大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理技术研究.pdf

煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 安 全0引言随着煤矿开采深度的不断增加，高瓦斯矿井的瓦斯治理成为整个行业关注的焦点。为进一步推动我国煤炭行业健康化、安全化发展，需要高度重视矿井工作人员的人身安全。采用先进的煤炭开采技术能够有效解决大埋深高瓦斯带来的安全问题。因此，在煤炭开采过程中，应采取正确的瓦斯治理技术，促进煤炭工业的健康发展。1大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理技术面临的问题1.1 缺乏足够的技术支持和先进的设备随着大埋深高瓦斯矿井规模不断扩大，涉及的矿井瓦斯治理工作却并未取得理想效果,最为显著的就是在技术方面的匮乏以及落后的设备，无法顺利的将瓦斯进行排抽，并存在大量的地下通风问题。一旦矿井中的瓦斯量超标，就有可能引发爆炸风险。除此之外，当前矿井瓦斯治理技术方面依然存在不足。作为劳动力密集型的产业，煤炭企业在发展过程中，急缺技术型人才，因此，在高瓦斯矿井瓦斯治理方面缺乏专业的技术人才，即便有先进的技术，也无法恰当的应用先进技术进行治理1。1.2 受地理环境因素影响较大大埋深高瓦斯治理对整个煤炭行业来说是一大难题。因受到工程项目地理环境因素影响，在矿井地理环境十分复杂的情况下，瓦斯向深处延展得越多，治理难度就越高2。1.3 缺少安全意识部分煤矿管理者在防治瓦斯灾害方面缺少足够的安全意识，其中最为典型的就是井下抽烟、在风筒随意开口、不能及时关闭风门，甚至井下还会出现一些岩石掘工作面的防爆风筒出现脱节的情况，导致掘进头风的风量不足等等。其实在加入矿井之前，必须全面落实井口检查环节，严查携带烟草以及易点燃的物品下井。在没有足够安全意识的情况下，很容易酿成悲剧。1.4 存在不合理的串联通风问题随着煤炭行业不断发展，产业升级已经成为整个行业未来发展的趋势，在不断实现产业升级的过程中，矿井施工作业地点越来越远、越来越深，也越来越复杂，而且大部分矿井深入到 500m 以下的区域。而在这个区域中有时还会存在不合理的串联通风问题。在矿井瓦斯治理过程中，要不断加强通风系统的升级和改造，使矿井的通风系统变得更加完善。比如，有时要掘进专门的回风上山，使通风系统更加完善。2建立完善的大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理系统2.1 不断完善优化通风系统在大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理过程中，搭建完善的通风系统至关重要，特别是在距离地面较远的区域，需要建设高质量的通风系统。调研数据显示，当前国内矿井采区开采范围不断加大，当采区开采距离超过 2km 时，必须做好长距离供风工作。这对矿井工程管理者来说是一个大的挑战，因为长距离通风需求大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理技术研究刘少泽（中煤昔阳能源有限责任公司白羊岭煤矿，山西 晋中 030600）摘 要：大埋深高瓦斯矿井是当前矿井瓦斯治理中的一个难题。侧重探讨提升煤炭开采技术，推动矿井开采安全、高效运行，最大化实现高效开采目标，为实现我国煤炭工业持续化发展、促进国民经济发展创造有利条件。针对当前大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理问题，建立完善的治理系统、深挖治理原则，提出针对大埋深高瓦斯矿井不同区域实施瓦斯治理策略，为促使我国煤炭行业健康、安全发展创造有利条件。关键词：煤矿矿井；安全生产；瓦斯治理中图分类号：TD82文献标识码：A34CHINA COAL VISION煤炭新视界煤 矿 安 全无法通过局部通风满足。一旦矿井采区开采距离特别大时，无法获得足够的供风以满足巷道煤壁的通风需求，瓦斯就容易大量聚集。此外，掘进工作面的回风距离也会影响瓦斯的涌出量。在回风距离较大的情况下，回风流中涌出的瓦斯量也会相应增加，容易导致瓦斯超限或出现预警。因此，在大埋深高瓦斯矿井治理工作中，需要不断优化通风系统，以避免矿井深处供风不足引发安全事故。为了改善通风系统，可以采用双巷掘进瓦斯综合治理模式。在这种模式下，可以建立全风压 U 型通风系统，也可以利用局扇前移的方法，增加供风管道的风量，从而有效稀释涌出过多的瓦斯量，解决回风流中瓦斯超标的问题3。