談低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常的治理

李彥忠

（西山煤電集團(tuán)公司登?？得簶I(yè)有限公司，山西 臨汾 042403）

引言

調(diào)查顯示，瓦斯爆炸事故在高瓦斯礦井發(fā)生的幾率非常之小，然而，由低瓦斯礦井綜放工作面的瓦斯涌出異常現(xiàn)象導(dǎo)致的瓦斯爆炸事故卻時(shí)有發(fā)生。產(chǎn)生這種差別的主要原因就是在高瓦斯礦井中，無(wú)論是上層管理人員還是基層工作人員對(duì)于瓦斯的管理都是尤為重視，操作流程嚴(yán)格按照規(guī)定來(lái)執(zhí)行，而且高瓦斯礦井通常設(shè)有先進(jìn)的裝備和較高的要求標(biāo)準(zhǔn)，因此，高瓦斯礦井很少發(fā)生瓦斯爆炸事故。

1 低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常的原因

1.1 工作面煤層局部瓦斯存儲(chǔ)量過(guò)多

在低瓦斯礦井的工作面上打一定數(shù)量的探眼來(lái)對(duì)瓦斯進(jìn)行分析，分析結(jié)果表明，探眼內(nèi)的瓦斯普遍具有較高的濃度，平均濃度大約為70%，有些地方甚至高達(dá)100%。此外，有項(xiàng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析顯示，在低瓦斯礦井正常生產(chǎn)的情況下，每天礦井綜放工作面中瓦斯的涌出量通常低于2.6m3／min，隨著時(shí)間的不斷推移，瓦斯涌出量越來(lái)越高，平均涌出 量 在 3.5m3／min 左 右，甚 至 有 時(shí) 高 達(dá)4.2m3／min。

1.2 周期來(lái)壓的影響

隨著低瓦斯礦井綜放工作面的持續(xù)推進(jìn)，產(chǎn)生的頂板來(lái)壓會(huì)對(duì)采空區(qū)的氣體形成一個(gè)沖擊的壓力，而這個(gè)采空區(qū)內(nèi)積存有一定量的瓦斯，在這個(gè)沖擊壓力的作用下，瓦斯會(huì)不斷涌向礦井綜放工作面，這樣工作面各個(gè)微風(fēng)處就會(huì)出現(xiàn)瓦斯超限的現(xiàn)象，比如在工作面的上隅角以及下隅角、工作面的部分支架的頂梁以及尾梁。

1.3 通風(fēng)方式的影響

通常而言，利用下行風(fēng)來(lái)達(dá)到通風(fēng)目的是低瓦斯礦井綜放工作面通常采取的通風(fēng)方式，然而，根據(jù)氣體流動(dòng)的原理，采空區(qū)中瓦斯以其較輕的質(zhì)量而不斷向上部空間漂移，也就是向采空區(qū)內(nèi)漏風(fēng)方向的反方向漂移，在這種情況下采空區(qū)內(nèi)部的瓦斯無(wú)法及時(shí)有效的被通風(fēng)的氣流帶到外面來(lái)，以便在周期來(lái)壓后，在沖擊壓力的作用下瓦斯從工作面的架間涌出。

1.4 空間分布不均衡

瓦斯的不均衡分布主要表現(xiàn)為：工作面風(fēng)流中具有較低的瓦斯?jié)舛?，而支架間隙、采空區(qū)附近、放煤口、上隅角以及支架前探梁擋板下不能夠被風(fēng)流吹到的地方等則具有較高的瓦斯?jié)舛?，而且后者通常是前者?～3倍［1］。沿著低瓦斯礦井綜放工作面的傾斜方向，從風(fēng)流進(jìn)入到風(fēng)流出來(lái)的這個(gè)過(guò)程中，瓦斯的濃度保持逐漸增大的狀態(tài)，沿著低瓦斯礦井綜放工作面的垂直方向，從上到下，瓦斯的濃度同樣也是保持逐漸增大的狀態(tài)。

瓦斯?jié)舛容^高的地方主要有：綜合采空區(qū)支架的頂梁附近、堆置煤的窗口附近以及后部的刮板機(jī)附近。綜合采空區(qū)支架的頂梁附近的瓦斯?jié)舛容^高主要是因?yàn)檫@個(gè)位置的風(fēng)速相對(duì)較低，而且瓦斯會(huì)在頂煤壓散的作用下被大量的釋放出來(lái)，因此，大量的瓦斯聚集于此，形成高濃度瓦斯區(qū)。此外，這里的瓦斯會(huì)不斷地?cái)U(kuò)散，進(jìn)入到回采區(qū)，并且在頂梁的下面聚集形成一團(tuán)“瓦斯云”。假如綜放工作面的支架發(fā)生錯(cuò)茬的情況，支架上方的瓦斯就會(huì)不斷涌入到工作面中，由此使支架下方回風(fēng)處聚集過(guò)量的瓦斯，產(chǎn)生過(guò)高的瓦斯?jié)舛?，有的甚至已?jīng)達(dá)到4%，嚴(yán)重超出該位置瓦斯?jié)舛鹊南拗啤７琶捍翱诟浇跃哂休^高的瓦斯?jié)舛?，是放煤時(shí)采空區(qū)會(huì)涌出大量的瓦斯，而這個(gè)位置的風(fēng)速相對(duì)較低，因而瓦斯不能及時(shí)得到稀釋，繼而使瓦斯大量堆積。后部刮板機(jī)附近瓦斯?jié)舛绕呤且驗(yàn)榇颂幍耐L(fēng)斷面較小，無(wú)法確保有效的通風(fēng)，風(fēng)流在阻礙物的影響下極易形成渦流，這便大大降低了該區(qū)域的風(fēng)速，瓦斯不能被有效的排出，就會(huì)造成該區(qū)域的瓦斯超限問(wèn)題。

