采空区瓦斯治理技术及治理效果分析

采空区瓦斯治理技术及治理效果分析

王广银

山东万豪矿山工程有限公司     271699

摘要：采空区瓦斯治理是矿山安全生产中的一项重要任务，对于保障矿山工作人员的生命安全和减少环境污染具有重要意义。随着科学技术的不断发展，采空区瓦斯治理技术也在不断进步，为矿山的安全生产提供了有力支持。

关键词：综采工作面；采空区；瓦斯超限原因；治理技术

中图分类号：TD713文献标识码：A

引言

伴随煤矿开采深度的逐渐增加，瓦斯治理难度越来越大，在煤矿当中，煤炭和瓦斯共同存在，瓦斯具有易燃易爆的特点，在矿井之中，若瓦斯的实际聚集量比较大，其实际浓度超出一定范围，遇到火源之后，特别容易出现严重的爆炸现象，进而引发规模的安全生产事故，为减少安全事故的出现，采用科学的瓦斯综合治理技术特别重要。

1 瓦斯危害

（1）窒息。窒息指的是矿井内部，瓦斯的实际浓度比较高，氧气的实际浓度下降，引起人员窒息，严重的会引起死亡。窒息危害具体表现在以下几个方面：1）带来较为严重的人员伤亡。若出现窒息，会引起大量的人员伤亡事件，给煤矿的安全生产，带来很大的经济损失。2）容易引起生产中断。发生窒息事故之后，煤炭的开采会出现中断，对煤炭市场稳步发展带来严重影响。3）浪费很多资源。出现窒息事故后，通常会浪费很多煤炭资源，对资源科学利用产生很大影响。（2）爆炸。煤矿深部的开采作业环境是非常恶劣的，矿井当中的压力参数与温度参数，伴随开采深度的逐渐增加，通常会产生一定的变化，此种变化会引起瓦斯气体发生物理性质与化学性质变化，进而提升瓦斯爆炸风险发生概率。深部开采期间，因为煤层实际赋存的环境，以及开采技术方面限制，气体聚集与排放，通常无法获得良好控制，若浓度达到一定数值，此时遇火源或者高温现象，特别容易发生爆炸。除此之外，受人为因素的影响，也容易引发燃烧爆炸问题，比如，部分作业人员在工作期间，因缺乏安全意识，或者自身的安全操作不够规范化，容易引起瓦斯的泄漏，进而发生爆炸。

2 采空区瓦斯治理

2.1 优化矿井通风系统

矿井通风系统是确保煤矿内部环境安全的关键环节，主要目的是稀释、排放矿井中的有害气体，如瓦斯、煤尘等，从而为矿工提供一个安全、健康的工作环境。然而，由于各种原因，矿井通风系统并不总是能够有效工作。为了更好管理瓦斯，优化矿井通风系统至关重要。首先，通风系统设计必须考虑矿井的地质和工作条件。不同的矿井结构、深度和开采方法等都会影响瓦斯释放和扩散。因此，通风系统设计应当根据矿井情况，确保能够有效稀释和排放瓦斯。此外，通风设备的性能维护也是关键因素。风机、风道和阀门等设备应当定期进行检查和维护，确保其能够稳定、高效工作。设备故障或性能下降，可能导致通风不足，增加瓦斯危险。同时，矿井通风路径和风量分配也应当得到充分关注。通常，矿井内部会有多个工作面，每个工作面的瓦斯释放量和通风需求可能不同。因此，通风系统应当能够灵活调整，确保每个工作面都能得到足够风量。此外，通风路径选择也应当避免产生死角或盲区，确保整个矿井都能得到充分通风。为了更好监测和管理通风系统，可以考虑引入现代化的监控和控制技术。

2.2 瓦斯抽采流量、浓度分析

对采空区采取联合瓦斯抽采技术，在一个通风横贯回采长度周期（14 d）内，对抽采流量、抽采浓度进行记录、分析，如图3-1所示。对采空区埋管进行现场抽采发现，初期，瓦斯抽采流量随着时间增加而增加。到第5 d，瓦斯抽采流量达127 m3/min。第6～15 d，瓦斯抽采流量逐渐降低。当工作面回采至第2个通风横贯时，第1个通风横贯内埋管瓦斯抽采流量为24 m3/min。瓦斯抽采浓度呈整体下降趋势，在前4 d内，瓦斯抽采平均浓度达6％。随着抽入气体中瓦斯量减小，混入空气体积增加，导致瓦斯抽采浓度逐渐降低。到第14 d，瓦斯抽采浓度降低至5.2％。瓦斯抽采负压呈下降趋势，在前2 d内，瓦斯抽采负压局部呈上升趋势，最大抽采负压达16 MPa。2 d后，抽采负压逐渐降低。瓦斯抽采纯量成非线性比例关系，呈现出降低—增加—降低趋势。到第9 d，瓦斯抽采纯量达到最大值，为1.5 m3/min。抽采末期，瓦斯抽采纯量为0.18 m3/min。

