| 煤礦爆炸事故及其防治對策
目 錄
煤礦安全生產(chǎn)形勢
國家局治理瓦斯的方針
煤礦爆炸事故的類型
防止爆炸事故的措施
一、煤礦安全生產(chǎn)形勢
國有重點煤礦安全生產(chǎn)狀況總體穩(wěn)定，并趨于好轉(zhuǎn)
安全生產(chǎn)形勢依然嚴峻
百萬噸死亡率仍居高不下，職業(yè)危害嚴重
煤礦事故造成的經(jīng)濟損失巨大。
1.事故基本情況
2003年全國煤礦共發(fā)生傷亡事故4143起，死亡6434人，同比下降7.9%和 8%.
重大事故中，國有重點煤礦占13.9%，國有地方煤礦占13.5%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占72.6%．
特別重大事故中，國有重點煤礦占29.1%，國有地方礦占14.4%，鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦占56.5%．
2004年上半年，全國煤礦各類事故1736起，死亡2644人，分別減少9.4%和12.4%.
2.瓦斯事故仍然嚴重
2002年全國煤礦共發(fā)生瓦斯事故743起，死亡2407人，分別占事故總數(shù)的17.1%和死亡人數(shù)的34.4%．
瓦斯煤塵爆炸事故28起，死亡304人．
煤與瓦斯突出事故16起，死亡130人．
2003年，瓦斯事故584起，死亡2061人，同期分別下降8.9％和10.3％．
3.瓦斯對大氣的危害
瓦斯主要成分是甲烷，是一種溫室氣體，它的溫室效應是CO2的21倍，對大氣環(huán)境造成極大的危害.
煤礦的大氣排放的瓦斯量大約每年為90~100億m3．
二、國家局治理瓦斯的方針
先抽后采
以風定產(chǎn)
監(jiān)測監(jiān)控
1.國家提出到2007年 煤礦安全生產(chǎn)控制目標
事故死亡人數(shù)由現(xiàn)在的7000人，下降至5000人，降幅30%；
百萬噸死亡率由現(xiàn)在的4降到3以下，降幅25%；
特大事故由目前60起左右降至40起左右，降幅30%；
80%的大中型礦井，50%的小礦井要實現(xiàn)安全質(zhì)量標準化。
我國煤礦死亡人數(shù)多的事故是瓦斯和頂板事故
一次死亡人數(shù)多、損失嚴重、對生產(chǎn)和社會影響惡劣的是瓦斯事故
我國煤礦發(fā)生特別重大事故主要是瓦斯事故
實現(xiàn)控制目標的重點是：瓦斯爆炸、煤塵爆炸事故。
三、煤礦爆炸事故的類型
瓦斯爆炸
煤塵爆炸
瓦斯煤塵爆炸
1.瓦斯爆炸
礦井瓦斯－主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體.
煤礦常見的可燃性氣體：甲烷（ＣＨ4）、一氧化碳（ＣＯ）、氫（Ｈ2）等
瓦斯爆炸是可燃氣體（甲烷）與空氣混合后，在一定條件下遇高溫熱源發(fā)生的劇烈的連鎖反應．
1.1瓦斯爆炸的反應過程
瓦斯爆炸是一個復雜的化學反應過程，是一個連鎖反應。
爆炸性混合氣體吸收一定能量后，反應分子鏈斷裂，離解成兩個或兩個以上游離基（自由基）。
在適合條件下，每一個游離基又進一步分解，再產(chǎn)生兩個或兩個以上的游離基。
如此分離下去，游離基愈來愈多，與氧發(fā)生的化學反應也愈激烈，最后發(fā)展為燃燒或爆炸。
CH4 [CH3]和[H]
[CH3]+O2 [HCHO]+[OH]
[H]+O2 [OH]+[O]
[OH]+CH4 [CH2]+[H2O]
[O]+ CH4 [OH]+[CH3]
[HCHO]+O2 CO+ [O]+H2O
CO+O2 CO2+ [O]
一般只用最終結果來表達瓦斯爆炸的化學反應，即：
CH4+O2 CO2+H2O+833.28Ｊ／mol
1.2瓦斯爆炸的條件及其影響因素
有一定濃度的瓦斯
有一定溫度的引燃火源
有足夠的氧氣
（1）瓦斯?jié)舛?br />
爆炸下限——能使火焰峰面?zhèn)鞑サ奖ㄐ曰旌蠚怏w占據(jù)的全部容積的最低瓦斯?jié)舛龋?%
爆炸上限——能使火焰峰面?zhèn)鞑サ奖ㄐ曰旌蠚怏w占據(jù)的全部容積的最高瓦斯?jié)舛龋?5%
最佳爆炸濃度——最容易激發(fā)著火（爆炸），并且爆炸中能釋放出最大能量的瓦斯?jié)舛龋?.5～10％
（2）影響瓦斯爆炸界限的因素
與火源有關，強火源條件下，爆炸范圍擴大，2%~75%
