探析瓦斯矿井综合防治瓦斯积聚

阎俊

摘 要：近年来，瓦斯矿井由于工作面上隅角瓦斯超限所引起的瓦斯爆炸性事故时有发生，对煤矿安全生产造成了严重威胁。文章结合山西某煤矿工程概况，在对矿井瓦斯涌出量预测分析的基础上，对其防治瓦斯积聚的措施作一个简要分析，以供同行借鉴和交流。

关键词：煤矿；防治瓦斯积聚；瓦斯矿井

1 工程概况

山西某煤矿设计生产能力6.0Mt/a，投产时井下布置两个安全高效综采工作面生产。矿井采用主、副井为斜井，风井为立井的开拓方式，主、副斜井南北向布置直接与大巷相通，并由大巷直接准备工作面，取消了传统的复杂井底车场，系统简单。各煤层开拓大巷重叠布置，兼顾了全井田的开拓，分区明确，开拓工程量最省。井下巷道布置在煤层中，矸石量小，生产中实现矸石井下充填，无矸石出井。矿井投产两个盘区，分别布置在最上部的2-2上煤层和没有压茬关系的3-1煤层，工作面采用国内先进的综合机械化一次采全高开采工艺。矿井通风系统为中央分列式，其中主、副斜井进风，回风立井回风。矿井通风方式采用抽出式。矿井初期风量为210m3/s，后期风量为230m3/s，通风容易时期负压为1974.5Pa，通风困难时期负压为2927.4Pa。据钻孔瓦斯测定成果，煤层CH4含量为0.00～0.03ml/g·燃，CO2含量在0.03～0.63ml/g·燃之间。

2 瓦斯涌出量预测分析

根据分源预测法对矿井瓦斯涌出进行预测，由于矿井瓦斯含量低，低于分源预测法中瓦斯残留标准，因此本矿井回采工作面和掘进工作面瓦斯涌出量均按照瓦斯含量的80%涌出，剩余20%残留。根据矿井开拓部署，投产时布置两个回采工作面，一盘区2-2上煤层内回采工作面产量3.0Mt/a，二盘区3-1煤层内回采工作面产量3.0Mt/a，矿井设计生产能力6.0Mt/a。矿井投产时为在2-2上、3-1煤层各布置一个回采工作面，布置2个2-2上煤层掘进工作面和2个3-1煤层掘进工作面，另布置2个大巷掘进工作面。一盘区相对瓦斯涌出量为0.09m3/t，二盘区相对瓦斯涌出量为0.09m3/t。矿井相对瓦斯涌出量最大为0.12m3/t，矿井绝对瓦斯涌出量为1.5m3/min，矿井为瓦斯矿井。

3 瓦斯积聚的防治措施

3.1 优化巷道布置、采掘工艺

矿井采用斜-立井综合开拓方式，由于2-2上煤层为局部可采煤层，而3-1煤层为全区基本可采煤层，该两层煤设立一个水平，水平设在主采的3-1煤层中，在2-2上煤层设立辅助水平；由于6-1中煤层为薄煤层，同时6-1中与6-2中煤层间距为11.54～43.74m，平均20.98m；该两层煤设立一个水平，水平设在主采的6-2中煤层中。因此，矿井设立四个水平，水平分别设在3-1、4-1、5-1、6-2中煤层中。3-1、4-1、5-1、6-2中煤层大巷的水平标高分别为+1385m、+1355m、+1328m、+1288m。由于2-2上煤层为局部可采煤层，而3-1煤层为基本全区可采煤层，水平设在3-1煤层，其主排水设施与3-1煤层联合布置，设置在3-1煤层；以下煤层排水系统分别设置在4-1、5-1、6-2中煤层中。矿井应优先开采浅部煤层，后采深部煤层。

3.2 保证矿井采掘工作面风量和风速合理

根据计算并结合矿井实际生产，投产时布置两个综采工作面，每个综采工作面风量确定为30m3/s，考虑一个备用工作面风量，采煤实际需要风量为75m3/s。矿井后期开采仍布置两个综采工作面，考虑一个准备工作面，则采煤实际需风量为75m3/s。为防止掘进工作面瓦斯浓度超限，必须保证掘进工作面有足够的新鲜风量，经现场实践发现，掘进工作面风量充足，能有效防止工作面瓦斯浓度超限。上述风量分配及风速均能满足风排放瓦斯要求，同时巷道断面大小、支护材料及巷道弯道半径的选择等，均应能避免局部地段的瓦斯集聚，使矿井有一个良好的通风系统。

