淺析礦井瓦斯治理技術(shù)方案

南政民

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)賀西煤礦,山西 柳林 033300）

淺析礦井瓦斯治理技術(shù)方案

南政民

（山西汾西礦業(yè)集團(tuán)賀西煤礦,山西 柳林 033300）

摘要：賀西煤礦通過(guò)開(kāi)展瓦斯治理工作體系建設(shè)，提高了煤礦瓦斯治理水平，有效遏止了煤礦瓦斯事故的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：礦井；瓦斯；治理；方案；措施

1　通風(fēng)、抽采、監(jiān)控系統(tǒng)概況

1.1通風(fēng)系統(tǒng)

賀西煤礦開(kāi)采山西組3#、4#煤層，煤層自燃傾向性等級(jí)為III類(lèi)，屬不易自燃煤層，煤塵具有爆炸性，爆炸性指數(shù)為23％。礦井為高瓦斯礦井， 2013年礦井瓦斯等級(jí)鑒定為：絕對(duì)瓦斯涌出量70.34m3/min,相對(duì)瓦斯涌出量22.67m3/t。

礦井通風(fēng)方式為分區(qū)抽出式，礦井共有三個(gè)進(jìn)風(fēng)井，兩個(gè)回風(fēng)井?？傔M(jìn)風(fēng)量18057m3/min，總回風(fēng)量為18468m3/min，有效風(fēng)量為17027m3/min，有效風(fēng)量率為91％。采煤工作面全部采用“U”型、“Y”型沿空留巷通風(fēng)系統(tǒng)。掘進(jìn)工作面全部采用壓入式局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)，并實(shí)現(xiàn)了“雙風(fēng)機(jī)雙電源”和“三專(zhuān)兩閉鎖”管理。

1.2抽采系統(tǒng)

賀西礦現(xiàn)有三個(gè)瓦斯抽采泵站分別為薛家?guī)X抽放泵站、薛家?guī)X新建泵站、獨(dú)胡峁瓦斯抽放泵站，總額定抽采能力為2620 m3/min，礦井實(shí)現(xiàn)了分區(qū)、分源抽采。

1.3瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)

我礦使用KJ-95N煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，斷電可靠，能做到瓦斯超限報(bào)警、監(jiān)控設(shè)備發(fā)生故障后系統(tǒng)及時(shí)斷電。瓦斯傳感器報(bào)警值、斷電范圍、斷電時(shí)間全部按照相關(guān)規(guī)定設(shè)置，各類(lèi)傳感器備用量符合要求。系統(tǒng)覆蓋了井下各采區(qū)變電所、各區(qū)域及總回風(fēng)巷、各采掘工作面及其巷道、各軌道巷、各皮帶運(yùn)輸巷、中央水泵房等；井上原煤筒倉(cāng)及操作室、精煤筒倉(cāng)及操作室、皮帶走廊、洗煤廠、瓦斯抽放站、主通風(fēng)機(jī)房、熱風(fēng)機(jī)房等。瓦斯監(jiān)控主備機(jī)、服務(wù)器設(shè)備已按照《礦井標(biāo)準(zhǔn)化范化》要求更換為IBM服務(wù)器。系統(tǒng)至今運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

2　瓦斯治理方案

2.1優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)

通風(fēng)能力是瓦斯治理的基礎(chǔ)，也是提升礦井生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。為進(jìn)一步優(yōu)化簡(jiǎn)化礦井通風(fēng)系統(tǒng)，我礦在中嵋芝施工進(jìn)、回風(fēng)井，中嵋芝回風(fēng)井井筒工程已經(jīng)完成，中嵋芝進(jìn)風(fēng)井井架工程已經(jīng)完工。

我礦對(duì)采區(qū)進(jìn)風(fēng)大巷、回風(fēng)大巷（三采3#軌道巷、4#軌道巷、4#回風(fēng)巷、二采回風(fēng)巷）進(jìn)行巷修及擴(kuò)刷巷道，保證巷道通風(fēng)斷面，減小巷道阻力，有效保障了礦井通風(fēng)；二采區(qū)主扇通過(guò)加裝鐵插板，減少了主扇外部漏風(fēng)，加大了礦井有效風(fēng)量，提升了礦井主扇運(yùn)行效率。

我礦對(duì)3#和4#煤的回采工作面順槽內(nèi)錯(cuò)30米布置，使4#煤工作面順槽避開(kāi)應(yīng)力集中區(qū)，減少了巷道變形量，保證了通風(fēng)斷面。

2.2合理上限配風(fēng)

我礦嚴(yán)格按照汾煤通函【2012】45號(hào)《山西焦煤集團(tuán)公司關(guān)于“變下為上，變高為低”暫行管理規(guī)定執(zhí)行。

