畢業(yè)優(yōu)秀論文——礦井瓦斯防治技術(shù)

1、畢節(jié)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)專業(yè)煤礦開采技術(shù)班級(jí)10 煤礦開采 2班學(xué)生姓名羅憲民學(xué)號(hào)201003010247課題礦井瓦斯防治指導(dǎo)教師陳 偉2011年10 月1 日礦井瓦斯防治系別工礦建筑系專業(yè)煤礦開采技術(shù)姓名羅憲民學(xué)號(hào)201003010247指導(dǎo)教師陳 偉摘要本設(shè)計(jì)針對(duì)某礦煤層群條件下 71 主采煤層 7124 綜采工作面，通過理論分析，進(jìn)行了瓦斯綜合抽放技術(shù)研究。首先分析了國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀、瓦斯賦存及流動(dòng)規(guī)律、抽放方法、引起事故危險(xiǎn)因素等進(jìn)行了分析，為合理確定工作面瓦斯抽放方法提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，集合工作面的瓦斯地質(zhì)情況和瓦斯涌出情況，確定并設(shè)計(jì)了進(jìn)行工作面瓦斯綜合治理的

2、頂板高位鉆孔、采空區(qū)埋管 2 種瓦斯抽放方法。最后對(duì)煤礦的安全生產(chǎn)管理提出了綜合的建議與措施。關(guān)鍵詞： 瓦斯賦存狀態(tài) 、瓦斯抽放方法、高位頂板鉆孔、采空區(qū)埋管AbstractThe design for a mine under the conditions of coal seams 71, the main coal seam fully mechanized coal mining face 7124, through theoretical analysis, carried out an integrated drainage gas technology research. Fir

3、st analyzed the status of domestic and international coal mine safe production, gas storage and flow, drainage methods, such as the risk factors arising from the accident analysis, for a reasonable method to determine gas drainage face provides a theoretical basis. On this basis, the collection of t

4、he gas face gas emission of geological conditions and circumstances, to identify and design a comprehensive management of the gas face to the roof high drilling, pipe goaf two kinds of gas drainage methods. Finally, the safety of coal production and management of the recommendations put forward a co

5、mprehensive and measures.Key words: gas occurrence, and gas drainage methods, high roof drilling, pipe goaf目 錄第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 .11.1我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 .11.1.1我國(guó)目前煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì) .11.1.2我國(guó)煤礦生產(chǎn)存在的主要問題 .11.2煤礦安全生產(chǎn)體系建立健全的過程中所應(yīng)采取的對(duì)策措施.31.3、國(guó)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 .41.3.1美國(guó)的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析 .51.3.2 澳大利亞的煤礦安全現(xiàn)狀分析 .6第二章瓦斯賦存及流動(dòng)規(guī)律 .82.1瓦斯

6、在煤層中的流動(dòng)機(jī)理 .82.2煤的吸附理論及煤層瓦斯含量 .82.2.1瓦斯賦存狀態(tài) .82.2.2煤的吸附性及其影響因素分析 .92.3煤層瓦斯流動(dòng)理論研究 .102.3.1線性瓦斯流動(dòng)理論 .102.3.2瓦斯擴(kuò)散理論 .102.3.3瓦斯?jié)B透 擴(kuò)散理論 .132.3.4非線性瓦斯流動(dòng)理論 .142.3.5地物場(chǎng)效應(yīng)的煤層瓦斯流動(dòng)理論 .142.3.6多煤層系統(tǒng)瓦斯越流理論 .142.3.7結(jié)論 .14第三章煤礦瓦斯抽放方法以及引起事故危險(xiǎn)因素的分析.163.1瓦斯抽放方法的分析 .163.1.1抽放瓦斯方法分類 .163.1.2開采煤層的瓦斯抽放分析 .163.1.3鄰近層的瓦斯抽放分析

