談低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常的治理

李彥忠

（西山煤電集團公司登福康煤業有限公司，山西 臨汾 042403）

引言

調查顯示，瓦斯爆炸事故在高瓦斯礦井發生的幾率非常之小，然而，由低瓦斯礦井綜放工作面的瓦斯涌出異常現象導致的瓦斯爆炸事故卻時有發生。產生這種差別的主要原因就是在高瓦斯礦井中，無論是上層管理人員還是基層工作人員對于瓦斯的管理都是尤為重視，操作流程嚴格按照規定來執行，而且高瓦斯礦井通常設有先進的裝備和較高的要求標準，因此，高瓦斯礦井很少發生瓦斯爆炸事故。

1 低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常的原因

1.1 工作面煤層局部瓦斯存儲量過多

在低瓦斯礦井的工作面上打一定數量的探眼來對瓦斯進行分析，分析結果表明，探眼內的瓦斯普遍具有較高的濃度，平均濃度大約為70%，有些地方甚至高達100%。此外，有項數據統計分析顯示，在低瓦斯礦井正常生產的情況下，每天礦井綜放工作面中瓦斯的涌出量通常低于2.6m3／min，隨著時間的不斷推移，瓦斯涌出量越來越高，平均涌出 量 在 3.5m3／min 左 右，甚 至 有 時 高 達4.2m3／min。

1.2 周期來壓的影響

隨著低瓦斯礦井綜放工作面的持續推進，產生的頂板來壓會對采空區的氣體形成一個沖擊的壓力，而這個采空區內積存有一定量的瓦斯，在這個沖擊壓力的作用下，瓦斯會不斷涌向礦井綜放工作面，這樣工作面各個微風處就會出現瓦斯超限的現象，比如在工作面的上隅角以及下隅角、工作面的部分支架的頂梁以及尾梁。

1.3 通風方式的影響

通常而言，利用下行風來達到通風目的是低瓦斯礦井綜放工作面通常采取的通風方式，然而，根據氣體流動的原理，采空區中瓦斯以其較輕的質量而不斷向上部空間漂移，也就是向采空區內漏風方向的反方向漂移，在這種情況下采空區內部的瓦斯無法及時有效的被通風的氣流帶到外面來，以便在周期來壓后，在沖擊壓力的作用下瓦斯從工作面的架間涌出。

1.4 空間分布不均衡

瓦斯的不均衡分布主要表現為：工作面風流中具有較低的瓦斯濃度，而支架間隙、采空區附近、放煤口、上隅角以及支架前探梁擋板下不能夠被風流吹到的地方等則具有較高的瓦斯濃度，而且后者通常是前者的1～3倍［1］。沿著低瓦斯礦井綜放工作面的傾斜方向，從風流進入到風流出來的這個過程中，瓦斯的濃度保持逐漸增大的狀態，沿著低瓦斯礦井綜放工作面的垂直方向，從上到下，瓦斯的濃度同樣也是保持逐漸增大的狀態。

瓦斯濃度較高的地方主要有：綜合采空區支架的頂梁附近、堆置煤的窗口附近以及后部的刮板機附近。綜合采空區支架的頂梁附近的瓦斯濃度較高主要是因為這個位置的風速相對較低，而且瓦斯會在頂煤壓散的作用下被大量的釋放出來，因此，大量的瓦斯聚集于此，形成高濃度瓦斯區。此外，這里的瓦斯會不斷地擴散，進入到回采區，并且在頂梁的下面聚集形成一團“瓦斯云”。假如綜放工作面的支架發生錯茬的情況，支架上方的瓦斯就會不斷涌入到工作面中，由此使支架下方回風處聚集過量的瓦斯，產生過高的瓦斯濃度，有的甚至已經達到4%，嚴重超出該位置瓦斯濃度的限制。放煤窗口附近之所以具有較高的瓦斯濃度，是放煤時采空區會涌出大量的瓦斯，而這個位置的風速相對較低，因而瓦斯不能及時得到稀釋，繼而使瓦斯大量堆積。后部刮板機附近瓦斯濃度偏高是因為此處的通風斷面較小，無法確保有效的通風，風流在阻礙物的影響下極易形成渦流，這便大大降低了該區域的風速，瓦斯不能被有效的排出，就會造成該區域的瓦斯超限問題。

