高冒顶矿井及采煤工作面积聚瓦斯的处理措施

(龙煤七台河矿业公司救护大队，黑龙江 七台河 154600)

1 高冒顶积聚瓦斯及其处理

1.1 防止矿井高冒顶

在瓦斯矿井中，所有的煤层、半煤岩或有瓦斯涌出的岩石巷道中的高冒顶孔隙都有瓦斯积聚，如果不采取措施进行处理，不仅增加了矿井瓦斯管理、预防、治理工作的困难，也是矿井安全的重要隐患。

冒顶事故发生的原因主要有以下两点。

1)自然因素影响。自然因素包括煤质因素和地质因素。这是客观存在，无法改变的。

2)生产因素影响。生产因素由人的活动决定，能够改变。

必须采取以下几点措施防范冒顶发生。①探清煤、岩层的赋存及煤、岩物理力学性质。②按采煤生产要求，合理确定开拓方式和巷道布置，必须把巷道布置在坚硬煤、岩层内。③科学合理确定巷道掘进顺序，防止应力集中。④合理留设煤柱位置和尺寸。⑤合理选择掘进工艺、支护形式与支护方法。⑥合理确定爆破参数及其装药量。⑦合理确定巷道维修方法和顺序。

尽管煤矿生产企业已对冒顶造成的危害有所认识，并采取了一些积极的措施防止冒顶；然而，想做到绝对不出现冒顶是不可能的，日常处理高冒顶孔洞积聚瓦斯的工作是必须经常做的。

1.2 高冒顶积聚瓦斯处理

高冒顶形成的孔洞容易积聚瓦斯的主要原因是通风不良。从煤层或岩层中渗出的瓦斯，由于本身密度小，容易积聚起来。处理这部分积聚瓦斯的主要方法是加强通风，充填置换和隔离抽放。

1)加强通风。①导(顺、迎)风板法。冒落体积不超过6 m3，所在巷道风速大于0 5 m/s时，采用这种方法是有效的。导(顺、迎)风板法具有施工简单、经济等优点；但安设导(顺、迎)风板后，会使局部巷道高度变低，断面缩小，给通风、运输和行人带来不便。安设导(顺、迎)风板所用材料必须按服务时间的长短和积聚瓦斯量的大小、涌出速度的高低来决定。服务时间长，瓦斯涌出量大，应以木板建造为宜。②分歧导风管法。这种方法适用于冒顶高度不超过2 m，冒落体积大于6 m3，所在巷道风速小于0.5 m/s的情况。这种方法的优点是，不受巷道通风等因素的影响，风流稳定，处理效果可靠；不足之处是影响工作面的风量和增加局部通风成本，有时为了保证掘进工作面有足够的风量，往往要专设1台局部通风机处理高冒顶孔洞中积聚瓦斯。

2)充填置换。在冒顶范围较大，并有自然发火危险的环境下可运用充填置换法。这种方法的实质是采用砂土等把冒顶的空间充填起来，不给瓦斯积聚留有空间。充填置换法的优点是处理效果可靠，并同时起到了预防高冒顶浮煤自然发火的作用；它的不足是受条件的限制，不能在全部矿井使用。

3)隔离抽放。隔离抽放法的优点是处理效果可靠，在技术经济上合理，易于操作，不足之处是受条件的限制，增加矿井抽放和防火管理工作的困难，如稍有疏忽，就有可能引起自然发火。

2 采煤工作面积聚瓦斯的处理

采煤工作面瓦斯积聚和超限现象时有发生，并对矿井采煤安全生产构成了严重威胁，目前一般按照瓦斯涌出量大小和分布规律，采取以下的处理方法。

2.1 通风稀释法

瓦斯矿井的采区和采煤工作面出现瓦斯超限和积聚甚至瓦斯灾害事故，除与采煤方法等因素相关外，还与通风方式相关。因此，按不同的煤层赋存条件、产状及瓦斯涌出量大小、涌出来源和不同的涌出形式，采取通风方法能实现预防瓦斯积聚的效果。

