矿井瓦斯防治技术的推广应用

王东红

(阳煤集团二矿机，山西 阳泉 045000)

1 概况

依据矿井煤层煤尘爆炸性鉴定报告结论，8号、15号煤层的煤尘均无爆炸危险性，均为不易自燃煤层，自燃倾向性等级为Ⅲ级。据山西省煤炭工业厅瓦斯等级鉴定结果，矿井瓦斯绝对涌出量为558.74m3/min，相对瓦斯涌出量为35.63m3/t，属高瓦斯矿井。

1.1 矿井通风方式

矿井采用中央并列、边界混合式通风方式，通风方法为机械抽出式。矿井总进风为60382m3/min，总回风为60816m3/min，分别在三个回风立井各安装两台DFK32F-C4A型主要通风机，每台主扇排风量为24032m3/min，均为1台运行，1台备用。

综采面采用U型通风方式，外加一条高抽巷，一条低位抽采巷，掘进面采用压入式通风，配备两台高效、低噪音的对旋式轴流局部通风机，电机功率2×55kW，实现了双风机双电源自动切换和“三专两闭锁”。

1.2 瓦斯抽采系统

矿井在回风立井南部建立一座地面永久瓦斯抽放泵站，抽放系统采用两套管路，分别建立高、低负压瓦斯抽放系统，各选用两台2BEC120型水环式真空泵，电机功率4000kW，流量600m3/min，管路采用无缝钢管，高负压管径为426mm，安装长度1500m；低负压主管管径为800mm，安装长度2500m；支管管径为220mm，安装长度950m。

附属设备有水封式防爆器、自动喷粉抑爆装置、防回火装置、防回水装置、防回气装置、放空管、冷却循环水泵、冷却塔、计量检测装置及避雷装置、机械通风装置等。

瓦斯抽采泵站安装一套KJ370瓦斯抽采监测监控系统，值班室内设置汇集监测参数的防爆监控主机，连续监测瓦斯抽采管路内的气体温度、负压、正压、瓦斯浓度、一氧化碳浓度等参数。

2 矿井瓦斯涌出量规律与影响因素

2.1 采煤工作面瓦斯涌出

1)采空区对瓦斯涌出分析：随着工作面推进，采空区面积增大，顶板冒落及底板裂隙使上下邻近层瓦斯也涌入采空区，加之煤体瓦斯及采空区遗煤瓦斯的释放，采空区瓦斯涌出量逐渐增大。

2)周期来压对瓦斯涌出分析：周期来压期间，经现场检查上隅角最大瓦斯0.68%，回风顺槽瓦斯增高不明显，说明周期来压期间，采空区瓦斯涌出对生产影响不明显。

3)割煤速度对瓦斯涌出分析：矿井15号煤层透气性较差，抽出瓦斯量较小，采煤机落煤时瓦斯瞬间涌出量较大，当采煤机速度保持在匀速1.5m/min时，落煤瓦斯能被及时稀释，不会造成上隅角及回风顺槽瓦斯涌出突然过大。

4)季节性因素对瓦斯涌出的影响：夏季通风是每年通风管理上较难管理的阶段，温度高、气压低，煤层瓦斯涌出较其他季节大，经检测对比，夏季通风期间，瓦斯浓度比其他季节大0.08%左右。为此，专门制定夏季通风措施，加强通风系统管理。

2.2 掘进工作面瓦斯涌出

1)地质构造对综掘面瓦斯涌出量的分析：地质构造复杂地带，比如向斜、背斜等，往往是瓦斯积聚的地带，瓦斯压力和瓦斯含量均较大，有的甚至有突出危害。在进入瓦斯含量高的区域前，提前采取防范措施，比如加大配风量、加强通风系统管理、加强现场管理、加强瓦斯检查等。

2)煤的可解析瓦斯量与瓦斯涌出量的分析：8号煤层原始瓦斯含量2.77m3/t，煤体透气性较小、吸附性强，故在割煤时，煤体被粉碎瞬间，有大量瓦斯被释放出来，割煤速度快时，瓦斯瞬间会很高，通过实测，T1最高瓦斯浓度达0.7%。为此，通过使用大功率局部通风机、大直径风筒、加强局扇风筒管理、严格控制割煤速度等措施来解决此项。

3)巷道掘进长度与瓦斯涌出量分析：巷道长度越长，暴露煤体面积越大，瓦斯涌出量越大。当掘进到800m时瓦斯涌出量增大最明显，通过将原有FBD№6.0/2×45kW对旋轴流局部通风机更换为FBD№8.0/2×55kW的大功率对旋轴流局部通风机来解决此项。

2.3 采掘工作面瓦斯涌出量

2.3.1 自然因素

1)地面大气在一年内冬夏两季的差值可达5.3～8.0hPa，地面大气压变化引起井下大气压的相应变化，它对采空区或冒高处瓦斯涌出的影响比较显著，针对此种情况，在冬夏季有针对性的调整风量。

2)煤层的瓦斯含量是决定采掘工作面瓦斯涌出量多少的主要因素，本井田总体表现为东北低，往西南方向随深度增加而增大。

2.3.2 开采技术

1)采掘方法对瓦斯涌出量影响较大，综采面瓦斯涌出比较均匀，瓦斯浓度波动幅度小。

2)煤层和围岩的瓦斯含量是决定综采面瓦斯涌出量多少的最重要因素。当开采15号煤层时，由于受回采影响，在采空区下形成大量的裂隙，15号煤层或围岩层中的瓦斯流向8号煤层的采空区，再进入生产空间，从而增加8号煤层瓦斯涌出量。