7、 .183.1.4采空區(qū)的抽放 .193.1.5瓦斯抽放新方法研究 .193.2瓦斯燃燒或爆炸的分析 .233.2.1瓦斯燃燒與爆炸的感應(yīng)期 .233.2.2瓦斯爆炸的類型 .233.3瓦斯突出分析 .243.3.1國(guó)內(nèi)外煤與瓦斯突出情況 .253.3.2國(guó)外概況 .253.3.4瓦斯突出的特征 .263.3.5影響突出危險(xiǎn)的形成的要素 .26第四章某礦礦井概況 .274.1某礦地質(zhì)概況 .274.2建井涌出情況 .304.2.1瓦斯涌出情況 .304.2.2瓦斯突出情況 .314.3礦井通風(fēng)及瓦斯抽放 .314.3.1礦井通風(fēng)概況 .314.3.2礦井瓦斯抽放概況 .314.47124 綜采

8、工作面概況 .32第五章瓦斯抽放設(shè)計(jì) .365.1瓦斯抽放的必要性 .365.2抽放方法選擇 .365.2.1抽放瓦斯方法選擇原則 .365.2.2某礦瓦斯抽放方法的選擇 .375.3頂板高位鉆孔抽放設(shè)計(jì) .375.3.1高位鉆孔瓦斯抽放技術(shù)原理： .375.3.27124 工作面高位鉆場(chǎng)、鉆孔布置 .385.4采空區(qū)埋管抽放設(shè)計(jì) .405.4.1 采空區(qū)埋管布置 .405.4.2立孔抽放設(shè)計(jì) .415.5瓦斯抽放工藝參數(shù) .425.5.1抽放瓦斯管管徑計(jì)算 .425.5.2瓦斯泵流量確定 .435.5.3移動(dòng)瓦斯泵流量計(jì)算公式 .435.5.4移動(dòng)抽放管路阻力計(jì)算 .445.5.5瓦斯泵選型

9、： .445.5.6瓦斯泵站位置 .445.5.7瓦斯抽放參數(shù)監(jiān)測(cè) .445.5.8瓦斯抽放管路的附設(shè)裝置 .45第六章安全措施及建議 .466.1安全管理措施及建議 .466.2鉆孔施工安全技術(shù)措施 .466.3抽放系統(tǒng)管理措施及要求 .476.4煤與瓦斯突出防治系統(tǒng) .486.5其他和煤礦安全有關(guān)的建議與措施 .49第七章結(jié)論與展望 .517.1全文總結(jié) .517.2建議與展望 .51致謝 .53第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析1.1我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析在我國(guó)的能源工業(yè)中，煤炭占我國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的70左右，預(yù)計(jì)到 2050 年還將占 50以上

10、。因此，煤炭在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主要能源。當(dāng)前我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)狀況不容樂觀，安全生產(chǎn)體系并不完善，特別是煤礦生產(chǎn)更是礦難頻發(fā)，形勢(shì)嚴(yán)峻，煤礦安全問題成為構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的極大障礙，是政府在新的行政過程中亟待解決的問題。下面我將從我國(guó)煤礦生產(chǎn)現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)煤礦生產(chǎn)存在的主要問題進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析和論述；基于此，對(duì)我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)體系建立健全的過程中所應(yīng)采取的對(duì)策措施作了初步的思考和探尋。1.1.1我國(guó)目前煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)我國(guó) 95的煤礦開采是地下作業(yè)。煤礦事故占工礦企業(yè)一次死亡10 人以上特大事故的 72.8至 89.6（ 2002 2005 年）；煤礦企業(yè)一次死亡 10 人以上事故中，

11、 瓦斯事故占死亡人數(shù)的 71。煤礦所面臨的重大災(zāi)害事故是相當(dāng)嚴(yán)峻的， 造成的損失是極其慘重的。由于煤礦事故多，死亡人數(shù)多，造成了我國(guó)煤礦的百萬(wàn)噸死亡率一直居高不下。特別是煤礦重大及特大瓦斯（煤塵）災(zāi)害事故的頻發(fā)，不但造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)和公民生命的巨大損失，而且嚴(yán)重影響了我國(guó)的國(guó)際聲譽(yù)。實(shí)際上，這些瓦斯事故的發(fā)生不是偶然的，它是以往煤礦生產(chǎn)過程中存在問題的集中暴露，涉及許多方面。既有自然因素、科技投入和研究的不足，也有人為因素以及國(guó)家的體制、管理、經(jīng)濟(jì)政策，社會(huì)的傳統(tǒng)觀念，煤礦企業(yè)的文化素質(zhì)等等。1.1.2我國(guó)煤礦生產(chǎn)存在的主要問題1總體上來(lái)看，我國(guó)煤礦生產(chǎn)正走著一條高投入、高耗能、低產(chǎn)出、低回報(bào)的粗

