低瓦斯礦井瓦斯異常區域綜合治理技術研究

楊國仁

(山西鄉寧焦煤集團神角煤業有限公司,山西臨汾 041000)

低瓦斯礦井瓦斯異常區域綜合治理技術研究

楊國仁

(山西鄉寧焦煤集團神角煤業有限公司,山西臨汾 041000)

礦井安全一直都是煤礦安全生產的重中之重,煤礦安全直接關系著煤礦企業井下作業人員的生命安全。最常見的井下安全事故主要有塌方、瓦斯爆炸和滲水等事故,其中低瓦斯礦井瓦斯異常造成的瓦斯爆炸事故是井下作業最為常見的事故之一。本文首先分析了瓦斯異常區域的成因,重點論述工作面在瓦斯異常區回采時的瓦斯綜合治理技術措施,即通過工作面風量控制及系統管理、瓦斯抽采及排放和上隅角瓦斯治理技術降低瓦斯涌出量和上隅角瓦斯。應用實踐表明,采取綜合治理技術措施后,有效保證了礦井安全生產。

低瓦斯礦 瓦斯異常區 瓦斯預抽 淺孔抽采

隨著我國煤礦產業的不斷發展,低瓦斯礦井發生瓦斯事故的幾率非常高,對施工人員的生命安全造成了嚴重的威脅,為了解決瓦斯異常現象,管理人員和技術人員都加強了對事故發生的重視。在礦井中,局部發生瓦斯異常容易引起瓦斯積聚,最終引發瓦斯事故,在我國,煤礦產業主要采取通風、降低開采速度的方式,來避免瓦斯事故的發生,但是卻不能從根本上解決問題。

1 瓦斯異常區成因分析

1.1 褶曲類型和褶曲復雜程度

經過技術人員的不斷研究,發現形成瓦斯異常區的原因除了地質構造影響外,還受到開采條件和應用技術的影響,在實際開采的過程中,當圍巖封存條件較好時,會有足夠的空間來存儲瓦斯,其中,褶曲類型和褶曲復雜程度直接會影響到瓦斯存儲的含量。背斜軸部的瓦斯越聚集,說明瓦斯的存儲含量越大,但是施工人員總是容易忽略褶曲類型和褶曲復雜的程度,造成大量瓦斯無處存儲的后果,最后形成了瓦斯異常區。

1.2 斷層

斷層的出現不僅破壞了煤層的連續完整性,還會影響到瓦斯異常區的瓦斯含量,在斷層處煤層瓦斯排放條件一旦發生變化,就會引起異常區的劇烈反應,進而可能出現瓦斯事故。若煤礦兩側均有大斷層,且斷層帶均為正斷層,就很難消除,斷層的傾向大致均為南北向,使采區整體形成一個大的地塹,而地塹構造可以很好的保存煤層瓦斯。煤層瓦斯的存儲只是避免了采區瓦斯的事故,不能很好的解決瓦斯異常區現象,在斷層帶與復式褶曲綜合作用的情況下,極易形成瓦斯富集區,瓦斯高密度的聚集,在很大程度上加大了異常區出現的可能。

1.3 煤層

如果煤層為無煙煤,煤化的程度是比較高的,在成煤時期生成的瓦斯也是比較多的,圍巖和上覆巖層密封性好、透氣性差,有利于瓦斯的保存。

2 低瓦斯礦井瓦斯異常區域綜合治理技術研究

2.1 控制工作面風量和系統管理

控制低瓦斯礦井瓦斯異常區域的含量就要及時調節工作面的風量,確保風量不能小于1000m3/min,同時技術人員要對工作面的通風系統進行優化,所有的通風設施應該在實際開采前布置好具體的位置,設施前后距離控制在5m的范圍內。施工人員要對現場進行清理,將設備、配件、雜物安放在具體的位置中,并禁止同時開兩道風門,兩巷內不準放置多余的設備,管理人員應該加強巷道管理,從管理工作中規范施工人員和技術人員的行為。巷道通風斷面的作用非常重要,技術人員應該控制斷面不少于原有斷面的70%,這樣才能充分發揮出斷面的作用,并在采煤區形成有效的風量保護,避免損失大量的風量。

2.2 瓦斯抽采及排放

工作面瓦斯的來源有兩個:一是開采煤層本身的瓦斯,二是圍巖和鄰近煤層涌出的瓦斯。瓦斯抽采及排放是一種有效治理異常區事故的一種措施,在實際開采的過程中,技術人員通過抽采煤層,可以了解到煤層處的瓦斯含量,進而在工作面處通過順層平行鉆孔的方式,來對煤層的瓦斯進行抽取。瓦斯預抽2個月后,對煤層殘余瓦斯含量進行測定,并通過含量的顯示,來確定具體的排放方法,瓦斯抽采率為30%,預抽效果顯著,這時技術人員可以確定具體的瓦斯含量,在煤礦開采時,領導施工人員的開采過程。瓦斯釋放孔排放瓦斯需要在割煤前,利用氣動鉆機在瓦斯異常區段的煤壁施工瓦斯釋放孔,孔徑和孔深都要按照實際的開采工程去確定,確保鉆取的深度不會影響到最后的開采工作。檢測瓦斯的含量,若瓦斯參數仍超標,則需要繼續排放瓦斯,直到檢驗參數在允許范圍內方可進行回采作業,這樣可以充分避免瓦斯異常區的出現,并能規范施工人員的開采行為,使其可以進一步規劃開采的工作。

2.3 上隅角瓦斯治理

在工作面回采過程中,為防止上隅角瓦斯超限,應該采取了以下措施:一是在上隅角設置臨時風障。在上隅角設置臨時風障,就可以利用臨時風障迫使工作面風流通過上隅角,達到稀釋排放瓦斯的目的。二是上、下隅角堵漏措施。在上下隅角處布置一定長度的擋風簾,擋風簾的頂部用鐵絲與頂梁上的小棍扎牢,下部與底板相接,并用木板或浮煤壓牢。下隅角擋風簾可防止工作面風流漏入采空區,上隅角擋風簾防止采空區含瓦斯風流進入工作空間,從而減少采空區瓦斯涌出。另外,也可根據現場情況采用在上下隅角堆放沙袋的方式進行堵漏。

3 綜合瓦斯治理效果分析

通過采取風量控制、瓦斯抽采與排放和上隅角瓦斯治理技術措施,大幅度降低工作面的瓦斯涌出量和上隅角瓦斯濃度,瓦斯涌出量降低至1.5～2.5m3/min,上隅角瓦斯濃度由綜合治理前的0.5%(最高0.7%)降低到0.1%～0.2%,有效保證了礦井安全生產。

4 結語

總之,煤礦產業的發展是我國重要的經濟收入之一,在可持續發展的前提下,煤礦產業既要保證施工過程的安全問題,又要通過技術的應用來提高開采的力度。然而對于頻頻發生的低瓦斯礦井異常區事故,煤礦產業又必須采取合理的措施來解決,進而進一步提高產業的經濟收入。通過本文的分析,已經明確了治理技術的應用要求,所以技術人員和管理人員在提高管理意識的基礎上,加強治理的能力,從根本上杜絕瓦斯事故的出現。

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楊國仁(1977-),男,漢族,2012年1月畢業于太原理工大學煤礦開采技術專業,現在山西鄉寧焦煤集團神角煤業有限公司從事礦井通風技術管理工作,助理工程師。