2 低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常的治理措施

2.1 適當(dāng)調(diào)整工作面的通風(fēng)量

為了防止瓦斯異常情況發(fā)生，在原來(lái)工作面通風(fēng)量的基礎(chǔ)上，可以適當(dāng)予以增加。比如，低瓦斯礦井工作面的風(fēng)量為1 160m3／min，經(jīng)過(guò)調(diào)整，可以增至1 500m3／min。對(duì)于低瓦斯礦井工作面的通風(fēng)量，要始終堅(jiān)持每日測(cè)定的原則，在一定程度上保證工作面風(fēng)流的可靠性以及穩(wěn)定性。

2.2 合理運(yùn)用移動(dòng)式抽放系統(tǒng)

對(duì)于積聚在低瓦斯礦井綜放工作面回風(fēng)隅角區(qū)域內(nèi)的瓦斯，可以利用移動(dòng)式抽放系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行抽放，降低該區(qū)域的瓦斯?jié)舛?。具體的通風(fēng)流程為：在綜放工作面附近合適的位置施工移動(dòng)抽放泵站硐室，安裝一套移動(dòng)式抽放泵站，抽放泵為兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用。正壓側(cè)管路從泵站安裝到總回風(fēng)巷內(nèi)，負(fù)壓側(cè)管路從泵站安裝到距離工作面30m處，管路使用直徑400mm的鐵管。此外，負(fù)壓側(cè)鐵管還要與直徑為400mm的負(fù)壓伸縮風(fēng)筒配合使用，在風(fēng)筒末端安裝一個(gè)鐵制花管，并將花管吊掛在上隅角支架末端后部，隨著工作面的推進(jìn)，適時(shí)拆除富余抽放管路。與此同時(shí)，還要在泵站入口設(shè)置流量傳感器、高濃度瓦斯傳感器，以便于對(duì)進(jìn)入泵站內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)，確保不高于2.5%。在抽放泵入口和出口處要設(shè)置閥門，目的是當(dāng)瓦斯從風(fēng)筒出風(fēng)口出來(lái)的時(shí)候，假如傳感器檢測(cè)到其濃度高于1.5%，在這種情況下可以對(duì)三通口的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)控制泵站吸入的風(fēng)量，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)管路內(nèi)吸入瓦斯的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，為了保證瓦斯抽排過(guò)程的穩(wěn)定性，抽放系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)專用變壓器和雙回路供電［2］。

2.3 加大瓦斯的檢查力度

在實(shí)際工作中，可以安排2名跟班的瓦斯檢查人員定點(diǎn)對(duì)容易積聚瓦斯的區(qū)域（工作面架頂、后部風(fēng)流、隅角等）的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行測(cè)定，通常要求取其中的最大值并進(jìn)行上報(bào)。此外，為了保證安全，要求相關(guān)工作人員在進(jìn)入低瓦斯礦井綜放工作面工作的時(shí)候，要攜帶目前應(yīng)用較廣泛的便攜式瓦斯檢測(cè)報(bào)警儀，而且在放煤以及拉架等操作的過(guò)程中，首先需要做好的第一步就是由操作人員對(duì)工作面內(nèi)的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行安全檢查。

2.4 做好放煤的工作

做好放煤工作，即要求將原來(lái)工作面的“兩到一放”更換為“一刀一放”。根據(jù)頂板的實(shí)際情況，在工作面的上端頭以及下端頭進(jìn)行剪網(wǎng)放煤的工作，并且要對(duì)上下端頭的關(guān)門柱進(jìn)行及時(shí)的回撤。與此同時(shí)，還要重視隅角處的頂板錨索順利的退錨，以便做好上隅角以及下隅角的采煤與落煤工作，最大程度地減少所占的隅角空間［3］。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，采取有針對(duì)性的瓦斯異常治理措施，能夠使瓦斯異常問(wèn)題得到有效解決。一方面有助于排出生產(chǎn)過(guò)程中積聚的大量瓦斯，使瓦斯易積聚區(qū)的瓦斯?jié)舛鹊靡源蠓冉档?，另一方面有助于避免采空區(qū)瓦斯周期來(lái)壓所產(chǎn)生沖擊壓力作用下的大量壓出現(xiàn)象，從而保證工作面回采工作面的安全性，為礦井的安全生產(chǎn)提供可靠保障。

［1］ 薄福利.低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常治理研究［J］.煤礦現(xiàn)代化，2009（1）：127-128.

［2］ 郭繼平，宋大偉，任重先.移動(dòng)式瓦斯抽放系統(tǒng)進(jìn)行上隅角瓦斯治理的研究及應(yīng)用［J］.現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2013（8）：37-39.

［3］ 李冠蘭.低瓦斯礦井瓦斯涌出異常綜合治理的實(shí)踐［J］.煤炭科技，2012（3）：40-41.