采掘工作面配風(fēng)嚴(yán)格按照1.7倍富裕系數(shù)進(jìn)行上限配風(fēng)，現(xiàn)回采工作面瓦斯絕對(duì)涌出量最大地點(diǎn)為3301回采工作面，掘進(jìn)工作面瓦斯絕對(duì)涌出量最大地點(diǎn)為3312材巷。

2.3建立立體抽采網(wǎng)絡(luò)，提高抽采能力

建立以地面鉆井、區(qū)域預(yù)抽、高抽巷、底抽巷、本煤層、鄰近層、裂隙帶、采空區(qū)、上隅角等多形式多方位井上下綜合立體化抽采網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)立體化的抽采，加大了瓦斯抽采量，降低了風(fēng)排瓦斯量，使我礦實(shí)現(xiàn)高瓦斯礦井低瓦斯?fàn)顟B(tài)生產(chǎn)。

2.3.1瓦斯抽采系統(tǒng)改造

瓦斯抽采系統(tǒng)決定了礦井瓦斯抽采的效果，為了保證瓦斯抽采效果可從三個(gè)方面進(jìn)行礦井抽采系統(tǒng)改造，即：增大瓦斯抽采能力、優(yōu)化抽采管路布置、合理分配抽采能力。

為提高抽采系統(tǒng)能力，2012年我礦在薛家?guī)X泵站附近新建一座瓦斯抽采泵站對(duì)礦井瓦斯抽采系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)能。2006年至現(xiàn)在我礦礦井抽采各項(xiàng)指標(biāo)明顯提高。

2.3.2開(kāi)展井下區(qū)域預(yù)抽

2012年，賀西礦完成區(qū)域預(yù)抽鉆孔進(jìn)尺134282米，區(qū)域預(yù)抽面積為115.4萬(wàn)m2。區(qū)域預(yù)抽是通過(guò)大面積施工瓦斯抽采鉆孔，超前掩護(hù)將來(lái)的采掘工作面。形式主要有：開(kāi)展超前鉆孔掩護(hù)煤巷掘進(jìn)瓦斯預(yù)抽、順層鉆孔煤層區(qū)域瓦斯預(yù)抽本煤層瓦斯治理模式、大孔徑鉆孔代替高抽巷、底板瓦斯抽采巷上向網(wǎng)格式穿層鉆孔鄰近層瓦斯治理模式等。

其中底板專(zhuān)用瓦斯抽采巷結(jié)合穿層鉆孔預(yù)抽抽采模式，能夠高效實(shí)施突出煤層區(qū)域消突措施。賀西礦結(jié)合煤層賦存條件和采掘巷道布置，在下組煤（6#煤）開(kāi)掘一條巷道為專(zhuān)用瓦斯抽采巷（314底抽巷），同時(shí)向3#、4#煤施工穿層孔，對(duì)各煤層進(jìn)行區(qū)域性預(yù)抽和消突，又能在煤層回采過(guò)程中作為瓦斯排放巷。

我礦合理規(guī)劃區(qū)域預(yù)抽，通過(guò)使用千米鉆機(jī)及澳鉆施工長(zhǎng)距離預(yù)抽遞進(jìn)式鉆孔，消滅了“拼刺刀”式掘進(jìn)。

2.3.3地面鉆采及利用

在不斷加強(qiáng)井下瓦斯綜合治理的同時(shí)，集團(tuán)公司著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)，于2011年與晉城藍(lán)焰集團(tuán)公司合作在我礦井田范圍進(jìn)行地面鉆井抽采進(jìn)行消突，在地面施工鉆孔直接抽采井下未受采動(dòng)影響的區(qū)域。

瓦斯利用，我礦于2009年年底建成薛家?guī)X瓦斯發(fā)電站，2011年4月并網(wǎng)發(fā)電，2011年累計(jì)利用瓦斯量為92.25萬(wàn)m3，2012年累計(jì)利用瓦斯量為670.98萬(wàn)m3，累計(jì)發(fā)電1525.46萬(wàn)度。

