1、收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 3作者简介:王天民(1 9 8 7-),男,山西省高平人,2 0 1 5年毕业黑龙江科技大学矿山机电专业,大专,助理工程师,主要从事煤矿“一通三防”相关工作。高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理策略王天民(山西兰花科技创业股份有限公司 伯方煤矿分公司,山西 晋城 0 4 8 4 0 0)摘要:在我国的煤矿产业发展中,高瓦斯矿井是一种常见的矿井类型,在进行高瓦斯矿井的开采作业环节,瓦斯问题所带来的负面影响始终没有被完全清除,影响着高瓦斯矿井的采煤工作效率。为了进一步提高煤矿开采工作的质量,优化开采成果,有必要在高瓦斯矿井的采煤工作中加强对瓦斯问题的有效治理,分析了我
2、国高瓦斯矿井的特点、高瓦斯矿井的危害,结合高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理的现状,提出了具体优化措施。关键词:高瓦斯;矿井;采煤;工作面;治理中图分类号:T D 7 1 2 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 6-7 9 8 1(2 0 2 3)0 7-0 0 4 5-0 4 开采煤矿环节遇到瓦斯是常见的现象,如何治理瓦斯、加强对高瓦斯矿井采煤工作面的安全管理,是煤矿行业发展中的核心研究话题,结合高瓦斯矿井的危害特点,有必要立足于现状,对开采过程中形成的大量瓦斯进行有效防治,实现安全、高效生产的煤矿产业发展目标。1 我国高瓦斯矿井的特点高瓦斯矿井指的是在煤矿开采作业环节,煤岩层中发现了大量的瓦斯
3、,并且在开采过程中出现了瓦斯涌出的情况,通常情况下,进行煤矿开采作业的过程中,只要出现了煤岩层瓦斯的情况,就会将该矿井称为瓦斯矿井。通常情况下,我国大部分的矿井开采作业环节都会出现瓦斯矿井,但是由于煤岩层中瓦斯的含量较少,通常只需要采取常规性的治理方式,就可以有效的改进和解决瓦斯矿井中存在的问题,确保生产安全,顺利的推进煤矿开采作业。在开采煤矿的过程中大量瓦斯涌出,会对煤矿的开采工作形成严重的影响,甚至威胁到作业人员的生命安全,国家相关部门对于矿山开采的安全性十分关注。相关部门针对瓦斯涌出量的不同,制定了有关的标准,以此对矿井的类型进行判断,按照高瓦斯矿井判断标准,对瓦斯涌出量进行分析,确定矿
4、井是否为高瓦斯矿井,见表1。高瓦斯矿井具有分布广泛的特点,我国的高瓦斯矿井治理工作难度较大,技术水平在不同的区域内形成了显著的差异性,针对我国的高瓦斯矿井分布情况进行分析,除了分布广泛的特点之外,还可以发现高瓦斯矿井明显的集中在了南方地区。大多数的南方矿井均属于高瓦斯矿井,而北方分布的高瓦斯矿井,是以河北、内蒙古等产煤地区为主,除了山东地区之外,我国大部分地区均存在高瓦斯矿井,分布率极高。针对煤矿进行安全管理工作的过程中,如何针对瓦斯进行治理,加强对高瓦斯矿井采煤工作面的安全管控,是矿井生产中的重点问题。我国的有关部门制定了有关的法律法规政策,针对煤矿企业进行管理,以约束和协助煤矿企业进行高瓦
5、斯矿井的生产工作,加强对高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯的治理,旨在解决煤矿开采作业中存在的高瓦斯风险。表1 高瓦斯矿井判断标准条件相对瓦斯涌出量绝对瓦斯涌出量掘进工作面绝对瓦斯涌出量采煤工作面绝对瓦斯涌出量数据1 0m3/t4 0m3/m i n3m3/m i n5m3/m i n2 高瓦斯矿井的危害在高瓦斯矿井内出现矿井瓦斯超标的情况,会严重的伤害工作人员的生命安全,并且给矿井的开采作业带来负面的影响,瓦斯本身对于工作人员的生命健康来说并不存在毒害作用,但是若是瓦斯的浓度过高,将会导致空气中的含氧量大大降低,空气中含氧量不足,对人的正常呼吸形成影响,威胁到了人的生命安全。人们无法在高浓度的瓦斯环境