12、放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)道路，安全問題特別突出，經(jīng)常發(fā)生礦難事故，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局近日稱：近年我國(guó)平均每7.4 天發(fā)生一起特大煤礦事故，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出世界平均水平。細(xì)致來(lái)看，主要存在以下幾個(gè)問題：1、我國(guó)煤礦分布地質(zhì)情況惡劣，災(zāi)害類型多，是造成事故的客觀因素。我國(guó)煤礦絕大多數(shù)是井工礦井，地質(zhì)條件復(fù)雜，災(zāi)害類型多，分布面廣，在世界各主要產(chǎn)煤國(guó)家中開采條件最差、災(zāi)害最嚴(yán)重。第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析地質(zhì)條件。在國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜或極其復(fù)雜的煤礦占 36%，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單的煤礦占 23%。據(jù)調(diào)查，大中型煤礦平均開采深度 456 米，采深大于 600 米的礦井產(chǎn)量占 28.5%。小煤礦平均采深

13、196 米，采深超過 300 米的礦井產(chǎn)量占 14.5%。瓦斯災(zāi)害。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中， 高瓦斯礦井占 21.0%；煤與瓦斯突出礦井占 21.3%；低瓦斯礦井占 57.7%。地方國(guó)有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中， 高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井占 15%。隨著開采深度的增加， 瓦斯涌出量的增大， 高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井的比例還會(huì)增加。水害。我國(guó)煤礦水文地質(zhì)條件較為復(fù)雜。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占27%，屬于簡(jiǎn)單的礦井占34%。地方國(guó)有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦中，水文地質(zhì)條件屬于復(fù)雜或極復(fù)雜的礦井占8.5%。我國(guó)煤礦水害普遍存在， 大中型煤礦有 500多個(gè)工作面受水害威脅。在近2 萬(wàn)處小煤礦中，有突

14、水危險(xiǎn)的礦井900 多處，占總數(shù)的4.6%。自然發(fā)火危害。我國(guó)具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤礦所占比例大、覆蓋面廣。大中型煤礦中，自然發(fā)火危險(xiǎn)程度嚴(yán)重或較嚴(yán)重 (、 II 、III 、級(jí) )的煤礦占 72.9%。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占 47.3%。小煤礦中，具有自然發(fā)火危險(xiǎn)的礦井占 85.3%。由于煤層自燃，我國(guó)每年損失煤炭資源 2 億噸左右。 煤塵災(zāi)害。我國(guó)煤礦具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井普遍存在。全國(guó)煤礦中，具有煤塵爆炸危險(xiǎn)的礦井占煤礦總數(shù)的 60%以上，煤塵爆炸指數(shù)在 45%以上的煤礦占 16.3%。國(guó)有重點(diǎn)煤礦中具有煤塵爆炸危險(xiǎn)性的煤礦占 87.4%，其中具有強(qiáng)爆炸性的占 60%以上

15、。沖擊地壓。中國(guó)是世界上除德國(guó)、 波蘭以外煤礦沖擊地壓危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。大中型煤礦中具有沖擊地壓危險(xiǎn)的煤礦 47 處 ,占 5.16%。隨著開采深度的增加，現(xiàn)有沖擊地壓礦井的沖擊頻率和強(qiáng)度在不斷增加， 還有少數(shù)無(wú)明顯沖擊地壓的礦井也將逐漸顯現(xiàn)出來(lái)。2、煤礦生產(chǎn)的從業(yè)人員素質(zhì)偏低煤礦行業(yè)從業(yè)人員大多數(shù)是農(nóng)民工，素質(zhì)偏低，沒有經(jīng)過專業(yè)的生產(chǎn)技能培訓(xùn)和安全生產(chǎn)培訓(xùn)，大多也沒有接受教高層次的教育，因而素質(zhì)普遍偏低， 安全生產(chǎn)意識(shí)薄弱，自救能力和自救意識(shí)不強(qiáng)，往往在生產(chǎn)過程中沒有嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)定，在發(fā)生突發(fā)事件后不知所措，不能有效的自救。3、技術(shù)水平偏低我國(guó)煤礦安全科研力量分散，產(chǎn)學(xué)研結(jié)合

