礦井開(kāi)采過(guò)程中井下有害氣體治理分析

周 凱

（永貴能源開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司轎子山分公司，貴州 安順 561000）

礦井開(kāi)采地區(qū)因環(huán)境地質(zhì)的原因產(chǎn)生大量有害氣體，而現(xiàn)有的技術(shù)表明了，有害氣體出現(xiàn)在礦井開(kāi)采工作中是不可避免的[1]。因此，為了通過(guò)各種手段處理井下有害氣體，確保有害氣體濃度低于安全標(biāo)準(zhǔn)，防止安全生產(chǎn)事件的發(fā)生，成為采礦工作中的重點(diǎn)關(guān)注問(wèn)題。

1 有害氣體均壓治理現(xiàn)狀

第一，當(dāng)前技術(shù)與歷史環(huán)境下，對(duì)于礦井開(kāi)采的難度越來(lái)越大， 因此，隨著許多礦井開(kāi)采施工，各層的深度都在增大。這種現(xiàn)象不僅提高了開(kāi)采的難度，而且對(duì)技術(shù)的要求也在提高，與氣體濃度相比，礦產(chǎn)資源的深挖、氣體濃度和壓力等因素也大幅上升[2]。在當(dāng)前的礦井鉆井工作開(kāi)展中，井下有害氣體限制已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出技術(shù)允許的范圍，所以在開(kāi)采過(guò)程中井下有害氣體安全事故頻頻發(fā)生，這在很大程度上嚴(yán)重影響到了我國(guó)礦產(chǎn)資源的開(kāi)采工作的進(jìn)行。

第二，有害氣體排放設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)較為落后，并且礦井的通風(fēng)系統(tǒng)缺乏一定的科學(xué)性。雖然我國(guó)礦井開(kāi)采技術(shù)得到很大的進(jìn)步與發(fā)展，不過(guò)依然存在許多礦產(chǎn)資源開(kāi)采企業(yè)因存在僥幸的心理，為了節(jié)省資金沒(méi)有增加更多新的開(kāi)采設(shè)備。特別是礦層加深后，對(duì)于逐漸增加的有害氣體濃度應(yīng)該給予多的重視，如果不引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備，就會(huì)在很大程度上影響到礦井開(kāi)采過(guò)程中的安全性[3]。

最后，我國(guó)采礦的管理方式不完善。礦層越深，越需要增加更多的開(kāi)采者，沒(méi)有深入開(kāi)采經(jīng)驗(yàn)的人大量涌入，因此這方面需要比較科學(xué)的管理。我國(guó)現(xiàn)在的一些民營(yíng)礦井開(kāi)采企業(yè)，由于自身實(shí)力不足，中級(jí)管理者的數(shù)量和質(zhì)量不足，開(kāi)采管理存在比較嚴(yán)重的監(jiān)督管理不足。這些新進(jìn)入礦井內(nèi)部的職員已經(jīng)進(jìn)行了短暫的學(xué)習(xí)，但由于自身實(shí)力不足，開(kāi)采的施工要領(lǐng)學(xué)習(xí)不夠充分，違規(guī)操作和錯(cuò)誤開(kāi)采方式被大量利用，引起了很多安全風(fēng)險(xiǎn)。

2 礦井回采工作面有害氣體治理的技術(shù)措施

2.1 改善通風(fēng)系統(tǒng)

分析了有害氣體對(duì)礦產(chǎn)資源開(kāi)采的危險(xiǎn)性后，發(fā)現(xiàn)降低礦山的氣體濃度可以很好地抑制氣體對(duì)礦山的影響。因此，在礦井進(jìn)行相應(yīng)設(shè)備安裝是解決當(dāng)前氣體問(wèn)題的重要手段。一般來(lái)說(shuō)，通風(fēng)系統(tǒng)的改善主要包括以下兩個(gè)方面：第一，提高通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，現(xiàn)在的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間比較快，都是以比較淺的廣東為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的通風(fēng)系統(tǒng)，隨著現(xiàn)在礦床的深度開(kāi)采，這種通風(fēng)系統(tǒng)因此，我國(guó)根據(jù)這個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)了多種通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。現(xiàn)在，在使用反饋效果的情況下，u 型通風(fēng)系統(tǒng)不僅可以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的廣東地區(qū)通風(fēng)，而且使用方便，維護(hù)也容易，因此可以確保通風(fēng)系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性。其次，氣體在礦產(chǎn)資源采集過(guò)程中礦層中有非常豐富的氣體，在開(kāi)采該地區(qū)時(shí)氣體濃度過(guò)度上升，因此僅憑通風(fēng)系統(tǒng)很可能難以滿足這種低氣體濃度條件。針對(duì)這種情況，企業(yè)必須仔細(xì)調(diào)查井下的有害氣體含量，當(dāng)出現(xiàn)產(chǎn)生有害氣體的礦層時(shí)，使用現(xiàn)在的工作性能更好的有害氣體抽放器。

