高瓦斯礦井的瓦斯綜合防治技術

陳書楷，常獻偉，王建軍，馬里根
(鄭煤集團超化煤礦，河南鄭州452385)

[摘要]鄭煤集團超化礦通過實施通風系統(tǒng)改造，瓦斯安全評價，采掘面瓦斯抽放，安全監(jiān)測系統(tǒng)建設，貫徹落實瓦斯“十二字”方針，以及不斷改進“一通三防”基礎設施，為礦井安全生產打下了堅實基礎。
[關鍵詞]通風系統(tǒng)改造;瓦斯安全評價;安全監(jiān)測;礦井瓦斯抽放;煤與瓦斯突出防治
[中圖分類號]TD722[文獻標識碼]B[文章編號]1672-9943(2005) 04-0030-02
0引言
鄭煤集團超化煤礦礦井生產能力240萬t/a。井下有5個生產采區(qū)，開采標高-300－-100 m ,礦井瓦斯等級為高瓦斯礦井，煤層厚2.0－21 m,屬“三軟”不穩(wěn)定厚煤層，主付井進風，東西兩風井回風，現(xiàn)有兩臺主要通風機運轉，備用通風機兩臺，礦井總進風量8760 m³/ min，總排風量9340 m³/ min，瓦斯排放量37 m³/ min。近幾年來，隨著開采標高的延伸，礦井相對瓦斯涌量越來越高，下山掘進工作面甚至出現(xiàn)瓦斯動力現(xiàn)象，為有效防治礦井瓦斯，該礦共投入資金1860萬元，對礦井瓦斯實施綜合治理，為礦井安全生產創(chuàng)造了良好條件。
1建立合理可靠的通風系統(tǒng)
1.1改造通風系統(tǒng)，提高通風能力，堅持以風定產
2001年該礦東西兩回風井分別改造使用了BDK軸流式節(jié)能通風機，增加礦井總進風量2 880 m³/ min，減少礦井漏風311 m³/ min，增加礦井通風生產能力66萬t/ a，電機功率降低150 k W，年平均節(jié)省電費50萬元。解決礦井通風能力不足問題，使礦井通風系統(tǒng)的能力和可靠程度有了明顯提高。
1.2優(yōu)化礦井通風網絡，降低通風阻力
針對礦井主要巷道失修，斷面小，風阻增大，通風能力難以提高，該礦專門成立巷修隊將主要通風巷道全部擴修為10.5m²斷面U型鋼支架巷道，共計3 800 m，同時，各下山采區(qū)實現(xiàn)專用回風巷，共計新掘專用回風巷3 000 m，通風網絡縮短860 m，實現(xiàn)了礦井降阻增風、減耗目標。
1.3完善通風設施，優(yōu)化通風系統(tǒng)，提前升級改造機電設施
22下山煤巷掘進工作面出現(xiàn)瓦斯動力現(xiàn)象后，該礦不等突出礦井鑒定結果，就嚴格按照突出礦井標準對通風、監(jiān)測、機電等系統(tǒng)進行升級改造，用錨桿等加固加厚風門墻體，臨時通風設施一律取消，安裝防逆風裝置，主要巷道及掘進巷道每隔50 m安設一組壓風自救裝置，所有機電設施全部按照高突礦井井下電器要求進行升級改造。
1 .4進行礦井通風系統(tǒng)可靠性評價
每年進行一次反風演習和礦井通風系統(tǒng)優(yōu)化設計及可靠性評價，測算反風率及礦井通風阻力，實現(xiàn)系統(tǒng)、設施可靠，風流穩(wěn)定，具有較強的抗災能力，發(fā)生災變時風流易于控制，便于搶險救災，保證通風系統(tǒng)合理、穩(wěn)定、可靠。
2加強瓦斯綜合防治
2. 1建立瓦斯防治專業(yè)隊伍
成立專門機構和瓦斯抽放、預測專業(yè)隊，負責瓦斯抽放、防突、監(jiān)測及安全裝備的管理。
2. 2實施礦井瓦斯抽放
嚴格落實瓦斯治理“十二字”方針，井下、地面各建立一個瓦斯抽放泵站，井下炮采放頂煤工作面、高瓦斯掘進工作面和綜采放頂煤工作面分別實施頂板巖石鉆孔抽放、高位巷道抽放、超前淺孔與巷幫鉆孔抽放、采空區(qū)抽放、上隅角埋管抽放等，杜絕了采掘面瓦斯經常超限現(xiàn)象，產量與進尺提高了40%。
2. 3防治煤與瓦斯突出
自從22下山22121下付巷掘進工作面出現(xiàn)瓦斯動力現(xiàn)象后，所有下山煤巷掘進頭全部按照“四位一體”防突措施嚴格瓦斯治理，包括突出危險性預測，防治突出措施的效果檢驗，安全防護等綜合防治措施，采用鉆屑一瓦斯流量法進行效果檢驗，綜合指標R值取6，積累了大量經驗數(shù)據。礦井投入新型液壓鉆機6臺，2004年掘進工作面打超前鉆孔4820 m，到目前為止，井下采掘面未發(fā)生過瓦斯突出。