2.3 做好整顿工作

正确建立瓦斯监测与预警机制，深部开采期间，制定健全瓦斯监测与预警机制特别重要。针对瓦斯的浓度，以及温度与应力等多项参数实施有效监测，可快速发现异常现象，提供准确的安全预警，减少瓦斯事故的产生。提升通风管理水平，加强通风，是确保煤矿深部治理效果的主要措施之一，正确布置通风装置，保证风流稳定、风量更加充足，可有效降低瓦斯的浓度，确保人员生命安全。按时对各项设备进行有效的维护与检验，保证其可以正常运转。对于矿井内部的瓦斯含量，需要适当加大管理力度，煤矿企业需要严格遵守各项安全生产规范要求，按时对煤矿开采工具和设备实施全面检查，并做好维护工作。针对矿井内部各项通风设施，开展全方面检查。加强抽采管理，抽采作为降低瓦斯浓度的重要途径，制定健全的抽采机制，科学布置抽采钻孔，可提升抽采率，避免其在矿井内部积聚过多，减少事故风险的出现。

2.4 建立完善的瓦斯数据监测系统

为了更好控制瓦斯风险，建立一个完善的瓦斯数据监测系统至关重要，不仅可以实时监测矿井瓦斯情况，还可以为矿井管理提供有价值的数据和分析。 首先，瓦斯数据监测系统应该覆盖整个矿井，但需要在关键位置，如工作面、通风井和矿井出入口等，布置足够数量的传感器。 这些传感器应该能够实时检测瓦斯浓度、温度和湿度等关键参数，并将数据实时传输到中央控制室。 其次，数据监测系统应该具备数据分析和处理能力。 通过分析收集的数据，发现瓦斯变化趋势，预测可能的风险。 此外，通过对历史数据分析，还可以找到瓦斯浓度变化规律，为矿井管理提供决策支持。 最后，瓦斯数据监测系统应该具备良好的人机交互界面。这样，管理人员可以方便查看瓦斯的实时数据，进行数据查询和分析，甚至进行远程控制。

2.5 在突出层当中提取气体

针对深部开采治理来讲，突出层当中提取气体是关键环节，因为矿井实际开采深度越来越大，瓦斯的压力与含量也在不断的增加，在一定程度上给安全生产带来较大影响。所以，为更好提取，并妥善处理瓦斯，对事故预防、保护人员安全、提升生产率具备积极影响。在突出层内部快速提取瓦斯气体，需利用新型瓦斯抽采设备与技术，常见抽采方法是使用钻孔抽采工艺，工作人员在煤层的内部，钻设适量的钻孔，检验钻孔直径是否满足要求，运用专业的抽采泵，将气体自钻孔内部抽取出来。为提升抽采质量，需科学布置钻孔位置，结合煤层实际赋存条件，以及瓦斯的分布范围，明确钻孔具体间距与深度。除合理应用钻孔抽采技术之外，还需采取其他专业治理技术，比如涌出预测和监测监控，以及排放控制技术等等。各项技术的运用，可对瓦斯气体实施严格管控，避免出现事故。

结束语

采空区瓦斯治理技术是矿山安全生产的重要保障，通过采用抽放技术、通风技术和瓦斯利用技术等手段，可以有效控制瓦斯浓度，降低瓦斯爆炸风险，提高资源利用率，改善矿山环境。在实际应用中，需要根据矿山实际情况制定针对性的治理方案，并注重成本、人员培训、设备维护等方面的管理，以实现治理效果的最大化。

参考文献

[1] 智宝岩，马新青．高瓦斯矿井近距离煤层群下邻近层瓦斯治理方法研究[J].煤矿开采，2015,20(3):114⁃117.

[2] 王强．高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术研究与实践[J].能源与节能，2020(9):152-156.