探析突出礦井瓦斯治理中通風技術的應用

劉韶文

摘 要：隨著礦井高效、快速發展，開展深度逐步增加，各種“一通三防”事故也層出不窮。本文主要分析了瓦斯突出礦井的瓦斯治理中通風技術的應用，旨在降低高瓦斯突出礦井事故的發生率，確保礦井工作人員的身心安全，使礦井瓦斯治理和現場管控技術更上一層樓。

關鍵詞：瓦斯;通風技術;礦井

一、礦井瓦斯規律

1、原始煤層瓦斯富存規律

分析了解原始煤層瓦斯富存情況，將有助于更好的應用通風技術。原始煤層瓦斯受煤層及煤層上下巖石底板壓力影響，煤層中的瓦斯被保存在煤巖裂隙內。結合礦井回采、礦井瓦斯涌出規律，并經實踐證實，煤巖體內的瓦斯氣體以游離、吸附、吸收和水溶性瓦斯四種狀態賦存于煤巖層中。煤巖層內的瓦斯均處于壓力狀態，壓力愈高，游離瓦斯含量越高，埋藏愈深，游離瓦斯含量增加愈多。且游離、吸附這兩張形態的瓦斯因溫度、壓力等因素可以相互轉換。煤層瓦斯含量隨埋深增加而增加，煤體內瓦斯隨壓力的減小吸附態瓦斯能逐步轉換成游離態瓦斯。瓦斯治理過程中，主要是抽排游離瓦斯和吸附瓦斯，并通過調整抽放負壓等方式最大程度將吸附瓦斯轉變為游離態瓦斯，從而提高原始煤體瓦斯抽采量，提高瓦斯抽采率，降低煤層瓦斯含量和瓦斯壓力。由此可見，了解所采煤層的瓦斯情況，制定合理的瓦斯治理方案和措施，提高抽放效果，降低原始煤層瓦斯含量、壓力等，能給掘進和回采提高更可靠、更安全的作業環境，為礦井安全、高效發展提供可靠保障。

2、掘進工作面瓦斯富存及流動變化規律

突出煤層經區域瓦斯治理后，經過安全評價，區域措施有效，各項指標均符合《防治煤與瓦斯突出細則》要求后，將進入煤巷掘進作業。掘進巷道及周圍15米范圍內的煤層均處于區域瓦斯治理范圍內，煤層瓦斯含量和壓力均符合《防治煤與瓦斯突出細則》要求，煤層中依然存在游離瓦斯和吸附瓦斯，受瓦斯治理條件和地質構造影響，煤巷條帶各地點的瓦斯治理效果不一致，局部點甚至存在瓦斯治理空白帶。尤其是地質構造帶附近，可能受地質構造影響，巷道15米范圍之外的游離態瓦斯沿構造影響帶涌入到掘進范圍，極有可能造成掘進期間瓦斯超限。

3、采煤工作面瓦斯富存及流動變化規律

突出煤層經過區域瓦斯治理，各項指標均符合《防治煤與瓦斯突出細則》要求后，掘進期間無瓦斯動力現象等異常情況，形成工作面后，將進入回采作業。該回采塊段的煤層內依然存在可解析和不可解析狀態的瓦斯，可解析瓦斯一部分隨工作面回采逐漸釋放在到工作面風流中，另一部分隨工作面遺落的煤進入采空區。因瓦斯密度比其他介質密度小，在采空區和工作面均易在上部積聚。工作面采用負壓通風，各地點均處于負壓狀態，形成采空內氣體向上隅角和架前流動，從而容易造成架前和上隅角瓦斯積聚或超限。

眾所周知，瓦斯遇到明火或者是周圍溫度到達一定數值，那么就會發生瓦斯爆炸，產生的危害和損失都非常大。2018年不完全統計，全國發生19起瓦斯事故，造成76人死亡。因此，如何提高煤層瓦斯抽采，有效降低煤層瓦斯，提高瓦斯抽采效率，降低風流中瓦斯濃度等是擺在所有煤礦安全生產前的亟需解決的問題。而在瓦斯治理和現場處理過程中，有效利用通風技術進行瓦斯抽采和防治，能起到意想不到的效果。

二、瓦斯治理中通風技術的應用

1、瓦斯抽采中通風技術的應用

在區域瓦斯治理措施中，普遍采用底板穿層鉆孔作為區域瓦斯治理措施。鉆孔施工結束后，所有鉆孔必須連接到抽采管路上抽排，由抽采管路和鉆孔連接在一起形成的抽放系統，利用抽采泵進行抽采，這有抽采泵、抽放管路、鉆孔形成的抽采系統和礦井通風系統非常類似，所以在提高底板穿層鉆孔抽放效率上可以充分應用通風技術原理。

