煤礦綜采工作面瓦斯防治技術應用研究

王振宇

（山西汾西礦業南關煤業有限責任公司，山西 靈石 031304）

1 瓦斯涌出規律及危險性分析

1.1 瓦斯來源分析

根據山西焦煤通函〔2018〕601號“關于2018年度礦井瓦斯等級鑒定（測定）結果的批復”文件，南關煤業礦井瓦斯絕對涌出量3.21m3/min，相對瓦斯涌出量為1.51m3/t；CO2絕對涌出量為3.29m3/min，CO2相對涌出量為1.54m3/t；回采最大絕對涌出量為0.70m3/min，掘進最大絕對涌出量為0.09m3/min，屬于瓦斯礦井。但根據現場實際情況觀測，礦井回采工作面上隅角、底板裂隙等局部區域及回采工作面落煤時瓦斯濃度偏高，故瓦斯治理主要集中在回采工作面上隅角、回采工作面生產期間及其他異常區域。

1.2 瓦斯涌出規律及危險性分析

（1）采煤工作面采用U型通風方式。采煤工作面上隅角與其他地方相比瓦斯濃度較高，屬于容易積聚瓦斯的異常地點，防治上隅角瓦斯是重點工作。

（2）隨著采區礦壓增大，需對受壓影響的巷道進行支護，保證通風斷面不受影響，加強對通風巷道的管理。

（3）采煤工作面的瓦斯涌出還受大氣溫度、氣壓等環境因素的影響，特別是換季時，大氣壓力急劇下降，瓦斯涌出量會增加，需高度重視。

2 通風管理措施

（1）由通風區負責每月制定配風計劃、測風計劃，且工作面風量必須嚴格按計劃配備，測風人員除對采面風量按照規定每10d測定一次外，要根據工作面情況隨時進行測風，保證風量穩定、可靠。

（2）工作面必須按規程規定配足風量，不得隨意改變風量，風量不足不能生產。一旦氣體超限，必須停止割煤進行處理，因檢修或其他原因需調整風量時，必須制定專門措施。

（3）因其他地點風流短路，影響本工作面風量時，必須由通風部門人員及時進行維修或調整工作面風量，否則一旦氣體超限應及時撤出工作面所有人員，待恢復通風后，按規定進行瓦斯檢查和排放瓦斯后，方可正常生產。

（4）通風瓦檢隊必須保證工作面通風設施完好、可靠，并安排專人定期對工作面通風設施完好情況進行檢查，發現問題，及時處理。風門必須實現閉鎖，防止因兩道風門同時打開而造成的風流短路。

（5）工作面兩順槽因受礦壓影響出現底鼓、冒頂或片幫等現象時，應及時進行維修，確保通風的有效斷面和風量穩定。

（6）工作面材、運兩巷必須保證物件堆放整齊，物件不能堵塞巷道斷面2/3以上。

3 瓦斯巡檢措施

回采工作面配備專職瓦斯檢查員，嚴格執行現場交接班制度、24h盯崗制度。瓦斯巡檢嚴格按照月初編制的瓦斯測點計劃、巡回檢查圖表執行檢查，臨時施工地點均應納入瓦斯測點范圍內，瓦斯測點計劃、巡回檢查圖表應根據現場實際情況制定并審批后執行。工作面巡回瓦檢員在檢查氣體的同時，要觀察甲烷傳感器顯示數據，與光學瓦檢儀進行對照，并將瓦斯傳感器濃度記入瓦斯對照牌板上。每班班組長要經常查看瓦斯及有害氣體記錄牌板，隨時掌握本工作面瓦斯及有害氣體的發生情況，本班班隊長、生產班組長、電鉗工、采煤機司機入井時要攜帶便攜式瓦斯檢查儀，隨時監測瓦斯濃度。

