防治煤礦瓦斯超限的方法研究

＊侯建龍

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)趙莊二號(hào)井 山西 046000）

前言

在煤礦安全生產(chǎn)過程中，瓦斯隱患一直都是威脅較大的因素，號(hào)稱“第一殺手”。所以一定要做好瓦斯超限的防控提醒，增大防控裝備的購買，融入先進(jìn)的科技水平，達(dá)到可控-可防-可治瓦斯氣體隱患，全面加強(qiáng)煤礦管理。以2020年某企業(yè)大型煤礦瓦斯超限的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為例，深入挖掘造成瓦斯超限的因素，最終制定了相應(yīng)的措施去解決瓦斯超限的安全隱患問題。

1.分析造成瓦斯超限的幾種因素

據(jù)統(tǒng)計(jì)，大概有十六種原因可以導(dǎo)致瓦斯超限的發(fā)生，主要有：風(fēng)流在上隅角的流通性不好；傳感器等元器件因?yàn)榕菟艹?；頂板的采空區(qū)在工作面回采時(shí)垮落，造成瓦斯泄露；瓦斯泄漏，由于封堵的鉆孔不密封；監(jiān)控出現(xiàn)系統(tǒng)故障；治理瓦斯時(shí)，沒有制定合理的措施；傳感器因操作不合理，發(fā)生損壞；瓦斯通風(fēng)時(shí)的風(fēng)量不合理，出現(xiàn)“一風(fēng)吹”；巷道掘進(jìn)過程，出現(xiàn)風(fēng)筒斷開，隨機(jī)停風(fēng)；不合理的通風(fēng)調(diào)整，出現(xiàn)在巷道貫通的地區(qū)；采空區(qū)因人員操作失誤，超前了傳感器；瓦斯超限的情況，大多發(fā)生在特殊地質(zhì)構(gòu)造區(qū)；監(jiān)控設(shè)備流通了不穩(wěn)定的電壓；貫通或探通了異常區(qū)，如小窯等；無故出現(xiàn)停運(yùn)的抽放系統(tǒng)；沒有合理的做好密閉維護(hù)，導(dǎo)致漏風(fēng)。

2020年的瓦斯超限事故，僅某企業(yè)大型煤礦就高達(dá)55次。瓦斯超限事故發(fā)生的比重如下：42.7%的原因是出現(xiàn)了7次的不規(guī)范把控特殊作業(yè)的操作；30.9%的原因是出現(xiàn)了17次的頂板垮落在采空區(qū)；16.4%的原因是出現(xiàn)了9次的無效治理瓦斯的措施；12.7%的原因是出現(xiàn)了7次的通風(fēng)管理不合適；9.1%的原因是出現(xiàn)了5次的不規(guī)范管理鉆孔；5.5%的原因是出現(xiàn)了3次不合理管控傳感器。全面分析了瓦斯超限發(fā)生的55次隱患，總結(jié)了下面兩種主要的因素：

（1）沒有制定有效的技術(shù)措施。事故發(fā)生機(jī)率達(dá)到了65.5%，有36次的瓦斯超限都是因?yàn)檫@個(gè)原因：①綜采巷道工作面的上隅角，沒有充足的風(fēng)量；②只在上隅角采用埋管的方式去抽放瓦斯的措施；③火層巖掘進(jìn)時(shí)出現(xiàn)不合理的瓦斯泄露；④沒有提前抽煤，導(dǎo)致二百米范圍的末采工作面出現(xiàn)異常；⑤風(fēng)流短路因塌通的機(jī)道和出現(xiàn)頂回風(fēng)巷的工作面；⑥垮落的采空頂板。

（2）沒有合理管控人為因素。事故發(fā)生機(jī)率達(dá)到了34.5%，有19次的瓦斯超限都是因?yàn)檫@個(gè)原因：①采空區(qū)因人員操作失誤，超前了傳感器；②瓦斯從鉆孔泄露，因掘進(jìn)時(shí)挖斷了抽放的主管和軟管；③傳感器在上隅角位置被損壞；④傳感器在工作面掘進(jìn)過程中脫落到煤堆里；⑤主換風(fēng)機(jī)和備風(fēng)機(jī)在開關(guān)過程中同時(shí)停風(fēng)；⑥沒有封嚴(yán)鉆孔，導(dǎo)致抽煤時(shí)泄露了瓦斯；⑦工作面掘進(jìn)時(shí)出現(xiàn)風(fēng)筒折斷。

2.治理瓦斯超限的措施

(1)規(guī)范人員管理

重視瓦斯超限帶來的后果，加強(qiáng)人員作業(yè)規(guī)范，減少人為因素導(dǎo)致的瓦斯超限隱患，主要做到：

①工作面掘進(jìn)時(shí)加強(qiáng)管理風(fēng)筒。工作面排瓦斯和切換用的三通材質(zhì)，一定要選擇鐵質(zhì)的。配置專人維護(hù)風(fēng)筒并巡查，減少人為失誤出現(xiàn)的瓦斯超限及風(fēng)筒斷開。