混合物的初壓，初壓增大時，爆炸范圍擴大（上限有大的變化）
同系物（乙烷、丙烷等）混入，爆炸下限下降。
煤塵混入可使瓦斯爆炸下限下降。
（2）著火源
弱火源——不能形成沖擊波，也不能使沉積煤塵轉(zhuǎn)變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。
強火源——會產(chǎn)生沖擊波，并把沉積煤塵轉(zhuǎn)達變?yōu)楦∮螤顟B(tài)。
危險火花的溫度至少應超過混合物著火溫度的一倍。
點火源的作用時間超過誘導期的情況下，這種點火源才可能是危險。
誘導期（感應期——火源作用開始到產(chǎn)生運動的火焰前沿）所需的時間。
沖擊波的作用持續(xù)時間最短——10-7~10-3s。
炸藥爆炸后產(chǎn)物，電火花作用時間——10-6~10-2s。
電弧及瓦斯煤塵爆炸的火焰前沿的作用時間————10-4~1s。
明火和灼熱體作用時間最長。
不同濃度瓦斯的誘導期
井下著火源溫度
沖擊波的速度大于1250～1350m/s，其前沿后面的溫度大于500℃。
瓦斯和煤塵爆炸火焰前沿的溫度2000～2500 ℃。
炸藥爆炸產(chǎn)物的溫度4500 ℃。
電弧、電火花的平均溫度4000 ℃ ，（放電主通道的溫度10000 ℃ ）
火柴的明火溫度1200 ℃。
點燃香煙溫度600～800℃。
（3）氧濃度
Ｏ2小于12％ＣＨ4混合氣體失去爆炸性。
瓦斯爆炸范圍隨混合氣體氧濃度的降低現(xiàn)時縮小，爆炸下限緩緩增高，爆炸上限則迅速下降。
1.3 瓦斯爆炸的危害
火焰前沿
沖擊波
礦井空氣的變化
（1）火焰前沿
它是沿巷道運動的化學反應帶和燃燒的氣體。
火焰前沿的傳播速度為1～2.5m/s（正常燃燒）至2500m/s（爆轟速度），一般為500～700m/s。
火焰前沿象“活塞”那樣沿巷道運動，帶進越來越多的空氣和可燃成分．“活塞”長度為0～幾十米。
火焰前沿通過時，人員被燒傷，不但皮膚就連呼吸器官和消化器官的粘膜也會被燒傷。
電氣設備遭到毀壞，尤其是電纜，這時能形成危險的第二次火源。
還會引起火災。
（2）沖擊波
沖擊波是傳播壓力的突變．是使介質(zhì)狀態(tài)參數(shù)突躍，并以超聲速傳播的壓力波。
正向沖擊波傳播時，其波速的壓力10ＫPa～2ＭＰa，正向沖擊波疊加或反射時，可形成高達10ＭＰa的壓力。
沖擊波的傳播速度高于音速（340m/s），隨著爆炸波的衰減，沖擊波轉(zhuǎn)變?yōu)槁暡ā?br />
正向、反向和斜向沖擊波通過時引起的危害
人體受創(chuàng)傷，多數(shù)情況下，這些創(chuàng)傷具有綜合（創(chuàng)傷、燒傷等）多樣的特點。
沖擊波前沿剩余壓力對人的作用特點
0.003~0.01MPa 無創(chuàng)傷
0.011~0.02MPa 頭昏、輕傷
0.04MPa 中度創(chuàng)傷：震傷、失去知覺、骨折
0.06MPa 重傷：內(nèi)臟受傷，嚴重腦震蕩、骨折
0.3 MPa 有較大死亡可能性（75%）
0.4 MPa 死亡率為100%
移動和破壞設備，可能發(fā)生二次著火
破壞支架、頂板冒落、垮塌的巖石堆積物導致通風系統(tǒng)破壞，堵塞巷道使救災復雜化。
沖擊波前沿剩余壓力對物體或巷道的作用特點
0.011~0.02MPa:支架部分破壞，密閉被破壞（密閉不穩(wěn)定時）。
.021~0.06 木支架相當程度被破壞，金屬支架移動，混凝土整體支護發(fā)生片狀脫落。
0.061~0.3木支架完全破壞，金屬支架部分破壞，發(fā)碹巷道出現(xiàn)裂隙，片況脫落，鐵軌變形，枕木脫開，小于1噸的設備整體破壞、變形、位移，大于1噸設備翻倒、位移、部分變形。
0.31~0.65金屬支架巷道全長全面破壞，形成密實堆積物，整體鋼筋混凝土支架部分破壞，混凝土整體遭破壞，設備和設施完全破壞。
0.66~1.17混凝土支架完全破壞，形成密實堆積物，整體鋼筋混凝土支架相當大破壞，可能形成冒落拱。
（3）礦井空氣成分改變
氧化反應氧被消耗，氧濃度降低
分解出對人體有毒和有害氣體
形成爆炸性氣體
（4）瓦斯爆炸最終氣體產(chǎn)物
2. 煤塵爆炸
煤塵是煤炭因機械性撞擊，破碎而產(chǎn)生的固體微粒．
煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的粉塵總體小于100μm，其中95%小于80μm。
