矿井瓦斯治理工艺措施研究

矿井瓦斯治理工艺措施研究

平万森

铁法煤业（集团）有限责任公司小青煤矿 辽宁 铁岭 112700

摘要：为了提高矿井安全水平，降低综采工作面的瓦斯含量，更好地保障矿井生产安全，提出了矿井瓦斯治理的工艺方法。为相关人员提供参考，以提高资源利用率。

关键词：矿井; 瓦斯; 治理工艺; 措施;

在煤矿的开采中，瓦斯是煤矿最重要的危险源之一，煤矿生产对瓦斯浓度有极为严格的要求。例如，综采面、放炮地点风流中瓦斯浓度必须小于1%，否则严禁打眼和爆破。达到1.5%时，必须停止工作，切断电流，撤离人员。但是由于地层中瓦斯含量大，瓦斯的流动性和扩散性极强，这就为瓦斯的控制提高了困难。如果想要保证瓦斯含量在一定浓度以下，就必须通过抽采和通风工艺来实现。只有制定好抽采及通风工艺措施，才能保证瓦斯不会对生产安全造成威胁。

1 矿井瓦斯来源

我国煤矿的瓦斯灾害严重威胁着井下员工的生命安全，是每个煤矿的“心头大患”。瓦斯灾害给煤矿带来巨大的经济负担和经济损失，有的甚至直接导致煤矿破产。仅1993年—2003年，10年时间发生了6起特大瓦斯爆炸事故。因此瓦斯灾害严重制约了我国煤矿的发展脚步。

瓦斯的治理，需要深入分析瓦斯的来源方式，针对瓦斯的来源制定控制方案。一般的，瓦斯来源可以分为三部分。第一部分是综采工作面采煤时涌出的瓦斯，这部分瓦斯是因为吸附在煤炭上的少部分瓦斯解吸后释放，可以称为落煤瓦斯。第二部分则是掘进工作面瓦斯涌出。第三部分是通过围岩、邻近层以及回采丢煤过程中的瓦斯涌出，称为采空区瓦斯涌出。其中，采空区瓦斯涌出一般是煤矿瓦斯的最主要的来源，也是防治的重中之重。

2 瓦斯治理的工艺原理

瓦斯治理采用的工艺，是通过在地面建立瓦斯泵站，经过井下瓦斯管道，配合通风系统，抽取后排出或用于其它行业。瓦斯抽取过程中，需要根据煤层赋予的实际条件、瓦斯来源、巷道布置以及瓦斯参数合理的选择。选择过程中，需要依据以下工艺原则：

1）减少巷道开采的工作量，尽量实现开采巷道和瓦斯抽取巷道相结合。

2）瓦斯抽放方法适合地质条件，适合煤层赋存状况。

3）工艺设计应该方便管路施工，抽放时间的增加以及管道的铺设。

3矿井瓦斯的治理分析

3.1以设计角度入手治理

首先，在对矿井进行实际设计过程中，在通风系统的设计方面，应当保证能够稳定持续高效通风，以保障回采工作面及巷道内部存在的瓦斯能够得以有效降低，使其能够与相关规定标准相符合。同时，对于矿井布局存在的一些瓦斯气体需要及时进行清理，从而消除瓦斯气体隐患。

其次，对于矿井内部主要的一些机电设备以及比较容易积聚瓦斯的一些位置，应当设置瓦斯警报仪等相关监测设备，并且配备集中安全监控系统，对于各个位置的用风地点实行自动化监测多种灾害。另外，矿井内还需要配置便携式瓦斯检测仪，由专门人员实行巡回检测，从而使安全生产得到有效保证，进而实现瓦斯有效治理。

3.2以管理角度入手治理

在当前矿井瓦斯治理方面，除需要在矿井设计方面进行治理之外，还需要在矿井管理角度入手进行治理，以保证瓦斯治理得到理想效果。首先，在矿井管理过程中，应当注意对通风系统加强管理，对于通风系统管理机构进一步健全，要求其负责通风设计及瓦斯治理，并且要创建专门通风管理及瓦斯管理队伍，对通风系统实行日常管理及维护，矿井系统的中的每个工作面都需要有专门的瓦斯检查人员，并且需要每天巡回检查，从而使瓦斯通风安全性能够得到理想的保障。其次，对于工作面初次放顶、过断层及收尾，还有巷道掘进贯通等方面的工作，应当作为重点把控，对于其中的重点环节需要制定专门的针对性管理策略，从而得到更好的管理，使瓦斯治理具有更好依据。