2. 4開展掘進工作面瓦斯防治評價
該礦成立評價工作領導小組，定期對掘進工作的瓦斯涌出量、煤與瓦斯突出危險性、通風系統(tǒng)、局部通風、抽放系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、隔爆設施、壓風自救、頂板巖石鉆孔抽放、巷幫超前抽放、鉆孔疏放、避災銅室、物探、鉆探分析、地質構造、設備防爆、機電設備保護、通風設施等項目進行預測預報及評價驗證，并由總工程師組織各業(yè)務部門，分別對各專項評價進行會審，提出掘進工作面瓦斯防治綜合評價意見，決定是否可以掘進及整改防治措施，確定允許掘進距離。2004年6月份以來，礦井采掘工作面消滅了因瓦斯壓力、地質構造應力等因素造成煤與瓦斯涌出、壓出及瓦斯超限現(xiàn)象。
2. 5采掘面實施煤壁淺孔高壓注水
當高壓水進入煤層后，沿著裂隙流動、滲透和擴散，擠占了裂隙空間，將瓦斯從裂隙中擠出，通過檢修班對煤壁淺孔高壓注水，增加了瓦斯釋放量，從而降低了生產過程的瓦斯涌出量。同時，煤壁淺孔高壓注水，增加和擴展了煤層裂隙，煤體因充分吸收了水分而濕潤，從而改變了煤層的物理力學特性，有效防止了采掘面煤墻片幫、冒頂，從而消滅了因煤墻片幫、冒頂所造成的瓦斯積聚及瓦斯超限現(xiàn)象。
3建設監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)
3.1健全安全監(jiān)控系統(tǒng)
全礦井各采掘面、回風巷、機電銅室等分別安裝了瓦斯、溫度、風速、一氧化碳傳感器，井下所有低濃度瓦斯傳感器更換為高低濃度瓦斯傳感器，對監(jiān)控設備及監(jiān)測功能按照防突要求進行補充完善。安全監(jiān)控系統(tǒng)與集團公司安全監(jiān)察局無線聯(lián)網，井下各作業(yè)場所實現(xiàn)了安全狀況的及時監(jiān)控和多層次管理。
井下所有瓦斯傳感器斷電點均調定為0.8％，當瓦斯?jié)舛冗_到0.8％，所有波及范圍內的機電設備均自動斷電，2004年井下杜絕了瓦斯超限。另外，井下所有瓦斯傳感器每周定期用標準氣樣調校一次，使得監(jiān)控系統(tǒng)的報警、斷電、閉鎖、檢測功能靈敏可靠。
3. 2強化個體防護
自從22下山出現(xiàn)瓦斯動力現(xiàn)象后，井下所有人員全部攜帶隔離式自救器，井下所有班組長以上安全管理人員、特殊工種及獨崗工作人員均攜帶便攜式甲烷檢測儀，隨時檢測各工作地點瓦斯變化情況。
3. 3嚴格落實掘進裝備系列化
井下所有掘進工作面全部實現(xiàn)掘進裝備系列化，尤其局部通風機全部采用“三專兩閉鎖”，雙風機，雙電源，雙風機實現(xiàn)自動倒臺，所有風機全部使用大功率對旋風機，并安裝機電開停傳感器，實現(xiàn)實時監(jiān)測運行狀態(tài)，風筒使用大直徑和防炮崩抗靜電、阻燃風筒。
4加強安全宣傳教育，提高職工安全素質
以“一通三防”和瓦斯防治為主要內容的安全知識問答等專業(yè)書籍達到人手一冊。全礦入井人員必須通過瓦斯綜合防治等安全知識培訓考試，并持證入井。井下所有特殊工種必須持有三級安全培訓機構頒發(fā)的安全資格證上崗。所有安全生產管理人員必須經過河南理工大學礦井瓦斯防突培訓班的安全培訓，并考試合格方能上崗，這為提高全礦各專業(yè)人員的安全素質打下了基礎。
5結語
綜合近年來礦井高瓦斯壓力治理，礦井“一通三防”基礎工作不斷加強，杜絕了瓦斯超限等事故發(fā)生，礦井瓦斯治理工作也正是認真貫徹落實了“先抽后采，監(jiān)測監(jiān)控，以風定產”十二字方針，從而使礦井安全生產和經營管理取得了顯著的經濟效益和社會效益。
[作者簡介]陳書楷(1966－)，男，工程師，畢業(yè)于河南理工大學采礦系，現(xiàn)任超化礦安質科科長。