2.2 引导风流法

引导风流法是把不混有瓦斯的风流引入瓦斯积聚的地点，把局部积聚瓦斯在瓦斯涌出点涌出的瓦斯流加以稀释冲淡，并随风带走。采用引导风流法处理局部积聚瓦斯，按瓦斯涌出来源、形式和量大小及巷道布置、通风方式等具体情况，可以采取以下几种措施。

1)风障引导风流法。风障引导风流法是应用普遍的一种方法。它适用于上隅角瓦斯涌出量不超过2 m3/min、工作面风量大于200 m3/min、风障最大长度不超过20 m。风障引导风流法的优点是安设简单，但会使作业空间变得狭窄，降低了作业环境的安全程度，增加了采区内的通风阻力，采空区漏风会加剧。

2)风机排除法。电动局部风机虽然已具有较高的防爆性能和抗冲击、摩擦火花等性能，但由于井下，尤其是采煤工作面作业条件恶劣，日常管理和维护需要特别注意，它们都需要一定的动力作为条件，并不经济。

3)尾巷排放法。尾巷排放瓦斯的效果优劣，主要决定于尾巷与采空区的压差。如果尾巷排放瓦斯的效果不显著，应在工作面回风巷设置调节风门，增大尾巷与采空区间的压差。

4)全风压巷道排放法。当上隅角瓦斯涌出量大，工作面风量有限，采用风障引导风流法处理时，上隅角局部积聚瓦斯的问题没有解决，回风流瓦斯反而超限时可采用全风压巷道排放法。全风压巷道排放法是利用矿井全风压通风造成的压差作动力，以采区或分区回风巷作导体，将采空区积聚的瓦斯排放出去，以解决采煤工作面上隅角和回风风流中瓦斯积聚和超限问题的方法。这个方法虽然具有明显的技术、经济效果，但是排放瓦斯量难以控制，并且在有自然发火危险的煤层中是绝对不能采用的。

5)钻孔抽放法。利用专门的抽放瓦斯钻孔抽放采空区瓦斯的方法是一种技术可行、效果显著、经济合理的方法，但它受使用条件的限制。钻孔抽放法具有效果显著的特点，由于钻孔布置方式不同(迎巷钻孔和垂直钻孔)，抽放效果和钻孔寿命有较大差异。

3 建立完善可靠的防(隔)、抑爆设施及自救系统

为不使已经出现的瓦斯爆炸事故继续传播、扩大，把灾害范围和造成的损失降低到最小限度，必须采取以下隔防爆措施。

3.1 设置岩粉棚

由于岩粉是一种理想隔爆物质，被一些煤矿采用。但由于井下普遍较为潮湿，使用时应定期更换，以免失效。岩粉棚一般架设于工作面附近及其相邻或相连接的巷道顶板和两帮处。它由多块盛岩粉的木板组成，每块岩粉板都堆放一定数量的岩粉。当爆炸渡传来时，岩粉板被爆炸冲击波吹翻，岩粉便散落下来，在巷道中形成浓厚的岩粉雾，爆炸火焰传来时被冷却熄灭，达到阻止爆炸火焰继续向前传播的隔爆作用。岩粉棚所需的岩粉量在主要巷道不少于400 kg/m2，一般巷道不少于200 kg/m2。

3.2 撒布岩粉

撤布岩粉的作用是使沉积在巷道底板和两帮的煤尘中增加不燃性物质，使其失去爆炸性和防止巷道中的落尘再度飞扬。撒岩粉后，在煤岩的混合体中，不燃性物质的含量必须达到：非瓦斯矿井不低于60%，瓦斯矿井不低于75%。

3.3 挂水槽棚或水袋

水槽棚或水袋与岩粉的作用相同，只是它们使用的隔爆物质不同。由于水的比热较岩粉高，同时水在接触高温火焰时形成的水蒸气更有利于消灭火焰，在爆炸波作用下水飞散开的时间较岩粉更短，因此水比岩粉有更佳的隔爆效果。另外水不怕潮湿，可以长期使用而不用更换，管理、维护方便、较为经济。正因为水同岩粉相比有许多优点，大部分矿井都在采用。矿井一旦出现灾害，初期波及范围和危害都较小，此时是进行自救的极好时机。沉着冷静地采取自救措施是减少伤亡的重要措施，必须有完善的装置和自救系统作保证。