2.2 构建高质量的抽采系统在大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理中，构建高质量的抽采系统至关重要。如利用迈步钻场技术抽采瓦斯时，需要在转场两边进行迈步式挖掘，以确保超前预抽处理效果。利用正头条带技术进行瓦斯抽采时，需要准确定位条带预抽钻孔的位置，以确保抽采顺利进行。在构建高质量的抽采系统时，需要不断优化瓦斯抽采装备以及技术水平，能不断提升抽采系统所具有的价值和能力，通过使用大流量多抽泵等方式，使地面抽放系统改造进度加快，使抽放系统得到全方位优化。目前有一些矿井采用更为先进的工作面抽放系统，全面提升瓦斯抽放的效率。在不断完善高质量抽放系统的过程中，还需要融入一些封控新技术，确保瓦斯抽放效果，将矿井作业风险降到最低。2.3 选择恰当的封孔工艺在大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理方面，需要融合高效的封孔工艺，对各种封闭性的材料及相关工艺进行对比，选取最适宜的材料和封孔工艺。例如，选择有膨胀性的水泥作为封闭材料，同时搭配全程囊袋式封孔技术，以大幅度提升瓦斯抽采浓度。2.4 不断优化防尘供水系统防尘供水系统是大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理系统中不可或缺的组成部分。在矿井作业过程中，地面工业水池需要借助水泵，经过回风斜井，将清水运送到井下。在防尘供水系统中，需要设置各个采掘面的供水点。特别是在回风港以及轨道运输港中，需要设立洒水器，借助洒水器抑灰。3大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理需遵循的原则3.1 遵循先抽后采的治理原则虽然瓦斯事故的破坏性和危害性巨大，但可以通过有效的预防手段来避免，其中严格遵循先抽后采的原则是非常重要的。先抽后采的原则要求进入采区工作面之前，对矿井内的瓦斯进行抽放。合理利用抽放系统对采空区域内的瓦斯进行抽取，将过量的瓦斯直接排放到矿井外的大气层矿井回风系统中。过量瓦斯被抽取后，煤层和采空区的瓦斯含量会大大降低，使煤层中的瓦斯压力得到释放，从而保障安全生产。3.2 遵循监测监控的原则为了进一步确保矿井作业的安全性，需要借助相关仪器对矿井进行监测和监控。例如，使用甲烷断电仪或其他装备对采掘工作面或机电设备等相关系统进行实时自动连续检测。一旦发现监测区域内的瓦斯浓度超过设定的限制，监测系统会立即报警并切断所监测区域内所有机械设备的电源，以确保安全生产。监测监控是大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理中比较常见的防范措施，能够有效弥补人工监测员存在的不足，同时能保存监测数据，便于对瓦斯超限问题进行原因分析和事故调查，可以更好地促进煤矿企业的安全生产4。3.3 遵循以风定产的原则对于大埋深高瓦斯矿井，严格遵循以风定产的原则是非常重要的。以风定产的原则是根据矿井现有的实际情况以及供风的能力等因素，控制矿井的产煤量，以降低瓦斯事故发生率。在矿井生产过程中，一旦生产能力超过实际通风能力，矿井中的风量无法稀释过多的瓦斯，会增加瓦斯事故风险。为了避免这种情况对日常生产的影响，需要做到以风定产，充分发挥矿井通风管理的核心价值。在矿井瓦斯治理工作中，必须牢牢围绕这一核心，使通风和生产之间处于和谐的状态。首先，需要严格遵循通风为生产服务的管理原则，而这一原则又和矿井通风的基本任务存在密切关联；其次，在进行矿井生产的过程中，必须严格服从合理的通风规律原则。如果不能做到合理通风，引发瓦斯爆炸和火灾灾害的隐患会进一步提升。因此，管理者必须严格遵循以风定产的原则，不断优化通风系统管理，使矿井通风系统处于稳定安全的状态。4针对大埋深高瓦斯矿井不同区域实施瓦斯治理策略4.1 做好采空区的瓦斯治理采空区瓦斯治理需要重点关注，因为采空区的瓦斯含量通常比较高，主要来自上下邻近层的瓦斯或未处理的瓦斯问题。根据相关测量数据，采空区的瓦斯量通常占回风港中瓦斯总量的 50%左右。由于瓦斯密度比周围物质小，所以瓦斯主要集中在采空区上方。因此，必须对采空区的瓦斯进行恰当处理，否则瓦斯聚集量过高会成为矿井生产的安全隐患。为了消除采空区瓦斯量过高、解决岩体间隙过大以及漏风的问题，必须切断瓦斯源，并对采空区域中的漏风分布情况进行综合分析，采用恰当的治理措35煤炭新视界CHINA COAL VISION煤 矿 安 全施，解决漏风问题，减少采空区域内的瓦斯量。进行采空区域的瓦斯治理时，需要沿采空区域的顶板走向进行抽采。如果顶板出现裂痕（裂痕处的瓦斯量更高），需要在裂痕处加大抽采力度。