綜采工作面0~0.5mm的煤塵占9.03%（山東某礦）
綜放工作面0~0.5mm的煤塵占7.23%
2.1 煤塵爆炸及反應過程
煤塵爆炸也是一種激烈的氧化反應。
煤塵粒子在高溫熱源的作用下發(fā)生蒸餾和熱分解反應，生成可燃性氣體。
生成的各種氣體都按瓦斯的連鎖反應相似的方式進行氧化反應。
形成擴散燃燒或爆炸。
煤塵粒子的氣相燃燒模型
煤塵爆炸反應與燃燒反應是相同的反應形式。
煤塵爆炸反應時煤塵粒沒有完全燃燒盡，殘留的碳未燃燒
煤塵燃燒反應時，生成的可燃性氣體外碳也被燒盡。
煤塵爆炸最終產(chǎn)物數(shù)量大、種類多。
（１）煤塵爆炸的粒度
小于0.75~1.0mm的煤塵都能參與爆炸
小于60μm的煤塵爆炸性強
過小粒徑（如小于20μm ）爆炸下限有增高趨勢．
（2）煤塵有無爆炸性的判斷
可燃性揮發(fā)分VΓ亦稱爆炸性指數(shù)，是判斷煤塵有無爆炸性和爆炸性強弱的依據(jù)之一． VΓ=Vad/（100-Mad-Aad）×100%
Vad——空氣干噪煤樣的揮發(fā)分產(chǎn)率，%
Mad ——空氣干噪煤樣的水分產(chǎn)率，%
Aad ——空氣干噪煤樣的灰分產(chǎn)率，%
VΓ＞10%，有爆炸性
VΓ=10~15%，弱爆炸性 巖粉用量20~40%。
VΓ=15~28%，強爆炸性 火焰短（20~80mm），巖粉用量50~80% 焦煤。
VΓ＞28%，強爆炸性 火焰長（100~400mm），巖粉用量50~80% 氣煤。
用大管狀煤塵爆炸性鑒定儀作最終判定。
日本：Vad＞11% 粒徑＜ 0.64mm
德國： Vad ＞14%
英國： Vad ＞15% 粒徑＜ 0.59mm
美國： Vad ＞10% 粒徑＜ 0.64mm
前蘇聯(lián)： Vad ＞10% 粒徑 0.75～1mm
（3）煤塵揮發(fā)分與不爆率的關系
不爆臨界值： Vad =6.21%
（4）煤塵爆炸的濃度范圍
爆炸下限濃度：火焰前沿在爆炸混合物整個空間傳播時，煤塵云的最低濃度（g／m3）．
爆炸上限濃度：火焰前沿在爆炸混合物整個空間傳播時，煤塵云的最高濃度（g／m3）．
爆炸最隹濃度：著火能量最低，爆炸壓力最大的煤塵云濃度500～1000 g／m3。
我國大同煤塵爆炸上限濃度
（5）氧氣濃度
直接影響反應的生熱速度，反應能否進行。
氧氣濃度增加，煤塵云容易著火、爆炸，反之變得困難。
C、H、（O）為主要構成元素的有機粉塵，不發(fā)生爆炸的氧氣界限濃度為13~16%。
氧氣濃度對爆炸上下限的影響
2.3煤塵爆炸的影響因素
爆炸特性
爆炸特性——表徵爆炸各種性質(zhì)的參數(shù)，也是表示不同粉塵相對危險程度的參數(shù)。
一般是從安全工學立場出發(fā)，以防止爆炸為目的，直接與防爆措施相關聯(lián)的角度來研究這些特性。
是指對爆炸特性的影響的主要因素。
表徵爆炸特性的參數(shù)：爆炸的容易度、爆炸的烈度。
爆炸容易度：爆炸下限濃度、爆炸上限濃度、著火溫度、最小著火能量。
爆炸烈度：爆炸壓力、爆炸壓力上升速度。
（１）影響爆炸特性的因素
煤塵的性質(zhì)：種類、粒度、形狀、不燃物含量。
煤塵云狀況：煤塵云濃度、氧濃度、不燃物含量、可燃性氣體、初壓、溫度、煤塵云均勻性、煤塵的流動狀況
其它：著火源位置、著火源的強弱、容器或空間形狀，容器或空間的密閉度。
隨粒徑的減小煤塵爆炸下限濃度降低。
粒徑減小到某種程度后下限濃度的變化變小。
粒徑變大，煤塵爆炸下限濃度增大，粒徑增大到某一值后，爆炸不會發(fā)生。
隨著粒徑減小，煤塵爆炸壓力增高，爆炸范圍擴大。
煤塵粒度對爆炸壓力的影響
粒徑對爆炸下限的影響
水分的影響
水被蒸發(fā)要吸收大量的熱量，煤塵所含水分有減弱和阻礙煤塵云著火的性質(zhì)。
水分>5~6%后，煤塵云著火能量增高，著火困難。
爆炸已經(jīng)發(fā)生，煤塵所含水所起的作用微不足道，水分達到25%的煤塵仍能參與爆炸。
水分對著火能量的影響
灰分的影響
灰分是煤塵中的不燃物質(zhì)，它能吸收煤塵燃燒時放出的熱量，起到冷卻和阻止熱量傳播的作用。
隨著灰分含量的地加，煤塵云著火能量增高。
灰分含量超過45%后，著火極其困難。
灰分的影響
沼氣的影響
沼氣（瓦斯）與煤塵共存時，煤塵爆炸下限濃度下降，爆炸上限濃度提高.
