高瓦斯礦井中通風技術應用

閆筱晨

（山西蘭花科技創業股份有限公司唐安煤礦分公司，山西 晉城 048400）

瓦斯是一種無色、無味的氣體，難溶于水，在濃度比較高的情況下，給人們造成窒息的感覺，且遇到明火或者靜電會發生爆炸、燃燒的情況，危害人們生命健康。在礦井開采中加強通風系統的設計，降低瓦斯的濃度，發揮出通風系統的優勢，才能保障礦井開采順利地完成。

1 高瓦斯的危害性

1.1 產生高溫

通過相關文獻分析了解到，在目前的礦井開采事故中瓦斯直接或者間接所造成的事故占比在40%左右，而瓦斯燃燒或者爆炸的情況下礦井內會產生較高的溫度，有研究學者統計其溫度在1850℃～2650℃之間。這種環境溫度之下，對于人員、設備會產生致命性的傷害，極易引發嚴重的事故。

1.2 產生高壓

瓦斯經過燃燒或者爆炸后，單位空間內的壓力會快速地升高，且會沿著礦井與巷道中形成巨大的沖擊波，其蘊含著巨大的能量，直接把設備掀翻或者推移，人員會被沖擊到很遠的地方，甚至直接引發人員的傷亡。而在爆炸后礦井內產生的煙塵體量巨大，一旦遇到明火也會導致二次爆炸事故的發生，危險性比較高[1]。

1.3 生成有毒氣體

礦井內的空間相對比較小，也是密閉的形式，在瓦斯濃度較高的情況之下出現燃燒或者爆炸性事故，也會形成大量的有害氣體。從以往的工程案例展開分析發現，瓦斯濃度較高的情況下，燃燒或者爆炸而形成的二氧化碳體積分數在4%～8%之間，而一氧化碳體積分數也有可能達到2%～4%。因此，在瓦斯事故發生后造成礦井內的氧氣含量快速地降低，直接造成人員窒息，及時搶救也會造成傷害。

2 通風技術應用的意義

2.1 降低瓦斯濃度

在煤礦生產的環節瓦斯一般是開采環節的副產物，瓦斯的組成部分中絕大多數都是烷烴，甲烷的占比是最高的，比例可以達到5%～16%，該物質無色、無味，容易發生燃燒，尤其是在明火或者靜電的影響之下，危險事故就此發生。通過使用合理的通風設施，提高通風效果，在系統內建設循環系統快速排出瓦斯氣體，從而降低礦井內瓦斯濃度，保護人們的生命安全。而通風系統安裝變頻調節系統，結合系統檢測獲取的瓦斯濃度來調節通風系統工作頻率，促進通風效果的全面提升。

2.2 提高作業安全性

在礦井內展開作業時安全性是人們關注的重點，而很多礦井中的瓦斯濃度很高，難以在短時間內降低到合理的范圍內，進而造成安全事故的發生。在現場處理中通風系統的合理建設，做出系統改進與完善，從而可以降低瓦斯濃度。同時，通風系統也可以在短時間內完成空氣置換，給礦井內補充足夠的氧氣，從而降低安全事故的發生率，保障現場作業的安全性[2]。

3 高瓦斯礦井采掘工程中通風技術的具體應用

3.1 均壓通風技術

該技術的應用，要做好如下兩項工作：

第一，確保風機達到均壓的要求。風機均壓操作很簡單，安全性高，穩定性強，如果在工作中發生故障問題而出現暫停的情況，此時礦井內的通風風道可以正常的通風，這是因為主扇負壓理論的應用，且可以確保工作井瓦斯含量快速提高。如果風機發生故障，在回風邊的人員會及時地撤出，保障工作人員生命健康安全，礦井開采有序的實施。

第二，風機與風窗聯合均壓。在風機與風窗聯合均壓的條件下，加強工作人員的培訓和教育，有足夠的意識，落實各項工作。在出現故障問題后要立即采取措施處理，如果系統需要停止通風，應開啟回風道調量門與溜子道截止門，從而防止瓦斯進入到工作面內，避免濃度升高而產生嚴重的事故。

3.2 B型通風技術

在B型通風技術應用環節，應做好下述工作：

第一，瓦斯含量較高的礦井內，有比較多的巷道，長度較長，容易引發傷亡事故問題。在B 型通風技術應用后，讓瓦斯可以順利地外溢出去，回風巷上設置阻風門，從而提高瓦斯的排放速度。