16、不緊密，人才流失嚴(yán)重，科研投入嚴(yán)重不足，研發(fā)基礎(chǔ)設(shè)施落后， 成果轉(zhuǎn)化率低， 安全基礎(chǔ)理論、 煤與瓦斯突出、 瓦斯煤塵爆炸、第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析礦井突水機(jī)理及主要災(zāi)害預(yù)防與控制技術(shù)等研究滯后，企業(yè)自主創(chuàng)新能力弱，尚未形成完善的煤礦安全科技支撐體系。4、煤礦安全投入不足。煤礦企業(yè)長(zhǎng)期投入不足，安全欠賬嚴(yán)重。根據(jù)2005 年專家對(duì) 54 戶重點(diǎn)煤礦企業(yè)會(huì)診分析，僅國(guó)有重點(diǎn)煤礦安全欠賬就高達(dá)689 億元，一些礦井防災(zāi)系統(tǒng)不健全，設(shè)備陳舊老化，安全裝備落后。地方國(guó)有煤礦和鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦安全欠賬問題更為突出，安全保障水平低，抵御事故災(zāi)害的能力差。5、政府監(jiān)督嚴(yán)重缺位煤礦行業(yè)雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)化，符合

17、經(jīng)濟(jì)發(fā)展大潮，但是完全的市場(chǎng)調(diào)節(jié)具有很大的盲目性、自發(fā)性、滯后性等市場(chǎng)自身無(wú)法克服的弱點(diǎn)和缺陷，這就需要政府的宏觀調(diào)控，而煤礦安全事故頻發(fā)很大程度上都?xì)w咎于地方政府職能的嚴(yán)重缺位，也即是說(shuō)，政府對(duì)煤礦行業(yè)的宏觀調(diào)控的力度不夠大，方法不夠科學(xué)，績(jī)效不夠明顯。造成這種現(xiàn)象的主要原因是：不少地方政府仍以GDP 的增長(zhǎng)與否作為行政成效的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，很多地方官員把 GDP 作為追求的目標(biāo)，把煤礦企業(yè)創(chuàng)造的GDP 作為提升晉級(jí)的基石，甘愿充當(dāng)煤礦企業(yè)的保護(hù)傘。對(duì)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)狀況，安全狀況視而不見，聽之任之。即使在事故發(fā)生以后，對(duì)遇難者家屬的慰問和補(bǔ)償似乎總是“遲來(lái)的愛 ”。所以說(shuō)某些地方政府職能的缺位也是

18、我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)體系脆弱和安全事故頻發(fā)的一個(gè)重要原因。1.2煤礦安全生產(chǎn)體系建立健全的過程中所應(yīng)采取的對(duì)策措施當(dāng)前，盡管煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻，但也存在許多有利條件：有建國(guó)幾十年來(lái)培養(yǎng)起來(lái)的技術(shù)隊(duì)伍，有經(jīng)過多次修訂的煤礦安全規(guī)程和防治煤與瓦斯突出細(xì)則等規(guī)程規(guī)定，有專業(yè)化的煤礦安全研究機(jī)構(gòu)和有關(guān)的大專院校；許多大的煤礦企業(yè)還有自己的瓦斯防治機(jī)構(gòu)，應(yīng)該說(shuō)做到控制瓦斯事故的頻發(fā)是完全可能實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)具有多年來(lái)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的淮南和平頂山煤業(yè)集團(tuán)公司，這些企業(yè)的技術(shù)及管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我們搞好煤礦安全生產(chǎn)是十分可貴的。為了扭轉(zhuǎn)當(dāng)前煤礦安全生產(chǎn)的狀況，建立健全煤礦安全生產(chǎn)體系建議主要采取如下對(duì)策和措施：1、對(duì)生產(chǎn)

