礦山開采過程中瓦斯綜合治理工作

摘 要：礦山資源是我國重要的自然資源，在社會經濟和各行業中發揮出了巨大作用。隨著社會發展對礦山資源的需求量的逐步提升，礦山企業需要提升生產效率，保證生產質量。為提升礦山生產的安全性，必須對瓦斯進行綜合治理。本文以劉家梁礦治理瓦斯的具體措施為例，結合開采過程中治理瓦斯的要求，對礦山瓦斯治理的現狀和具體要求進行分析，以期最大限度降低瓦斯事故對礦山企業生產的影響。

關鍵詞：礦山開采;瓦斯;綜合治理

瓦斯是礦山開采的各個環節中的重要威脅，瓦斯治理的水平關系到礦井安全和生產效益，瓦斯事故容易引起嚴重的開采事故，因此，妥善治理礦山瓦斯十分必要。需要正確認識礦山瓦斯治理的重要地位，堅持以人為本，堅持可持續發展戰略，積極開展瓦斯治理工作。

1 礦山開采及瓦斯狀況

劉家梁礦位于山西省原平市軒崗鎮，井田面積約10.27km2。礦井生產水平為+965m水平，1983年底投產，2002年并入同煤集團，2013年底礦井證載批準生產能力核定為2.4Mt/a。劉家梁礦屬高瓦斯礦井，2017年瓦斯測定報告：礦井相對瓦斯涌出量為17.26m3/t，絕對瓦斯涌出量53.25m3/min。開采煤層為2#、5#，有513區和221區兩個生產采區。

劉家梁礦5135工作面布置如圖1，本工作面長度為125m，煤層厚度平均為9.2m，確定工作面的采高為2.3m。本工作面采無錫盛達MG380型采煤機，采煤機滾筒厚度為0.6m，確定截深為0.6m。5#煤層屬高沼氣煤層，瓦斯涌出量較大，煤塵具有爆炸危險性，爆炸指數29.77-37.5%， 5#煤層有自燃傾向，自燃發火期3～6個月。

2 礦山瓦斯危害分析

礦山中的瓦斯和是一些物質在轉化成煤的過程中由厭氧菌分解纖維素和有機質產生的，與煤形成了共生關系。瓦斯以CH4為主，還包括N2、CO2等氣體以及少量的烴類物質，持續的高溫和高壓是瓦斯形成的重要的有利條件。瓦斯中的甲烷具有易燃易爆的特性，瓦斯爆炸是一種礦山中常見的安全事故，但瓦斯的危害還包括由瓦斯引起的窒息以及瓦斯燃燒引起的火災和塵爆。

2.1 瓦斯窒息

礦產資源和瓦斯是共生關系，礦井中常常以游離和吸附的方式積累了大量的瓦斯，如果礦井中的瓦斯不能通過通風系統得以成功的稀釋，或是出現煤層瓦斯涌出大量瓦斯氣體在井下積存，而處于此環境中的礦井工作人員會有缺氧窒息的危險，嚴重時可能會造成窒息死亡。

2.2 瓦斯燃燒

礦山煤層中本身瓦斯含量較高，尤其是進行深層煤層的開采工作時，通常會在一定區域內形成瓦斯聚集，尤其是通風系統效率不高、運行不穩定的區域。如果井下作業過程中遇到通風不暢的情況，一旦遇到明火，就可能會造成瓦斯燃燒，由于瓦斯的分布比較集中、范圍比較廣，因此會造成嚴重的火災事故，危及設備和工作人員的安全。

2.3 瓦斯爆炸

礦井中的瓦斯濃度達到一定的范圍時，如果遇到明火，可能會引發瓦斯燃燒，嚴重時可能會造成瓦斯爆炸，這主要取決于瓦斯的分布狀況與瓦斯濃度，瓦斯爆炸的濃度范圍一般為5%～16%之間。低于爆炸濃度范圍會形成燃燒帶而穩定地燃燒一段時間，且不會形成爆炸。瓦斯爆炸通常是瓦斯濃度達到濃度極限后，由于如照明設備、爆破產生的火花或靜電摩擦產生的火花的出現，遇到明火產生瓦斯或粉塵的爆炸，往往會引起連鎖爆炸，嚴重威脅生產安全。

