%,CH4:0-4%,O2:0-25%,温度:0-40℃;
瓦斯报警矿灯:CO检测报警仪:0-0.2%。