2.2 以設(shè)計(jì)角度入手治理

第一，在礦井的實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須保證穩(wěn)定有效的通風(fēng)，以使工作面和礦井內(nèi)部存在的氣體有效減少?？梢詽M足相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，有些礦山布置中存在的井下氣體，必須及時(shí)清理以消除井下的風(fēng)險(xiǎn)。另外，在井下及主要流入和通風(fēng)巷道部分的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在氣體增加的情況下，必須確保一定的余量，根據(jù)實(shí)際需要合理調(diào)整氣流，確保通風(fēng)設(shè)施的完整性，避免空氣泄漏狀況的存在，有效地實(shí)現(xiàn)氣體的管理其次，對(duì)于礦山內(nèi)部的主要機(jī)械設(shè)備和一些氣體容易蓄積的位置，必須設(shè)置氣體警報(bào)器等相關(guān)監(jiān)視設(shè)備，裝備集中的安全監(jiān)視系統(tǒng)，自動(dòng)監(jiān)視各位置的風(fēng)水災(zāi)害使用情況。另外，在礦山內(nèi)配置便攜式氣體探測(cè)器，專家進(jìn)行巡回檢查，有效保障安全生產(chǎn)，有效管理氣體。

2.3 以管理角度入手治理

在現(xiàn)在的礦井下有害氣體管理領(lǐng)域，不僅從礦山設(shè)計(jì)方面，從礦山管理方面也開(kāi)始有害氣體管理，確保有害氣體管理是理想的效果。第一，在礦井管理過(guò)程中，要加強(qiáng)通風(fēng)系統(tǒng)管理，進(jìn)一步健全通風(fēng)系統(tǒng)管理機(jī)構(gòu)，負(fù)責(zé)通風(fēng)設(shè)計(jì)和氣體管理，建立專用的通風(fēng)管理和氣體管理團(tuán)隊(duì)。通風(fēng)系統(tǒng)的日常管理和維護(hù)，礦山系統(tǒng)的各工作面需要專用的氣體檢查員，每天需要巡回檢查，為了確保氣體通風(fēng)的安全性，成為了理想的狀態(tài)。其次，要重點(diǎn)控制工作方面的第一批、斷層和末日、礦井掘進(jìn)等方面的工作，其中的重點(diǎn)部分要制定專業(yè)目的管理戰(zhàn)略，得到更好的管理，為有害氣體管理提供更好的依據(jù)。必須再次加強(qiáng)重點(diǎn)地區(qū)的管理。由于氣體排放具有不確定性的特征，因此實(shí)際管理也需要靈活應(yīng)對(duì)。要通過(guò)氣體變化的動(dòng)態(tài)掌握來(lái)做更好的處理。只有這樣，才能得到井下有害氣體管理的真正理想效果，確保礦山安全，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。

3 礦井回采工作面有害氣體治理方案

3.1 抽采方案的進(jìn)一步設(shè)計(jì)完善

第一，長(zhǎng)鉆孔提取方案主要是在礦井開(kāi)采工作面的開(kāi)采礦井中，從上到下沿著鉆孔，對(duì)開(kāi)采地區(qū)進(jìn)行分段鉆孔作業(yè)。另外，每個(gè)鉆頭與相鄰的鉆頭平行，兩個(gè)鉆頭之間的距離從2m 到3m，有可能貫穿整個(gè)開(kāi)采領(lǐng)域。另外，礦井開(kāi)采工作面的形式多樣，在實(shí)際礦井開(kāi)采工作面的井下氣體管理過(guò)程中，鉆井配置可以根據(jù)實(shí)際環(huán)境合理調(diào)整。在這個(gè)過(guò)程中，無(wú)論如何調(diào)整鉆頭的分布位置，都要注意采礦巷道上下兩個(gè)鉆頭底部之間的交叉長(zhǎng)度在10m 以內(nèi)。

