高瓦斯工作面瓦斯治理方式探討

摘 要：瓦斯災害是礦山安全生產頭號公敵，高瓦斯工作面瓦斯治理更是采礦行業安全生產領域中的頭等大事和恒久主題，也是安全生產中的重中之重。針對瓦斯治理的技術和安全保障措施有極為嚴格的執行標準，事無巨細，全礦上下各個生產環節必須嚴格遵守執行，在瓦斯治理方式和選擇上，應在原有技術基礎上，不斷探索新途徑，新技術解決瓦斯治理難題。煤層氣、瓦斯治理是一個重要方面，最好的預防與治理，其實重在利用，當前瓦斯綜合治理工作雖然取得一定進展，但仍任重道遠。

關鍵詞：高瓦斯工作面;瓦斯治理;通風;抽采;利用

近幾年全國礦井事故中，瓦斯事故總量占很大比重。對高瓦斯工作面治理主要以通風和抽采為主，抽采一般有兩種方式：一是在地面鉆井抽采;二是井下瓦斯抽放系統抽出。直接從地面鉆井開采的抽放瓦斯或煤層氣都是可以利用的，經過地面開采和抽放以后，能夠極大減少風排瓦斯量，降低了礦山對通風的要求，改善礦工的安全生產條件。我國瓦斯的煤層氣資源非常豐富，作為非常規天然氣是優質的化工原料和能源燃料，如果積極開發至少可以開采出50億m3/a。由于受到地形地質的影響，我國有些礦層透氣性較差，用地面鉆井開采方式，在地面開采難度較大，但隨著鉆井技術的發展，這些困難都在逐步克服，瓦斯加以合理利用既避免了排放大氣的污染，又可轉化為原材料和能源，產生巨大經濟效益。

1 高瓦斯工作面的形成

對于礦井來講，瓦斯是有害的，主要是表現在瓦斯濃度達到一定值時，會導致人的窒息、會導致爆炸或者燃燒事故的發生。瓦斯治理是一門系統的工程，要治理好，重要的是要弄懂它，在預防、技術、利用等方面多下功夫。高瓦斯的形成主要是：①緩慢、均勻、持久地從煤、巖暴露面和采落的煤炭中涌出，自采落下來的煤炭中放出瓦斯是礦內瓦斯慣常來源;②在壓力狀態下的瓦斯，從采掘工作面煤壁內放出瓦斯，如果大量、迅速地從裂隙中噴出，就會形成瓦斯噴出;③從煤巷兩幫及頂底板放出瓦斯;④從采空區及圍巖煤壁中放出瓦斯。如果在短時間內煤、巖與瓦斯一起突然由煤層或巖層內噴出，就會造成煤、巖和瓦斯突出，是井下嚴重的事故之一。高濃度瓦斯在井下容易積聚的地方是采空區;采煤工作面上隅角;巷道高冒處;停風盲巷內;回采工作面的采空區邊界處等地方，采掘工作面遇到地質構造時，高瓦斯最容易聚集，在這幾個地點要特別重視瓦斯濃度監測工作。

2高瓦斯工作面治理方式

高瓦斯工作面治理方式有很多，較常用有以下幾種：①引導風流法，此方法實質是將新鮮風流引入瓦斯積聚的地點，把局部積聚的瓦斯沖淡、帶走;②沿空留巷排除法;③瓦斯抽采法;④充填置換法;⑤風壓調節法（均壓通風法）;⑥調整通風方式法。技術不斷創新發展，對高瓦斯工作面瓦斯的處理也越來越有效。

2.1 通風方式

治理瓦斯最主要措施首先要保證有效的通風，使礦井下所有的工作場所的瓦斯濃度控制在安全的范圍之內，圍繞這一目標所做的一切工作都是治理瓦斯的方法。保持井下通風防止瓦斯積聚，就要合理選擇最佳的通風系統，加強通風管理工作，做到有效、穩定和連續不斷，將礦井內涌出的瓦斯及時沖淡排出，使采掘工作面和生產井巷中的瓦斯濃度符合《規程》規定的相關要求。在生產中及時對局部積存較高瓦斯，以及處理易于積存瓦斯地點，比如在回采工作面上隅角或采空區邊界處，頂板冒落的空洞內，低風速頂板附近，停風盲巷及采煤機附近。及時處理工作面局部積存瓦斯是礦井日常瓦斯管理重要內容，也是預防瓦斯爆炸事故、保證安全生產關鍵工作。通常主要方法如：增加供風量，設置風簾等，向瓦斯積存地點加大供風量或提高風速，將瓦斯沖淡排出;將盲巷和頂板空洞內積存的瓦斯封閉隔絕;通風治理方法應確保各個用風地點風量充足，防止瓦斯聚積，加強通風系統優化與管理。具體方案，需根據礦井實際情況和瓦斯濃度情況采取相應方式，必要時應采取抽放的措施。

