淺談礦井建設(shè)工程中瓦斯突出問題的防治

（華能云南滇東能源有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司，云南 曲靖 655508）

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)形勢持續(xù)好轉(zhuǎn)，各行各業(yè)的快速發(fā)展加大了對(duì)能源的需求，煤炭及天然氣依然是我國最主要的能源供應(yīng)方式，相應(yīng)的各種煤炭和天然氣礦井建設(shè)項(xiàng)目越來越多。在礦井項(xiàng)目建設(shè)過程中，施工安全十分重要。井下作業(yè)條件差、空間狹小、地質(zhì)復(fù)雜，各類潛在危險(xiǎn)源較多，稍不注意就會(huì)引發(fā)各類安全事故。

在引發(fā)礦井事故的各類危險(xiǎn)源中，瓦斯是引發(fā)燃燒及爆炸事故的罪魁禍?zhǔn)?。因此，研究礦井建設(shè)工程中的瓦斯防治措施，具有重要的理論意義和工程價(jià)值。針對(duì)礦井建設(shè)工程中的瓦斯防治措施，國內(nèi)外很多專家學(xué)者都開展了卓有成效的研究工作，并且取得了豐碩的成果。該文中，筆者結(jié)合多年礦井建設(shè)工程的安全管理經(jīng)驗(yàn)，從分析礦井瓦斯基本概念入手，分別從人員、制度、意識(shí)和設(shè)備等方面指出了當(dāng)前我國多數(shù)礦井建設(shè)工程項(xiàng)目中存在的瓦斯安全問題，并列舉了應(yīng)對(duì)礦井建設(shè)工程中瓦斯突出問題的防治措施，希望能夠?yàn)橥惞こ添?xiàng)目建設(shè)提供借鑒。

1 礦井瓦斯基本概念

瓦斯的主要成分是烷烴，以甲烷為主，會(huì)伴隨少量乙烷、丙烷、丁烷和其他微量惰性氣體，密度遠(yuǎn)小于空氣。純凈的瓦斯氣體是無色、無味的，很多時(shí)候由于甲烷分子與芳香族化合物的碳?xì)浞肿庸泊?，?dāng)碳?xì)浞肿雍枯^高時(shí)瓦斯會(huì)帶有蘋果香味。當(dāng)瓦斯在空氣中所占比例較高時(shí)，會(huì)排擠掉一部分氧氣，造成人員呼吸困難甚至缺氧窒息。據(jù)測算，當(dāng)空氣中瓦斯含量大于12%，且氧氣含量大于15%時(shí)，遇高溫?zé)嵩淳蜁?huì)發(fā)生爆炸事故[1]。

礦井瓦斯通常吸附于煤體存在，當(dāng)建設(shè)施工或煤炭開采過程中，觸發(fā)煤層斷裂后就會(huì)因?yàn)闅鈮鹤兓徛蚣彼俚赜砍?，這在工程學(xué)上稱為為瓦斯突出。瓦斯突出輕則造成人員呼吸苦難甚至窒息死亡，重則由于處理不及時(shí)或不妥當(dāng)就會(huì)引發(fā)爆炸事故，因此在各類作業(yè)過程中需要重點(diǎn)關(guān)注瓦斯含量、瓦斯壓力和瓦斯?jié)舛鹊淖兓?，一旦超?biāo)就要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

2 礦井建設(shè)工程中瓦斯安全問題現(xiàn)狀

筆者經(jīng)過調(diào)研走訪并總結(jié)自己的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在當(dāng)前的礦井建設(shè)工程項(xiàng)目中，瓦斯安全問題普遍存在。產(chǎn)生這一問題的原因主要集中在人員、制度、意識(shí)和設(shè)備等方面，具體如下。

2.1 專業(yè)技術(shù)人員配備不足

瓦斯安全問題的防范，雖然不是礦井建設(shè)工程的主要工作內(nèi)容，但是處理不好會(huì)嚴(yán)重影響項(xiàng)目施工的進(jìn)度和安全。很多建設(shè)單位由于經(jīng)費(fèi)或人才儲(chǔ)備不足，在礦井建設(shè)過程中不配備或配備少量的專業(yè)安全員，達(dá)不到規(guī)定的“1萬m2以下的工程配備不少于1 人、1 萬m2~5 萬m2不少于2 人、5 萬m2以上不少于3 人”的標(biāo)準(zhǔn)，況且礦井施工屬于特殊作業(yè)，需要配備更多的安全員，以防在出現(xiàn)意外事故時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)或組織搶險(xiǎn)。

2.2 建設(shè)單位和施工作業(yè)人員安全防范意識(shí)不強(qiáng)