②嚴(yán)肅瓦斯排放與密閉啟封工序，嚴(yán)格管理備案并提級(jí)管控。只允許救護(hù)隊(duì)實(shí)施密閉啟封工作，合理控制風(fēng)量，杜絕出現(xiàn)“一風(fēng)吹”。

③嚴(yán)肅封孔環(huán)節(jié)，各類廢孔和不用的鉆孔，要提高封孔質(zhì)量，杜絕從鉆孔中泄露瓦斯。

④加強(qiáng)維護(hù)管理傳感器，尤其是監(jiān)控設(shè)備，按照“三規(guī)范”實(shí)現(xiàn)調(diào)校和吊掛以及布線的規(guī)范。減少以下現(xiàn)象出現(xiàn)的傳感器無效報(bào)警：線路砸斷或接錯(cuò)和受潮的傳感器以及煤堆掉入等。嚴(yán)格依據(jù)廠家要求進(jìn)行操作，日常維護(hù)頻率也要提高，杜絕故障發(fā)生。

(2)強(qiáng)化技術(shù)規(guī)范

人員思想堅(jiān)定“可防-可治-可控瓦斯超限”，根據(jù)治理瓦斯的措施，去實(shí)現(xiàn)抽采達(dá)標(biāo)，杜絕瓦斯超限的發(fā)生，主要措施是：

①瓦斯抽放環(huán)節(jié)滿足“應(yīng)抽盡抽”的嚴(yán)格要求。執(zhí)行原則是“分類施策”以及“一面一策”，治理瓦斯要采用工程手段，結(jié)合穿層鉆孔和高抽巷以及煤體預(yù)抽和抽放鉆孔高位還有埋管選擇上隅角地段等方式，綜合治理瓦斯。

②頂板要加強(qiáng)管理。工作面綜采時(shí)的前后端頭都要退錨及時(shí)，加強(qiáng)頂板防水壓破裂的手段，強(qiáng)度顯現(xiàn)是依據(jù)減弱來壓，避免了壓落頂板產(chǎn)生的瓦斯泄露；計(jì)算礦壓規(guī)律，實(shí)施措施在周期到達(dá)前，減少瓦斯超限。

③采煤過程的工藝要盡量規(guī)范化，支架數(shù)量要合理化，保證煤壁的1.5m外才是尾端支架，增大后溜尾與大隅角的風(fēng)流量，充分稀釋瓦斯。

④預(yù)測(cè)地質(zhì)要超前完成，了解摸排地質(zhì)特殊構(gòu)造位置，重點(diǎn)加強(qiáng)這些位置的監(jiān)查與檢測(cè)瓦斯?jié)舛鹊墓ぷ鳎私馔咚箤?shí)時(shí)情況。當(dāng)瓦斯突然增多時(shí)，要加大通風(fēng)機(jī)局部數(shù)量并選擇功率大的通風(fēng)機(jī)，加大供風(fēng)量，杜絕瓦斯超限的機(jī)率。

⑤制定文件，優(yōu)化管理瓦斯的技術(shù)指導(dǎo)，抽放和排放瓦斯的環(huán)節(jié)要重點(diǎn)關(guān)注，做好密閉啟封工作，嚴(yán)肅處理引發(fā)瓦斯超限的人員，鞏固制度的地位性。

(3)制定措施，應(yīng)對(duì)抽采瓦斯的突發(fā)情況

①礦井抽采網(wǎng)絡(luò)，采用井下移動(dòng)式結(jié)合地面永久式的系統(tǒng)去抽采，煤巷掘進(jìn)時(shí)，要預(yù)抽巷幫煤層和巖巷穿層的鉆孔，實(shí)現(xiàn)“分區(qū)計(jì)量”與“分源抽放”。

②加強(qiáng)探測(cè)地質(zhì)的流程，分析鉆孔在掘進(jìn)底板巷產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，提前了解地質(zhì)構(gòu)造并探測(cè)煤層，堅(jiān)守“邊掘邊探，先探后掘”的模式，提前畫好巷道的剖圖，當(dāng)某些地質(zhì)構(gòu)造的煤層厚度有很大的落差時(shí)，要模仿石門揭煤的方法去進(jìn)行。

③制定綜合防突“四位一體”的措施。原則是局部先行和補(bǔ)充措施；嚴(yán)格管理預(yù)抽穿層，保證穿層鉆孔在底板巷的瓦斯?jié)舛鹊?，定時(shí)維護(hù)抽采設(shè)施，定時(shí)對(duì)抽采孔排水；保證淺孔密集的排放卸壓程度，采取封孔連抽在兩幫鉆孔的位置，保證6個(gè)基本鉆孔，繪制預(yù)測(cè)防突圖。