其次，淺孔提取方案主要是在礦井開(kāi)采工作面的節(jié)眼內(nèi)設(shè)置鉆頭，在各節(jié)設(shè)置鉆頭，根據(jù)工作面的位置排列成三眼形狀。這樣就可以把鉆頭的位置設(shè)定在礦井開(kāi)采工作面礦層的中間位置。此時(shí)，相鄰的兩個(gè)鉆頭高度為0.5m 0.1m 左右，相鄰的兩個(gè)鉆頭分別有1.4m 0.2m 左右的傾向。每個(gè)礦井開(kāi)采施工面必須設(shè)置兩個(gè)鉆頭，根據(jù)工作面的位置排列成三眼形。這時(shí)，相鄰的兩個(gè)鉆頭的高度確保在0.5m 0.1m 左右，相鄰的每個(gè)鉆頭的孔距離有0.7m 0.1m 左右的傾向。

第三，在高裂縫排水采空區(qū)有害氣體方案、礦井開(kāi)采工作面有害氣體管理過(guò)程中，必須加強(qiáng)高裂縫地區(qū)抽放區(qū)有害氣體的控制能力，使最終管理效果能夠滿足工作要求。礦井施工過(guò)程中抽采區(qū)有害氣體管理技術(shù)的大量實(shí)際調(diào)查研究表明，礦井開(kāi)采工作面礦井上方的位置是可以挖掘的。這樣可以確保井下施工上板位置的氣體有效排水。另一方面，如果頂板位置的龜裂方向沿著鉆孔位置延伸到道路的上方，則可以從切斷位置向外部以40m 的間隔設(shè)置一組氣體排水鉆孔裝置。在這個(gè)過(guò)程中，鉆頭的寬度在切斷下47m 以內(nèi)，寬度在廣東頂板位置上升了35m 左右。

最后，增加工作面的風(fēng)量。優(yōu)化采礦工作面通風(fēng)系統(tǒng)，適當(dāng)調(diào)節(jié)礦井內(nèi)其他龍風(fēng)場(chǎng)所的實(shí)際氣流，減少其他低有害氣體供應(yīng)氣流，重點(diǎn)保障井下開(kāi)采工作面的供應(yīng)氣流。提高通風(fēng)設(shè)施維修質(zhì)量，降低漏氣率，提高有效氣流率，增加工作面氣流，工作面氣流總是在1000 平方米/min 以上。

3.2 優(yōu)化回采工作面有害氣體抽放設(shè)計(jì)方案

首先，礦層開(kāi)采中含有的氣體的預(yù)提取與其他地區(qū)的濃度不同，需要?dú)怏w提取的地區(qū)大多在工作面進(jìn)行，工作面的工作時(shí)間長(zhǎng)，因此該地區(qū)的氣體提取需要更細(xì)致。為了滿足這些要求，企業(yè)對(duì)這項(xiàng)工作需要更大的監(jiān)督管理力，開(kāi)采前進(jìn)行的鉆孔壓差必須嚴(yán)格控制在10m～ 15m 之間，以確保這項(xiàng)工作的正確性。

第二是鉆井與采礦工作面相鄰層卸壓有害氣體、礦井采集工作時(shí)，工作環(huán)境非常復(fù)雜，各車間之間的分界線方式不太嚴(yán)格。 因此，在進(jìn)行挖掘作業(yè)時(shí)，為了保障該作業(yè)的安全，必須防止因挖掘作業(yè)不完備，周圍的氣體流入工作面的工作面，氣體濃度急劇上升。

