探析瓦斯礦井綜合防治瓦斯積聚

閻俊

摘 要：近年來，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有發(fā)生，對煤礦安全生產(chǎn)造成了嚴(yán)重威脅。文章結(jié)合山西某煤礦工程概況，在對礦井瓦斯涌出量預(yù)測分析的基礎(chǔ)上，對其防治瓦斯積聚的措施作一個簡要分析，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)計生產(chǎn)能力6.0Mt/a，投產(chǎn)時井下布置兩個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，系統(tǒng)簡單。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)中實現(xiàn)矸石井下充填，無矸石出井。礦井投產(chǎn)兩個盤區(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)容易時期負(fù)壓為1974.5Pa，通風(fēng)困難時期負(fù)壓為2927.4Pa。據(jù)鉆孔瓦斯測定成果，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)測分析

根據(jù)分源預(yù)測法對礦井瓦斯涌出進(jìn)行預(yù)測，由于礦井瓦斯含量低，低于分源預(yù)測法中瓦斯殘留標(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)時布置兩個回采工作面，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)計生產(chǎn)能力6.0Mt/a。礦井投產(chǎn)時為在2-2上、3-1煤層各布置一個回采工作面，布置2個2-2上煤層掘進(jìn)工作面和2個3-1煤層掘進(jìn)工作面，另布置2個大巷掘進(jìn)工作面。一盤區(qū)相對瓦斯涌出量為0.09m3/t，二盤區(qū)相對瓦斯涌出量為0.09m3/t。礦井相對瓦斯涌出量最大為0.12m3/t，礦井絕對瓦斯涌出量為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)計算并結(jié)合礦井實際生產(chǎn)，投產(chǎn)時布置兩個綜采工作面，每個綜采工作面風(fēng)量確定為30m3/s，考慮一個備用工作面風(fēng)量，采煤實際需要風(fēng)量為75m3/s。礦井后期開采仍布置兩個綜采工作面，考慮一個準(zhǔn)備工作面，則采煤實際需風(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)場實踐發(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)計生產(chǎn)能力時，共配備2個綜采工作面，6個掘進(jìn)工作面，其中2個掘錨機(jī)掘進(jìn)工作面，4個綜掘工作面。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。理論和實踐證明，適當(dāng)加大綜采工作面的風(fēng)量對安全是相當(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)自動切換。

（4）采取有效措施及時處理局部積存的瓦斯，特別是回采工作面上隅角等地點，應(yīng)加強(qiáng)檢測與處理。不用的巷道及時封閉。工作面回風(fēng)流、上隅角分別設(shè)置瓦斯檢查點，由專職瓦斯檢查員每班檢查三次，班與班、次與次檢查間隔時間為2～4h；工作面上隅角設(shè)便攜式瓦斯報警儀，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)計報告，內(nèi)容包含局部通風(fēng)機(jī)型號和能力、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個掘進(jìn)工作面，均為巷綜掘工作面。每個掘進(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，備用2臺。全礦井共配備12臺局部通風(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，采用型號為GBSD-40（設(shè)計水量為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，布置的總長在23.3～23.8m之間，水袋的個數(shù)在26～28個之間，每一水棚區(qū)總儲水在1040～1120L之間，初期全礦共布置隔爆水棚供16組。

4 結(jié)束語

總之，對于瓦斯礦井，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)測礦井瓦斯涌出量，以減少煤礦瓦斯爆炸事故對生產(chǎn)的威脅。

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