高冒頂?shù)V井及采煤工作面積聚瓦斯的處理措施

(龍煤七臺河礦業(yè)公司救護(hù)大隊，黑龍江 七臺河 154600)

1 高冒頂積聚瓦斯及其處理

1.1 防止礦井高冒頂

在瓦斯礦井中，所有的煤層、半煤巖或有瓦斯涌出的巖石巷道中的高冒頂孔隙都有瓦斯積聚，如果不采取措施進(jìn)行處理，不僅增加了礦井瓦斯管理、預(yù)防、治理工作的困難，也是礦井安全的重要隱患。

冒頂事故發(fā)生的原因主要有以下兩點。

1)自然因素影響。自然因素包括煤質(zhì)因素和地質(zhì)因素。這是客觀存在，無法改變的。

2)生產(chǎn)因素影響。生產(chǎn)因素由人的活動決定，能夠改變。

必須采取以下幾點措施防范冒頂發(fā)生。①探清煤、巖層的賦存及煤、巖物理力學(xué)性質(zhì)。②按采煤生產(chǎn)要求，合理確定開拓方式和巷道布置，必須把巷道布置在堅硬煤、巖層內(nèi)。③科學(xué)合理確定巷道掘進(jìn)順序，防止應(yīng)力集中。④合理留設(shè)煤柱位置和尺寸。⑤合理選擇掘進(jìn)工藝、支護(hù)形式與支護(hù)方法。⑥合理確定爆破參數(shù)及其裝藥量。⑦合理確定巷道維修方法和順序。

盡管煤礦生產(chǎn)企業(yè)已對冒頂造成的危害有所認(rèn)識，并采取了一些積極的措施防止冒頂；然而，想做到絕對不出現(xiàn)冒頂是不可能的，日常處理高冒頂孔洞積聚瓦斯的工作是必須經(jīng)常做的。

1.2 高冒頂積聚瓦斯處理

高冒頂形成的孔洞容易積聚瓦斯的主要原因是通風(fēng)不良。從煤層或巖層中滲出的瓦斯，由于本身密度小，容易積聚起來。處理這部分積聚瓦斯的主要方法是加強(qiáng)通風(fēng)，充填置換和隔離抽放。

1)加強(qiáng)通風(fēng)。①導(dǎo)(順、迎)風(fēng)板法。冒落體積不超過6 m3，所在巷道風(fēng)速大于0 5 m/s時，采用這種方法是有效的。導(dǎo)(順、迎)風(fēng)板法具有施工簡單、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點；但安設(shè)導(dǎo)(順、迎)風(fēng)板后，會使局部巷道高度變低，斷面縮小，給通風(fēng)、運(yùn)輸和行人帶來不便。安設(shè)導(dǎo)(順、迎)風(fēng)板所用材料必須按服務(wù)時間的長短和積聚瓦斯量的大小、涌出速度的高低來決定。服務(wù)時間長，瓦斯涌出量大，應(yīng)以木板建造為宜。②分歧導(dǎo)風(fēng)管法。這種方法適用于冒頂高度不超過2 m，冒落體積大于6 m3，所在巷道風(fēng)速小于0.5 m/s的情況。這種方法的優(yōu)點是，不受巷道通風(fēng)等因素的影響，風(fēng)流穩(wěn)定，處理效果可靠；不足之處是影響工作面的風(fēng)量和增加局部通風(fēng)成本，有時為了保證掘進(jìn)工作面有足夠的風(fēng)量，往往要專設(shè)1臺局部通風(fēng)機(jī)處理高冒頂孔洞中積聚瓦斯。

2)充填置換。在冒頂范圍較大，并有自然發(fā)火危險的環(huán)境下可運(yùn)用充填置換法。這種方法的實質(zhì)是采用砂土等把冒頂?shù)目臻g充填起來，不給瓦斯積聚留有空間。充填置換法的優(yōu)點是處理效果可靠，并同時起到了預(yù)防高冒頂浮煤自然發(fā)火的作用；它的不足是受條件的限制，不能在全部礦井使用。

3)隔離抽放。隔離抽放法的優(yōu)點是處理效果可靠，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上合理，易于操作，不足之處是受條件的限制，增加礦井抽放和防火管理工作的困難，如稍有疏忽，就有可能引起自然發(fā)火。

2 采煤工作面積聚瓦斯的處理

采煤工作面瓦斯積聚和超限現(xiàn)象時有發(fā)生，并對礦井采煤安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，目前一般按照瓦斯涌出量大小和分布規(guī)律，采取以下的處理方法。

2.1 通風(fēng)稀釋法

瓦斯礦井的采區(qū)和采煤工作面出現(xiàn)瓦斯超限和積聚甚至瓦斯災(zāi)害事故，除與采煤方法等因素相關(guān)外，還與通風(fēng)方式相關(guān)。因此，按不同的煤層賦存條件、產(chǎn)狀及瓦斯涌出量大小、涌出來源和不同的涌出形式，采取通風(fēng)方法能實現(xiàn)預(yù)防瓦斯積聚的效果。