19、經(jīng)營(yíng)和煤礦行業(yè)從業(yè)人員進(jìn)行嚴(yán)格的安全知識(shí)培訓(xùn)和考核2 。應(yīng)當(dāng)加大力度，宣講近年來(lái)的災(zāi)害事故的實(shí)例、經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，以提高一線從業(yè)人員的素質(zhì)和水平，提高他們對(duì)災(zāi)害事故的預(yù)見性和發(fā)生事故時(shí)的應(yīng)對(duì)處理能力。因?yàn)?，一線從業(yè)人員的安全生產(chǎn)意識(shí)和自身素質(zhì)能力如何，直接關(guān)系著安全生產(chǎn)能否順利進(jìn)行；所以進(jìn)行培訓(xùn)和考核是必要的。第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析由于大多數(shù)的煤礦從業(yè)人員沒有專門的生產(chǎn)知識(shí)，沒有接受高層次的教育，因而普遍缺乏安全生產(chǎn)技能，那么對(duì)這部分人進(jìn)行安全生產(chǎn)技能的培訓(xùn)同樣是必需的，使所有的從業(yè)人員只有基本上具備了安全生產(chǎn)知識(shí)和事故險(xiǎn)情發(fā)生后逃生自救的能力，具備常規(guī)事故的處理能力和臨危不亂、遇變不驚

20、的心理承受能力，才能擁有從業(yè)資格，準(zhǔn)予上崗，這對(duì)于解決煤礦安全生產(chǎn)問題和提高煤礦抵御事故能力是行之有效2、加強(qiáng)科研工作力度，提高安全生產(chǎn)的技術(shù)水平，建立健全本質(zhì)安全化的生產(chǎn)體系。我國(guó)安全管理水平不斷加強(qiáng)，煤炭開采技術(shù)水平不斷提高，但是，煤礦重大瓦斯事故仍然時(shí)有發(fā)生。產(chǎn)生這些事故的直接原因是我國(guó)煤層瓦斯富集條件的復(fù)雜性，原有安全技術(shù)及理論基礎(chǔ)已難以適應(yīng)當(dāng)前煤礦安全高效生產(chǎn)的迫切需求。因此，應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)科研工作力度，特別是應(yīng)當(dāng)針對(duì)當(dāng)前開采條件進(jìn)行研究，以便為建立本質(zhì)安全化的生產(chǎn)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。 對(duì)高瓦斯和瓦斯突出礦井應(yīng)當(dāng)制訂特殊政策，采取特殊措施，以利于健康發(fā)展 3 。3、加強(qiáng)安全監(jiān)督檢查。事實(shí)上

21、，只要管理者措施得力，監(jiān)督得法，大多數(shù)的礦難是可以避免的或者說(shuō)大多數(shù)礦難的損失是可以控制和被最小化的，因此有關(guān)部門的監(jiān)督是至關(guān)重要的。 “煤礦資源的不可再生性、煤炭工業(yè)的重要性和煤礦生產(chǎn)勞動(dòng)的極度危險(xiǎn)性，都要求有關(guān)部門在可持續(xù)煤炭發(fā)展中發(fā)揮重要作用，承擔(dān)起義不容辭的公共責(zé)任?！庇嘘P(guān)部門要積極推進(jìn) “科技含量高，經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化道路 ”的進(jìn)程，加快建立社會(huì)主義和諧社會(huì)，鼓勵(lì)吸收社會(huì)資本入股以充實(shí)大煤礦集團(tuán)實(shí)力，增強(qiáng)我國(guó)煤礦行業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，并鼓勵(lì)大煤礦集團(tuán)大煤礦企業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，有關(guān)對(duì)大企業(yè)大集團(tuán)走向世界提供必要的政治、外交支持，通過外交談

22、判、政治對(duì)話等方式爭(zhēng)取更廣闊的生產(chǎn)基地和新的礦源，政府要適當(dāng)提高煤礦行業(yè)的門檻，不具備安全生產(chǎn)條件的個(gè)人和企業(yè)不讓進(jìn)入，對(duì)安全措施不完善的企業(yè)要責(zé)令整改，對(duì)不具備安全生產(chǎn)能力的企業(yè)要堅(jiān)決取締，對(duì)個(gè)別企業(yè)胡干亂干的行為要堅(jiān)決糾正，對(duì)違反安全生產(chǎn)法規(guī)條令的行為要堅(jiān)決制止、嚴(yán)厲打擊。并且不定時(shí)地組織進(jìn)行抽樣調(diào)查，對(duì)企業(yè)的安全設(shè)施進(jìn)行認(rèn)真檢查和評(píng)估，并監(jiān)督和鼓勵(lì)企業(yè)更新生產(chǎn)設(shè)備、提高煤礦的安全生產(chǎn)能力。1.3、國(guó)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析由于世界各國(guó)的煤礦分布情況的不同，煤礦安全生產(chǎn)的技術(shù)水平、機(jī)械化水平、安第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析全生產(chǎn)的法規(guī)各不相同，所以也造成了各國(guó)的的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀各不相同