爆炸范圍往高濃度側移動，最大達3500g/m3.
瓦斯?jié)舛却笥?％時，不同煤種的煤塵的爆炸上限濃度之差不大．小于6％時，它們之間差別較大．
沼氣的影響
（２）煤塵爆炸的危害
煤塵爆炸具有連續(xù)傳播爆炸的特點，一次比一次劇烈，呈跳躍式發(fā)展．可能導致全礦井被毀．
法國古利耶爾礦發(fā)生煤塵爆炸死亡1099人（當時井下1664人），蔓延100km，一年后恢復生產(chǎn)．
17起死亡100人以上的特別重大事故中瓦斯煤塵＼瓦斯＼煤塵爆炸事故14起，占82.3％．
大同老白洞礦發(fā)生的煤塵爆炸事故死亡684人，全井被毀．
爆炸生成的氣體中有毒有害氣體生成量最多，除ＣＯ2氣體外，還存在各種碳氫化合物氣體．
煤塵爆炸、瓦斯煤塵爆炸成氣體
各國對CO的允許濃度的規(guī)定
中國（煤礦安全規(guī)程） 24ppm（0.03mg/L）
工業(yè)廠房 24ppm
前蘇聯(lián) 18ppm（0.02mg/L）
英國 50ppm
日本 50ppm
德國 50ppm
美國 50ppm
CO對人的危害
人體內(nèi)的血紅蛋白（Hb）通過肺與CO結合生成碳氧血紅蛋白（ CO— Hb），妨礙了Hb向體內(nèi)運送氧的功能，因而使人的體內(nèi)缺氧。CO與Hb的結合力比O2與Hb的結合力強210~300倍。 CO— Hb的濃度達到50~60%時，人就會產(chǎn)生痙攣、昏睡、假死。
人對CO的耐受程度
CO2的允許濃度
中國 采掘工作面 5000ppm
英國 5000ppm
美國 5000ppm
日本 1%
德國 5000ppm
CO2造成的危害
當CO2濃度達2.5%（45mg/L）時，在1h內(nèi)不呈現(xiàn)任何中毒癥狀；當達到3%時才加深呼吸；達到4%（72mg/L）時，才略呈局部刺激，有頭痛感、耳鳴、心悸、血壓升高、眩暈等；達到6%時，癥狀更加明顯；達到8%時，呼吸變得十分困難；達到8~10%時，立即發(fā)生意志昏沉、痙攣、虛脫，進而停止呼吸，以致死亡；達到20%時，數(shù)秒內(nèi)立即引起中樞神經(jīng)障礙，生命陷于危險狀態(tài)。
正向、反向和斜向沖擊波通過時引起的危害
人體受創(chuàng)傷，多數(shù)情況下，這些創(chuàng)傷具有綜合（創(chuàng)傷、燒傷等）多樣的特點。
沖擊波前沿剩余壓力對人的作用特點
0.003~0.01MPa 無創(chuàng)傷
0.011~0.02MPa 頭昏、輕傷
0.04MPa 中度創(chuàng)傷：震傷、失去知覺、骨折
0.06MPa 重傷：內(nèi)臟受傷，嚴重腦震蕩、骨折
0.3 MPa 有較大死亡可能性（75%）
0.4 MPa 死亡率為100%
四、防止爆炸事故的措施
１．防止瓦斯超限和積聚
國外統(tǒng)計：掘進巷道的瓦斯超限有35％發(fā)生在停電時，與停電無關的停止局部通風機運轉(zhuǎn)占13％，風筒破壞占9％，瓦斯局部積聚占22％，其它占21％．
原蘇聯(lián)的統(tǒng)計：掘進巷道的瓦斯超限次數(shù)超過回采工作面5～18倍，瓦斯燃燒和瓦斯爆炸80～90％發(fā)生在掘進巷道．
因此，保持掘進巷道有效通風對防止瓦斯超限極其重要．
巷道防護重點
防止巷道頂板附近瓦斯層狀積聚和靠支架附近空洞中瓦斯積聚
防止回風巷矸石帶附近和報廢的獨頭巷道瓦斯積聚．
防止打鉆時的瓦斯積聚。
防止掘進機附近瓦斯積聚。
回采工作面的防護重點
回采工作面的瓦斯10～60％來自煤壁和落煤時涌出；采空區(qū)中來自鄰近層、丟煤和巖層的瓦斯約占30～90％；進風巷或運輸巷中來自運輸機中的煤和煤壁的瓦斯約占5～40％．
瓦斯礦井要建立安全可靠的獨立通風系統(tǒng)，實行分區(qū)通風，回采和掘工作面都應采用獨立通風方式．
防止上隅角瓦斯及工作面與回風巷交界處瓦斯積聚．
防止采煤機附近瓦斯積聚
防止采空區(qū)巖石冒落引起瓦斯燃燒或爆炸．
加強通風是防止回采工作面瓦斯超限、積聚最基本最有效的措施．