2.2 引導(dǎo)風(fēng)流法

引導(dǎo)風(fēng)流法是把不混有瓦斯的風(fēng)流引入瓦斯積聚的地點，把局部積聚瓦斯在瓦斯涌出點涌出的瓦斯流加以稀釋沖淡，并隨風(fēng)帶走。采用引導(dǎo)風(fēng)流法處理局部積聚瓦斯，按瓦斯涌出來源、形式和量大小及巷道布置、通風(fēng)方式等具體情況，可以采取以下幾種措施。

1)風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法。風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法是應(yīng)用普遍的一種方法。它適用于上隅角瓦斯涌出量不超過2 m3/min、工作面風(fēng)量大于200 m3/min、風(fēng)障最大長度不超過20 m。風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法的優(yōu)點是安設(shè)簡單，但會使作業(yè)空間變得狹窄，降低了作業(yè)環(huán)境的安全程度，增加了采區(qū)內(nèi)的通風(fēng)阻力，采空區(qū)漏風(fēng)會加劇。

2)風(fēng)機(jī)排除法。電動局部風(fēng)機(jī)雖然已具有較高的防爆性能和抗沖擊、摩擦火花等性能，但由于井下，尤其是采煤工作面作業(yè)條件惡劣，日常管理和維護(hù)需要特別注意，它們都需要一定的動力作為條件，并不經(jīng)濟(jì)。

3)尾巷排放法。尾巷排放瓦斯的效果優(yōu)劣，主要決定于尾巷與采空區(qū)的壓差。如果尾巷排放瓦斯的效果不顯著，應(yīng)在工作面回風(fēng)巷設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門，增大尾巷與采空區(qū)間的壓差。

4)全風(fēng)壓巷道排放法。當(dāng)上隅角瓦斯涌出量大，工作面風(fēng)量有限，采用風(fēng)障引導(dǎo)風(fēng)流法處理時，上隅角局部積聚瓦斯的問題沒有解決，回風(fēng)流瓦斯反而超限時可采用全風(fēng)壓巷道排放法。全風(fēng)壓巷道排放法是利用礦井全風(fēng)壓通風(fēng)造成的壓差作動力，以采區(qū)或分區(qū)回風(fēng)巷作導(dǎo)體，將采空區(qū)積聚的瓦斯排放出去，以解決采煤工作面上隅角和回風(fēng)風(fēng)流中瓦斯積聚和超限問題的方法。這個方法雖然具有明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果，但是排放瓦斯量難以控制，并且在有自然發(fā)火危險的煤層中是絕對不能采用的。

5)鉆孔抽放法。利用專門的抽放瓦斯鉆孔抽放采空區(qū)瓦斯的方法是一種技術(shù)可行、效果顯著、經(jīng)濟(jì)合理的方法，但它受使用條件的限制。鉆孔抽放法具有效果顯著的特點，由于鉆孔布置方式不同(迎巷鉆孔和垂直鉆孔)，抽放效果和鉆孔壽命有較大差異。

3 建立完善可靠的防(隔)、抑爆設(shè)施及自救系統(tǒng)

為不使已經(jīng)出現(xiàn)的瓦斯爆炸事故繼續(xù)傳播、擴(kuò)大，把災(zāi)害范圍和造成的損失降低到最小限度，必須采取以下隔防爆措施。

3.1 設(shè)置巖粉棚

由于巖粉是一種理想隔爆物質(zhì)，被一些煤礦采用。但由于井下普遍較為潮濕，使用時應(yīng)定期更換，以免失效。巖粉棚一般架設(shè)于工作面附近及其相鄰或相連接的巷道頂板和兩幫處。它由多塊盛巖粉的木板組成，每塊巖粉板都堆放一定數(shù)量的巖粉。當(dāng)爆炸渡傳來時，巖粉板被爆炸沖擊波吹翻，巖粉便散落下來，在巷道中形成濃厚的巖粉霧，爆炸火焰?zhèn)鱽頃r被冷卻熄滅，達(dá)到阻止爆炸火焰繼續(xù)向前傳播的隔爆作用。巖粉棚所需的巖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 撒布巖粉

撤布巖粉的作用是使沉積在巷道底板和兩幫的煤塵中增加不燃性物質(zhì)，使其失去爆炸性和防止巷道中的落塵再度飛揚(yáng)。撒巖粉后，在煤巖的混合體中，不燃性物質(zhì)的含量必須達(dá)到：非瓦斯礦井不低于60%，瓦斯礦井不低于75%。

3.3 掛水槽棚或水袋

水槽棚或水袋與巖粉的作用相同，只是它們使用的隔爆物質(zhì)不同。由于水的比熱較巖粉高，同時水在接觸高溫火焰時形成的水蒸氣更有利于消滅火焰，在爆炸波作用下水飛散開的時間較巖粉更短，因此水比巖粉有更佳的隔爆效果。另外水不怕潮濕，可以長期使用而不用更換，管理、維護(hù)方便、較為經(jīng)濟(jì)。正因為水同巖粉相比有許多優(yōu)點，大部分礦井都在采用。礦井一旦出現(xiàn)災(zāi)害，初期波及范圍和危害都較小，此時是進(jìn)行自救的極好時機(jī)。沉著冷靜地采取自救措施是減少傷亡的重要措施，必須有完善的裝置和自救系統(tǒng)作保證。