第二，礦井結構中采空區是發生瓦斯泄漏的主要區域，應用B型通風技術能夠快速的降低區域內風速，將內部形成的紊流帶轉化為空滲流帶。通過這種措施瓦斯可以快速地排出去，確保系統作業的安全性[3]。

第三，在新開采的礦區范圍內，出現瓦斯外溢的問題，通過使用B型通風技術提高通風系統的性能，增加阻風門，將其布置在回風巷內以達到縫壓力提升的效果降低外溢速度。

3.3 局部瓦斯積聚通風處理

礦區開采的范圍內不同作業區域的瓦斯溢出速度會產生很大的差異，且局部存在有瓦斯積聚的問題。基于此，通過使用合理的技術展開處理是保障安全性的關鍵。在實踐操作中要做好如下兩項工作：①礦井作業的范圍內，工作面隅角的部位容易發生積聚瓦斯的情況，這時要做好該部位的處理，通常提前在該位置上安裝擋風板，在通風區域內對正瓦斯的積聚位置，先進行墻體結構的密封性檢查，漏點的位置及時地清理掉，再應用風壓系統把積聚部位上的瓦斯全部都吹凈，從而達到系統安全性標準。

3.4 U型通風技術

對于礦井內瓦斯含量較高的情況下在系統通風設計中，使用U 型通風技術可以滿足要求。在該技術應用中通過利用風流壓差的原理，將該空間內的進、回風系統轉變為兩個風流，一部分經過工作面，在風流的帶動之下放到自然環境中；另外一部分直接排放到采空區內，沿著線路正常的流動，并進行空氣交換處理，經過持續性作用慢慢都返回到作業面，在隅角上積聚，從而減小瓦斯濃度。在現代開采技術不斷應用之下，礦井工作速度加快，這時極易發生采空區隅角瓦斯積聚的情況，造成安全事故發生，所以要避免這一情況，合理的采取通風技術措施，特別是高速開采時，重視現場監測，才能保障人員的安全性[4]。

3.5 Y型通風技術

通風系統正常運行的條件下，Y型通風技術也是比較常用的技術類型，這一技術在具體的應用中，通常是從工作面上、下的部位上直接通入新風，在高速的風流傳輸到作業面后，及時把瓦斯帶出作業面，從而實現礦井內瓦斯濃度的降低。特別是某些工作面范圍較大的情況，利用Y 型技術可以全面地解決瓦斯濃度過高的問題，也能預防出現瓦斯積聚的情況。在操作時，應針對采空區展開挖掘作業，建設合適的分流通道，并落實維護與管理措施，預防發生塌落的問題，保持作業面的安全性，如圖1為Y型通風系統示意圖。

圖1 Y型通風系統示意圖

3.6 W型通風技術

在礦井開采作業環節使用W型通風技術也比較普遍，這一技術在工作面長度比較長且瓦斯涌出量比較大的綜采面應用。從系統應用效果分析W通風技術的供風量很大，較之其他技術更加有優勢。如果經過檢測發現礦井內部的瓦斯濃度過高，應該在平巷內鉆孔，從而滿足抽放瓦斯的效果。但是也要注意，W 型通風技術使用時，不能應用到瓦斯突出的工作面中，否則將會產生不利的影響。

3.7 J型通風技術

在礦井內通風系統中，J型通風技術也是必不可少的。在該技術應用的環節需要在采空區提前預留好瓦斯排放的巷道，并且進行順槽進風的處理，且要在回風槽的處理環節。通過使用排瓦斯尾巷的方式實現回風處理，以減小瓦斯的濃度，提高應用的效果，如圖2所示為J型通風系統示意圖。

圖2 J型通風系統示意圖

4 實踐應用

4.1 三管齊下治理措施

首先，上隅角埋管抽放瓦斯。因為在礦井工作面內，選擇應用的是U型通風方式，這就容易在上隅角的位置上存在瓦斯積聚的情況，如果不能及時處理，極易導致安全事故的發生。在該煤礦的回采工作面上，安裝移動抽放泵，并在需要在上隅角的部位上設置瓦斯抽放線路，從而使得積聚的瓦斯快速地抽排出去。這一技術的使用，最為明顯的優勢就是避免上隅角出現瓦斯積聚的問題，確保生產安全性，還能提高生產效率。上隅角瓦斯抽采技術本身也是一種輔助抽采的方式，在規定范圍內使用，以預防出現上隅角瓦斯積聚的問題。