23、。下面著重介紹美國(guó)和澳大利亞的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀。1.3.1 美國(guó)的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析年度非煤礦山煤礦合計(jì)1990566612219915361114199243559819935147981994404585199553471001996473986199761309119985129801999553590200047388520013042722002402767圖 1-1 1990 年 2002 年美國(guó)煤礦及非煤礦山生產(chǎn)事故死亡人數(shù)上表為 1990 年 2002 年美國(guó)煤礦及非煤礦山生產(chǎn)事故死亡人數(shù)作為世界主要產(chǎn)煤大國(guó)之一，美國(guó)也曾經(jīng)歷過安全狀況惡化、傷亡事故嚴(yán)重的年代。20 世紀(jì)前

24、30 年，美國(guó)煤礦每年平均事故死亡2000 多人；進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代后，傷亡人數(shù)才迅速減少；1990 年死亡 66 人；2000 年死亡 40 人。最近 20 多年來(lái)煤礦安全狀況得到明顯改善；近年來(lái)，每年由各種原因?qū)е碌乃劳鋈藬?shù)只有40 人左右。從國(guó)際上公認(rèn)的安全生產(chǎn)指標(biāo)百萬(wàn)噸死亡率來(lái)看，美國(guó)的這一指標(biāo)已下降到0.035 左右。近百年來(lái)的美國(guó)煤礦業(yè)，經(jīng)歷了從事故多發(fā)到加強(qiáng)立法和監(jiān)管、提高煤炭業(yè)的市場(chǎng)配置化程度，最終安全狀況明顯改善而生產(chǎn)效率仍然穩(wěn)步提升的過程。那么美國(guó)通過了哪些措施來(lái)改善了煤礦的安全生產(chǎn)呢？立法為先美國(guó)煤礦業(yè)也是經(jīng)歷了一個(gè)從事故多發(fā)到加強(qiáng)立法和管理、最終進(jìn)入安全生產(chǎn)時(shí)

25、期的過程。美國(guó)煤礦生產(chǎn)事故多發(fā)期是在生產(chǎn)技術(shù)和管理都比較落后的19 世紀(jì)后期和20世紀(jì)初期。當(dāng)時(shí)，美國(guó)每年有數(shù)千人死于煤礦事故。最嚴(yán)重的是年，死亡總?cè)藬?shù)第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析達(dá) 3242 人。嚴(yán)重的煤礦事故頻頻發(fā)生促使美國(guó)國(guó)會(huì)和政府采取堅(jiān)決措施加強(qiáng)安全管理。圍繞煤礦生產(chǎn)美國(guó)先后制定了10 多部法律，安全標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高。其中最重要的是1977年制定的聯(lián)邦礦業(yè)安全和健康法，對(duì)所有礦業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行了全面和嚴(yán)格的規(guī)定。原來(lái)的礦業(yè)局改為礦山安全和衛(wèi)生署，轉(zhuǎn)由勞工部管轄。這一法律的出臺(tái)標(biāo)志著美國(guó)煤礦業(yè)生產(chǎn)從此走上事故低發(fā)率的新階段：到20 世紀(jì) 70 年代，死亡人數(shù)下降到千人以下；1990年-2000