6、中呼吸,最终将会形成缺氧甚至头晕、昏厥、死亡,瓦斯和其他的有害气体相比,稳定性相对更强,54 2 0 2 3年第7期内蒙古石油化工对人的伤害速度相对也较为缓慢,但是瓦斯容易诱发爆炸,出现了瓦斯浓度超过一定的标准时,将会增加爆炸的风险,尤其是遇到了高温因素的影响,瓦斯爆炸问题将会严重威胁生产作业人员的安全。通常情况下,一旦出现矿井内瓦斯超标高温爆炸等问题,将会对矿井的开采和矿井工作人员的生命安全造成严重的威胁,在我国各个区域内的矿井生产作业中,都曾出现过不同程度、不同几率的瓦斯爆炸现象和事故问题。瓦斯爆炸已经成为了煤矿开采中井下作业工作中最大的安全隐患,甚至曾发生过严重的瓦斯爆炸事件,造成了数百
7、人伤亡。因此高瓦斯矿井采煤工作面中的瓦斯治理工作是极具迫切性的,必须要有具备较强专业能力、管理能力的人才,加强对高瓦斯矿井采煤工作面的瓦斯治理,做好安全防护措施1。3 高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理的现状以黄陵某矿1 0 0 3综采工作面为例,该矿位于北一大巷西翼,在南北两侧分别紧邻1 0 0 2工作面和1 0 0 4工作面,与北一大巷呈顺槽垂直状态,1 0 0 3工作面切眼长度2 3 5 m,回风顺槽2 1 7 6 m,进风顺槽2 3 2 1 m。在开采作业环节,采取的采煤方法是以综合机械化的开采方法为主,结合瓦斯等级的鉴定标准,该矿的相对瓦斯涌出量和绝对瓦斯涌出量分别为1 7.5 5 m3/
8、t和2 8 7.4 9 m3/m i n,现场的矿井生产安全会受到矿井瓦斯涌出量持续增长的负面影响,形成严重的安全隐患。因为在矿井开采作业中,对高瓦斯矿井采煤工作面的瓦斯进行治理时,存在着一定的技术问题、安全措施的短板问题有待完善,在现场需要结合有效的瓦斯治理措施,建立通风系统,降低瓦斯事故发生几率,确保生产安全,杜绝瓦斯安全事故问题的发生。3.1 技术问题技术问题主要体现在了设备设施和专业技术操作方面,煤矿作为我国的重要资源,受到了社会和政府的高度重视,在利益的驱使下,煤矿开采企业重视开采的效率、质量,却忽视了煤矿开采过程中的安全性。我国政府近些年来大力的倡导针对煤矿生产的安全管理加大管理力
9、度,但是在地方中政策的落实和安全管理措施的实施,仍旧存在着一些不足的问题。例如在本次开采作业中,该矿存在着瓦斯治理设备陈旧落后的问题,而且在大多数的地方,煤矿中使用到的瓦斯治理设备存在着配备不足、设备陈旧的现象,无法满足井下通风需求,瓦斯抽排工作的效率不理想,经常会形成井下通风效果不佳、瓦斯抽排作业的效率缓慢等问题,形成了瓦斯超标的现象。在技术支持方面也存在着一定的缺失,煤矿企业作为劳动力密集型的产业,在发展中以劳动力为主,在技术人才的引进、应用方面,存在着关注不足的现象,形成了人才缺失的问题,难以运用高科技进行瓦斯治理,提高高瓦斯矿井采煤工作面的安全水平。在技术应用方面,人才不足,技术设备的