3)采掘速度。绝对瓦斯涌出量随采掘速度(产量)增加而增大，呈线性正比例关系；相对涌出量随采掘速度(产量)增大而降低，呈反函数关系。由此分析采煤工作面瓦斯以煤壁和落煤为主要来源。

4)生产工艺对瓦斯涌出量有一定影响。瓦斯从煤层暴露面和采落的煤炭内涌出的特点是：初期瓦斯涌出强度大，然后大致按指数函数的关系逐渐衰减。

5)风量变化同样影响瓦斯涌出量。采空区瓦斯涌出取决于漏风压差，而采空区漏风压差又取决于工作面沿空留巷漏风量。本矿井采煤工作面，采空区瓦斯涌出所占比例小。

6)煤层瓦斯赋存量是影响掘进工作面瓦斯涌出量的主要因素；割煤速度对瓦斯涌出量有所影响；巷道长度对瓦斯涌出量有所影响。

3 矿井瓦斯防治技术措施

综采面采用全风压“U”型通风方式，掘进面采用压入式局部通风方式。

所以，老街巷的品牌形象塑造除依赖纸媒、电视、广播等传统媒介外，还必须利用现代信息技术尤其是手机移动媒体进行多方面宣传。如推广潍坊旅游手机APP，与高德地图、携程旅游等网站合作宣传推广潍坊的老街巷品牌，让老街巷用自己特有的名字，讲好自己的故事。

3.1 技术措施

3.1.1 综采工作面防治技术措施

1)不盲目增加和减少工作面风量，保证均压效果，减少采空区漏风量。

2)综采面及上、下巷必须保持足够的通风断面，若上下巷断面小于设计断面的2/3、超前棚范围内巷道高度小于1.8m，应及时进行巷道维修，确保回风系统畅通。同时，合理计划产出煤量，有效控制好割煤速度，尤其是在采煤机运行到机尾30m范围内时，减少瓦斯涌出量。

3)针对回采工作面上隅角容易积聚瓦斯的特点，采取风障引流、设置风流射流器、上隅角埋管抽放法等技术措施，稀释导出上隅角瓦斯。严格控制煤邦与端头支架的距离，提高抽放管路对上隅角瓦斯的抽放效率。每班配备专职瓦检员，当工作面瓦斯超过0.5%时，必须采取措施实行限产，及时处理上隅角积聚的瓦斯。

4)适当增加8号煤采煤工作面的配风量，排出15号煤层通过采动裂隙涌到8号采煤工作面的瓦斯。

5)采前煤层进行注水，回采期间保证采煤机内外喷雾及上下顺槽防尘设施正常工作，增加采煤机内外风水喷雾，加强降温、降尘效果。

6)采面落煤时瓦斯涌出量明显增大，瓦斯超限时，采煤工作面必须立即停止工作，进行处理。

7)针对气压变化，合理调整风量大小。

3.1.2 掘进工作面治理措施

1)工作面局部通风机安设位置进风量不小于局部通风机的吸风量；风机必须吊挂或置于专用的局部通风机架上，并且距底板的高度不小于0.3m。

2)局部通风机使用“专用变压器、专用开关、专用电缆”，保证“风电闭锁”和“瓦斯电闭锁”灵敏、准确、断电功能可靠。

3)主、备用两台局部通风机必须时常保持完好状态；双风机、双电源开关能自动切换，并严格执行挂牌管理。

4)风筒采用阻燃风筒(椎1000mm)，每条配有快速接头。接头要反压边，风筒吊挂要平直，逢环必挂，需要拐弯时，必须设弯头，严禁拐死弯，风筒出口距工作面不大于5m。

5)保证巷道工程质量，减少空邦空顶，避免局部瓦斯积聚现象发生。

6)合理计划产出煤量，有效控制好掘进速度，减少瓦斯涌出量。

3.2 管理措施

1)瓦斯检查与管理。完善瓦斯检查制度，按规定配备瓦检员和光学甲烷检测仪，并对光学甲烷检测仪定期检定，执行瓦斯检查制度和矿长、技术负责人瓦斯日报审查签字制度。

2)安全监控系统。装备KJ90X型安全监控系统，分站设置和传感器安设位置、数量符合规定，传感器种类、数量满足矿井需要，确保系统运行可靠，定期对传感器进行调校。

3)通风系统。目前矿井总进风量大于设计需风量，能满足矿井生产需要；各采掘工作面、采区变电所实现独立通风，各用风点风量、风速符合《规程》要求；矿井定期进行通风阻力测定，有完整独立的通风系统；矿井、采区和采掘工作面的供风能力满足安全生产要求。

4)通风设施和设备。确保矿井各类通风设施齐全可靠，能够保证通风系统的稳定运行；采空区、报废巷道使用不燃性材料及时封闭；主要通风机按照规定进行性能测试，结果符合要求，测试报告真实有效；主要通风机反风设施齐全，并建立通风设施管理台帐、停电停风记录以及主扇日常维护记录。通过采取各种瓦斯防治技术管理措施，并严格落实“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”十六字瓦斯治理体系，台头煤焦公司在瓦斯防治与管理方面取得成效。特别是在综采面上隅角瓦斯治理方面，采用导风幛法、风流引射器联合作用法及上隅角埋管方法，效果十分明显，使上隅角的瓦斯浓度由原来的0.8%～0.9%降低到0.2%～0.3%，且保持稳定，不仅有效解决了上隅角瓦斯积聚问题，而且为整个矿井的瓦斯防治技术推广和提高矿井防灾抗灾能力提供借鉴。