2.瓦斯抽放
治理瓦斯災害的治本措施，也是防止瓦斯爆炸的治本之策。
本煤層抽放、鄰近層抽放、采空區(qū)抽放、綜合抽放。
（１）交叉式布孔抽放技術
是提高本煤層瓦斯抽放效果而研究成功的預抽瓦斯方法。
從運輸巷沿煤層打平行鉆孔和交叉鉆孔進行抽放。
交叉鉆孔因卸壓帶疊加影響，相當于加大了鉆孔直徑，提高了抽放效果。
交叉布孔鉆孔布置圖
初始瓦斯抽放量交叉孔為平行孔的2~53倍；
140d后，瓦斯抽放量交叉孔為平行孔的1.85倍；
交叉孔提高抽放量46~102%；
鉆孔交叉點鉆孔之間高程差為5~8D。
（2）深孔控制預裂爆破強化抽放瓦斯技術
利用控制爆破炸藥能量、瓦斯壓力及控制孔的導向和補償作用，使煤體產(chǎn)生新的裂隙，并擴展原生裂隙，形成連通的裂隙網(wǎng)，提高煤層透氣性，擴大瓦斯補充源，強化了抽放效果。
研究成功專用的煤礦三級許用固體粉狀乳化炸藥。
爆速2442~2683m/s，爆力210～240ml
壓風裝藥器，與雙抗塑料管配合實現(xiàn)連續(xù)耦合裝藥。
十五攻關中又研究成功被筒式專用炸藥。
在回采工作面運輸巷和回風巷布置平行于工作面，相隔一定間距，孔深50米左右的爆破孔，二者交替布置。
控制孔內(nèi)不裝藥，爆破孔裝藥段長30米左右。
爆破孔直徑75~100mm，控制孔直徑90~150mm。
孔間距5~8m，封孔深度10~12m。
效果
煤層透氣性系數(shù)提高3.45倍。
預裂爆破抽放率是普通鉆孔抽放率的1.68~2.22倍，一個月抽放率可達15.97%，三個月可達26.6%。
工作面瓦斯涌出量平均下降了61.25%，突出危險指標平均下降47.9%。
6個月的抽放期內(nèi)，瓦斯抽放總量可提高1.5倍。
（３）高瓦斯松軟低透氣性突出煤層順層鉆孔抽放技術
研制成功ＺＳＭ－250鉆機，可施工孔深150～250m，孔徑65~115mm的鉆孔。
多級組合鉆具和排渣工藝。
高壓水射流擴孔技術。
傾斜順層長鉆孔、走向順層長鉆孔和煤巷掘頭前方條帶順層長鉆孔三種布孔方式及成孔工藝。
ＺＳＭ－250鉆機
效果
孔深全部超100m，最深達239.6m 。
順層鉆孔平均瓦斯預抽率達到32%，提高了7%。
擴孔技術用于揭石門，提高排放效果，（一個孔排出一噸煤）
淮南的試驗結果，抽放量達到擴孔前的2倍。
（４）頂板巖石巷道（高抽巷）鄰近層瓦斯抽放
在開采層頂部裂隙帶內(nèi)布置專用巷道抽放鄰近層卸壓瓦斯。
分走向抽放巷和傾斜抽放巷。
高抽巷的適宜位置應選擇在裂隙帶中下部（即底板以上7~11倍采高），鄰層近較密集的層位．應超過破壞冒落高度1~1.5倍采高，以至高抽巷不被破壞。
走向高抽巷距回風巷水平投影距離應保證高抽巷處于充分卸壓裂隙帶范圍內(nèi)，不能超過工作面長度的1／2。
效果
抽放量大（平均為17.036m3/min），抽放率高（平均為49.05%，在有效抽放距離內(nèi)抽放率達63.5%）鐵法曉南礦鄰近層瓦斯抽放率73.1%）
五礦82042工作面平均抽放量60.99%，抽放濃度65.4%，鄰近層抽放率94.6% ．
82022工作面上述參數(shù)分別為：32.25m3/min，76%和92.6%．
走向高抽巷布置圖
傾向高抽巷剖面布置圖
（５）頂板巖石定向水平長鉆孔鄰近層瓦斯抽放技術
替代高抽巷的抽放瓦斯技術，節(jié)約施工費用．
研制成功ＭＫ－6和ＭＫ－7型強力鉆機及測斜糾偏的鉆進工藝技術。
陽泉局施工成功508.2m和603.5m的巖石水平長鉆孔。
撫順局施工成功700m，晉城局沿煤層定向鉆進700m。
銅川局沿煤層鉆進深度過802m和865m的水平定向鉆孔。
鐵法曉南礦巖石水平長鉆孔鉆場布置示意圖
鉆孔迎工作面推進方向布置，鉆孔覆蓋工作面長度的1／2的2／3．
鉆孔的傾角和方位角必須在鄰近層裂隙發(fā)育帶內(nèi)．
兩面鉆場之間的鉆孔重疊長度應保持20m以上．
效果
鐵法曉南礦鄰近層瓦斯抽放率73.1%；
426d抽出2068km3；
陽泉20d平均抽放量為20.3m3/min，瓦斯?jié)舛茸罡?0%，平均60%左右；