3 瓦斯綜合治理工作要點

3.1 明確瓦斯事故的成因

一方面，在我國，雖然礦產資源儲量巨大，但是礦山的開采條件較差，礦山的地質情況復雜，煤層分布雜散，對礦山開采過程中的防護工作提出了巨大的挑戰。且由于我國的礦山以地下礦山為主，開采深度較大，加大了通風難度，提高了瓦斯事故發生的可能性。此外，我國的礦山以煙煤為主，煙煤的成煤較新，相比之下會伴隨更大規模和數量的瓦斯存在，進一步加大了瓦斯事故的發生率。

3.2 加強控制瓦斯燃燒與爆炸條件

在礦山生產過程中，瓦斯氣體在一定的溫度和氧氣濃度條件下，易達到爆炸極限，如果此時產生了火花，會引起瓦斯事故。為實現對瓦斯燃燒和爆炸事故的有效預防，必須形成綜合性的預防與治理方案來預防和應對瓦斯事故的。在瓦斯事故治理中，最有效的手段是控制引發瓦斯燃燒或爆炸的因素，除了在開采巷道中設置高效的通風系統，加強通風，避免瓦斯積聚，還需要從運行模式和管理制度入手，加強瓦斯燃燒與爆炸的預防。

3.3 提高礦山開采的安全性

為進一步提升礦企的瓦斯管理能力，預防礦山開采工作中瓦斯安全問題的出現，必須對生產過程中的隱患進行排查和預防。首先，瓦斯監測系統是礦山企業所必備的，借助于瓦斯監測系統，能夠對瓦斯情況產生及時的了解。其次，在進行礦山開采工作之前，需要對礦山中的瓦斯濃度進行預判。確保開始開采工作后，開采工作人員的安全不會受到瓦斯氣體的威脅。此外，根據礦山生產的各項指標，對于可能會發生的危險進行科學預防也是礦企生產的一項重要工作。

4 劉家梁礦瓦斯治理亮點

4.1 綜放工作面的瓦斯治理

根據綜采工作面瓦斯來源的不同，分別采取了立體抽放的方式進行治理，第一，對于上、下隅角，進行嚴格垛袋封堵，并對上隅角進行埋管抽放。第二，加強了瓦斯抽放鉆孔施工質量，保持工作面斜交高位鉆孔至少有16個以上同時抽放，第三，底抽巷瓦斯抽放，通過5135底抽巷布鉆孔對工作面進行提前預抽及邊采邊抽，有效的降低了5135工作面瓦斯。

4.2 掘進工作面瓦斯治理

5#掘進工作面采取“提前預抽”與“邊掘邊抽”相結合的方式，拓寬瓦斯釋放帶的寬度。形成了“抽、排、卸、固”的作業模式。“抽”是對于超前區域進行預抽以降低瓦斯含量;“排”是在工作面超前范圍短鉆孔，掘進與鉆孔同時進行，有助于加速瓦斯釋放;“卸”是采取長鉆孔（60m）對工作面瓦斯和地應力超前卸壓，促進瓦斯均勻涌出;“固”是對頂板超前灌注馬麗散、美固寶以加固頂板，防止工作面漏頂。

4.3 劉家梁礦瓦斯治理效果

工作面瓦斯抽放率達70%以上，保證了工作面安全生產，立體抽放對治理5#煤層瓦斯取得良好效果。5136進、回掘長距離（進、回風順槽1240m）工作面實施5136底抽巷提前預抽，及掘進期間施工排放鉆孔，有效降低了掘進期間瓦斯涌出，將瓦斯濃度控制在安全范圍內：工作面回風流瓦斯控制在0.4%左右，抽放率66%。

5 小結

總而言之，為了進一步將礦山開采作業過程中瓦斯造成的安全威脅降至最小，需要制定并應用瓦斯綜合治理技術。這離不開基礎通風設備的建設，通過井下通風管道將井下的瓦斯氣體釋放或稀釋，并良好的應對瓦斯涌出。從而有效提升開采效率，提高礦山開采作業的安全性，保證礦山生產的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]張振，張松.煤礦開采過程中瓦斯綜合治理工作探究[J].建筑工程技術與設計，2019（9）：425.

[2]李偉.辛置煤礦2-106工作面瓦斯綜合治理技術研究[J].煤礦現代化，2019（6）：183-185+188.

作者簡介：

左珍（1988- ），男，漢族，山西懷仁人，2016.06畢業于太原理工大學（采礦工程），本科，助理工程師，通風與安全。