4 瓦斯治理工艺

4.1 布孔方式

在回采工作面进行顺层钻孔施工设计时，需要注意布孔采用交叉式布置。平行钻孔位距离煤层底板1 m，斜交钻孔距离煤层底板1.5 m。在这里要求平行钻孔垂直于顺槽方向，斜交钻孔的孔底与工作面相迎。两种钻孔采取交错布置，厚煤区适当增加平行钻孔数量。封孔方式采用聚氨酯封孔，封孔长度约1 m，深度约8 m。 在钻孔过程中，需要把握好压力、速度与排渣三个要素，以防止出现夹钻的现象。夹钻现象一般是排渣不及时导致的，所以需要遵循“低压慢进，掏空前进”的策略。排渣采用风力排渣时，保证风压在0.5 MPa，管路中需要有风水隔离器，为了防止着火事故，钻机也要有“风、水”三通，供水压力也不应小于0.5 MPa。钻孔过程中，2 m范围内必须要有CO、CH4报警器，一旦发生着火事故，必须立即停止作业，撤离现场。

4.2 钻场及封孔布置

钻场选址要在工作面顺槽下帮，钻场一般间距在40 m左右。钻场一般要求采用36U钢半圆孔支护，规格为4.0 m×4.5 m×3.28 m。 根据多年实践经验，封孔时聚氨酯黑料和白料配比1∶2，膨胀延续时间40 s，封孔效果最佳，利于井下作业。如果压力较大，封孔深度应达到10 m左右。

4.3 煤矿通风方式

煤矿的通风需要根据进风、回风井的位置，选用不同的通风方式。目前最主要的通风方式有四种，分别是中央式、对角式、区域式以及混合式。中央式分为中央边界式和中央并列式，中央边界式适用于瓦斯多，而中央并列式适用于煤层瓦斯少的环境；对角式也分为分区对角式和两翼对角式，其中两翼对角式最适用于易发生瓦斯爆炸、火灾的矿井；区域式提供了一个独立的回风系统，而混合式则适用于地质条件苛刻的环境。

目前有部分煤矿对通风方式进行了改进，采用了U+L两进一回的通风方式。这种通风方式的优势在于把轨道巷或者皮带巷作为了进风通道，增强了通风系统的透风能力。使用风流将巷道内积聚的瓦斯进行快速的转移和扩散，两条巷道作为进风巷减少了因瓦斯过多而使工作面风量不够的情况。对于高瓦斯综采工作面采用偏W型通风技术，这种技术方案是在轨道和皮带巷之间再建一条巷道作为回风巷，回风巷与轨道巷用煤柱隔开，以保证通风线路互相独立且不漏风。W型通风技术的原理是轨道与皮带巷作为进风巷，形成了一回两进的通风格局，风量增加一倍，通风能力极强，特别适用于高瓦斯含量的工作环境。

4.4 瓦斯治理工艺的管理

煤矿井下瓦斯治理除工艺因素外，还包括对瓦斯的监测与管理。从整体考虑，在进行瓦斯治理时需要遵循“监测监控，调控结合，侧重堵放，综合治理”的原则。首先，在开采阶段的工艺设计，应以“放”为主，保证综采面内瓦斯含量达到标准以下。开采结束后，应以“堵”为主，保证瓦斯不泄露。其次，需要制定治理瓦斯的防控制度，对员工进行技术培训及考核，使员工能够根据规范进行正确操作和施工。然后，需要加强瓦斯含量监控，当某一区域出现异常时，能够有快速的报警响应。有条件的情况下，应对瓦斯抽采设备和通风设备也进行监控，随时知道设备的工作状态。最后是加强应急演练，当瓦斯含量突然增高时，需要让员工熟练的掌握应急措施和逃生方式，避免人员伤亡事故。

5 结语

矿井瓦斯治理是一个复杂而系统的工程，主要依靠瓦斯抽放系统配合通风系统进行治理。进行瓦斯抽放施工时，必须遵循钻孔和钻场的布置原则，充分重视钻孔、钻场的工艺设计。只有合理的工艺设计，才能从根本上改善矿井瓦斯治理效果。同时也要加强设备和人员管理，吸收先进的理论，更好地保障煤矿安全运行。

参考文献

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