上鄰近層瓦斯抽放率達到53%（2個孔）；
噸煤瓦斯抽放成本降低65%，經(jīng)濟效益顯著。
（６）高瓦斯煤層群綜合抽放技術
從開采方法、開采順序、頂板巖層移動規(guī)律、卸壓瓦斯流動規(guī)律與抽放方法相結合進行綜合研究。形成了不同賦存條件煤層群開采程序及首采層瓦斯抽放成套技術。提高了工作面瓦斯抽放率，消除了突出危險性。
主要技術內(nèi)容
首采層（保護層）開采時的瓦斯抽放技術；
遠距離下保護層遠程卸壓瓦斯抽放技術；
煤層群多重開采下卸壓層瓦斯抽放技術
淮南礦區(qū)煤層群柱狀圖
首采煤層的瓦斯抽放技術原理
首采層在開采過程中，頂?shù)装鍘r層冒落、移動、產(chǎn)生裂隙，形成環(huán)形裂隙圈，開采煤層和卸壓煤層內(nèi)的瓦斯卸壓和解吸。由于瓦斯具有升浮移動和滲流特性，來自大面積的卸壓瓦斯沿裂隙通道匯集到裂隙發(fā)育的環(huán)形裂隙圈內(nèi)，形成瓦斯積存庫。把抽放鉆孔和巷道布置在環(huán)形裂隙圈內(nèi)，可以抽放出大量瓦斯。
技術原理圖
將頂板抽放鉆孔或巷道布置在距離回風巷一定垂距和平距的位置，有利于控制采空區(qū)瓦斯積聚，提高抽放量和抽放率。
潘三礦距煤層10~16m，與回風巷水平距離5~15m，鉆場間距70~100米。
效果
淮南潘三礦采用“環(huán)形裂隙圈內(nèi)走向長鉆孔法” 抽放瓦斯，工作面瓦斯涌出量33m3/min，鉆孔抽放量達15m3/min。
李一礦采用環(huán)形裂隙圈巷道抽放瓦斯最高抽放瓦斯純量達7.8m3/min。
遠距離下保護層遠程卸壓瓦斯抽放技術
保護層開采后，其上覆巖層將形成冒落帶，裂隙帶和彎曲下沉帶。根據(jù)巷道維護，確保抽放濃度，不誤穿突出層等因素綜合考慮，在距主采層（突出煤層）底板10~20米的花斑粘土巖和砂巖中布置抽和巷道，在抽放巷內(nèi)向主采層打網(wǎng)格上向穿層鉆孔抽放瓦斯．
技術原理圖
卸壓煤層底板巖巷和網(wǎng)格式上向穿層鉆孔遠程卸壓法投放瓦斯現(xiàn)場布置圖
潘一礦應用效果
C13煤層掘進工作面防突效果檢驗，卸壓區(qū)域內(nèi)鉆孔瓦斯涌出初速度的最大值小于臨界值4 L/min，鉆屑量最大值低于臨界值6kg/m，消除了突出危險性。
煤巷平均月掘進速度提高2.5倍，達到200m/月以上，瓦斯涌出量僅1.8m3/min ，
回采工作面產(chǎn)量提高3倍左右，達到5100噸/天。
瓦斯涌出量由25 m3/min降低到5m3/min.
回風流平均瓦斯?jié)舛扔?.15%降低到0.5%。
煤層群多重開采下卸壓層瓦斯抽放技術
保護層和主采層開采后，采空區(qū)下方巖層向采空區(qū)膨脹開成裂隙，使得下方煤體產(chǎn)生位移，透氣性增加，瓦斯壓力減小，煤體中瓦斯解吸．在此裂隙帶的底板布置巷道和網(wǎng)格式穿層鉆孔就可實現(xiàn)多重高效抽放瓦斯．
新莊孜礦實施效果
鉆孔單孔最大瓦斯流量達到了0.442m3/min，比未卸壓前的0.009m3/min增大了48.1倍，
B7a煤層的瓦斯含量由9.43m3/t降至0.58%m3/t，降低了93.8%，
B6煤層的瓦斯含量由9.26m3/t降至1．44%m3/t，降低了84.4%，
B4煤層的瓦斯含量由11.66m3/t降至1．64%m3/t，降低了83.9%。
B6煤巷掘進提高60m/月，回采工作面提高了4032t/月。
綜合抽放技術的效果
淮南礦業(yè)集團公司通過煤層群開采，瓦斯綜合抽放的技術攻關，效果十分明顯。
瓦斯抽放量由1997年不1000萬m3，提高到2002年超過1億m3 ，2003年達到1.3億m3。
煤炭產(chǎn)量大幅度提高，2001年達到2000萬噸，2002年達到2550萬噸。
針對綜采綜放工作面開采時，采空區(qū)的瓦斯涌出造成工作面經(jīng)常瓦斯超限和積聚問題而開展了采空區(qū)瓦斯抽放技術。
在工作面回采尚未結束和封閉的采空區(qū)實行瓦斯抽放的方法有以下幾種。
