煤礦瓦斯治理及防治策略

甘路軍 常 青

（山西和順天池能源有限責(zé)任公司，山西 和順 032700）

煤炭開(kāi)采過(guò)程中瓦斯事故發(fā)生率逐漸提高，本文通過(guò)分析天池能源公司煤礦瓦斯治理現(xiàn)狀，分析治理過(guò)程中存在的各類問(wèn)題，給出具體防治措施。

1 煤礦瓦斯概述

1.1 煤礦概況

山西和順天池能源有限責(zé)任公司位于山西省晉中市和順縣城以南13km的喂馬鄉(xiāng)古腰村。井田面積近19km2，設(shè)計(jì)開(kāi)采量為120萬(wàn)t/a。礦井通風(fēng)系統(tǒng)采用獨(dú)立進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)，屬于典型的“四進(jìn)一回”，也就是4個(gè)進(jìn)風(fēng)斜井、1個(gè)回風(fēng)立井，中央并列式通風(fēng)采用機(jī)械抽出式方法。采掘方式為綜合機(jī)械化一次采全高方法，需要通風(fēng)量較大且集中，井下通風(fēng)系統(tǒng)大多采用雙進(jìn)雙回的方式[1]。

1.2 15#煤層情況

2016年鑒定后確定為高瓦斯礦井，CO2絕對(duì)涌出量為4.68m3/min，相對(duì)涌出量為1.53m3/t。

1.2.1 煤層構(gòu)成

15#煤層老頂多為粗砂巖、中砂巖或中粗砂巖，極局部地帶為含礫粗砂巖（補(bǔ)5孔附近），其厚度在0～21.71m之間，平均10.22m。在橫向上，礦井西北部和東南部厚度相對(duì)較大，向東、向西減薄，在東部邊界408、101、309和306孔以東完全缺失。有時(shí)含有細(xì)砂巖或砂泥互層的直接頂（補(bǔ)2孔、補(bǔ)5孔和補(bǔ)8孔附近），厚度0～8.10m，平均1.77m。

1.2.2 頂板物性特征

二采區(qū)補(bǔ)充勘探期間，15#煤層頂板物性特征為：比重2.65～2.75g/cm3，平均 2.70g/cm3，孔隙率1.30～7.00%，平均3.69%，含水量0.20～0.90%，平均0.39%，抗壓強(qiáng)度31.60～105.60MPa，平均65.25MPa，抗拉強(qiáng)度1.77～4.00MPa，平均2.80MPa。底板特征：密度平均2.72g/cm3，孔隙率平均3.45%，含水率0.72%，含水量0.40～0.90%，平均0.48%，軟化系數(shù)0.21～0.54，平均0.37，抗壓強(qiáng)度13.73～38.93MPa，平均24.99MPa，抗拉強(qiáng)度0.20～1.57MPa，平均 1.07MPa。

2 煤礦瓦斯治理措施分析

天池能源提出“邊采邊抽、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”的瓦斯治理工作方針，按照“高投入、高素質(zhì)、高水平、嚴(yán)落實(shí)、嚴(yán)監(jiān)管、嚴(yán)處罰”的原則，主要通過(guò)對(duì)通風(fēng)系統(tǒng)的改良，為設(shè)備的運(yùn)行提供保障。通過(guò)增強(qiáng)技術(shù)，改進(jìn)管理，落實(shí)責(zé)任機(jī)制，降低瓦斯事故的發(fā)生。

2.1 治理步驟

（1）對(duì)瓦斯現(xiàn)象的鑒定工作，需要根據(jù)有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格按照鑒定流程由技術(shù)人員完成鑒定工作，對(duì)瓦斯等級(jí)做出精確的定位。同時(shí)根據(jù)鑒定結(jié)果，督促天池公司完善礦井瓦斯防治措施；（2）開(kāi)展技能培訓(xùn)，掌握處理問(wèn)題技能。對(duì)煤礦的所有工作人員進(jìn)行嚴(yán)格的培訓(xùn)學(xué)習(xí)，主要將瓦斯防治、煤與瓦斯突出的基本知識(shí)和技能及時(shí)傳達(dá)給工作人員；（3）落實(shí)相關(guān)規(guī)定，對(duì)瓦斯問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)密防范。按照有關(guān)規(guī)定，建立人防、技防、物防三道防線，對(duì)瓦斯事故進(jìn)行嚴(yán)密防范，防患于未然。

2.2 15#煤層瓦斯抽采

2.2.1 回采工作面瓦斯抽采

15#煤層為抽采煤層，采用泄壓抽采與邊采邊抽方法，利用工作面進(jìn)風(fēng)巷道向煤層打迎面斜交、向下分層傾斜及平行于工作面的鉆孔，提高瓦斯抽采量，達(dá)到降低開(kāi)采層瓦斯涌出量的目的，圖1所示為鉆孔布置示意圖[2]。

