煤矿瓦斯灾害综合治理技术研究

发布时间：2016-10-25 07:07

摘 要

在对煤矿开采过程中会遇到多种无法避免的自然灾害，而瓦斯灾害通过其对矿井以及采矿人员的危害程度成为在矿井作业中的第一自然灾害，而其严重影响煤矿开采效率，对开采人员的危害也极大。本论文根据南沟5号上与2号煤矿在开采作业过程中出现的问题进行分析，通过对开采过程中出现的瓦斯进行认真研究，试图找到可解决的有效方案，能够做到对瓦斯产生量进行控制，也能适度的对其进行抽样开采。
在煤矿开采过程中需要保持作业环境的通风，对通风系统进行研究，在原有的阻力测试前提下，通过在原有的通风系统基础上加入网络系统对南沟5号上与2号煤矿的通风线路进行全面分析，，并对其进行缜密解算，保证研究结果有充分的理论保障。通过网络解算能力与原有矿井的通风环境进行结合分析，找到该矿井出现的通风问题，并加以分析找出应对问题的主要方案。
为了使煤矿工作中瓦斯量的准确分析，保证在矿工在进行矿井作业时的安全以及减少对自然的破坏，需要对煤层进行瓦斯含量、瓦斯压力以及煤矿中煤样成分进行准确计算评估，合理分析出煤矿中瓦斯储量，以确保在煤矿作业过程中的经济技术的可实行能力。通过分析出的瓦斯涌出量来确定抽放瓦斯时采用的方案，通过对矿井每一个区域进行分析，合理规划处不同问题采取的不同方案，最终对抽放结果进行经济估算。
本文根据对南沟5号上与2号矿井全面分析得出，为保证矿井在进行开采作业时可以有效进行综合管理、提高煤矿开采效率以及保证进行矿工作业的安全性，本文运用风排和抽放瓦斯两种方案相结合对该煤矿进行管理。通过这种方案的结合不仅解决了矿井作业中常有的危害，也对瓦斯进行了充分的利用，具有非常可观的经济环境效益。 
关键词：瓦斯，综采工作面，综合治理，风排瓦斯，瓦斯抽放
 
ABSTRACT

In the mining process will encounter a variety of unavoidable natural disasters and the disaster through its mines and miners of harm becomes the first natural disaster in mine operations, which seriously affect the efficiency of coal mining, mining personnel hazards are also great. This paper under the south ditch, 5th and 2nd coal in mining operations, analyzes the problems arising in the course, based on serious research on mine gas in the process, trying to find an effective programme to resolve, can do to control the amount of gas produced can also moderate to sample extraction.
Mining ventilation environment need to keep jobs in the process, research on ventilation system, on the premise of original test through the original ventilation system based on the network system of the south ditch, 5th and 2nd line conducted a comprehensive analysis of coal mine ventilation, and careful calculation to ensure results are adequate theoretical guarantee. By mine ventilation network solution with the original environmental analysis, found the mine ventilation problems, analyze and find the main programme.
In order to make accurate analysis of coal mine gas in the work to ensure that miners in the mine when safety and reduce damage to the natural need to gas content of coal seam and gas pressure and coal mines in the coal-like ingredients accurately assess reasonable analysis of coal mine gas reserves to ensure that coal mine operations in the process of economic and technological capacity. Through analysis of gas emission gas to determine using the programme, through the analysis of each region of the mine, different programmes for different issues of the Planning Department, and eventually the extraction results are estimates.
According to the south ditch, 5th and 2nd mine comprehensive analyses, to ensure the mine in the mining operations can be effective integrated management, miners in the coal-mining and ensure the effectiveness and increases job security, using the wind exhaust gas and combining the two programmes to manage the mine. Through a combination of such programmes not only common hazards in the mine operation,and full use of gas, has a very substantial economic and environmental benefits.
Keywords: Gas；Fullymechanized；Harness；Ventilationairmethane；Gasdrainage
 