①引巷密閉插管抽放法
在工作面起采線附近預留專用巷道，向采空區(qū)密閉插管抽放。
在老虎臺礦54001-1綜采工作面9個月共抽出瓦斯2.2Mm3，抽放率達到93.69%，基本消除了瓦斯超限和瓦斯積聚。
②鉆孔抽放法
利用采空區(qū)周邊已有巷道向采空區(qū)打鉆孔，抽放采空區(qū)瓦斯。在綜放工作面11個月抽出瓦斯21.12Mm3，抽放率達到88.07%。
③埋管抽放法
將抽放瓦斯管埋設在采空區(qū)起采線附近，實施抽放。在平頂山礦區(qū)試驗結果表明，極大地減少了采空區(qū)向采場瓦斯的涌出量，提高了抽放量和濃度，抽放率達到57%。
④采空區(qū)瓦斯抽放應注意的幾點
在高瓦斯煤層采空區(qū)實施高強度抽放瓦斯時，存在采空區(qū)漏風和自然發(fā)火問題，為此必須考慮以下幾點：
合理確定采煤工作面的長度和開采高度，以保證較快的推進速度；
提高回采率，減少采空區(qū)丟煤；
盡量減少采空區(qū)漏風；
選擇合理的采空區(qū)抽放瓦斯方法和優(yōu)化抽放參數(shù)。
加強監(jiān)測，只要符合以下要求就能實施安全抽放：
O2≯7%，最大≯10%；
CO濃度≯臨界值（由開采礦井考查確定，撫順礦區(qū)確定為CO≤ 50ppm）；
利用瓦斯時，抽放瓦斯?jié)舛?≮30%。不利用瓦斯，采用干式抽放瓦斯設備時，抽放瓦斯?jié)舛取?5%。
混合氣體溫度不得大于所在場所（地點）的空氣溫度。
為了適應采空區(qū)埋管抽放，研制成功了輕質(zhì)菱鎂抽放管和控制采空區(qū)自然發(fā)火的WCF-1型抽放瓦斯自動監(jiān)控裝備，它是通過CO濃度的信號自動控制抽放負壓和抽放量，確保在采空區(qū)不發(fā)火的前提下，使采空區(qū)瓦斯的放始終保持最佳狀態(tài).
3．杜絕火源
保證電氣設備防爆性能完好，電纜保護完好．
使用安全炸藥，爆破作業(yè)注意填塞炮泥
防止機械摩擦火花和摩擦熱發(fā)生
防止非金屬制品產(chǎn)生靜電．
4．防止煤塵爆炸措施
綜合防塵
減小各種環(huán)節(jié)的煤塵產(chǎn)生量是防止煤塵爆炸的治本措施．
沉積煤塵是發(fā)生爆炸爆炸的主要隱患．4m2巷道周邊上沉積0.04mm厚一層煤塵，全部揚起后達到爆炸下限．
杜絕火源：與前相同．
撒布巖粉法
礦井自然條件復雜，發(fā)生煤塵爆炸的隨機性很大，各國都研究了防止煤塵爆炸的專門技術—撒布巖粉
定期向巷道周邊撒布惰性巖粉，將沉積煤塵覆蓋?。?br />
風速較低時，巖粉層的粘滯性阻礙沉積煤塵重新飛揚．
當瓦斯爆炸或空氣震蕩等異常情況出現(xiàn)時，空氣流把巖粉和沉積煤塵同時揚起，形成巖粉— 煤塵混合法云．若有爆炸火焰?zhèn)魅牖旌蠅m云區(qū)，巖粉起到吸收爆焰熱量，遮擋輻射熱的作用，使系統(tǒng)冷卻，阻止煤塵著火爆炸。
巖粉應具有：比熱容大、密度小、不溶或難溶于水、吸濕性小、無毒無嗅化學性質(zhì)穩(wěn)定，不燃燒、飛揚性好反射能力強（即顏色淺）等特點．
巖粉質(zhì)量要求
可燃物的含有率不得超過5％，游離二氧化硅含量不得超過10％，不含砷＼五氧化二磷不超過10％，巖粉粒度會部小于0.5mm，其中70％以上小于0.075mm。
呈現(xiàn)淺色。
巖粉撒布量的確定
在大型煤層爆炸試驗巷道內(nèi)，進行實際規(guī)模實驗確定。
實驗室專用試驗裝置試驗確定，大型試驗巷道試驗驗證。
計算法：
Ｒ＝[N-（a+b）]/[100－（a+b）]×100%
r=[R/(100-R) ] Z
式中：
Ｒ-巖粉撒布率
Ｎ－控制煤塵爆炸所必須的不燃物量，％
r－巖粉撒布量
a－煤塵中的不燃物含量（灰分＋水分）％
b－混入煤塵中的不燃物量（天然巖粉＋付著水分），％
Ｚ－沉積煤塵的絕對量，t。
瓦斯礦井條件下，當瓦斯?jié)舛仍冢常ヒ韵聲r：
Ｓ＝100-1250/V+F(208/V)
式中：
Ｓ－瓦斯共存時的巖粉用量，％
Ｖ－煤塵的揮發(fā)分含量％