4 瓦斯監測方法

分別在3205工作面上隅角、運輸巷距工作面煤壁10m范圍內、運輸巷距運回聯巷10～15m的位置（回風流）、運巷溜煤眼下風側、運輸巷設備列車上風側、運輸巷機電硐室上風側安設6個固定式甲烷傳感器并且在采煤機設置機載式甲烷傳感器或便攜式甲烷檢測報警儀。甲烷傳感器具備靈敏的斷電和閉鎖功能，可實現就地全電壓（各等級電壓）斷電，回風側甲烷傳感器斷電范圍涵蓋該巷內全部非本質安全型電器設備的斷電范圍，但甲烷斷電儀（控制器）及傳感器電源不在此斷電范圍內。設置斷電與復電濃度，見表1斷電與復電濃度表。

5 瓦斯的抽放方案

3205工作面絕對瓦斯涌出量預計為3.8m3/min，主要采用上隅角瓦斯抽放的方式來控制采空區瓦斯濃度。上隅角瓦斯抽放的主要原理是在上隅角形成一個負壓區，使上隅角以及周邊的瓦斯形成紊流狀態，與空氣充分混合，自主流向負壓區，通過抽放管路，將高濃度的瓦斯排至采區回風巷，可以避免工作面因上隅角風流不暢（或微風）引起的瓦斯超限，解決采空區向上隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。

表1 斷電與復電濃度表

5.1 上隅角插管瓦斯抽放方案的選擇

回采期間，如遇上隅角瓦斯濃度偏高，且頂板能全部垮落時，即采用上隅角插管進行瓦斯抽放：

（1）為操作方便，距超前支護20m，采用埋線膠管與瓦斯抽放管連接，并將埋線膠管靠幫一側吊掛，直至埋線膠管伸入上隅角。

（2）為保證埋線膠管的吸入口處于上隅角的上部（上部瓦斯濃度較高），可將埋線膠管用尼龍繩吊掛在上隅角頂部。

（3）為提高抽放濃度，上隅角處應采用擋風簾。

（4）埋線膠管可采用6寸軟管，伸入上隅角的管路長度及位置應根據實際抽放效果不斷調整，確保上隅角瓦斯濃度降到合理范圍以內。

（5）隨著工作面的推進，拆下前端一段主管路，移動埋線膠管，如此反復。抽放工藝如圖1上隅角插管抽放瓦斯示意圖。

若上隅角的頂板垮落及時，但工作面上隅角瓦斯濃度經插管抽放后還是較高時，根據實際情況，在上隅角附近自行移動埋線膠管的吸氣口，使上隅角附近的瓦斯充分被吸入到抽放管內，從而確保工作面的安全生產。

5.2 采空區埋管抽放方案的選擇

回采期間，如上隅角瓦斯濃度偏高，頂板垮落困難時，即采用采空區埋管或封閉采空區進行瓦斯抽放，如圖2采空區埋管抽放瓦斯示意圖。

（1）封閉采空區進行瓦斯抽放指在切頂線處壘砌密閉墻或者用袋裝黃泥堆砌，抽放口距離切頂線往里3～5m處，進行瓦斯抽放。

（2）若采空區瓦斯涌出量較大時，可以采取采空區埋管抽放的方式。隨著工作面不斷向前推進，沿回風巷將管路埋入采空區，進行采空區埋管抽放（抽放管路距超前支護20m時，沿巷道一幫吊掛）。

圖1 上隅角插管抽放瓦斯示意圖

5.3 抽放方案的選擇

根據現場實際生產過程中瓦斯變化情況及時作出調整，若上隅角頂板垮落及時且瓦斯濃度不高時，可采用上隅角插管進行瓦斯抽放，若頂板垮落困難、瓦斯濃度偏高時，可采用封閉采空區或采空區埋管進行瓦斯抽放。

6 瓦斯防治效果

3205工作面采取上述瓦斯防治措施后，瓦斯檢查情況如表2所示。測得皮帶機頭、轉載機、下隅角、煤機、工作面、上隅角、回風流的瓦斯濃度，均不超限，符合系統設計。

表2 綜采隊3205工作面瓦斯檢查結果

7 結 語

本文以汾西礦業集團南關煤業公司3205采煤工作面瓦斯防治方案為例，加強通風管理，建立完善的瓦斯巡檢制度，同時利用先進的監測監控設備，采用上隅角瓦斯抽放的方法，有效地防治瓦斯事故的發生，順利地完成了開采任務。