礦井瓦斯防治技術(shù)的推廣應(yīng)用

楊春虎

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團申南凹焦煤有限公司， 山西 臨汾 045000）

1 礦井概況

山西鄉(xiāng)寧焦煤集團臺頭煤焦有限責(zé)任公司位于臨汾市鄉(xiāng)寧縣管頭鎮(zhèn)胡村附近。2013 年9 月11 日山西省煤炭工業(yè)廳以晉煤辦基發(fā)〔2013〕1273 號文批復(fù)了礦井兼并重組整合項目竣工驗收，設(shè)計年產(chǎn)量120 萬t。

依據(jù)礦井煤層煤塵爆炸性鑒定報告結(jié)論，1 號、2 號煤層的煤塵均具爆炸危險性，均為自燃煤層，自燃傾向性等級為Ⅱ級。據(jù)山西省煤炭工業(yè)廳瓦斯等級鑒定結(jié)果，礦井瓦斯絕對涌出量為3.44 m3/min，相對瓦斯涌出量為1.68 m3/t，屬瓦斯礦井。

1.1 礦井通風(fēng)方式

礦井采用中央并列式通風(fēng)方式，通風(fēng)方法為機械抽出式，形成了三進一回的通風(fēng)格局。礦井總進風(fēng)為7 106 m3/min，總回風(fēng)為7321 m3/min，在回風(fēng)立井安裝兩臺FBCDZ-8-№23 型對旋軸流式通風(fēng)機，電機功率為2×185 kW，排風(fēng)量為3 780～8 100 m3/min，1 臺運行，1 臺備用。

綜采面采用U 型通風(fēng)方式，掘進面采用壓入式通風(fēng)，配備兩臺高效、低噪音的FBD-№6.0 型對旋式軸流局部通風(fēng)機，電機功率2×18.5 kW，實現(xiàn)了雙風(fēng)機雙電源自動切換和“三專兩閉鎖”。

1.2 瓦斯抽采系統(tǒng)

礦井在回風(fēng)立井南部建立一座地面永久瓦斯抽放泵站，抽放系統(tǒng)采用兩套管路，分別建立高、低負壓瓦斯抽放系統(tǒng)，各選用兩臺2BEC60 型水環(huán)式真空泵，電機功率355 kW，流量240 m3/min，管路采用無縫鋼管，高負壓管徑為426 mm，安裝長度1 500 m；低負壓主管管徑為508 mm，安裝長度2 500 m；支管管徑為219 mm，安裝長度950 m。

附屬設(shè)備有水封式防爆器、自動噴粉抑爆裝置、防回火裝置、防回水裝置、防回氣裝置、放空管、冷卻循環(huán)水泵、冷卻塔、計量檢測裝置及避雷裝置、機械通風(fēng)裝置等。

瓦斯抽采泵站安裝一套KJ73N 瓦斯抽采監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)，值班室內(nèi)設(shè)置匯集監(jiān)測參數(shù)的防爆監(jiān)控主機，連續(xù)監(jiān)測瓦斯抽采管路內(nèi)的氣體溫度、負壓、正壓、瓦斯?jié)舛取⒁谎趸紳舛鹊葏?shù)。

2 礦井瓦斯涌出量規(guī)律與影響因素

2.1 采煤工作面瓦斯涌出

1)采空區(qū)對瓦斯涌出分析：隨著工作面推進，采空區(qū)面積增大，頂板冒落及底板裂隙使上下鄰近層瓦斯也涌入采空區(qū)，加之煤體瓦斯及采空區(qū)遺煤瓦斯的釋放，采空區(qū)瓦斯涌出量逐漸增大。

2）周期來壓對瓦斯涌出分析：周期來壓期間，經(jīng)現(xiàn)場檢查上隅角最大瓦斯0.68%，回風(fēng)順槽瓦斯增高不明顯，說明周期來壓期間，采空區(qū)瓦斯涌出對生產(chǎn)影響不明顯。

3）割煤速度對瓦斯涌出分析：礦井2 號煤層透氣性較差，抽出瓦斯量較小，采煤機落煤時瓦斯瞬間涌出量較大，當(dāng)采煤機速度保持在勻速1.5 m/min時，落煤瓦斯能被及時稀釋，不會造成上隅角及回風(fēng)順槽瓦斯涌出突然過大。

4）季節(jié)性因素對瓦斯涌出的影響：夏季通風(fēng)是每年通風(fēng)管理上較難管理的階段，溫度高、氣壓低，煤層瓦斯涌出較其他季節(jié)大，經(jīng)檢測對比，夏季通風(fēng)期間，瓦斯?jié)舛缺绕渌竟?jié)大0.08%左右。為此，專門制定夏季通風(fēng)措施，加強通風(fēng)系統(tǒng)管理。