4 礦井回采面有害氣體事故突發(fā)事件的防范對(duì)策

第一，井下有害氣體區(qū)域預(yù)防和控制、區(qū)域氣體爆炸防治對(duì)策的主要依據(jù)是根據(jù)礦山開(kāi)采中有害氣體濃度的特點(diǎn)，實(shí)施預(yù)防和控制。礦山開(kāi)采必然會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，但在地區(qū)防爆戰(zhàn)略的實(shí)用化中，及時(shí)提取礦山中存在的氣體，有效控制作業(yè)場(chǎng)所內(nèi)的氣體濃度，將其濃度控制在較低水平是很重要的。通過(guò)有效減少工作場(chǎng)所內(nèi)的氣體壓力和施工面的氣體壓力，有效降低氣體突發(fā)事件發(fā)生的可能性，確保安全性，在這些提取的氣體處理后可持續(xù)利用，提高礦山的生產(chǎn)率，此外，為了更理想地預(yù)防井下氣體爆炸。

隨著礦井施工區(qū)域內(nèi)有害氣體爆炸預(yù)防戰(zhàn)略、現(xiàn)代礦山作業(yè)中機(jī)械化技術(shù)及電子技術(shù)的應(yīng)用，礦山開(kāi)采作業(yè)中的各種機(jī)械也被廣泛應(yīng)用，礦山作業(yè)的機(jī)械化水平也提高了，但礦產(chǎn)資源日益緊張，礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的難度和強(qiáng)度也增加了，礦山作業(yè)的效率和安全要求也為了更好地解決現(xiàn)在的井下氣體爆炸問(wèn)題，相關(guān)工作人員有效地進(jìn)行地區(qū)氣體爆炸預(yù)防，有效地進(jìn)行氣體局部爆炸預(yù)防工作是防止氣體爆炸的理想選擇效果。在這方面，有必要考慮兩點(diǎn)。首先，有效消除可能引起井下氣體突發(fā)事故的相關(guān)危險(xiǎn)因素，選擇炮彈振動(dòng)，注入礦層放松等相關(guān)措施。 這樣可以降井下氣體濃度，有效避免井內(nèi)出現(xiàn)突發(fā)事件，保障礦山的安全。其次，通過(guò)降低礦層壓力，消除有害氣體突出條件，可供選擇的防突主要是采集礦層氣，采取高級(jí)鉆等相關(guān)措施。 在此基礎(chǔ)上，有效預(yù)防井下局部有害氣體爆炸。

三是開(kāi)發(fā)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)。我國(guó)公布的有關(guān)規(guī)定中有屬于氣體爆炸礦山的突出礦山。 在預(yù)測(cè)明顯危險(xiǎn)的礦山開(kāi)采礦層方面，也同樣分為危險(xiǎn)的礦山。 我國(guó)礦井礦層基礎(chǔ)事故預(yù)防的大部分是從地質(zhì)勘探開(kāi)始部署的，以周圍礦山和環(huán)境相似的礦山為基準(zhǔn)，分別統(tǒng)計(jì)、分類和詳細(xì)分析了有危險(xiǎn)性的信息，得到了有關(guān)該礦山危險(xiǎn)性的信息。

最后，嚴(yán)格控制礦井內(nèi)火源，在井下有害氣體突發(fā)事件的發(fā)生中，除了氣體濃度外，更重要的影響因素是火源，因此有必要嚴(yán)格控制礦井內(nèi)點(diǎn)的火源。第一，注意防止電氣設(shè)備爆炸，防止相關(guān)開(kāi)采設(shè)備產(chǎn)生火花，在嚴(yán)格管理電氣設(shè)備的基礎(chǔ)上，可以有效降低氣體爆炸的可能性。其次，必須嚴(yán)格控制火炮的過(guò)程。為了按照相關(guān)的火炮程序操作，避免氣體異常引起的氣體安全事故，必須在火炮前嚴(yán)格檢查，最大限度地降低安全風(fēng)險(xiǎn)。能更好地保障礦山作業(yè)的安全。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)現(xiàn)在的能源結(jié)構(gòu)決定了對(duì)礦井開(kāi)采的依賴，只有保證礦井開(kāi)采作業(yè)的安全性才能促進(jìn)我國(guó)向更安全的方向發(fā)展。井下采礦工作面有害氣體管理需要根據(jù)情況進(jìn)行合理分析。只有這樣才能提高氣體的管理效率，滿足采礦工作面的正常工作需要，使采礦工作順利進(jìn)行，從而保證我國(guó)的能源安全，進(jìn)一步保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)的安全平穩(wěn)發(fā)展。