中國孔莊礦7433工作面瓦斯異常涌出防治技術(shù)研究

劉天威

中煤集團(tuán)大屯煤電孔莊礦，中國·江蘇 徐州 221600

7433工作面瓦斯超限可能發(fā)生的地點(diǎn)主要在回風(fēng)隅角及局部地質(zhì)構(gòu)造帶，當(dāng)發(fā)生瓦斯超限時(shí)，首先查明瓦斯源和誘發(fā)原因，去除誘發(fā)瓦斯超限的因素，保證常規(guī)瓦斯治理技術(shù)的嚴(yán)格實(shí)施。對(duì)上隅角超限應(yīng)用掛風(fēng)簾、增風(fēng)稀釋瓦斯、抽排風(fēng)機(jī)法以及在上下順槽隅角施工堵漏墻等措施?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用各項(xiàng)技術(shù)措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)各面實(shí)際條件采取恰當(dāng)?shù)姆椒?，制定?yán)格的安全保障措施，嚴(yán)格現(xiàn)場(chǎng)管理，才能收到預(yù)期的治理效果。

工作面；瓦斯異常；涌出；防治技術(shù)

1 引言

根據(jù)孔莊煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜回采影響較大的實(shí)際情況，對(duì)于復(fù)雜地質(zhì)條件下，生產(chǎn)過程中瓦斯涌出的強(qiáng)度及不均衡性顯著增大的涌出異常區(qū)段，應(yīng)根據(jù)采煤工作面瓦斯涌出的規(guī)律，在瓦斯治理技術(shù)和管理方面還需要切實(shí)做到以下工作。

（1）加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)預(yù)警工作。進(jìn)一步加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)工作，采取先進(jìn)的技術(shù)手段對(duì)異常地點(diǎn)煤的瓦斯涌出量進(jìn)行預(yù)測(cè)，收集瓦斯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，加強(qiáng)實(shí)際數(shù)據(jù)與地質(zhì)資料對(duì)比，不斷修改礦井瓦斯地質(zhì)圖，對(duì)瓦斯涌出異常區(qū)做到超前預(yù)警。

（2）加強(qiáng)瓦斯檢查工作。在采掘工作面要密切注意落煤后瓦斯涌出量的變化，通過觀測(cè)瓦斯涌出曲線，對(duì)瓦斯涌出異常區(qū)域及時(shí)預(yù)測(cè)。

（3）開展深部瓦斯壓力測(cè)量工作。隨著工作面開采深度的增加，對(duì)采煤工作面壓力釋放現(xiàn)象和瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象密切關(guān)注。

（4）加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)工作。

（5）提高職工瓦斯意識(shí)。加強(qiáng)干部職工的瓦斯知識(shí)培訓(xùn)工作，提高作業(yè)人員的瓦斯意識(shí)，在實(shí)際工作中牢固樹立瓦斯超限就是事故的思想，做到防患于未然。

2 治理措施

2.1 常規(guī)治理措施

在瓦斯涌出異常區(qū)段采取“排、堵、抽”等綜合治理技術(shù)措施，保障工作面的安全生產(chǎn)，根據(jù)實(shí)際情況可以采取以下措施。

（1）加大采煤工作面風(fēng)量排放瓦斯

在瓦斯涌出異常區(qū)段，按工作面配風(fēng)的最高標(biāo)準(zhǔn)配足風(fēng)量，同時(shí)合理地調(diào)整工作面風(fēng)量和風(fēng)流的流向，排出并稀釋工作面涌出的瓦斯，同時(shí)要加強(qiáng)工作面的綜合防塵工作，確?；仫L(fēng)流中煤塵不超限。

（2）集中排放采空區(qū)瓦斯

排放時(shí)在工作面下部、中部和上部分別或同時(shí)吊掛風(fēng)簾，增加工作面采空區(qū)的過風(fēng)量和過風(fēng)深度，使采空區(qū)的部分高濃度瓦斯集中排出（在排放瓦斯期間工作面回風(fēng)系統(tǒng)全部停電撤人），通過增加或減少工作面設(shè)置的風(fēng)簾數(shù)量控制工作面回風(fēng)流瓦斯體積分?jǐn)?shù)在1.5%以下，當(dāng)工作面回風(fēng)瓦斯體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在1%以下且并不隨采空區(qū)通風(fēng)量的變化而變化時(shí)，可認(rèn)為采空區(qū)瓦斯排放成功[1]。

（3）封堵采空區(qū)瓦斯

采用控制采空區(qū)漏風(fēng)的辦法來減少采空區(qū)瓦斯涌出量，把采空區(qū)的瓦斯最大限度地封堵在采空區(qū)中。在工作面上、下隅角垛煤袋進(jìn)行連續(xù)充填，同時(shí)緊貼煤袋墻沿運(yùn)輸巷下幫煤墻至工作面采空區(qū)切頂線吊掛15m長的風(fēng)簾（由底板到頂板）引導(dǎo)風(fēng)流進(jìn)入工作面，阻礙新鮮風(fēng)流進(jìn)入采空區(qū)。上隅角設(shè)煤袋墻將采空區(qū)與工作面隔絕，封堵采空區(qū)瓦斯涌出通道，使采空區(qū)與工作面氣壓保持相對(duì)平衡，從而將瓦斯封堵在采空區(qū)。

