探析瓦斯礦井綜合防治瓦斯積聚

閻俊

摘 要：近年來(lái)，瓦斯礦井由于工作面上隅角瓦斯超限所引起的瓦斯爆炸性事故時(shí)有發(fā)生，對(duì)煤礦安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。文章結(jié)合山西某煤礦工程概況，在對(duì)礦井瓦斯涌出量預(yù)測(cè)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其防治瓦斯積聚的措施作一個(gè)簡(jiǎn)要分析，以供同行借鑒和交流。

關(guān)鍵詞：煤礦；防治瓦斯積聚；瓦斯礦井

1 工程概況

山西某煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.0Mt/a，投產(chǎn)時(shí)井下布置兩個(gè)安全高效綜采工作面生產(chǎn)。礦井采用主、副井為斜井，風(fēng)井為立井的開拓方式，主、副斜井南北向布置直接與大巷相通，并由大巷直接準(zhǔn)備工作面，取消了傳統(tǒng)的復(fù)雜井底車場(chǎng)，系統(tǒng)簡(jiǎn)單。各煤層開拓大巷重疊布置，兼顧了全井田的開拓，分區(qū)明確，開拓工程量最省。井下巷道布置在煤層中，矸石量小，生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)矸石井下充填，無(wú)矸石出井。礦井投產(chǎn)兩個(gè)盤區(qū)，分別布置在最上部的2-2上煤層和沒有壓茬關(guān)系的3-1煤層，工作面采用國(guó)內(nèi)先進(jìn)的綜合機(jī)械化一次采全高開采工藝。礦井通風(fēng)系統(tǒng)為中央分列式，其中主、副斜井進(jìn)風(fēng)，回風(fēng)立井回風(fēng)。礦井通風(fēng)方式采用抽出式。礦井初期風(fēng)量為210m3/s，后期風(fēng)量為230m3/s，通風(fēng)容易時(shí)期負(fù)壓為1974.5Pa，通風(fēng)困難時(shí)期負(fù)壓為2927.4Pa。據(jù)鉆孔瓦斯測(cè)定成果，煤層CH4含量為0.00～0.03ml/g·燃，CO2含量在0.03～0.63ml/g·燃之間。

2 瓦斯涌出量預(yù)測(cè)分析

根據(jù)分源預(yù)測(cè)法對(duì)礦井瓦斯涌出進(jìn)行預(yù)測(cè)，由于礦井瓦斯含量低，低于分源預(yù)測(cè)法中瓦斯殘留標(biāo)準(zhǔn)，因此本礦井回采工作面和掘進(jìn)工作面瓦斯涌出量均按照瓦斯含量的80%涌出，剩余20%殘留。根據(jù)礦井開拓部署，投產(chǎn)時(shí)布置兩個(gè)回采工作面，一盤區(qū)2-2上煤層內(nèi)回采工作面產(chǎn)量3.0Mt/a，二盤區(qū)3-1煤層內(nèi)回采工作面產(chǎn)量3.0Mt/a，礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.0Mt/a。礦井投產(chǎn)時(shí)為在2-2上、3-1煤層各布置一個(gè)回采工作面，布置2個(gè)2-2上煤層掘進(jìn)工作面和2個(gè)3-1煤層掘進(jìn)工作面，另布置2個(gè)大巷掘進(jìn)工作面。一盤區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量為0.09m3/t，二盤區(qū)相對(duì)瓦斯涌出量為0.09m3/t。礦井相對(duì)瓦斯涌出量最大為0.12m3/t，礦井絕對(duì)瓦斯涌出量為1.5m3/min，礦井為瓦斯礦井。