10、短缺,降低了瓦斯问题的治理有效性,对高瓦斯矿井采煤工作面的安全生产形成了负面的干扰。3.2 安全措施问题由于高瓦斯矿井采煤工作面中存在着复杂的井下环境和较高浓度的瓦斯含量,因此必须要落实有效的安全措施,进行对高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯的防范和治理。但是安全措施落实不到位,井下环境复杂,严重的影响了高瓦斯矿井采煤工作的安全顺利进行,煤矿开采作业通常是在地下环境中完成的,地下的环境具有一定的特殊性,复杂多变,在开采煤矿作业之前,应由专业的煤矿勘察人员实时的进行对地下情况的监测,掌握煤矿作业环境的实际情况。由于勘测工作不全面,安全措施落实不到位,导致了面临着复杂的井下环境时,高瓦斯煤矿开采作业面临着一
11、定的突发性事件风险,出现瓦斯大量涌出的现象和问题。在井下施工井下开采的作业环节,需要确保巷道挖掘过程中时刻关注煤岩层的实际情况,技术人员要加强对现场实际情况的调研。但是开采煤矿作业环节,由于井下的环境复杂,挖掘过程中缺少专业的设备设施,忽视了煤岩层的实际调研和考察,在复杂的井下环境中,难以控制瓦斯大量涌出的现象和问题,对煤矿的顺利开采、安全生产形成阻碍,对工人的生命安全产生了威胁。缺少安全防护措施、安全防治方案落实不到位,这是由于管理层人员、井下工作人员的安全意识薄弱导致的,企业的管理人员对于安全措施的必要性重视不足,对井下安全措施的落实缺少关注。井下作业人员个人安全意识淡薄,在高瓦斯煤矿采煤
12、工作面的生产环节,相关人员没有做好对自身安全的有效防护,形成了高瓦斯矿井开采中的安全隐患问题,治理高瓦斯矿井采煤工作面的瓦斯的工作亟待进一步完善2。4 高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯的治理措施采取综合治理方法进行瓦斯治理的过程中,利用综合治理方法,集中多种技术措施,可以有效地提高瓦斯综合治理的效果,采取本煤层预抽的方式64 内蒙古石油化工2 0 2 3年第7期 和上隅角埋管的方式相结合,并且在高位裂隙抽放方法的应用下,对工作面瓦斯进行有效的治理。以本煤层浅孔抽放技术为例,利用该技术可以直接进行抽采作业,通过煤层的透气性进行抽采,针对每一层自然透气性进行分析,在本煤层预抽钻孔中,先后在1 0 0 3进
13、风顺槽掘进工作期间,进行钻孔作业,瓦斯抽放钻场的布置是按照顺槽前进的方向,每隔8 0 m在主帮位置布置一个钻场,钻孔数量在砖厂内共计9个,布置的形式为扇形。使用上隅角瓦斯治理技术时,采取铺设方式在采面回风顺槽位置铺设瓦斯,抽放管路,随着采面回采作业的逐步推进,会出现采空区不断跨落的问题。利用抽采管路深入采空区的功能,可以借助编织袋垒设袋子墙和上隅角通风水泥预制块的功能进行封堵,起到挡风效果,在上隅角位置利用抽放管路所形成的负压区,消除瓦斯聚集的问题,确保区域内瓦斯通过抽放管路时被顺利抽出3。采取高位裂隙瓦斯抽放钻孔技术,是以空气比瓦斯重作为原理进行技术应用的,利用工作面的回风向与裂隙带相互连接
14、,可以持续的抽离裂隙中的瓦斯,避免出现瓦斯进入工作面问题的发生,降低安全事故的风险。利用综合技术应用的方式,可以起到良好的瓦斯抽放效果,保证生产安全性和高效性4。4.1 建立完善的通风系统为了对高瓦斯矿井采煤工作面的瓦斯进行有效的防治,应建立起完善的通风系统,从通风和抽采两个方面着手,这是对高瓦斯矿井采煤工作面的瓦斯进行治理时最有效、也最直接的方法。落实到具体的实践中,为了提高高瓦斯矿井采煤工作的瓦斯治理水平,需要对现有的通风系统进行改善,构建起完善、运转效率高的通风系统,改进传统的煤矿通风系统中存在的不足。在传统的通风系统运行中,煤矿通风的效率并不理想,矿井内输送空气的速度较慢,对比瓦斯带来