3.3 保证矿井具有完善的通风系统

本矿井采用中央分列式通风方式，抽出式通风方法。矿井开采前期新鲜风流由副斜井（主斜井少量进风）进入2-2上（3-1）煤辅助运输大巷，经工作面辅助运输顺槽清洗工作面。乏风从回采工作面经主运输顺槽，通过2-2上（3-1）回风大巷至回风立井排出地面。矿井达到设计生产能力时，共配备2个综采工作面，6个掘进工作面，其中2个掘锚机掘进工作面，4个综掘工作面。掘进工作面所需风量由局部扇风机对其压入式供给。井下主变电所、主排水泵房等硐室利用主扇负压通风，盘区变电所采用独立通风。

3.4 完善制度，加强通风管理和质量标准化工作

加强通风管理，严禁违章指挥、违章作业，严格建立通风瓦斯安全管理制度。综采工作面上隅角瓦斯超限主要原因与风流状况有密切关系。防治措施如下：

（1）加大综采工作面的风量。理论和实践证明，适当加大综采工作面的风量对安全是相当有利的。根据本矿井瓦斯和地温的状况，综采工作面配风量为30m3/s。

（2）稀释上隅角的瓦斯。可采用导风帘和压风稀释法。风帘法一般与加大风量配合使用。风帘的长度一般在10m左右。压风稀释法是把井下使用的压风管接入综采工作面回风隅角处，用压风来稀释。

（3）井下電气设备选用矿用防爆型电气设备，本矿井变电所内高压开关选用BGP-630/10型矿用隔爆型高压真空配电装置，刮板机采用防爆组合开关，采掘面的低压开关一般均为QZB型隔爆真空磁里起动器，局部通风机采用专用开关，可以使用和备用局部通风机自动切换。

（4）采取有效措施及时处理局部积存的瓦斯，特别是回采工作面上隅角等地点，应加强检测与处理。不用的巷道及时封闭。工作面回风流、上隅角分别设置瓦斯检查点，由专职瓦斯检查员每班检查三次，班与班、次与次检查间隔时间为2～4h；工作面上隅角设便携式瓦斯报警仪，悬挂位置距顶板0.3m，距切顶排1m，距下帮0.5m处，并处于常开状态。

3.5 狠抓局部通风管理

矿井掘进巷道通风都必须采用局部通风机，每一盘区、每一掘进巷道开工前都应编制局部通风设计报告，内容包含局部通风机型号和能力、局部通风的布置方式、供风量、风筒直径等各种参数。本矿井掘进工作面利用局部通风机压入式通风，使用长距离、抗静电、阻燃性能风筒、局部通风机（双风机）采用“二专”（专用线路、专用开关）双电源供电，保持局部通风机连续运转的可靠性。全礦井共6个掘进工作面，均为巷综掘工作面。每个掘进工作面配备FBD-2-№5/5.5×2型局部通风机（功率5.5×2kW，风量110～230m3/min，风压380～2930Pa）1台，备用2台。全矿井共配备12台局部通风机。

3.6 合理安排隔爆水棚

按《煤矿安全规程》规定，为防止煤尘和瓦斯爆炸引起二次爆炸的可能性，阻止爆炸的进一步传播，该矿井下隔爆水棚的布置方式采用集中式，采用型号为GBSD-40（设计水量为40L）的塑料水袋组成。隔爆水棚的每一组水棚区根据所在巷道的净断面积和巷道形式的不同，布置的总长在23.3～23.8m之间，水袋的个数在26～28个之间，每一水棚区总储水在1040～1120L之间，初期全矿共布置隔爆水棚供16组。

4 结束语

总之，对于瓦斯矿井，我们一定要严格执行《煤矿安全规程》的相关规定，加强日常管理，不能疏于马虎，准确地预测矿井瓦斯涌出量，以减少煤矿瓦斯爆炸事故对生产的威胁。

参考文献：

[1]温钦. 井下采煤技术和工艺方法选择探究[J]. 能源与节能，2016，（06）：155-156.

[2]张文华，梁志军. 瓦斯防治技术与管理措施[J]. 煤炭科学技术，2014，（S1）：154-155.endprint