2.2 掘進工作面瓦斯涌出

1）地質(zhì)構(gòu)造對綜掘面瓦斯涌出量的分析：地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地帶，比如向斜、背斜等，往往是瓦斯積聚的地帶，瓦斯壓力和瓦斯含量均較大，有的甚至有突出危害。在進入瓦斯含量高的區(qū)域前，提前采取防范措施，比如加大配風(fēng)量、加強通風(fēng)系統(tǒng)管理、加強現(xiàn)場管理、加強瓦斯檢查等。

2）煤的可解析瓦斯量與瓦斯涌出量的分析：經(jīng)計算，本礦井煤的可解析瓦斯量為0.68 m3/t，2 號煤層原始瓦斯含量2.77 m3/t，煤體透氣性較小、吸附性強，故在割煤時，煤體被粉碎瞬間，有大量瓦斯被釋放出來，割煤速度快時，瓦斯瞬間會很高，通過實測，T1 最高瓦斯?jié)舛冗_0.4%。為此，通過使用大功率局部通風(fēng)機、大直徑風(fēng)筒、加強局扇風(fēng)筒管理、嚴格控制割煤速度等措施來解決此項。

3）巷道掘進長度與瓦斯涌出量分析：巷道長度越長，暴露煤體面積越大，瓦斯涌出量越大。當(dāng)掘進到800 m 時瓦斯涌出量增大最明顯，通過將原有FBD№6.0/2×18.5kW 對旋軸流局部通風(fēng)機更換為FBD№8.0/2×55kW 的大功率對旋軸流局部通風(fēng)機來解決此項。

2.3 采掘工作面瓦斯涌出量

2.3.1 自然因素

1）地面大氣在一年內(nèi)冬夏兩季的差值可達5.3～8.0 hPa，地面大氣壓變化引起井下大氣壓的相應(yīng)變化，它對采空區(qū)或冒高處瓦斯涌出的影響比較顯著，針對此種情況，在冬夏季有針對性的調(diào)整風(fēng)量。

2）煤層的瓦斯含量是決定采掘工作面瓦斯涌出量多少的主要因素，本井田總體表現(xiàn)為東北低，往西南方向隨深度增加而增大。

2.3.2 開采技術(shù)

1）采掘方法對瓦斯涌出量影響較大，綜采面瓦斯涌出比較均勻，瓦斯?jié)舛炔▌臃刃　?/p>

2）煤層和圍巖的瓦斯含量是決定綜采面瓦斯涌出量多少的最重要因素。當(dāng)開采2 號煤層時，由于受回采影響，在采空區(qū)下形成大量的裂隙，1 號煤層或圍巖層中的瓦斯流向2 號煤層的采空區(qū)，再進入生產(chǎn)空間，從而增加2 號煤層瓦斯涌出量。

3）采掘速度。絕對瓦斯涌出量隨采掘速度（產(chǎn)量）增加而增大，呈線性正比例關(guān)系；相對涌出量隨采掘速度（產(chǎn)量）增大而降低，呈反函數(shù)關(guān)系。由此分析采煤工作面瓦斯以煤壁和落煤為主要來源。

4）生產(chǎn)工藝對瓦斯涌出量有一定影響。瓦斯從煤層暴露面和采落的煤炭內(nèi)涌出的特點是：初期瓦斯涌出強度大，然后大致按指數(shù)函數(shù)的關(guān)系逐漸衰減。

5）風(fēng)量變化同樣影響瓦斯涌出量。采空區(qū)瓦斯涌出取決于漏風(fēng)壓差，而采空區(qū)漏風(fēng)壓差又取決于工作面沿空留巷漏風(fēng)量。本礦井采煤工作面，采空區(qū)瓦斯涌出所占比例小。

6）煤層瓦斯賦存量是影響掘進工作面瓦斯涌出量的主要因素；割煤速度對瓦斯涌出量有所影響；巷道長度對瓦斯涌出量有所影響。

3 礦井瓦斯防治技術(shù)措施

綜采面采用全風(fēng)壓“U”型通風(fēng)方式，掘進面采用壓入式局部通風(fēng)方式。

3.1 技術(shù)措施

3.1.1 綜采工作面防治技術(shù)措施

1）不盲目增加和減少工作面風(fēng)量，保證均壓效果，減少采空區(qū)漏風(fēng)量。

2）綜采面及上、下巷必須保持足夠的通風(fēng)斷面，若上下巷斷面小于設(shè)計斷面的2/3、超前棚范圍內(nèi)巷道高度小于1.8 m，應(yīng)及時進行巷道維修，確保回風(fēng)系統(tǒng)暢通。同時，合理計劃產(chǎn)出煤量，有效控制好割煤速度，尤其是在采煤機運行到機尾30 m 范圍內(nèi)時，減少瓦斯涌出量。