很多建設(shè)單位都會(huì)對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行安全生產(chǎn)教育，講明安全生產(chǎn)事故類型、注意事項(xiàng)和防范措施等，但是作業(yè)人員很多時(shí)候只是簡單地抄筆記、背概念，由于教育效果沒有入腦入心、概念原理理解不夠靈活深刻，在施工過程中并不會(huì)活學(xué)活用。建設(shè)單位有時(shí)對(duì)安全防范工作疏于檢查，或是囿于受經(jīng)費(fèi)限制配備安全防護(hù)裝備配備數(shù)量不足或不能及時(shí)更新?lián)Q代，在一定程度上都會(huì)影響到事故預(yù)防和防治工作的效果；導(dǎo)致很多時(shí)候事故發(fā)生后由于預(yù)防工作疏忽而造成導(dǎo)致更嚴(yán)重的損失。

2.3 施工作業(yè)過程不夠規(guī)范

在礦井建設(shè)過程中，很多單位在地質(zhì)情況勘探不明或分析判斷不清楚的情況下就冒然組織施工，造成工作人員在遇到了困難甚至瓦斯突出事件時(shí)，應(yīng)急預(yù)防措施不具有可執(zhí)行性而手足無措?；蛘呤菍?duì)例如鉆探技術(shù)中的鉆孔方位、傾角、和深度等技術(shù)細(xì)節(jié)研究不透徹，沒有配套采用相關(guān)手段進(jìn)行預(yù)測和驗(yàn)證，施工時(shí)做不到精準(zhǔn)操作、實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析，導(dǎo)致造成掘進(jìn)斷層的可能性提高，極易引發(fā)瓦斯突出事故；有的施工隊(duì)伍不重視對(duì)施工過程中監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與預(yù)判，不能從大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱患苗頭，錯(cuò)失將事故消除在萌芽狀態(tài)的機(jī)會(huì)。甚至有的施工單位內(nèi)部各個(gè)部門之間有溝通不暢、交流協(xié)調(diào)不到位的情況，作業(yè)人員在進(jìn)行瓦斯抽采鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)的實(shí)際隱患，不能及時(shí)傳遞給相關(guān)煤層作業(yè)的隊(duì)伍，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

2.4 現(xiàn)場監(jiān)測措施不到位

很多作業(yè)施工單位只是片面強(qiáng)調(diào)施工進(jìn)度和降低施工成本，在施工現(xiàn)場很少或不配備現(xiàn)代化的瓦斯氣體壓力、濃度監(jiān)測儀器，或是配備的監(jiān)測儀器性能老化、監(jiān)測數(shù)據(jù)不全面，加上不重視對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析與利用，極有可能錯(cuò)失發(fā)現(xiàn)安全問題的苗頭，不能提前采取措施降低瓦斯氣體含量，最終導(dǎo)致事故發(fā)生。

3 礦井建設(shè)過程中瓦斯突出問題防治措施

針對(duì)礦井建設(shè)工程中存在的瓦斯突出安全問題，筆者認(rèn)為需要采取針對(duì)性的措施，將礦井建設(shè)瓦斯突出問題消滅在萌芽階段，避免釀成大的事故。

3.1 隨隊(duì)配備專業(yè)安全防范技術(shù)人員并提高技術(shù)水平

礦井建設(shè)施工作業(yè)單位需要招收或培養(yǎng)專業(yè)的安全防范技術(shù)人員，定期開展安全知識(shí)講座，并由他們協(xié)助培養(yǎng)兼職安全員。在施工過程中，要根據(jù)施工小組的人數(shù)配備符合規(guī)范要求的安全員，一般施工小組不足10 人時(shí)可以指定兼職安全員，當(dāng)施工小組超過10 人時(shí)需要配備專業(yè)安全防范技術(shù)人員[2]。

3.2 完善安全管理制度并提高全員安全防范意識(shí)

礦井施工作業(yè)單位需要制定安全管理制度及安全事故預(yù)防方案，并及時(shí)傳達(dá)給施工班組和全體工程參與人員。施工班組要根據(jù)安全管理制度和安全事故預(yù)防方案，細(xì)化制定出適合該該班組操作的安全工作實(shí)施細(xì)則。同時(shí)，施工單位要配備足量的安全防護(hù)裝備，并做好性能檢測和更新?lián)Q代。

3.3 加強(qiáng)施工現(xiàn)場管理與礦井突出問題防治

在礦井建設(shè)過程中，治理瓦斯突出問題治理的基本方法是通過抽采措施降低瓦斯?jié)舛群蛪毫Α３椴煞譃榈孛娉椴珊途鲁椴?，相比之下地面抽采更安全，也更易于操作。因此，礦井建設(shè)時(shí)需要預(yù)先進(jìn)行地面抽吸，將待建設(shè)項(xiàng)目段的瓦斯?jié)舛群蛪毫档椭镣怀雠R界值以下。

