淺談礦井建設工程中瓦斯突出問題的防治

（華能云南滇東能源有限責任公司礦業分公司，云南 曲靖 655508）

當前，我國經濟形勢持續好轉，各行各業的快速發展加大了對能源的需求，煤炭及天然氣依然是我國最主要的能源供應方式，相應的各種煤炭和天然氣礦井建設項目越來越多。在礦井項目建設過程中，施工安全十分重要。井下作業條件差、空間狹小、地質復雜，各類潛在危險源較多，稍不注意就會引發各類安全事故。

在引發礦井事故的各類危險源中，瓦斯是引發燃燒及爆炸事故的罪魁禍首。因此，研究礦井建設工程中的瓦斯防治措施，具有重要的理論意義和工程價值。針對礦井建設工程中的瓦斯防治措施，國內外很多專家學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，筆者結合多年礦井建設工程的安全管理經驗，從分析礦井瓦斯基本概念入手，分別從人員、制度、意識和設備等方面指出了當前我國多數礦井建設工程項目中存在的瓦斯安全問題，并列舉了應對礦井建設工程中瓦斯突出問題的防治措施，希望能夠為同類工程項目建設提供借鑒。

1 礦井瓦斯基本概念

瓦斯的主要成分是烷烴，以甲烷為主，會伴隨少量乙烷、丙烷、丁烷和其他微量惰性氣體，密度遠小于空氣。純凈的瓦斯氣體是無色、無味的，很多時候由于甲烷分子與芳香族化合物的碳氫分子共存，當碳氫分子含量較高時瓦斯會帶有蘋果香味。當瓦斯在空氣中所占比例較高時，會排擠掉一部分氧氣，造成人員呼吸困難甚至缺氧窒息。據測算，當空氣中瓦斯含量大于12%，且氧氣含量大于15%時，遇高溫熱源就會發生爆炸事故[1]。

礦井瓦斯通常吸附于煤體存在，當建設施工或煤炭開采過程中，觸發煤層斷裂后就會因為氣壓變化而緩慢或急速地涌出，這在工程學上稱為為瓦斯突出。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或不妥當就會引發爆炸事故，因此在各類作業過程中需要重點關注瓦斯含量、瓦斯壓力和瓦斯濃度的變化，一旦超標就要及時采取措施進行處理。

2 礦井建設工程中瓦斯安全問題現狀

筆者經過調研走訪并總結自己的工作經驗，認為在當前的礦井建設工程項目中，瓦斯安全問題普遍存在。產生這一問題的原因主要集中在人員、制度、意識和設備等方面，具體如下。

2.1 專業技術人員配備不足

瓦斯安全問題的防范，雖然不是礦井建設工程的主要工作內容，但是處理不好會嚴重影響項目施工的進度和安全。很多建設單位由于經費或人才儲備不足，在礦井建設過程中不配備或配備少量的專業安全員，達不到規定的“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”的標準，況且礦井施工屬于特殊作業，需要配備更多的安全員，以防在出現意外事故時不能及時發現或組織搶險。

2.2 建設單位和施工作業人員安全防范意識不強

很多建設單位都會對施工作業人員進行安全生產教育，講明安全生產事故類型、注意事項和防范措施等，但是作業人員很多時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活學活用。建設單位有時對安全防范工作疏于檢查，或是囿于受經費限制配備安全防護裝備配備數量不足或不能及時更新換代，在一定程度上都會影響到事故預防和防治工作的效果；導致很多時候事故發生后由于預防工作疏忽而造成導致更嚴重的損失。

2.3 施工作業過程不夠規范

在礦井建設過程中，很多單位在地質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，應急預防措施不具有可執行性而手足無措。或者是對例如鉆探技術中的鉆孔方位、傾角、和深度等技術細節研究不透徹，沒有配套采用相關手段進行預測和驗證，施工時做不到精準操作、實時監測與分析，導致造成掘進斷層的可能性提高，極易引發瓦斯突出事故；有的施工隊伍不重視對施工過程中監測數據的分析與預判，不能從大數據中發現隱患苗頭，錯失將事故消除在萌芽狀態的機會。甚至有的施工單位內部各個部門之間有溝通不暢、交流協調不到位的情況，作業人員在進行瓦斯抽采鉆孔過程中發現的實際隱患，不能及時傳遞給相關煤層作業的隊伍，最終導致事故發生。