（4）上隅角瓦斯抽排治理

上隅角瓦斯引排：采用在工作面上端頭6～8m吊掛風(fēng)簾的方法，將工作面風(fēng)流引向上隅角部位，消除上隅角風(fēng)流渦流。

上隅角瓦斯抽排：當(dāng)工作面上隅角瓦斯涌出量不太大時(shí)，可使用抽出式風(fēng)機(jī)解決上隅角瓦斯超限問題。安裝抽排風(fēng)機(jī)對(duì)工作面上隅角瓦斯進(jìn)行抽放，從而減少瓦斯超限對(duì)生產(chǎn)的影響。

（5）瓦斯隨機(jī)監(jiān)測(cè)

采煤機(jī)司機(jī)隨身攜帶瓦斯便攜儀，隨時(shí)掌握割煤期間工作面破煤時(shí)瓦斯涌出量的大小。當(dāng)瓦斯體積分?jǐn)?shù)達(dá)到0.7%時(shí)放慢割煤速度；工作面回風(fēng)巷瓦斯體積分?jǐn)?shù)探頭報(bào)警值調(diào)至0.8%報(bào)警，及時(shí)提醒瓦檢員和其他作業(yè)人員采取措施控制瓦斯涌出量。

2.2 瓦斯超限治理措施

在地質(zhì)構(gòu)造帶或者火成巖侵入?yún)^(qū)域，出現(xiàn)瓦斯涌出異常、甚至超限的情況時(shí)，首先去除誘發(fā)瓦斯超限的原因，如恢復(fù)原來風(fēng)流方向、恢復(fù)風(fēng)門原狀等，當(dāng)不能采用上述措施或效果不理想時(shí)，針對(duì)異常涌出瓦斯源的狀況，采取相應(yīng)措施。

（1）處理高頂瓦斯積聚的常用方法

①充填空洞法。充填空洞法就是消除積聚瓦斯的空間。其做法是先在棚梁上面鋪上木板或荊笆，然后用黃土將高頂空洞填實(shí)，適用于處理巷道頂部較小空間的瓦斯積聚。

②風(fēng)流驅(qū)散法。導(dǎo)風(fēng)板（或風(fēng)幛）引風(fēng)：適用于巷道風(fēng)流速度較大和冒頂不太高的地方。

風(fēng)袖送風(fēng)：在有局部通風(fēng)機(jī)通風(fēng)的地方，把風(fēng)筒劃破一小口，將小風(fēng)筒或膠管接上，送風(fēng)至高頂處，吹散積聚的瓦斯，風(fēng)袖的長度與直徑，視冒頂?shù)捏w積和高度而定。

壓風(fēng)驅(qū)散法：在有壓風(fēng)管路的巷道，可從壓風(fēng)管中接出若干個(gè)支管于高頂處，支管頂端留有孔限，用壓風(fēng)驅(qū)散冒頂空洞的積聚瓦斯。

水力引射器送風(fēng)：當(dāng)冒頂附近有灑水管路時(shí)，運(yùn)用該法較方便。其適用于煤層掘進(jìn)工作面的回風(fēng)流和風(fēng)速效低的通風(fēng)巷道，在采煤工作面的冒頂處亦可應(yīng)用。

（2）巷道瓦斯治理

①調(diào)壓技術(shù)。當(dāng)瓦斯源為大范圍采空區(qū)瓦斯漏入時(shí)，可選用不同的方法提高掘進(jìn)巷道風(fēng)壓，減少采空區(qū)攜帶瓦斯的漏風(fēng)源匯間壓差，甚至變?cè)礊閰R，以減少甚至杜絕采空區(qū)瓦斯泄入沿空巷。合理調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，盡量避免將沿空掘進(jìn)巷道布置在低風(fēng)壓區(qū)，風(fēng)門一律實(shí)現(xiàn)開關(guān)閉鎖。

②分流技術(shù)。當(dāng)瓦斯源在采空區(qū)且調(diào)壓有困難時(shí)，可在適當(dāng)位置開放與漏入沿空巷的漏風(fēng)平行的漏風(fēng)匯，使采空區(qū)部分瓦斯改變流向，以防止引發(fā)自燃、爆炸。

③噴堵技術(shù)。當(dāng)瓦斯涌出異常且沿空巷內(nèi)存在明顯的裂隙連通采空區(qū)、廢棄巷道等瓦斯源時(shí)，可采用噴涂堵漏材料封堵裂隙的方法。