其次，在該礦井范圍內，開采區域內使用的是頂板走向鉆孔抽采技術，解決瓦斯含量高的問題，經過全面的探索已經可以滿足運行的標準，這一技術的操作環節，對于現場的工作面中瓦斯涌出的規律總結和分析，以明確最為精準的鉆孔位置，從而提高瓦斯治理效果，滿足煤礦開采的要求。最后，在礦井內設置擋風簾裝置。通過吊掛的方式安裝擋風簾，工作人員還要合理地調整底板和底部的空隙，將其控制在合理的范圍內，同時和封口柱子的距離超過0.5m 的情況下，要進行倒掛設置，和煤壁相鄰1～5m 的空間內進行倒掛處理，通常應該間隔0.5m 布置，并利用網絲進行煤壁與頂部連接，在電纜安裝中，如果需要穿越風簾的部件，工作人員應用聯網絲進行封口連接從而可以規避漏風的問題，同時吊掛按照流線型的方式設計，預防出現邊角部位的積聚問題。在上隅角擋風簾的布置中，工作人員結合礦井內的具體情況做出位置的調整，如果風簾的倒掛安裝位置不能達到相應標準，則應該進行動態化移動吊掛裝置，且檢驗人員積極組織開展監督與檢查的工作。

擋風簾安裝前，必須做好各項準備工作，一旦檢查存在問題要及時采取處理措施。對于上隅角瓦斯檢測點來說，總計包含12 個測點，每班通常要檢查3 次，如果經過檢測后發現存在數值偏高的情況，現場作業人員要在原基礎之下適當地增大檢查的頻率，并且及時向相關部門報告。在擋風簾的移動設置中，現場作業人員如果在綜采隊機尾20m 內立即停止開始作業，在全部完成移動后才能繼續作業。上隅角部位上的作業人員必須加強擋風簾的監控管理，并且落實保護性措施，在移位操作時，現場人員做好管理與控制，保證位置精度合格，移動速度比較快，從而滿足當前的運行要求，預防發生安全事故[5]。

4.2 四位一體治理措施

該治理方案的應用中發揮出主要作用的是地面永久瓦斯抽采泵站，同時建設符合系統運行需要的井下移動瓦斯抽采泵站，在該基礎之下，結合工作面中的風量參數，選擇使用合理的調整性措施，發揮出U型通風系統的優勢，并且完善抽采工藝方案，對現場展開全面性覆蓋試驗檢測，該技術的使用可以符合當前的瓦斯治理效果，應用價值比較高，具體包含下述幾個方面：

第一，重視本煤層鉆孔的抽采作業。該工作的應用有效地去除煤層透氣性方面的不足，同時還能解決煤層厚度過大造成的不利影響，主要是工作人員通過科學設定煤層鉆孔長度、間距、預抽采方式等，并根據“兩堵一注”的封孔技術實施鉆孔有效進行，提高抽采的作業效果。同時，現場作業人員加強對于孔口復壓的控制，將其控制在15kPa 以上，預抽的時間通常在9個月以上，確保礦井內的瓦斯濃度降低到標準的范圍內，符合現場作業的標準和要求。

第二，施工高位定向抽采鉆孔。現場作業人員綜合分析煤層的特點，分析現場作業的標準和要求，需要在工作面切眼之間相距500m的鉆場內組織施工，并且在40～50m的不同層位上實施分支鉆孔作業，可以確保上隅角的瓦斯濃度控制在合理的范圍內，也能加強頂板裂隙瓦斯的處理。

第三，中位截流抽采鉆孔。該方法的作用是處理特殊階段的瓦斯問題，比如拉架、放煤等，以滿足系統內的抽采作業要求。現場作業人員在連續性鉆進環節，與工作面切眼間隔超過50m 的施工面上布置一個中位截流鉆孔，這樣可以滿足在頂板垮落現場的瓦斯，進而可以有效地提升瓦斯抽采治理的效果，提高礦井作業的效果與安全，規避現場安全事故。

5 結語

針對于高瓦斯礦井來說選擇合適的通風技術，加強現場的監測與管理，降低瓦斯濃度，確保現場開采作業順利實施。目前很多種通風技術應用到實際中，技術人員考慮到現場的情況，選擇合適的通風技術，并加強現場管控，從而提高礦井作業安全性，推動采礦事業進一步發展。