第一、利用降低巷道通風降阻原理，降低抽放管道阻力，提高末端抽放負壓和流量。在抽放系統建設過程中，選擇合適的管徑，能有效降低管道阻力;在管路安裝時，必須保證管路平直，減少拐彎，杜絕直角彎，能有效降低管道內氣流摩擦力，減少抽放損耗量;加強管路巡視，及時放水，提高管路有效斷面;通過這些簡單方法，能有效提高抽放系統抽放效率。

第二、利用優化簡化通風系統的方法降低抽放系統負擔。隨著底板鉆孔逐漸增加，抽放系統負擔也隨之增加。在實際工作中，就像對通風系統中廢舊不用的巷道進行優化封閉一樣，需要對老鉆孔進行動態檢查分析，對已失效或受壓損壞的鉆孔要及時優化簡化，封孔處理，從而提高有效鉆孔的抽采。

第三、利用通風阻力測定方法診斷抽放系統。根據通風阻力測定原理，阻力最大的為礦井通風距離最長的路線，阻力大小與巷道風量和巷道斷面呈正比，所有可以利用這一原理，排查抽放系統中阻力大的地段并進行優化;距抽放泵遠的地段提高抽放負壓，根據抽采量和濃度合理控制距離近的鉆孔抽采負壓;減少管路變徑，尤其是大管徑變細管徑。通過多項措施，能有效提高抽采管網的抽采能力。

2、掘進工作面中通風技術的應用

掘進工作面生產過程中會使部分可解析瓦斯釋放到巷道風流中，這部分瓦斯只能通過局部通風機供風稀釋并排走。而掘進過程中煤體瓦斯釋放與掘進進度、風量、負壓有密切關系，往往負壓越大，瓦斯釋放速度越快。所有利用通風技術中降低負壓減少風量的原理，減少煤體瓦斯釋放量，而在突出煤層掘進中回風側不允許設置風流調節設施。所以要減少迎頭負壓，可以增加局部通風機能力，甚至使用雙局扇雙路風筒同時供風，兩路風筒間距50米左右，可以形成后路風筒到迎頭段處于微負壓狀態下，很大程度上減少了迎頭負壓，減少掘進過程中瓦斯涌出，降低風流中瓦斯濃度。

3、綜采工作面中通風技術的應用

綜采工作面回采過程中，瓦斯容易在上隅角和架前頂部空間內積聚，積聚的瓦斯受割煤、移架等影響，突然涌入工作面風流中，造成回風瓦斯異常或瓦斯超限。同時，瓦斯積聚也對安全生產埋下非常大的安全隱患。

第一、利用增加局部負壓，提高氣流向固定點流動的方法，解決上隅角瓦斯。工作面上隅角采用邁步埋管的方式，利用抽采管路的抽采負壓，使上隅角以里5-10米范圍內形成負壓狀態，造成采空區氣體向抽放管管口流動，避免采空區瓦斯涌入到巷道內，杜絕上隅角瓦斯積聚超過規定濃度。如圖一。

第二、利用風流擴撒原理，解決上隅角局部通風不暢問題。工作面風量有80%的均從架前通過，僅有20%從架間人行通道通過，而上隅角往往滯后最后1架1-2米左右，造成上隅角通風不暢，容易造成瓦斯積聚。再利用擴散通風原理時，必須保證工作面與巷幫保持鈍角狀態，有利于風流經過上隅角，帶著局部點瓦斯，避免上隅角瓦斯超限。

第三、利用通風負壓原理降低工作面瓦斯釋放速度。通過實踐可知，負壓越大，煤體內可解析瓦斯釋放速度越快。在工作面生產過程中，工作面通風即為負壓通風，如果工作面進風巷內通風斷面受阻，將使得工作面和采空區負壓增大。所以在預防工作面瓦斯異常涌出時，要重點關注進風巷是否滿足通風斷面要求，尤其是在機巷破碎機、轉載機處，要及時擴大通風斷面，保證工作面通風暢通，從而減少煤壁和老塘的負壓，減少瓦斯異常涌出。

結語：在瓦斯抽采用應用通風技術，優化整個抽采網絡，從而有效提高抽采效率和效果，最大程度降低原始煤體瓦斯含量;掘進和采煤過程中通風技術的應用，能解決局部瓦斯積聚和瓦斯異常涌出問題，降低采掘過程風流中的瓦斯含量，避免封路中出現瓦斯超限或積聚，為安全生產提供良好的安全保障，進一步提高采掘效率。通風技術的內涵還有很多，與鉆孔設計、抽采技術、采掘設計和技術等相結合，能更加有效的解決煤礦瓦斯問題，杜絕瓦斯事故，為礦井安全生產保駕護航。