15、的压力,输送空气的速度慢,难以有效的缓解压力、治理瓦斯浓度高的问题,因此构建起现代化的矿井通风系统,补充传统通风系统中存在的问题是十分有必要的。进行井下作业环节时,可以通过构建双U型通风系统的方式,完善高瓦斯矿井采煤工作面的通风系统功能,便捷的展开通风作业,提高在井下进行空气输送时的质量、效率,保障施工人员可以处于正常的状态下,呼吸确保空气充足,加大抽采力度。瓦斯大量涌出的现象在煤矿开采作业环节并不少见,尤其是在煤岩层瓦斯较多的情况下,瓦斯大量涌出,需要通过通风排气和抽采相结合的方式,及时的排除瓦斯。仅依靠通风系统的功能,已经无法满足瓦斯治理的要求,因此通过抽采的方式处理瓦斯,与通风排气系统的
16、功能相互配合,是一种有效的手段,在抽采瓦斯的过程中,降低煤层中的瓦斯涌出所带来的危害。近些年随着科学技术的快速发展,我国在井下开采技术的应用方面逐步改革,瓦斯抽采技术正在持续的进行创新。目前部分矿井已经将被动管理模式向着主动管理模式转化,通过事前管理,预测矿井中的瓦斯含量,有针对性的进行提前的预抽作业,降低开采过程中可能发生的危险事故问题发生几率,消除开采过程中的危险因素5。4.2 制定应急方案在科学技术快速发展的时期,我国的煤矿产业要向着科技创新的方向展开逐步的探索,注重技术的革新,在高瓦斯矿井采煤工作面的瓦斯治理中,制定可行的应急措施、应急方案,针对瓦斯问题进行有效的治理,降低安全事故的发
17、生风险。在技术应用中,要结合高瓦斯矿井安全生产和作业的需求,制定应急方案,构建起预测体系,强调事前治理,在新技术、新理念下,针对瓦斯问题进行有效的防治。考虑到在治理瓦斯中预测难度大的特点,有必要结合瓦斯的位置预测、含量预测等工作,进行技术研究,加大技术投入,构建起瓦斯预测体系,针对瓦斯预测工作进行研究实践,提高预测瓦斯的准确性。制定可行的瓦斯治理方案,建立起应急预案,提高安全管理的水平,强化煤矿工作的安全性,始终以安全生产为目标,建立起应急措施,构建起健全的安全管理制度体系,降低井下事故的产出风险。煤矿企业需要立足于企业的发展现状制度情况,针对高瓦斯矿井采煤工多面的瓦斯治理工作建立起安全管理制
18、度体系,制定可行的应急措施、应急方案,强化井下施工的安全性4.3 选择合适的通风设施位置在创建通风系统的过程中砌筑通风设施时,要从全盘考虑的角度,加强对通风设施的合理设置,确保通风设施可以有效的发挥出防治瓦斯的功能,达到理想的防治瓦斯的目的。对于整个通风系统的合理性要加强严格的把控,对局部阻力过大的问题要进行早期治理,确保通风系统的运行稳定性,发挥出的通风系统的功能。在选择通风设施的位置时,需要确保通风设施可以有效的控制采空区瓦74 2 0 2 3年第7期王天民 高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理策略斯的涌出,降低瓦斯涌出量,减小采空区,以此作为依托,将外气压差降低,控制瓦斯有出问题的发生。砌筑通风
19、设施的方式,从本质上来说,在针对瓦斯问题的防治中是一种均压性的措施,利用该措施,可以有效的做好通风系统的基础设施建设工作,确保通风系统的稳定运行。踩空区位于通风系统的交联网络上,或是瓦斯聚集区处于通风系统的交联网络上时,尤其要做好通风设施砌筑,确保通风合理性,对综采工作面的现场,需要加强对有关参数的把握,掌握现场气体的基本参数情况,结合参数的变化、参数的现阶段情况、未来的预测趋势结果,选择通风设施的具体位置。5 结论综上所述,高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯的防治工作目前仍旧还在逐步的进行着,考虑到高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯的危害性和目前我国的矿泉产业发展现状,结合高瓦斯矿井采煤工作面瓦斯治理中存在的问