3）針對回采工作面上隅角容易積聚瓦斯的特點，采取風(fēng)障引流、設(shè)置風(fēng)流射流器、上隅角埋管抽放法等技術(shù)措施，稀釋導(dǎo)出上隅角瓦斯。嚴格控制煤邦與端頭支架的距離，提高抽放管路對上隅角瓦斯的抽放效率。每班配備專職瓦檢員，當(dāng)工作面瓦斯超過0.5%時，必須采取措施實行限產(chǎn)，及時處理上隅角積聚的瓦斯。

4）適當(dāng)增加2 號煤采煤工作面的配風(fēng)量，排出1號煤層通過采動裂隙涌到2 號采煤工作面的瓦斯。

5）采前煤層進行注水，回采期間保證采煤機內(nèi)外噴霧及上下順槽防塵設(shè)施正常工作，增加采煤機內(nèi)外風(fēng)水噴霧，加強降溫、降塵效果。

6）采面落煤時瓦斯涌出量明顯增大，瓦斯超限時，采煤工作面必須立即停止工作，進行處理。

7）針對氣壓變化，合理調(diào)整風(fēng)量大小。

3.1.2 掘進工作面治理措施

1）工作面局部通風(fēng)機安設(shè)位置進風(fēng)量不小于局部通風(fēng)機的吸風(fēng)量；風(fēng)機必須吊掛或置于專用的局部通風(fēng)機架上，并且距底板的高度不小于0.3 m。

2）局部通風(fēng)機使用“專用變壓器、專用開關(guān)、專用電纜”，保證“風(fēng)電閉鎖”和“瓦斯電閉鎖”靈敏、準確、斷電功能可靠。

3）主、備用兩臺局部通風(fēng)機必須時常保持完好狀態(tài)；雙風(fēng)機、雙電源開關(guān)能自動切換，并嚴格執(zhí)行掛牌管理。

4）風(fēng)筒采用阻燃風(fēng)筒（Φ800 mm），每條配有快速接頭。接頭要反壓邊，風(fēng)筒吊掛要平直，逢環(huán)必掛，需要拐彎時，必須設(shè)彎頭，嚴禁拐死彎，風(fēng)筒出口距工作面不大于5 m。

5）保證巷道工程質(zhì)量，減少空邦空頂，避免局部瓦斯積聚現(xiàn)象發(fā)生。

6）合理計劃產(chǎn)出煤量，有效控制好掘進速度，減少瓦斯涌出量。

3.2 管理措施

1）瓦斯檢查與管理。完善瓦斯檢查制度，按規(guī)定配備瓦檢員和光學(xué)甲烷檢測儀，并對光學(xué)甲烷檢測儀定期檢定，執(zhí)行瓦斯檢查制度和礦長、技術(shù)負責(zé)人瓦斯日報審查簽字制度。

2）安全監(jiān)控系統(tǒng)。裝備KJ95N 型安全監(jiān)控系統(tǒng)，分站設(shè)置和傳感器安設(shè)位置、數(shù)量符合規(guī)定，傳感器種類、數(shù)量滿足礦井需要，確保系統(tǒng)運行可靠，定期對傳感器進行調(diào)校。

3）通風(fēng)系統(tǒng)。目前礦井總進風(fēng)量大于設(shè)計需風(fēng)量，能滿足礦井生產(chǎn)需要；各采掘工作面、采區(qū)變電所實現(xiàn)獨立通風(fēng)，各用風(fēng)點風(fēng)量、風(fēng)速符合《規(guī)程》要求；礦井定期進行通風(fēng)阻力測定，有完整獨立的通風(fēng)系統(tǒng)；礦井、采區(qū)和采掘工作面的供風(fēng)能力滿足安全生產(chǎn)要求。

4）通風(fēng)設(shè)施和設(shè)備。確保礦井各類通風(fēng)設(shè)施齊全可靠，能夠保證通風(fēng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；采空區(qū)、報廢巷道使用不燃性材料及時封閉；主要通風(fēng)機按照規(guī)定進行性能測試，結(jié)果符合要求，測試報告真實有效；主要通風(fēng)機反風(fēng)設(shè)施齊全，并建立通風(fēng)設(shè)施管理臺帳、停電停風(fēng)記錄以及主扇日常維護記錄。

4 效果評價

通過采取各種瓦斯防治技術(shù)管理措施，并嚴格落實“通風(fēng)可靠、抽采達標(biāo)、監(jiān)控有效、管理到位”十六字瓦斯治理體系，臺頭煤焦公司在瓦斯防治與管理方面取得成效。特別是在綜采面上隅角瓦斯治理方面，采用導(dǎo)風(fēng)幛法、風(fēng)流引射器聯(lián)合作用法及上隅角埋管方法，效果十分明顯，使上隅角的瓦斯?jié)舛扔稍瓉淼?.5%～0.6%降低到0.2%～0.3%，且保持穩(wěn)定，不僅有效解決了上隅角瓦斯積聚問題，而且為整個礦井的瓦斯防治技術(shù)推廣和提高礦井防災(zāi)抗災(zāi)能力提供借鑒。