煤巷掘进瓦斯超限原因分析及应对措施

煤巷掘进瓦斯超限原因分析及应对措施

陈卫东

陈卫东

淮南矿业集团潘一矿东区安徽淮南232000

摘要：本文通过对瓦斯灾害的案例分析，得出风量不足、抽采不到位、遇断层裂隙带等是造成煤巷掘进瓦斯超限的主要原因。经过分析得出：采用矿井通风仿真系统建立稳定、可靠的通风系统。合理计算掘进工作面风量，确保工作面掘进的通风安全。底板巷穿层钻孔掩护煤巷掘进。加强瓦斯地质预测预报工作。本文对高瓦斯矿井的煤巷掘进有一定的指导作用。

关键词：瓦斯超限；原因分析；应对措施；高瓦斯矿井；

引言

在《煤矿瓦斯治理经验五十条》的第23条规定“瓦斯超限就是事故”。瓦斯灾害是煤矿安全生产中最严重的灾害之一。杜绝瓦斯超限是预防瓦斯事故的基本出发点和落脚点。根据由关资料统计，80%的瓦斯超限发生在煤巷掘进工作中，70%的瓦斯爆炸事故也是有煤巷掘进瓦斯超限引起的。本文以淮南矿业集团潘一矿东区为例，对煤巷掘进过程中瓦斯超限的主要原因进行分析，制定了相对的措施。

1矿井概况

潘一矿东区井田位于安徽省淮南市西北部潘集区，东南距淮南市中心洞山约13Km，井田东西平均走向长约8km，南北倾斜宽平均约4.5km，面积约36Km2。矿井设计分2个水平进行开采，一水平为-848m水平，二水平暂定为-980m水平。工广内布置4个井筒，即主井、副井、二副井和回风井。主采煤层为11-2煤、13-1煤。潘一矿东区矿井设计生产能力3.0Mt/a。潘一矿东区绝对瓦斯涌出量最大值178.06m3/min。绝对二氧化碳涌出量最大值11.57m3/min。

2煤巷掘进瓦斯超限的原因分析

瓦斯灾害是具有血泪教训的瓦斯超限事故，通过对瓦斯灾害事故说明瓦斯超限的危害、分析其发生的原因更具有说服力。

2005年9月19日19时40分，江西省地方煤炭工业公司昌丰煤矿第一上山发生瓦斯爆炸事故，造成10人死亡，3人重伤，1人轻伤，直接经济损失280万元。事故的直接原因：矿井通风管理混乱，通风设施质量差，采区内五道风门都是单扇单木板结构，行人运料易导致风流短路；造成工作面风量不足，导致瓦斯积聚。

2008年8月1日1时03分，河南平禹煤电有限责任公司四矿发生一起煤与瓦斯突出事故，突出煤量2555吨，突出瓦斯量26万立方米，造成23人死亡，直接经济损失830万元。事故的直接原因：12190机巷掘进工作面前方煤体松软，煤层由薄变厚，为瓦斯富集区；采取的防突措施没有消除突出危险。

3保证掘进工作面安全掘进采取措施

1）建立矿井通风仿真系统

建立可靠通风系统采用矿井通风仿真系统，能够科学、准确、快速地分析矿井通风现状，找出存在的问题，及时预测和发现通风系统薄弱环节，提

出解决的方案，为领导决策提供可靠依据。如图1所示。对矿井三维可视化，可以更直观的反应问题。如图2、图3所示。

计算参数设置：巷道断面内暴露煤壁面的周边长度D取去平均值4.8m。巷道平均掘进速度v取0.0046m/min，掘进机割煤速度0.03m/min（30min割一排0.9m）。巷道长度L取1500m。煤壁瓦斯涌出强度q0取0.00167m3/(m2·min)。掘进巷道断面积S取17m2。煤的密度γ取,1.4g/cm3。煤层原始瓦斯含量w0取上限11.62m3/t。运出矿井后煤残存瓦斯含量wc取2.02m3/t。

在掘进巷道的1个月的瓦斯涌出总量就占煤壁瓦斯极限涌出量的80％以上。暴露时间个月时，掘进长度达400～600m，巷道瓦斯涌出量达到最大值,巷道长度再时,瓦斯涌出量基本趋于稳定值。根据计算求出掘进巷道煤壁瓦斯涌出量q3为0.029m3/min。按瓦斯预抽率为35%计算掘进巷道落煤瓦斯涌出量q4为3.955m3/min。计算求的避免瓦斯超限瓦斯浓度控制在0.3%以下。掘进工作面风量1318m3/min。

3）穿层钻孔掩护煤巷掘进

经计算单纯靠风来解决瓦斯超限和积聚掘进工作面的供风量应为

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2285m3/min，不但在经济上不合算，技术上不合理，而且安全上也无保障。

加强瓦斯抽采工作。瓦斯抽采是瓦斯治理工作的治本措施。252(1)运顺采用1252（1）运顺板巷穿层钻孔掩护掘进。

钻孔控制范围为煤巷两帮轮廓线外15m范围内煤体，钻孔在巷道轴线方向按11-2煤层终煤点每10m布置一排，在巷道轴垂线方向按11-2煤层终煤点间距不大于5m布置，即从1252（1）运顺及切眼底板巷向待掘工作面施工底板穿层钻孔，每10m布置一组钻孔，每组布置9个钻孔，钻孔在11-2煤层终煤点沿煤巷掘进工作面走向间距为10m、倾向方向间距均小于为5m。如图4所示、底板巷布置剖面图如图5所示。

采取穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施，并且每个评价单元内穿层钻孔一次性施工完。每个评价单元内预抽达标（瓦斯预抽率≥35%）后，必须进行措施效果检验，措施效果检验每100m布置两个检验测试点，布置在预抽钻孔控制条带边界的影响范围内，上、下边界各一个，经效果检验有效后，方可进行掘进施工。

图51252（1）运顺底板巷钻孔剖面图

4）加强过地质异常带测预报工作

当遇地质构造时，要根据实见地质资料及打钻过程中的实际情况对地质构造认真分析，及时提供准确详实的地质资料，以便及时修正卸压钻孔的参数及布置形式。过地质异常带时提前10米直至穿过构造面5米期间均执行该过地质异常带防突措施，过异常构造带5m后且煤层恢复正常，经地测科确认地质异常带已经结束方可恢复正常施工。

4结论

杜绝瓦斯超限要各个单位相互配合，但更重要的是每个单位各司其职，做好本职工作。如果有一个环节没有做好，整个系统将受到破坏。

1）确保通风可靠，保证掘进工作面有足够的新鲜风流。

2）加强瓦斯抽采工作。瓦斯抽采是瓦斯治理工作的治本措施。

3）加强瓦斯地质预测预报工作。瓦斯治理，地质先行。

4）加强煤巷支护管理，防止片帮掉顶。