礦井建設(shè)施工作業(yè)單位要在礦井坑道內(nèi)建立完備的通風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)，確?？諝庹Ａ魍ǎ⒉婚g斷地監(jiān)測瓦斯含量，做好預(yù)警。筆者參與過的某礦井建設(shè)工程項(xiàng)目中，礦井通風(fēng)系統(tǒng)主要由主斜坡道進(jìn)風(fēng)口和附加輔斜井進(jìn)風(fēng)口2 個(gè)部分組成，礦井總進(jìn)風(fēng)量114.4 m3/s，其中主斜坡道進(jìn)風(fēng)量為71.74 m3/s，占總進(jìn)風(fēng)量的63%，經(jīng)測算總風(fēng)量中有56%以上的新風(fēng)受到污染，且系統(tǒng)漏風(fēng)量達(dá)到34.92 m3/s，對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行分析后，決定在主斜坡道旁邊專門開鑿一個(gè)專用的進(jìn)風(fēng)斜井，并配置排風(fēng)扇，使全礦井通風(fēng)系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)總量達(dá)到了156.42 m3/s，比原來增加了42.04 m3/s，主斜坡道采取空氣幕阻隔措施，避免進(jìn)風(fēng)風(fēng)質(zhì)受到汽車尾氣和其他建筑灰塵的污染，使新風(fēng)的污染率降低到了15%，經(jīng)監(jiān)測該通風(fēng)系統(tǒng)滿足了施工需要。

筆者在參與某礦井建設(shè)工程項(xiàng)目時(shí)，對(duì)某礦井進(jìn)行了地面抽采試驗(yàn)。該試驗(yàn)采用礦井上下聯(lián)合抽采工藝，首先建設(shè)地面壓裂抽采井進(jìn)行地面壓裂抽采，然后利用采動(dòng)區(qū)井對(duì)覆煤層進(jìn)行瓦斯泄壓，接著在抽采井下布設(shè)底板抽采系統(tǒng)和順層輔助抽采系統(tǒng)，同時(shí)攔截下伏鄰近層的泄壓瓦斯，經(jīng)過這些工藝，實(shí)現(xiàn)使抽采效果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)符合要求。具體工藝流程如圖1 所示。

該項(xiàng)目施工時(shí)，在地面壓裂抽采前，探測數(shù)據(jù)顯示該段巷道單孔瓦斯體積分?jǐn)?shù)可達(dá)50%~60%、但流量較小，采用0.01 m3/min 的抽采流量進(jìn)行抽采。在抽采一段時(shí)間后，觀測數(shù)據(jù)顯示單孔瓦斯體積分?jǐn)?shù)降到了30%~45%，判斷瓦斯壓力下降、開始移動(dòng)，此時(shí)布設(shè)底板抽采系統(tǒng)并布設(shè)順序輔助抽采系統(tǒng)，同時(shí)增大抽采流量，控制在0.03 m3/min，即將抽采流量提升3 倍。持續(xù)一段時(shí)間后，繼續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)平均瓦斯體積分?jǐn)?shù)由0.46%~0.50%下降到了0.20%~0.30%，此時(shí)符合施工條件，安全性得到了保障。

圖1 某礦井建設(shè)工程項(xiàng)目瓦斯抽采流程示意

4 結(jié)論

礦井建設(shè)工程項(xiàng)目在達(dá)到合同規(guī)定的建設(shè)質(zhì)量、工期和成本控制目標(biāo)的基礎(chǔ)上，還要做好安全風(fēng)險(xiǎn)管理。由于 在礦井建設(shè)工程項(xiàng)目中的普遍存在瓦斯突出問題，因此需要對(duì)其防治措施進(jìn)行重點(diǎn)研究，防止因疏忽大意或防范措施不到位而造成重大安全事故的發(fā)生。

該文分析了礦井瓦斯的概念和性質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合作者工程的經(jīng)驗(yàn)并在總結(jié)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，指出了當(dāng)前我國礦井建設(shè)工程項(xiàng)目中存在的安全問題，例如專業(yè)技術(shù)人員的缺失和不足、建設(shè)單位的制度不健全、施工作業(yè)人員安防意識(shí)不到位、施工作業(yè)不夠規(guī)范、現(xiàn)場監(jiān)控措施效果不明顯以及重大技術(shù)攻關(guān)力度不夠等，并針對(duì)這些問題制定了防范措施。這些措施的效果需要在今后的工程實(shí)踐過程中進(jìn)一步檢驗(yàn)，并根據(jù)工程實(shí)踐結(jié)果總結(jié)出新的更有效的措施，這些是今后需要完善并深入研究的方向。