Ｆ－瓦斯?jié)舛龋ィ?/p>
煤礦防塵規(guī)范規(guī)定：巷道中煤塵和巖粉混合粉塵中，不燃物質(zhì)組份不得低于60％，如果巷道風流中含有0.5%以上的甲烷則不燃物質(zhì)組份不低于90％．
撒布巖粉的巷道長度不得小于300m，如果巷道長度小于300m，全部巷道都應撒布巖粉．
在距采、掘工作面300米以內(nèi)的巷道每月取樣一次，300m 以外的巷道每兩月取樣一次．
每隔300米為一采樣段，每段內(nèi)設5個采樣帶，帶間約50米．每個采樣帶在巷道兩幫，頂?shù)装逯苓呉踩?，取樣?.2米．
將每個取樣帶內(nèi)的全部粉塵分別收集起來，除去大于1mm粒徑的粉塵．
化驗分析后不燃物組份低于規(guī)定，重新撒布巖粉．
５．防止瓦斯煤塵爆炸擴大的措施
被動式隔爆技術
被動式隔爆棚的作用原理
被動式隔爆棚的種類：被動式巖粉棚、水槽棚、水袋棚。
被動式隔爆棚的布置方式：集中式、分散式、集中分散混合式。
被動式隔爆技術的工作原理
由超前于爆炸火焰?zhèn)鞑サ膲毫Σ?，將隔爆棚擊碎或被爆風掀翻，使棚架上的抑制劑（水或巖粉）分散，彌散于巷道空間形成一個高濃度的巖粉云或水霧帶。當滯后于壓力波和爆風的爆炸火焰到達棚區(qū)時恰好被抑制劑撲滅。
被動式隔爆棚布置方式
集中式布置：將抑制瓦斯煤塵爆炸所需的抑制劑總量，平均分裝在數(shù)架棚子組成的一組棚架上。
分散式布置：將抑制劑分裝在多架棚子上，一架或二架為一組，分散設置在可能發(fā)生爆炸區(qū)域的一段巷道內(nèi)，形成不小于200m的抑制帶。
水槽棚的主要技術關鍵
水槽棚架之間距離為1.2~3.0m，集中布置重型棚棚區(qū)長度≮30m，輕型棚棚區(qū)長度≮20m。
分散布置式，棚區(qū)長度≮200m，棚架組之間距離為10~30m，棚組內(nèi)兩排水槽棚之間距離為1.2~3.0m?？傆盟堪磁飬^(qū)所占空間，以1.2L/m3計算。
混合布置式，集中棚與分散棚的距離為30~60m。
水槽棚的主要技術關鍵
主要水槽（重型）按400L/m2、輔助水槽（輕型）按200L/m2計算水量
水槽棚垂直于巷道軸線方向，靠頂板橫向安設，并符合：
斷面S≤10m2時 nb/L×100≥35%
斷面S≤12m2時 nb/L×100≥50%
斷面S≥12m2時 nb/L×100≥65%
其中：n—排架上水槽個數(shù)
KYG型快速移動式隔爆棚
ＧＤ型防爆水袋
采用維綸布基改性聚氯乙稀雙面復合革制成，具有阻燃、抗靜電等安全性能，可有效隔絕煤礦瓦斯煤塵爆炸傳播。
主要技術性能：
動作靜壓＞12kpa；
最佳水霧形成時間＜150ms；
最佳水霧持續(xù)時間＞160ms；
最佳水霧長度＞5m；
最佳水霧寬度＞3.5m；
最佳水霧高度＞3.2m。
隔 爆 水 袋
XGS型隔爆容器
自動式隔爆技術
自動式隔爆技術的產(chǎn)生：
為克服被動式隔爆距爆源60m范圍內(nèi)無效的缺點，保護綜采、綜掘設備而開發(fā)的技術。
自動式隔爆技術的裝置：
包括傳感器、控制器、噴灑裝置等
傳 感 器
接受爆炸動力效應—壓力傳感器
接 受 爆 炸 熱 效 應—熱電傳感器
接受爆炸光效應—光電傳感器
ZGB—Y型、ZYB—S型自動隔爆裝置所采用的HW—4型傳感器是一種抗干擾能力強的紅外線傳感器。它對礦燈等電光源不敏感，只對瓦斯煤塵爆炸特征光譜反應。
控 制 器
測量火焰?zhèn)鞑ニ俣?br />
診斷火焰到達噴灑裝置位置的時間
發(fā)出噴灑指令
自動防隔爆裝置
自動隔爆裝置在巷道中的安裝方式之一
安裝在模擬掘進機上的抑爆器
自 動 抑 爆 裝 置
消焰劑噴出0.25秒時的狀態(tài)
安裝在地面除塵器上的自動隔爆裝置
美國礦業(yè)局匹茨堡安全研究中心研制的自動抑爆裝置
YBW-Y型無電源抑爆裝置的傳感器、 傳爆器及四通連接器
BW-Y型無電源抑爆裝置 在10m2試驗管道的安裝情況
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