3　多措并舉，加大瓦斯管控力度

3.1采掘管理

通過(guò)采用保護(hù)層開(kāi)采及多形式瓦斯預(yù)抽方法，使3#煤回采工作面實(shí)現(xiàn)了“Y”型通風(fēng)，4#煤回采工作面實(shí)現(xiàn)了 “U”型通風(fēng)，掘進(jìn)工作面全部采用局部通風(fēng)機(jī)壓入式供風(fēng)?，F(xiàn)采、掘工作面除回采工作面上隅角局部區(qū)域（切頂線往里）瓦斯?jié)舛仍?％左右，其他風(fēng)流中瓦斯?jié)舛榷急３衷?.4％以下。采煤機(jī)正常割煤時(shí)，保持2m/min的截割速度。掘進(jìn)機(jī)正常掘進(jìn)時(shí)，保持1m/h的截割速度。并且采煤機(jī)與掘進(jìn)機(jī)全部安設(shè)了機(jī)組瓦斯報(bào)警儀，瓦斯?jié)舛仍?.8％的基礎(chǔ)上又降低0.2％進(jìn)行預(yù)警，當(dāng)采、掘工作面任何一個(gè)瓦斯傳感器瓦斯?jié)舛冗_(dá)到0.5％時(shí)，必須放慢截割速度；當(dāng)任何一個(gè)瓦斯傳感器達(dá)到0.6％發(fā)出預(yù)報(bào)警時(shí)，必須停止采掘機(jī)作業(yè)，查明原因，進(jìn)行處理。

3.2爆破管理

（1）爆破作業(yè)按要求編制爆破作業(yè)說(shuō)明書(shū)，內(nèi)容符合《規(guī)程》規(guī)定要求，采掘工作面爆破嚴(yán)格執(zhí)行“一炮三檢”、“三人聯(lián)鎖”及“放炮斷電”制度。

（2）井下所有放炮地點(diǎn)全部安裝了放炮噴霧裝置，實(shí)現(xiàn)了放炮自動(dòng)噴霧。

（3）吸取西山德順煤業(yè)“3.22”北回風(fēng)巷一氧化碳超限事故教訓(xùn)，按照汾煤通發(fā)445號(hào)文件規(guī)定，對(duì)我礦跟班領(lǐng)導(dǎo)、跟班隊(duì)干、安全員、瓦檢員及相關(guān)人員配備了便攜式一氧化碳測(cè)定儀，及時(shí)監(jiān)測(cè)爆破過(guò)程中產(chǎn)生的CO，并通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，要求在爆破作業(yè)中，一次性起爆炸藥量不得超過(guò)10kg，有效減少了爆破過(guò)程中造成有害氣體超限現(xiàn)象。

4　積極開(kāi)展瓦斯地質(zhì)研究

2010年8月賀西礦與河南理工大學(xué)共同研究開(kāi)發(fā)了瓦斯地質(zhì)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)項(xiàng)目，本項(xiàng)目研究成果對(duì)賀西礦主采煤層的瓦斯治理及煤與瓦斯突出防治工作提供了依據(jù)，并不斷積累瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。2010年12月，瓦斯基礎(chǔ)參數(shù)測(cè)試報(bào)告編制完成提交。2011年12月瓦斯地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)完成。2012年與中國(guó)礦大合作完善數(shù)據(jù)收集進(jìn)行分析，進(jìn)而完善系統(tǒng)，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行有效預(yù)警。

5　嚴(yán)格落實(shí)三級(jí)“四位一體”防突措施

礦井設(shè)置了瓦斯抽采防突專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍，成立了探放區(qū)和防突科，探放區(qū)下設(shè)抽放隊(duì)、探水隊(duì)，防突科下設(shè)防突隊(duì)和瓦斯防突實(shí)驗(yàn)室。由瓦斯防突實(shí)驗(yàn)室對(duì)煤與瓦斯突出的各單項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，井下利用WTC-2型瓦斯突出預(yù)測(cè)儀對(duì)井下現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速的煤與瓦斯突出指標(biāo)的預(yù)測(cè)與檢驗(yàn)。

我礦瓦斯等級(jí)鑒定為高瓦斯礦井，根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)對(duì)我礦3#、4#煤層突出危險(xiǎn)性的鑒定結(jié)果，3#煤層標(biāo)高+578m以上沒(méi)有突出危險(xiǎn)性，4#煤層在標(biāo)高+580m以上沒(méi)有突出危險(xiǎn)性。由于相鄰的沙曲礦為突出礦井，隨著礦井煤層向深部的開(kāi)采延伸，瓦斯壓力及瓦斯含量的增加，下一步可能會(huì)升級(jí)為突出礦井，我礦現(xiàn)在嚴(yán)格按照“高瓦斯礦井按突出管理”的模式進(jìn)行管理。在日常的瓦斯防治過(guò)程中除了嚴(yán)格執(zhí)行兩級(jí)“四位一體”外，結(jié)合防突工程過(guò)程控制需要，提出了防突管理“四位一體”，建立了“區(qū)域四位一體、局部四位一體和管理保障四位一體”的三級(jí)“四位一體”防突管理體系，三級(jí)“四位一體”的嚴(yán)格執(zhí)行，有效防止了煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

6　結(jié)語(yǔ)

賀西煤礦根據(jù)瓦斯涌出的特點(diǎn)，采取了相應(yīng)的措施和技術(shù)手段，為日后的安全生產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。