瓦斯涌出與通風方式的關系研究

萬傳明

河南省登封市鄭州煤電股份有限公司告成煤礦通風管理科， 河南登封 452477

1 井下瓦斯涌出的規律、特點及危害

瓦斯是一種無色、無味、無臭的氣體，在成煤的同時，由于物理以及化學作用的影響，會使煤層當中生成瓦斯，這部分瓦斯則會伴隨著煤層開采釋放出來。

1.1 瓦斯涌出的規律與特點

煤礦井下巷道當中存在著大量的瓦斯涌出源，巷道中的風流能夠使瓦斯從涌出地點逐步向其它地方轉移和擴散，瓦斯涌出量的變化會對井下通風系統中不同巷道的瓦斯流量造成一定程度的影響，鑒于此，對瓦斯涌出規律的研究成為煤礦井下巷道瓦斯危險性分析的基礎。通常情況下，如果地質構造受到比較嚴重的破壞時，或者是含有大量瓦斯的煤層被揭露，都有可能產生瓦斯涌出現象，在礦井中最容易出現瓦斯涌出的地方有掘進煤巷、采掘工作面、采空區以及鄰近解放層等等。

當混有瓦斯的風流在井下通風網絡中流動時，其每經過一處分支節點，便會出現不同類型的風流混合，這部分混合之后且含有不同類型瓦斯的風流將會被分流至其它巷道當中。因為礦井巷道內的風流流動具有一定的方向性，故此，瓦斯也會在一定的網絡范圍內進行傳播和擴散，在這一范圍內的每條分支當中，瓦斯的變化情況都是不確定的，究其根本原因有兩點，一方面是受到井下進風流源頭瓦斯變化規律的影響，另一方面則是受到傳播過程中通風方式的影響。

1.2 瓦斯涌出的危害分析

1）瓦斯窒息

在遭遇礦井瓦斯大量涌出、通風系統運行失控、作業人員誤入未及時封閉停風的巷道、瓦斯積聚未采取有效應對措施等情況時，均會使作業人員面臨缺氧窒息而亡的威脅。

2）瓦斯燃燒

在生產過程中，極易因煤層瓦斯含量較高而造成瓦斯大量涌出，若不及時進行通風處理，將高濃度瓦斯稀釋排除，就會致使瓦斯積聚在局部地點，一旦接近火源便會引發瓦斯燃燒，形成火災，在火災得不到有效控制的狀況下造成瓦斯爆炸。

3）瓦斯爆炸

瓦斯積聚達到爆炸極限濃度、充足的氧氣以及引爆火源是引發瓦斯爆炸的關鍵條件。其中，引爆火源的形式較多，如摩擦火花、電氣火花、爆破火焰等均可以成為引爆火源，而在煤礦作業中難以做到完全杜絕這些火花的產生。在井下局部瓦斯積聚達到爆炸極限濃度時，一旦接觸引爆火源就極有可能導致局部瓦斯爆炸，進而引發瓦斯連鎖爆炸，造成生命財產的重大損失。

2 瓦斯涌出與通風方式的關系

在煤礦井下，通風方式與瓦斯涌出的關系最為密切，下面本文重點對此進行研究。

2.1 通風系統的常見類型

礦井長臂采掘工作面的通風系統大體上可分為以下幾種類型：

1）一進一回型

在井下長臂采掘工作面中，由于推進方向以及進、回風平巷的相對位置均不相同，為此，又可以將一進一回式通風系統分為以下四種類型：其一，后退式U 型。這種類型的通風系統進、回風巷全部都位于煤層巖體當中，故此巷道當中漏出的風非常微小，但是，因為上隅角是采空區漏風流匯聚的地方，從而很容易導致漏出風流攜帶著采空區的瓦斯在上隅角位置處積聚；其二，后退式Z 型。此類通風系統要提前在煤體內掘出進風巷，使回風巷隨著回采工作面的不斷推進而逐步形成。由于采空區漏風攜帶的瓦斯不會向工作面流動，而是向回風巷流動，從而可有效避免工作面上隅角的瓦斯積聚；其三，前進式U 型。這種類型的通風系統進風平巷的一側為煤層巖體，另一側是采空區，而回風平巷則有可能兩側全部都是采空區，故此，該通風系統僅適用于薄煤層或是中厚煤層；其四，前進式Z 型。此類通風系統要提前在煤體內掘出回風巷，使進風巷隨著回采工作面的不斷推進而逐步形成。由于采空區漏風攜帶的瓦斯會向工作面流動，造成局部地點瓦斯積聚超限，所以對于瓦斯涌出量大的作業區域而言，不能采用這種通風系統。

2）兩進一回型

兩進一回的通風系統又分為Y 型和W 型兩種。其一，Y 型。這種類型的通風系統是在后退式Z 型的基礎上演變而來的，具體而言，就是在采掘工作面的上端加一條風巷，它的特點是能夠使采掘工作面回風巷的風量進一步增大，常被應用于高瓦斯煤層當中；其二，W 型。此類通風系統適用于長工作面或是雙工作面。

3）兩進兩回及三進一回H 型

該通風系統主要適用于瓦斯涌出量大、通風斷面大的工作面，在通風作用下，可使采空區大部分瓦斯流向回風平巷。由于回風平巷兩側均與采空區相鄰，所以必須做好支護，采取有效的防漏風控制措施。

2.2 瓦斯涌出與通風系統類型的關系

為了便于本文研究，下面以某煤礦的xx 采掘工作面為例，對瓦斯涌出與通風系統類型的關系進行分析。該煤礦的xx 采掘工作面日產量約為2.5 萬噸，屬于非常典型的高產高效工作面，在這一工作面的瓦斯涌出量較大，常常會導致上隅角以及回風巷瓦斯超限的情況發生。該工作面瓦斯的主要來源為采空區，原本采用的通風方式為兩進一回Y 型通風系統，為了進一步解決瓦斯涌出問題，決定設置一段尾巷，使之形成三進一回的通風方式。經過改進之后，該工作面回風流中的瓦斯體積分數降低至0.5%以下，瓦斯涌出問題得以解決。由此可見，在瓦斯涌出嚴重的井下巷道內，可以采取改變通風方式的措施來解決瓦斯涌出問題，經驗證這種方法具有較高的可行性。

3 結論

總而言之，煤礦井下瓦斯涌出是威脅安全礦井安全開采的首要因素之一，采掘工作面的通風方式則是治理瓦斯的關鍵之所在。為此，各大煤礦應當確保井下通風系統的設計科學、正規、合理，只有這樣才能使瓦斯涌出問題從根本上獲得解決，也才能進一步確保礦井安全、高效生產，這對于促進我國煤礦行業的發展具有非常重要的現實意義。

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