2.2 瓦斯抽采方式

有效抽采瓦斯可以將瓦斯含量和壓力降低到安全水平，從根本上消除瓦斯災害。瓦斯抽采鉆孔屬于采礦行業龐大的井下工程。瓦斯抽采鉆孔是建設在煤層瓦斯和抽采管路系統之間的獨有通道，利用瓦斯鉆孔抽采，是井下高瓦斯從煤層深部流出的唯一有效途徑。鉆孔質量決定瓦斯抽采效率的高低和治理的成效。保障瓦斯抽采鉆孔質量，提高鉆孔的瓦斯抽采效果和長期穩定性，是鉆孔技術治理瓦斯的核心內容和最高技術目標。提高瓦斯抽采鉆孔質量是瓦斯治理技術和管理的攻堅戰，通過技術創新、工程質量標準化管理、工程質量過程管理和工程質量目標管理等四方面提升，能夠實現高瓦斯工作面鉆孔瓦斯預抽效果質的提升。

2.2.1 抽采技術質量標準化

瓦斯抽采管路布設要規范化、標準化，從鉆孔施工設計、鉆孔質量管理、鉆孔現場定位、施工工藝、封孔工藝、抽采階段一律實行標準化。首先由地質部門對工作面瓦斯地質條件進行評價，以確定瓦斯抽采各項指標體系。制定瓦斯抽采鉆孔施工設計標準化模板，按照標準模板，各礦完成單個瓦斯抽采鉆孔的施工設計。鉆孔現場定位階段，由瓦斯抽采管理部門組織，抽采、地質和鉆孔施工隊共同參與現場鉆孔定位。鉆孔施工工藝應根據煤層瓦斯地質條件和施工設計要求，優選鉆機和鉆具，按照要求完成鉆孔施工。鉆孔封孔工藝采用囊袋式“兩堵一注”專用封孔材料和帶壓封孔工藝，封孔壓力不低于2MPa。抽采管路統一選購標準抽采管路和連接件，管路附屬設施齊全。單元化抽采管理，統一采用能夠重復利用高壓管外連接和不銹鋼材質接頭進行連孔。采數據監測實行標準化，礦井安裝瓦斯抽采在線監測系統，系統隨井下巷道掘進及抽采鉆孔的施工及時擴展安裝，實時反映各監測點抽采基本情況。根據瓦斯抽采濃度和流量，評價瓦斯抽采的綜合效果，做到抽采效果評價定量化。注重瓦斯抽采效果，即瓦斯抽采濃度和流量，封孔24h內濃度不得超標，百米鉆孔抽采量達到規定要求。

2.2.2 孔深到位達標

瓦斯抽采鉆孔質量控制過程管理特別要求管控好五個關鍵環節：鉆孔設計、鉆孔施工、下篩管和封孔、抽采管路密封和抽采計量，任何環節的質量缺陷，都將造成鉆孔質量和抽采效果嚴重損失。應做到科學設計、優質施工、明確和掌握標準、規范施工操作，對下篩管護孔、保證封孔質量、聯網抽采監測和日常放水管理等環節加強管理。按照設計要求，保證鉆孔、封孔、接網等工程質量，鉆孔深度不達設計深度。對于突出煤層，按照設計要求，鉆孔深度到位是基本目標，故對每一個鉆孔都認真監管和檢查，確保鉆孔施工到位。目前比較先進的抽采鉆孔技術是高位定向長鉆孔（圖1），可很好保證瓦斯抽采濃度達標。抽采濃度是評價瓦斯抽采效果的基本參數。規定達標標準為封孔后24h內鉆孔瓦斯抽采濃度達到40%以上，3個月內不得低于30%。在嚴格要求和管理下，有效減少鉆孔工程量，減少瓦斯治理費用，降低抽采成本，節省瓦斯抽采的成本費。

綜上所述，我國是能源需求大國，瓦斯最好的治理其實是高效利用這種熱值高、無污染的清潔能源，用于化工原料、工業燃料和居民生活燃料。瓦斯隨煤炭開采泄漏到大氣中是巨大的浪費，并且會加劇地球溫室效應，而采用有效措施對瓦斯回收利用，在采煤之前就先將瓦斯等煤層氣進行采出，既能提高礦井安全系數，又使煤層氣經利用產生經濟效益，促進社會發展。

參考文獻：

[1]林海飛，楊二豪，等.高瓦斯綜采工作面定向鉆孔代替尾巷抽采瓦斯技術[J].煤炭科學技術，2020，48（1）：136-143.

[2]翟紅，令狐建設.陽泉礦區瓦斯治理技術創新模式與實踐[J].煤炭科學技術，2018，46（2）：168-175.

[3]馬福平.高瓦斯掘進工作面的瓦斯治理方法研究.能源與節能，2018（06）.

作者簡介：

王瑞德（1986- ），男，山西平定人，礦井通風工程師，2013年1月畢業于太原科技大學礦井通風與安全專業，主要從事煤礦安全生產管理工作。