圖1 瓦斯抽采鉆孔布置示意圖

2.2.2 掘進(jìn)工作面瓦斯抽采

礦井巷道回采工作面準(zhǔn)備階段，特別當(dāng)采用放炮作業(yè)時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)掘進(jìn)工作面瓦斯超限情況。巷道掘進(jìn)采用邊掘邊抽的方式，可以解決瓦斯?jié)舛瘸迒?wèn)題，提高巷道掘進(jìn)速度，圖2為鉆孔布置方式。

圖2 邊掘邊抽鉆孔布置

2.3 抽采采空區(qū)瓦斯

采空區(qū)瓦斯抽采方法種類較多，依據(jù)采空區(qū)狀態(tài)劃分成兩種：半封閉法與全封閉法。

（1）半封閉法。依據(jù)天池煤礦的實(shí)際情況半封閉采空區(qū)直接采用半封閉插管抽采法，如圖3所示。

（2）全封閉法。天池煤礦中存在很多全封閉采空區(qū)，對(duì)采空區(qū)瓦斯采用密閉巷道法抽采。將密閉打入到回風(fēng)順槽內(nèi)，采空區(qū)中插入管子，將采空區(qū)瓦斯直接抽采，如圖4所示。

2.4 治理效果

根據(jù)預(yù)測(cè)的礦井瓦斯涌出量與抽采量，評(píng)價(jià)瓦斯抽采效果。

（1）回采工作面最大瓦斯涌出量為36.27m3/min，回采工作面抽采量為24.52m3/min，風(fēng)排瓦斯量為11.75m3/min，需風(fēng)量為1175m3/min，備用系統(tǒng)考慮1.2，充分表明瓦斯抽采后通風(fēng)能力可以滿足要求；（2）礦井最大瓦斯涌出量為64.72m3/min，抽采量為 25.42m3/min，風(fēng)排瓦斯量為39.30m3/min，需風(fēng)量4972m3/min，基于1.2 備用系數(shù)考慮，瓦斯抽采后可以滿足相關(guān)要求。

圖3 半封閉插管抽采示意法

圖4 全封閉采空區(qū)抽采方法

2.5 其他治理措施

（1）提高投入，有效落實(shí)安全經(jīng)濟(jì)政策。對(duì)于具有高瓦斯問(wèn)題以及在開(kāi)采中存在瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象的礦井，按20元/t提取瓦斯治理專項(xiàng)資金，資金主要用于煤礦通風(fēng)系統(tǒng)、瓦斯抽采系統(tǒng)、礦井防滅火系統(tǒng)、綜合防塵系統(tǒng)、安全監(jiān)控系統(tǒng)的完善和改造；對(duì)防突安全欠賬問(wèn)題及時(shí)處理，已經(jīng)確認(rèn)的突出礦井，應(yīng)該盡快加大投入，完善防突專項(xiàng)設(shè)計(jì)，同時(shí)建立瓦斯抽放系統(tǒng)[3]。

（2）提高技術(shù)人員素質(zhì)。嚴(yán)格按規(guī)定數(shù)量配備礦井技術(shù)人員，并建立嚴(yán)格的考核機(jī)制，對(duì)不符合要求的人員，及時(shí)淘汰，保證技術(shù)人員的總體質(zhì)量。

（3）對(duì)煤礦技術(shù)、通風(fēng)、瓦斯、現(xiàn)場(chǎng)等相關(guān)部門(mén)加強(qiáng)監(jiān)管。各級(jí)政府和有關(guān)部門(mén)切實(shí)做好監(jiān)督工作，不斷加大監(jiān)督力度。對(duì)煤礦中存在的安全隱患，及時(shí)處理整改，同時(shí)對(duì)相關(guān)單位做出處罰。杜絕在高瓦斯和瓦斯突出礦區(qū)建立礦井，從源頭上防止瓦斯事故的發(fā)生。對(duì)于瓦斯超限瞞報(bào)情況務(wù)必進(jìn)行嚴(yán)肅處理，對(duì)檢測(cè)瓦斯數(shù)據(jù)弄虛作假的情況，也應(yīng)該嚴(yán)肅處理，并追究相關(guān)部門(mén)或人員責(zé)任。對(duì)于發(fā)生較大瓦斯事故的煤礦，應(yīng)該關(guān)閉處理。對(duì)于具有重大隱患卻沒(méi)采取有效措施的也應(yīng)該進(jìn)行關(guān)閉處理。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦安全生產(chǎn)人人有責(zé)，提高安全生產(chǎn)投入力度，確保井下職工生命財(cái)產(chǎn)安全，做好瓦斯治理工作具有現(xiàn)實(shí)意義。因此，在工作中要利用現(xiàn)代化科學(xué)手段做好煤礦瓦斯治理工作，有效融合企業(yè)安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)天池公司可持續(xù)發(fā)展。