2 低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常的治理措施

2.1 適當調整工作面的通風量

為了防止瓦斯異常情況發生，在原來工作面通風量的基礎上，可以適當予以增加。比如，低瓦斯礦井工作面的風量為1 160m3／min，經過調整，可以增至1 500m3／min。對于低瓦斯礦井工作面的通風量，要始終堅持每日測定的原則，在一定程度上保證工作面風流的可靠性以及穩定性。

2.2 合理運用移動式抽放系統

對于積聚在低瓦斯礦井綜放工作面回風隅角區域內的瓦斯，可以利用移動式抽放系統對其進行抽放，降低該區域的瓦斯濃度。具體的通風流程為：在綜放工作面附近合適的位置施工移動抽放泵站硐室，安裝一套移動式抽放泵站，抽放泵為兩臺，一臺工作，一臺備用。正壓側管路從泵站安裝到總回風巷內，負壓側管路從泵站安裝到距離工作面30m處，管路使用直徑400mm的鐵管。此外，負壓側鐵管還要與直徑為400mm的負壓伸縮風筒配合使用，在風筒末端安裝一個鐵制花管，并將花管吊掛在上隅角支架末端后部，隨著工作面的推進，適時拆除富余抽放管路。與此同時，還要在泵站入口設置流量傳感器、高濃度瓦斯傳感器，以便于對進入泵站內的瓦斯濃度進行持續的監測，確保不高于2.5%。在抽放泵入口和出口處要設置閥門，目的是當瓦斯從風筒出風口出來的時候，假如傳感器檢測到其濃度高于1.5%，在這種情況下可以對三通口的大小進行調節來控制泵站吸入的風量，由此實現對管路內吸入瓦斯的濃度進行調節。此外，為了保證瓦斯抽排過程的穩定性，抽放系統全部實現專用變壓器和雙回路供電［2］。

2.3 加大瓦斯的檢查力度

在實際工作中，可以安排2名跟班的瓦斯檢查人員定點對容易積聚瓦斯的區域（工作面架頂、后部風流、隅角等）的瓦斯濃度進行測定，通常要求取其中的最大值并進行上報。此外，為了保證安全，要求相關工作人員在進入低瓦斯礦井綜放工作面工作的時候，要攜帶目前應用較廣泛的便攜式瓦斯檢測報警儀，而且在放煤以及拉架等操作的過程中，首先需要做好的第一步就是由操作人員對工作面內的瓦斯濃度進行安全檢查。

2.4 做好放煤的工作

做好放煤工作，即要求將原來工作面的“兩到一放”更換為“一刀一放”。根據頂板的實際情況，在工作面的上端頭以及下端頭進行剪網放煤的工作，并且要對上下端頭的關門柱進行及時的回撤。與此同時，還要重視隅角處的頂板錨索順利的退錨，以便做好上隅角以及下隅角的采煤與落煤工作，最大程度地減少所占的隅角空間［3］。

3 結語

綜上所述，采取有針對性的瓦斯異常治理措施，能夠使瓦斯異常問題得到有效解決。一方面有助于排出生產過程中積聚的大量瓦斯，使瓦斯易積聚區的瓦斯濃度得以大幅度降低，另一方面有助于避免采空區瓦斯周期來壓所產生沖擊壓力作用下的大量壓出現象，從而保證工作面回采工作面的安全性，為礦井的安全生產提供可靠保障。

［1］ 薄福利.低瓦斯礦井綜放工作面瓦斯異常治理研究［J］.煤礦現代化，2009（1）：127-128.

［2］ 郭繼平，宋大偉，任重先.移動式瓦斯抽放系統進行上隅角瓦斯治理的研究及應用［J］.現代工業經濟和信息化，2013（8）：37-39.

［3］ 李冠蘭.低瓦斯礦井瓦斯涌出異常綜合治理的實踐［J］.煤炭科技，2012（3）：40-41.