2.4 現場監測措施不到位

很多作業施工單位只是片面強調施工進度和降低施工成本，在施工現場很少或不配備現代化的瓦斯氣體壓力、濃度監測儀器，或是配備的監測儀器性能老化、監測數據不全面，加上不重視對監測數據的分析與利用，極有可能錯失發現安全問題的苗頭，不能提前采取措施降低瓦斯氣體含量，最終導致事故發生。

3 礦井建設過程中瓦斯突出問題防治措施

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

3.1 隨隊配備專業安全防范技術人員并提高技術水平

礦井建設施工作業單位需要招收或培養專業的安全防范技術人員，定期開展安全知識講座，并由他們協助培養兼職安全員。在施工過程中，要根據施工小組的人數配備符合規范要求的安全員，一般施工小組不足10 人時可以指定兼職安全員，當施工小組超過10 人時需要配備專業安全防范技術人員[2]。

3.2 完善安全管理制度并提高全員安全防范意識

礦井施工作業單位需要制定安全管理制度及安全事故預防方案，并及時傳達給施工班組和全體工程參與人員。施工班組要根據安全管理制度和安全事故預防方案，細化制定出適合該該班組操作的安全工作實施細則。同時，施工單位要配備足量的安全防護裝備，并做好性能檢測和更新換代。

3.3 加強施工現場管理與礦井突出問題防治

在礦井建設過程中，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濃度和壓力。抽采分為地面抽采和井下抽采，相比之下地面抽采更安全，也更易于操作。因此，礦井建設時需要預先進行地面抽吸，將待建設項目段的瓦斯濃度和壓力降低至突出臨界值以下。

礦井建設施工作業單位要在礦井坑道內建立完備的通風和排風系統，確保空氣正常流通，并不間斷地監測瓦斯含量，做好預警。筆者參與過的某礦井建設工程項目中，礦井通風系統主要由主斜坡道進風口和附加輔斜井進風口2 個部分組成，礦井總進風量114.4 m3/s，其中主斜坡道進風量為71.74 m3/s，占總進風量的63%，經測算總風量中有56%以上的新風受到污染，且系統漏風量達到34.92 m3/s，對該項目進行分析后，決定在主斜坡道旁邊專門開鑿一個專用的進風斜井，并配置排風扇，使全礦井通風系統的進風總量達到了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，避免進風風質受到汽車尾氣和其他建筑灰塵的污染，使新風的污染率降低到了15%，經監測該通風系統滿足了施工需要。

筆者在參與某礦井建設工程項目時，對某礦井進行了地面抽采試驗。該試驗采用礦井上下聯合抽采工藝，首先建設地面壓裂抽采井進行地面壓裂抽采，然后利用采動區井對覆煤層進行瓦斯泄壓，接著在抽采井下布設底板抽采系統和順層輔助抽采系統，同時攔截下伏鄰近層的泄壓瓦斯，經過這些工藝，實現使抽采效果達到標準符合要求。具體工藝流程如圖1 所示。

該項目施工時，在地面壓裂抽采前，探測數據顯示該段巷道單孔瓦斯體積分數可達50%~60%、但流量較小，采用0.01 m3/min 的抽采流量進行抽采。在抽采一段時間后，觀測數據顯示單孔瓦斯體積分數降到了30%~45%，判斷瓦斯壓力下降、開始移動，此時布設底板抽采系統并布設順序輔助抽采系統，同時增大抽采流量，控制在0.03 m3/min，即將抽采流量提升3 倍。持續一段時間后，繼續監測數據，發現平均瓦斯體積分數由0.46%~0.50%下降到了0.20%~0.30%，此時符合施工條件，安全性得到了保障。

圖1 某礦井建設工程項目瓦斯抽采流程示意

4 結論

礦井建設工程項目在達到合同規定的建設質量、工期和成本控制目標的基礎上，還要做好安全風險管理。由于 在礦井建設工程項目中的普遍存在瓦斯突出問題，因此需要對其防治措施進行重點研究，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生。

該文分析了礦井瓦斯的概念和性質特點，結合作者工程的經驗并在總結文獻的基礎上，指出了當前我國礦井建設工程項目中存在的安全問題，例如專業技術人員的缺失和不足、建設單位的制度不健全、施工作業人員安防意識不到位、施工作業不夠規范、現場監控措施效果不明顯以及重大技術攻關力度不夠等，并針對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踐過程中進一步檢驗，并根據工程實踐結果總結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。