④充填技術(shù)。瓦斯源體積不大時(shí)，可用砂漿、泥、煤等材料充填，用煤充填時(shí)應(yīng)作阻化處理。順槽內(nèi)廢棄硐室可在采動(dòng)前用黃土袋或粉煤灰袋壘實(shí)進(jìn)行處理，為下一區(qū)段沿空掘進(jìn)消除隱患，也可采用注凝膠的方法進(jìn)行處理。

⑤通風(fēng)排除。如果瓦斯?jié)舛炔桓?、瓦斯涌出量不大，可考慮適當(dāng)加大風(fēng)量稀釋瓦斯。

上隅角局部瓦斯問題是7433工作面瓦斯超限的一個(gè)重要原因。造成上隅角局部瓦斯問題出現(xiàn)的原因是：為防治7433工作面瓦斯超限，適當(dāng)增加工作面的供風(fēng)量，雖然降低了回風(fēng)流中和上隅角的瓦斯?jié)舛龋L(fēng)量增加過大時(shí)，流入采空區(qū)的風(fēng)量也相應(yīng)增加，造成采空區(qū)中更多的瓦斯帶出[2]。

3 上隅角局部瓦斯存在的問題

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和數(shù)據(jù)分析，針對(duì)上隅角局部瓦斯問題得到如下結(jié)論。

第一，7433綜放工作面的下部只有煤壁涌出瓦斯相對(duì)較多，風(fēng)流由工作面漏入采空區(qū)的量較少，瓦斯?jié)舛扔擅罕谙虿煽諈^(qū)減少，采空區(qū)瓦斯?jié)舛扰c架間的瓦斯?jié)舛认嗖畈淮?。在下部存在煤壁、頂?shù)装搴筒煽諈^(qū)瓦斯涌出源，瓦斯?jié)舛扔擅罕谥敛煽諈^(qū)由大到小、再到大，呈“馬鞍”形。7433綜放面上部的瓦斯?jié)舛纫哂谙虏?，主要是由于該處位于上隅角附近，而采空區(qū)上隅角后部采空區(qū)大面積懸空，工作面的漏風(fēng)把隅角附近采空區(qū)的瓦斯帶出導(dǎo)致該處瓦斯?jié)舛容^其它地方高。

第二，7433綜放工作面傾斜方向瓦斯?jié)舛鹊姆植家?guī)律為：在采面的上部瓦斯?jié)舛仍黾犹荻容^大（特別是液壓支架附近）；在采面的中部、下部增加的梯度較?。怀浞址从吵錾嫌缃堑暮蟛坎煽諈^(qū)是工作面的瓦斯涌出源。因此，在開采過程中，該區(qū)域工作面本煤層的瓦斯涌出量不大。

第三，采空區(qū)內(nèi)的瓦斯大多從工作面上隅角涌出，再加上上隅角風(fēng)流速度低，處于渦流狀態(tài)，主要風(fēng)流難以將積聚的瓦斯沖淡排出。因此，上隅角瓦斯?jié)舛让黠@高于工作面的其它地點(diǎn)，特別是頂板跨落或周期來壓時(shí)，上隅角及回風(fēng)流瓦斯相對(duì)較高。當(dāng)上隅角使用風(fēng)障時(shí)，可使瓦斯超限范圍減少。

在回風(fēng)隅角瓦斯涌出防治方面還需要切實(shí)做到以下工作。

（1）當(dāng)采煤工作面上（下）隅角瓦斯?jié)舛冗_(dá)到和超過1%時(shí)：①必須安裝使用專用抽出式風(fēng)機(jī)（雙風(fēng)機(jī)雙電源）抽排上隅角瓦斯，抽出式風(fēng)機(jī)必須有專人負(fù)責(zé)，保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)抽出式風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，上隅角瓦斯?jié)舛瘸^1.5%時(shí)，必須停止工作，撤出人員，切斷電源，進(jìn)行處理；抽排風(fēng)機(jī)的風(fēng)筒必須具有抗靜電和阻燃性能，風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛瓤刂圃诓怀^2%，與巷道回風(fēng)混合后的濃度不得超過1%；②嚴(yán)禁在工作面一側(cè)采取增阻辦法控制采空區(qū)瓦斯涌出；嚴(yán)禁利用普通局部通風(fēng)機(jī)強(qiáng)制稀釋上（下）隅角瓦斯。

（2）機(jī)組割煤嚴(yán)禁與上（下）機(jī)窩爆破同時(shí)作業(yè)。機(jī)組噴霧（內(nèi)、外噴霧）必須正常使用。

（3）高瓦斯區(qū)采煤作面在合理配風(fēng)的情況下，機(jī)采面應(yīng)根據(jù)機(jī)組割煤時(shí)的瓦斯?jié)舛?，合理確定切割速度，防止吸附瓦斯大量涌出，引起瓦斯事故。

（4）采煤工作面上（下）隅角回柱放頂時(shí)，必須對(duì)20m范圍內(nèi)和上（下）隅角切頂排以內(nèi)進(jìn)行灑水滅塵。

（5）采煤工作面所有電氣設(shè)備及電纜要經(jīng)常維護(hù)，杜絕失爆。