26、 年，美國(guó)共生產(chǎn)商品煤 104 億噸，僅死亡 492 人，平均百萬(wàn)噸死亡率為 0.0473；在安全狀況最好的 1998 年，共產(chǎn)商品煤 10.18 億噸，僅死亡 29 人，百萬(wàn)噸死亡率為 0.028；1993 年-2000 年的八年間，整個(gè)煤炭行業(yè)沒有發(fā)生過一起死亡三人以上的事故。在美國(guó)，國(guó)家資源委員會(huì)負(fù)責(zé)控制煤炭資源的使用，內(nèi)政部土地管理局負(fù)責(zé)煤炭資源的租借。美國(guó)資源管理實(shí)施辦法規(guī)定，對(duì)聯(lián)邦公有土地煤炭資源實(shí)施租借方式，對(duì)煤炭資源已勘探清楚并進(jìn)行了資源評(píng)價(jià)的礦區(qū)，采用招標(biāo)方式確定開采者；對(duì)煤炭資源尚未探明及未進(jìn)行資源評(píng)價(jià)的礦區(qū)，實(shí)行勘探和開采優(yōu)先的辦法。此外，美國(guó)對(duì)煤炭資源價(jià)格的確定是在資源

27、評(píng)估的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要內(nèi)容包括煤炭資源儲(chǔ)量、煤質(zhì)、最大的經(jīng)濟(jì)回收率、 煤炭開采難易程度和開采成本， 以及地產(chǎn)價(jià)值、銀行利率等。 安監(jiān)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立性且執(zhí)法非常嚴(yán)格美國(guó)政府一直強(qiáng)調(diào)煤礦安全監(jiān)察管理機(jī)構(gòu)的獨(dú)立性。有關(guān)法律規(guī)定，煤礦安全監(jiān)察員與煤礦無(wú)任何隸屬關(guān)系，他們必須具備煤礦和現(xiàn)場(chǎng)工程師的資格，每年到安全培訓(xùn)學(xué)院輪訓(xùn)一周。各地的聯(lián)邦安全檢查員，每?jī)赡暌脖仨気啌Q對(duì)調(diào)。任何煤礦發(fā)生三人以上的死亡事故，當(dāng)?shù)氐穆?lián)邦及州政府安全監(jiān)察員不得參與該事故的調(diào)查與處理，而須由聯(lián)邦從外地調(diào)派安全監(jiān)察員進(jìn)行事故調(diào)查。同時(shí)，美國(guó)煤礦安全部門執(zhí)法非常嚴(yán)格，礦主也遵守法律，嚴(yán)格按照安全操作規(guī)程辦事，從而確保了煤礦生產(chǎn)安全。美

28、國(guó)煤礦安全部門對(duì)唯利是圖、違反規(guī)定生產(chǎn)的礦主懲罰嚴(yán)厲。針對(duì)不會(huì)導(dǎo)致重大人員傷亡的一般性違反規(guī)定行為，政府督察員每次每項(xiàng)罰款可達(dá) 55 萬(wàn)美元。曾經(jīng)違反規(guī)定并承諾改正、但不守信用的礦主則將被加重處罰。從對(duì)美國(guó)的煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的分析，我國(guó)也應(yīng)該加強(qiáng)立法，加大執(zhí)法力度等來(lái)減少煤礦生產(chǎn)的死亡人數(shù)。1.3.2 澳大利亞的煤礦安全現(xiàn)狀分析澳大利亞的礦山生產(chǎn)死亡人數(shù)很低，保持在20 人左右，且工傷次數(shù)呈逐年減少的趨勢(shì)，這跟該國(guó)對(duì)礦山救護(hù)車的研究有很大的關(guān)系。研究該車的目的是改善井下礦工的第一章國(guó)內(nèi)外煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀分析自救能力。該救護(hù)車應(yīng)能在特別嚴(yán)酷的情況下進(jìn)行工作，包括在含氧少和高濃度瓦斯環(huán)境下進(jìn)行工作

29、， 此車內(nèi)應(yīng)有瓦斯監(jiān)控和檢測(cè)設(shè)備及緊急通訊設(shè)施。下表為澳大利亞1991年2001 年礦山死亡人數(shù)及傷害次數(shù)：財(cái)政年度死亡人數(shù)工傷次數(shù)1991 19922572001992 19932258001993 19942252001994 19953150001995 19961242001996 19972741001997 19981933001998 19991228001999 20001922002000 2001142050圖 1-2 澳大利亞 1991年 2001 年礦山死亡人數(shù)及傷害次數(shù)由上面對(duì)澳大利亞煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀的介紹，我們了解到提高煤礦生產(chǎn)的技術(shù)水平也是有效控制煤礦生產(chǎn)死亡人數(shù)