3 瓦斯積聚的防治措施

3.1 優(yōu)化巷道布置、采掘工藝

礦井采用斜-立井綜合開拓方式，由于2-2上煤層為局部可采煤層，而3-1煤層為全區(qū)基本可采煤層，該兩層煤設(shè)立一個(gè)水平，水平設(shè)在主采的3-1煤層中，在2-2上煤層設(shè)立輔助水平；由于6-1中煤層為薄煤層，同時(shí)6-1中與6-2中煤層間距為11.54～43.74m，平均20.98m；該兩層煤設(shè)立一個(gè)水平，水平設(shè)在主采的6-2中煤層中。因此，礦井設(shè)立四個(gè)水平，水平分別設(shè)在3-1、4-1、5-1、6-2中煤層中。3-1、4-1、5-1、6-2中煤層大巷的水平標(biāo)高分別為+1385m、+1355m、+1328m、+1288m。由于2-2上煤層為局部可采煤層，而3-1煤層為基本全區(qū)可采煤層，水平設(shè)在3-1煤層，其主排水設(shè)施與3-1煤層聯(lián)合布置，設(shè)置在3-1煤層；以下煤層排水系統(tǒng)分別設(shè)置在4-1、5-1、6-2中煤層中。礦井應(yīng)優(yōu)先開采淺部煤層，后采深部煤層。

3.2 保證礦井采掘工作面風(fēng)量和風(fēng)速合理

根據(jù)計(jì)算并結(jié)合礦井實(shí)際生產(chǎn)，投產(chǎn)時(shí)布置兩個(gè)綜采工作面，每個(gè)綜采工作面風(fēng)量確定為30m3/s，考慮一個(gè)備用工作面風(fēng)量，采煤實(shí)際需要風(fēng)量為75m3/s。礦井后期開采仍布置兩個(gè)綜采工作面，考慮一個(gè)準(zhǔn)備工作面，則采煤實(shí)際需風(fēng)量為75m3/s。為防止掘進(jìn)工作面瓦斯?jié)舛瘸蓿仨毐ＷC掘進(jìn)工作面有足夠的新鮮風(fēng)量，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，掘進(jìn)工作面風(fēng)量充足，能有效防止工作面瓦斯?jié)舛瘸蕖Ｉ鲜鲲L(fēng)量分配及風(fēng)速均能滿足風(fēng)排放瓦斯要求，同時(shí)巷道斷面大小、支護(hù)材料及巷道彎道半徑的選擇等，均應(yīng)能避免局部地段的瓦斯集聚，使礦井有一個(gè)良好的通風(fēng)系統(tǒng)。

3.3 保證礦井具有完善的通風(fēng)系統(tǒng)

本礦井采用中央分列式通風(fēng)方式，抽出式通風(fēng)方法。礦井開采前期新鮮風(fēng)流由副斜井（主斜井少量進(jìn)風(fēng)）進(jìn)入2-2上（3-1）煤輔助運(yùn)輸大巷，經(jīng)工作面輔助運(yùn)輸順槽清洗工作面。乏風(fēng)從回采工作面經(jīng)主運(yùn)輸順槽，通過(guò)2-2上（3-1）回風(fēng)大巷至回風(fēng)立井排出地面。礦井達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力時(shí)，共配備2個(gè)綜采工作面，6個(gè)掘進(jìn)工作面，其中2個(gè)掘錨機(jī)掘進(jìn)工作面，4個(gè)綜掘工作面。掘進(jìn)工作面所需風(fēng)量由局部扇風(fēng)機(jī)對(duì)其壓入式供給。井下主變電所、主排水泵房等硐室利用主扇負(fù)壓通風(fēng)，盤區(qū)變電所采用獨(dú)立通風(fēng)。

3.4 完善制度，加強(qiáng)通風(fēng)管理和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作

加強(qiáng)通風(fēng)管理，嚴(yán)禁違章指揮、違章作業(yè)，嚴(yán)格建立通風(fēng)瓦斯安全管理制度。綜采工作面上隅角瓦斯超限主要原因與風(fēng)流狀況有密切關(guān)系。防治措施如下：

（1）加大綜采工作面的風(fēng)量。理論和實(shí)踐證明，適當(dāng)加大綜采工作面的風(fēng)量對(duì)安全是相當(dāng)有利的。根據(jù)本礦井瓦斯和地溫的狀況，綜采工作面配風(fēng)量為30m3/s。