目    录

目    录 5
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本文研究内容 3
1.3.1 研究内容 3
1.3.2 研究目标 3
2 瓦斯涌出检测技术 5
2.1 瓦斯浓度 5
2.2 瓦斯涌出概率模型 7
2.2.1 瓦斯涌出量分析 7
2.2.2 瓦斯涌出量统计模型 7
2.3 巷道瓦斯流量规律模型 8
2.3.1 预测方法 8
2.3.2 通风巷道瓦斯流量统计模型 9
3 山西宁武南沟煤矿概况 10
3.1 位置与交通 10
3.2 自然地理 11
3.3 地质构造 12
3.4 煤层赋存及煤质 12
3.4.1含煤性及可采煤层特征 12
3.4.2煤质 15
3.5 瓦斯、煤尘和煤层自燃倾向性 18
3.5.1瓦斯 18
3.5.2煤尘爆炸性 20
3.6 井田开拓方式 21
4 煤层瓦斯含量测定及规律分析 23
4.1 测定方法 23
4.2 煤层瓦斯含量测定结果 23
4.3 煤层瓦斯含量分布规律 25
5 矿井瓦斯涌出量预测 27
5.1 工作面瓦斯涌出量预测 27
5.2 掘进工作面瓦斯涌出量预测 30
5.3 生产采区瓦斯涌出量预测 33
5.4 矿井瓦斯涌出量预测 34
5.5 瓦斯涌出构成分析 34
6 优化通风系统治理瓦斯灾害 37
6.1 通风阻力测定 37
6.1.1 通风阻力测定的理论依据 37
6.1.2 测定方法 37
6.1.3 阻力测定的主要内容 38
6.1.4 测点及测定路线选取 38
6.1.5 阻力测定及其结果 40
6.2 阻力测定结果整理与数据处理 42
6.2.1 矿井自然风压测算 42
6.2.2 阻力测定误差分析 43
6.3 矿井通风系统网络解算与自然分风 44
6.3.1 通风网络解算的理论依据 44
6.3.2 通风网络解算方法 45
6.3.3 通风网络解算结果 46
6.4 南沟煤矿现阶段通风系统评价 47
6.4.1 矿井通风阻力分布合理性评估 47
6.4.2 矿井风量分配合理性评价 48
6.4.3 矿井等积孔 48
6.5 通风系统存在的主要问题及注意事项 49
7 瓦斯抽放方案 51
7.1 常用的抽放方法简介 51
7.2 抽放方法的选择 52
7.2.1 抽放方法的选择原则 52
7.2.2 抽放方法的确定 52
7.3 瓦斯抽放的实现 53
7.3.1 煤层瓦斯含量测定及规律分析 53
7.3.2 瓦斯基础参数的确定 54
7.3.3 瓦斯涌出量的计算 55
7.3.4 综合抽放的确定 57
7.4 矿井瓦斯抽采基本指标 58
7.4.1 矿井瓦斯抽采量预计 58
7.4.2 矿井瓦斯抽采基本指标计算 59
7.5 综合瓦斯抽采在实例中的效果 60
8 总结 61
参考文献 63
致    谢 66
 
1 绪论

1.1 研究背景与意义
由于南沟5号上与2号矿井在进行煤矿开采过程中对开采深度没有明确，造成瓦斯涌出量升高造成了矿井油量的大量损失。本文基于这一问题进行研究，进行现场考察，根据矿井不同环境中出现的问题进行研究，保证矿井在开采过程中出现的不必要的灾害讨论可实行策略，并根据数学分析方法找出煤矿瓦斯流出规律以及瓦斯压力流动规律，通过已找出的原理找到解决问题的方法论，通过对得出数据进行技术分析，确保在以后煤矿开采时减少损失，对未来矿井安全具有非常深远的意义。

8 总结

本论文基于目前我国高速发展的煤矿产业，通过实地考察对煤矿开采过程有了大致的了解。通过发现，煤矿开采过程中虽然采用了机械化开采方式，但是依旧存在许多问题，这些问题不仅导致煤矿开采效率，还严重威胁矿井安全。本文针对这些问题进行数据采集、分析找出一些能够解决问题的方案，主要针对煤矿开采过程中出现的瓦斯问题进行了分析，从其出现的源头以及各项参数中发现，不能单一的采用某一种解决方法，需要统筹兼顾矿井一切环境要素，并将多种方式结合起来，最终达到了预期效果。笔者根据实际运行情况分析了矿井中存在的问题以及采取的方案。

第一，为降低矿井内安全隐患，需要在矿井中建设较为完善的通风系统。但是从实际使用状况来看还需要对其进行去那面改善。本文通过对通风阻力等各个影响通风系统的参数进行分析发现，通风系统中主要存在的问题是由于各部位机制不够完善导致漏风问题严重，并且通风系统主要工作的主扇运行效率十分低。面对这一情况对通风系统中进行适当改善，如加大截面面积，保证风力资源合理运用；调节主扇功率保证通风顺畅。
第二，为确定矿井内部瓦斯涌出量的判定，在进行开采时需要对整个矿井内部瓦斯涌出部位进行预测，避免在开采时出现瓦斯涌出后无法针对问题找到合理的处理方法。在进行预测时需要对周围环境，以及矿井内部煤矿形成状态进行全面分析，找出所有出现的可能。预测完毕后制定合理的抽放体系，并在实际开采中采用合理的抽放方法。
第三，在所有矿井中进行煤矿开采作业时，都避免不了造成瓦斯漏出，且该问题是煤矿开采中产生安全隐患的根源，加上目前我国煤矿开采中出现大量的采空区，从这些地方流出的瓦斯浓度日益增多，但是若采用以往较为单一的处理方式很难达到矿井内部安全的瓦斯浓度，所以本文大胆的将一些处理方式进行结合，改变了较为单一的处理方式。通过综合抽取方法对矿井内瓦斯进行抽取，不仅大大减少了矿井内安全隐患，也极大提高了煤矿开采效率。这种方法不仅提供了理论依据，在实际运行过程中也得以证实。
第四，整个煤矿开采过程看似流程较为简单，但是实际进行作业十分复杂，需要兼顾的要素很多，不仅需要避免所有可出现的安全问题，也要保证煤矿开采的效率。本文基于研究对象的矿井设定的综合抽取瓦斯方法，因地制宜，充分考虑到周围环境以及矿井内部结构，并且需要通过煤矿开采单位配合，从实际运行状态来看，该方法能够使煤矿开采完美实施，不仅保护了矿井安全，也提高了该矿井的收益。

本文编号：152359