④加強(qiáng)質(zhì)量管控和實(shí)施防突時(shí)的安全管理，健全檢查和實(shí)施以及審批和驗(yàn)收的綜合防突管理制度，將防突實(shí)施次數(shù)和瓦斯預(yù)警以及區(qū)域驗(yàn)證和實(shí)施成果等環(huán)節(jié)做好記錄，依據(jù)科學(xué)技術(shù)去完善礦井防突效果。加強(qiáng)鉆孔抽采的監(jiān)控，安裝甲烷式的傳感器，實(shí)現(xiàn)一個(gè)視頻一個(gè)孔，可追溯過程，杜絕作假行為。

⑤建立健全每日分析瓦斯通風(fēng)的環(huán)節(jié)，及時(shí)了解瓦斯泄露前狀，杜絕出現(xiàn)卡鉆或頂鉆甚至噴孔后果。

3.完善實(shí)施技術(shù)

(1)通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化

治理瓦斯最重要的就是通風(fēng)，牢記“系統(tǒng)順、設(shè)施牢、斷面夠、風(fēng)量足”的原則。優(yōu)化掘進(jìn)煤巷的方案，改變通風(fēng)方式的合理性，保證通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)良好，建立高質(zhì)量的擋風(fēng)密閉墻。運(yùn)輸通道及行人安全出口，要安裝永久風(fēng)門。

(2)合理設(shè)置局部通風(fēng)

當(dāng)煤巷掘進(jìn)是長(zhǎng)距離的工作面時(shí)：選擇的通風(fēng)機(jī)是大功率的，才能保證長(zhǎng)距離無阻供風(fēng)以及大風(fēng)量的運(yùn)行；選擇供風(fēng)能力強(qiáng)的大直徑風(fēng)筒，保證供風(fēng)能力；選擇雙層風(fēng)筒設(shè)置在高阻力的拐彎位置，加強(qiáng)抗風(fēng)壓的力度，減少風(fēng)筒撕裂因高風(fēng)壓原因的20%發(fā)生率。

(3)優(yōu)化封孔

通過使用新式的兩堵一注技術(shù)，而后對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行抽取采樣對(duì)比結(jié)果進(jìn)行分析我們可以發(fā)現(xiàn)，在使用了囊式帶壓并輔之以兩堵一注的新型封孔技術(shù)后，穿層鉆孔得到的孔洞的密封效果明顯相比以往得到了很大的改善，在相同條件下抽到的純量更多。在相同條件下，采用上述的新型封孔技術(shù)后，單個(gè)孔洞所抽取到的瓦斯?jié)舛雀吒?，普遍可以?0%-85%之間且最高可以達(dá)到98%，而如果采用傳統(tǒng)的方法，得到的瓦斯?jié)舛染椭荒苡?4%-28%且最低可以跌到3%而最高也不過只有40%，連新式工藝的下限都沒有達(dá)到。這就使得抽取瓦斯的純度提高了3-10倍且最高達(dá)到了15倍，而單孔抽取的瓦斯可以達(dá)到傳統(tǒng)工藝純度的2-3.6倍。

(4)升級(jí)優(yōu)化安全保障體系

據(jù)國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，為做好新時(shí)代煤炭礦井安全保障體系改造升級(jí)事宜，我們將對(duì)礦井進(jìn)行一系列的改動(dòng)以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，具體方案如下：現(xiàn)今打算將八四八五號(hào)線路改造為光纖數(shù)字的傳輸形式；我部擬定將礦井內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)重新鋪設(shè)一遍，以此來使得數(shù)據(jù)的傳輸更強(qiáng)更穩(wěn)定；與此同時(shí)，礦井內(nèi)原有的傳感器尤其是甲烷傳感器都將進(jìn)行一系列的升級(jí)改造，改為量程更遠(yuǎn)、能耗更低、精度更高的新式傳感器，使得誤差更少精度更高。

4.分析效果

通過上述的一系列升級(jí)優(yōu)化改造，使得煤礦內(nèi)部的安全等級(jí)比以往更加高級(jí)，以礦井通風(fēng)性能的改造為例，對(duì)于通風(fēng)的改造升級(jí)，使得在較長(zhǎng)距離的掘進(jìn)煤巷通風(fēng)更好，而這又間接保證了煤礦內(nèi)瓦斯?jié)舛仍谝粋€(gè)合理可接受的范圍內(nèi)。夾雜在風(fēng)中的百分之零點(diǎn)五以下的瓦斯使得井下員工的生產(chǎn)工作更加的安全。

5.結(jié)語

安全無小事。事關(guān)安全，煤礦瓦斯?jié)舛扰c井內(nèi)員工的生命安全息息相關(guān)，對(duì)于瓦斯的安全管理程度直接就決定了井內(nèi)員工的生命安全等級(jí)，因此，在處理煤礦瓦斯問題時(shí)，必須謹(jǐn)慎處理，無論如何瓦斯的相關(guān)管理必須落實(shí)到位。對(duì)于煤礦內(nèi)瓦斯的安全管理不僅僅需要加強(qiáng)人手方面的管理，還要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)方面的提升，希望本篇文章可以為煤礦瓦斯的安全管理提供有用的方案。