20、题和负面影响因素,管理人员应加强对采煤工作面瓦斯的治理力度。从工作实际情况出发,结合现场的采煤工作面情况,落实有效的瓦斯治理措施,促进高瓦斯煤矿采煤工作的高效率运转,提高安全生产的水平,增强我国煤矿产业的发展竞争力。参考文献1 亓士和,王凤江,方晓萌.高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技术研究J.内蒙古煤炭经济,2 0 2 2(0 2):4 8-5 0.2 樊银辉.高瓦斯矿井回采工作面瓦斯治理技术应用J.煤炭科技,2 0 2 1,4 2(0 6):5 7-5 9.3 郭媛媛.高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理技 术 研 究 J.山 西 化 工,2 0 2 1,4 1(0 6):9 1-9 3.4
21、薛晓军.高瓦斯矿井综放U型工作面“四位一体”瓦斯治理技术研究 J.当 代化工研究,2 0 2 1(1 4):8 1-8 2.5 刘柏松.高瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术研究与实践J.内蒙古煤炭经济,2 0 2 1(0 3):5 0-5 1.(上接4 4页)过测算得知瓦斯浓度最高为4 8.4%,最小为7.4%,平均为2 4.7 2%,整体瓦斯抽放率达到4 2.6%,在完成作业后残余瓦斯浓度下降至5.2 8 m3/t。在回采作业过程中,借助回风顺槽钻场,提前规划设计了穿层钻孔,以此增强对临近煤层、裂隙区域的瓦斯控制效 果,经 过 测 算 发 现 抽 采 瓦 斯 浓 度 最 高 为3 0.7%,最低
22、4.5%,平均为1 5.3 7%;在回采作业期间和采空区封闭后,在上隅角位置增加一定数量的抽放管路,对该位置高浓度瓦斯抽采,测算抽采瓦斯浓 度 最 高 为2 1.3 7%,最 小 为3.5%,平 均 为9.7 4%。经过统计过后发现,上述三种类型的抽采方法的抽采量总和约为1 0 2 2 8 2 3 m3,抽采率达6 3.3%。治理后A煤矿主要煤层中的瓦斯涌出量稳定,整体浓度均处于标准状态;同时上隅角等位置的瓦斯聚集问题得到显著改善,浓度保持在0.5 6%以下。6 结语瓦斯管控问题是决定煤矿产业整体作业稳定性的重要影响因素之一,为维持生产作业稳定性,同时保证井下工作的作业安全,煤矿企业应针对回采
23、工作中周边岩层、采空区以及上隅角位置的高浓度瓦斯进行针对性处理,结合实际情况制定针对性作业方案,对于部分高浓度瓦斯区域应采用复合作业形式,借助多样化操作方案提高整体瓦斯管控效率。参考文献1 樊银辉.高瓦斯矿井回采工作面瓦斯治理技术应用J.煤炭科技,2 0 2 1,4 2(6):5 7-5 9.2 焦振华,林卫国,黄洪涛,郭克宝,袁秋鹏.沿采空区不规则回采工作面分区瓦斯治理研究J.煤炭工程,2 0 2 1,5 3(1):8 9-9 3.3 宋军.高位裂隙钻孔在回采工作面瓦斯治理中的应用J.自动化应用,2 0 2 0(1 0):1 5 2-1 5 3+1 5 6.4 施式亮,伍爱友,李润求,肖炼,罗文柯,念其锋.回采工作面高位钻孔抽采瓦斯效果数值模拟及方案优化J.中国安全生产科学技术,2 0 1 6,1 2(7):7 1-7 6.5 司亚超.回采工作面煤与瓦斯突出发生原因及对策研究D.河南理工大学,2 0 1 5.6 陈莲芳.回采工作面瓦斯涌出动态特征研究D.河南理工大学,2 0 1 5.84 内蒙古石油化工2 0 2 3年第7期