30、及傷害次數(shù)的一個(gè)非常有效的措施。第二章瓦斯賦存及流動(dòng)第二章瓦斯賦存及流動(dòng)規(guī)律2.1瓦斯在煤層中的流動(dòng)機(jī)理瓦斯在煤層中的流動(dòng)是一個(gè)十分復(fù)雜的運(yùn)移過程， 主要取決于煤層介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)和瓦斯在煤層中的賦存狀態(tài)。煤是一種多孔的微裂隙發(fā)育的介質(zhì)，微裂隙間含有孔隙和大部分與微裂隙相連的毛細(xì)管通路，而孔隙和毛細(xì)管通路的數(shù)目是變化的，它們之間或多或少互有聯(lián)系，其直徑由幾 m，變化到幾 mm不等。瓦斯在煤層中主要是以吸附和游離狀態(tài)賦存在煤體中的， 其中呈游離狀態(tài)壓縮在微裂隙和大孔隙中的較少，大部分為吸附在煤體中。根據(jù)煤體中的孔隙分布和煤層中的聯(lián)系系統(tǒng)以及周世寧教授的研究表明： 瓦斯在煤層中的流動(dòng)主要是層流滲透運(yùn)

31、動(dòng)和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，其中前者基本上服從 Darcy 滲透定律，且主要發(fā)生在煤體大孔和微裂隙中；后者則基本上服從 Fick 擴(kuò)散定律，且主要發(fā)生在煤體微孔隙之中。因此，瓦斯在煤體中的運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是一個(gè)擴(kuò)散滲透的過程。2.2煤的吸附理論及煤層瓦斯含量2.2.1瓦斯賦存狀態(tài)煤中瓦斯的賦存狀態(tài)一般有吸附狀態(tài)和游離狀態(tài)兩種。固體表面的吸附作用可以分為物理吸附和化學(xué)吸附2 種類型，煤對(duì)瓦斯的吸附作用是物理吸附，是瓦斯分子和碳分子間相互吸引的結(jié)果，如圖2-1 所示。在被吸附的瓦斯中，通常以將進(jìn)入煤體內(nèi)部的瓦斯稱為吸收瓦斯，把附著在煤體表面的瓦斯稱為吸著瓦斯，吸收瓦斯和吸著瓦斯統(tǒng)稱為吸附瓦斯。在煤層賦存的瓦斯量中，

32、通常吸附瓦斯量占80%90%，游離瓦斯量占10%20%；在吸附瓦斯量中又以煤體表面吸著的瓦斯量占多數(shù)。在煤體中，吸附瓦斯和游離瓦斯在外界條件不變的條件下處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，吸附狀態(tài)的瓦斯分子和游離狀態(tài)的瓦斯分子處于不斷的交換之中；當(dāng)外界的瓦斯壓力或溫度發(fā)生變化或給予沖擊和振蕩、影響了分子的能量時(shí)，則會(huì)破壞其動(dòng)態(tài)平衡，而產(chǎn)生新的平衡狀態(tài) 4 。煤是一種多孔介質(zhì)，煤體吸附瓦斯是煤的一種自然屬性，煤體表面吸附瓦斯量的多少，與煤體表面積的大小密切相關(guān)，而煤體表面積的大小則和煤體孔隙特征有關(guān)。因此，煤體孔隙特征對(duì)吸附瓦斯有重要的作用。第二章瓦斯賦存及流動(dòng)543121-游離瓦斯； 2-吸附瓦斯； 3-吸收瓦斯； 4-煤體； 5-煤中孔隙圖 2-1煤體中瓦斯的賦存狀態(tài)2.2.2煤的吸附性及其影響因素分析煤之所以具有吸附性是由于煤結(jié)構(gòu)中分子的不均勻分布和分子作用力的不同所致，這種吸附性的大小主要取決于 3 個(gè)方面的因素，即：一是煤結(jié)構(gòu)、煤的有機(jī)組成和煤的變質(zhì)程度；二是被吸附物質(zhì)的性質(zhì)；三是煤體吸附的環(huán)境條件。由于煤對(duì)瓦斯的吸附是一種可逆現(xiàn)象，吸附瓦斯所處的環(huán)境條件就顯得尤為重要。煤中吸附瓦斯量的大小主