采 用 正 确 的 抽 放 方 法，可 以 切 断 顶 板 瓦 斯 的 涌入，拉动采空区域下部的瓦斯上升，降低区域的瓦斯涌入量。当瓦斯量随着落煤量进入回踩区域时，会严重影响采煤工作面的产量。由于瓦斯涌出量和落煤量成正比关系，落煤量越大，涌入的瓦斯量也越大，因此，治理采空区的瓦斯时，需要对每一煤层进行抽放，解决瓦斯过量问题。4.2 做好采掘工作面的瓦斯治理在大埋深高瓦斯矿井中，不仅需要分析采掘工作面的瓦斯分布情况和规律，还要选择恰当的治理方式和技术。从采掘工作面的瓦斯分布情况来看，在喷孔、夹钻或顶钻等相关部位瓦斯超标问题比较常见。这些部位的瓦斯量超标时，可能引发安全隐患。由于瓦斯量不断涌出，仅依靠通风系统很难解决瓦斯量超标问题。为了更好地解决采掘工作面的瓦斯超标问题，需要选择先抽后放的治理技术。在抽放瓦斯的过程中，还需要合理确定参数，科学开展抽放工作。例如，在煤炭采掘过程中，需要结合采掘工作面的相关施工密集度，选择卸压短钻孔，这样更有利于卸压排放工作的开展，可以更好地控制瓦斯涌出量，并降低瓦斯浓度。4.3 做好特殊区域的瓦斯治理矿井项目通常由多个不同的区域组成，针对不同区域进行瓦斯处理时，需要选择针对性的处理技术。面对区域性的瓦斯治理工作，需要先穿层钻孔，再对各个区域进行预抽，以解决区域性瓦斯过量问题。矿井中还存在保护层，开采保护层时需要借助近距离的煤层开采技术。随着保护层被开采，会导致被保护层出现收缩变形的问题。尤其在煤的力学强度不断提高的情况下，瓦斯所产生的压力以及所具有的透气性参数也会得到改善。当煤岩体中的裂缝所具备的连通性不断提升的情况下，卸压的瓦斯便会大量涌入开采层的采空区。当开采保护层间距比较远的情况下，无法顺利地将瓦斯排放出去，需要利用科学抽排技术，解决瓦解治理中面临的问题。4.4 做好综放面的瓦斯治理工作大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理过程中，需要应用先进的治理技术构建精确度极高的预报系统，确保矿井的排放技术水平得到保障。特别是在针对矿井综放面瓦斯治理的过程中，需要不断强化煤与瓦斯预测的预报信息。由于综放面在不同的煤层之间存在一定差异，可能出现的危险是不一样的。这时需要有完善的煤与瓦斯突出的预测预报系统，在充分考虑到瓦斯的地质条件和地质特征的情况下，针对不同的区域进行分区管理，尤其要特别关注危险区的防治工作，有了合理的预报系统，才能最大化减少瓦斯爆炸的事故出现。针对综放面瓦斯排放的问题，需要充分利用顶板瓦斯的排放巷，确保综放面回采安全。之所以要设置顶板瓦斯排放巷，是为了解决综放面上段以及采空区域的瓦斯排放问题，消除隅区域内的过多瓦斯量。与此同时，能有效避免排放采场以及支架上方的大量瓦斯聚集问题。由于综放面的覆岩采动的裂隙中存在岩石通道，也很容易出现瓦斯超标的现象，需要针对这个区域进行瓦斯抽排。4.5 做好瓦斯排放工作在大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理中，瓦斯排放工作十分重要。矿井内的瓦斯量超标时，需尽快将瓦斯排放出，且排放瓦斯需要有定排措施，并由专业部门和专业负责人进行审批。目前通常采用风机助推的方式进行瓦斯排放。在瓦斯排放环节，在停止风机运转前，需要切断进入井下的水管和相关轨道电缆等电源，并在井口设置相应的断面栅栏。将瓦斯浓度控制在 0.5%以下，才可以打开水管和相关轨道电缆等电源开关。5结语大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理技术越来越先进，大多数情况下采取的是瓦斯抽放措施和技术。通过科学的抽放手段，能极大改善矿井中的瓦斯超标现象。特别是在采煤工作面中，瓦斯聚集量过高会给矿井工作人员造成不必要的威胁。针对不同区域的瓦斯超标现象，选用恰当的抽放技术，尤其在一些煤矿中必须要借助于先抽后掘的方式，或者借助于上隅角区域填充堵漏的方法，应用相应的保护技术，能够极大地解决煤炭层出现过量瓦斯的现象。随着煤炭行业不断发展，在矿井作业过程中还需要继续探索新型的瓦斯治理方法，研究更先进的瓦斯治理技术，全面提升瓦斯抽放技术水平，以确保矿井生产的安全性与有效性。参考文献：1王奕翔.高瓦斯矿井瓦斯综合治理管理评价和探讨J.科技经济市场，2017（6）：195-196.2俞启香.矿井瓦斯防治M.徐州：中国矿业大学出版社，1992.3罗书献.高瓦斯矿井深部区瓦斯治理技术研究J.中国科技投资，2021（11）：135-136.4邓林峰.高瓦斯矿井瓦斯治理综合技术研究与实践J.山西焦煤科技，2017（2）：40-43.作者简介：刘少泽（1986-），男，山西大同人，硕士，工程师，研究方向：矿井瓦斯治理。责任编辑：宋潇潇36