（2）稀釋上隅角的瓦斯。可采用導(dǎo)風(fēng)簾和壓風(fēng)稀釋法。風(fēng)簾法一般與加大風(fēng)量配合使用。風(fēng)簾的長(zhǎng)度一般在10m左右。壓風(fēng)稀釋法是把井下使用的壓風(fēng)管接入綜采工作面回風(fēng)隅角處，用壓風(fēng)來(lái)稀釋。

（3）井下電氣設(shè)備選用礦用防爆型電氣設(shè)備，本礦井變電所內(nèi)高壓開關(guān)選用BGP-630/10型礦用隔爆型高壓真空配電裝置，刮板機(jī)采用防爆組合開關(guān)，采掘面的低壓開關(guān)一般均為QZB型隔爆真空磁里起動(dòng)器，局部通風(fēng)機(jī)采用專用開關(guān)，可以使用和備用局部通風(fēng)機(jī)自動(dòng)切換。

（4）采取有效措施及時(shí)處理局部積存的瓦斯，特別是回采工作面上隅角等地點(diǎn)，應(yīng)加強(qiáng)檢測(cè)與處理。不用的巷道及時(shí)封閉。工作面回風(fēng)流、上隅角分別設(shè)置瓦斯檢查點(diǎn)，由專職瓦斯檢查員每班檢查三次，班與班、次與次檢查間隔時(shí)間為2～4h；工作面上隅角設(shè)便攜式瓦斯報(bào)警儀，懸掛位置距頂板0.3m，距切頂排1m，距下幫0.5m處，并處于常開狀態(tài)。

3.5 狠抓局部通風(fēng)管理

礦井掘進(jìn)巷道通風(fēng)都必須采用局部通風(fēng)機(jī)，每一盤區(qū)、每一掘進(jìn)巷道開工前都應(yīng)編制局部通風(fēng)設(shè)計(jì)報(bào)告，內(nèi)容包含局部通風(fēng)機(jī)型號(hào)和能力、局部通風(fēng)的布置方式、供風(fēng)量、風(fēng)筒直徑等各種參數(shù)。本礦井掘進(jìn)工作面利用局部通風(fēng)機(jī)壓入式通風(fēng)，使用長(zhǎng)距離、抗靜電、阻燃性能風(fēng)筒、局部通風(fēng)機(jī)（雙風(fēng)機(jī)）采用“二專”（專用線路、專用開關(guān)）雙電源供電，保持局部通風(fēng)機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。全礦井共6個(gè)掘進(jìn)工作面，均為巷綜掘工作面。每個(gè)掘進(jìn)工作面配備FBD-2-№5/5.5×2型局部通風(fēng)機(jī)（功率5.5×2kW，風(fēng)量110～230m3/min，風(fēng)壓380～2930Pa）1臺(tái)，備用2臺(tái)。全礦井共配備12臺(tái)局部通風(fēng)機(jī)。

3.6 合理安排隔爆水棚

按《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，為防止煤塵和瓦斯爆炸引起二次爆炸的可能性，阻止爆炸的進(jìn)一步傳播，該礦井下隔爆水棚的布置方式采用集中式，采用型號(hào)為GBSD-40（設(shè)計(jì)水量為40L）的塑料水袋組成。隔爆水棚的每一組水棚區(qū)根據(jù)所在巷道的凈斷面積和巷道形式的不同，布置的總長(zhǎng)在23.3～23.8m之間，水袋的個(gè)數(shù)在26～28個(gè)之間，每一水棚區(qū)總儲(chǔ)水在1040～1120L之間，初期全礦共布置隔爆水棚供16組。

4 結(jié)束語(yǔ)

總之，對(duì)于瓦斯礦井，我們一定要嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定，加強(qiáng)日常管理，不能疏于馬虎，準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)礦井瓦斯涌出量，以減少煤礦瓦斯爆炸事故對(duì)生產(chǎn)的威脅。

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