低瓦斯矿井高瓦斯区的瓦斯防治及管理
- 发布时间：2007年01月13日
- 作者：张增书 韩元盛 尹灿伟
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新庄煤矿位于永夏煤田的东部，东西走向长3 km，南北倾斜长7.5 km。设计生产能力180万t/a，以一对中央立井和一对边界风井开拓，有3个生产水平：-380 m，-600 m，-750 m水平，目前-380 m水平的回采即将结束，-600 m水平正在形成，生产采区逐步向深部转移。主要可采煤层是二2煤层和三3煤层。通风方法为抽出式，通风方式为以角式。
整个井田煤层赋存比较稳定，无自然发火特性，煤尘有弱爆炸性，历年瓦斯等级鉴定均为低瓦斯矿井，2003年度鉴定结果为：绝对瓦斯涌出量21.25 m3/min，相对瓦斯涌出量为5.06 m3/t。
在掘进二2煤层的22采区煤巷时，局部巷道段放炮后瓦斯浓度达到1.0％以上（2003年度瓦斯等级鉴定时，22采区瓦斯相对涌出量为9.80 m3/t），呈条带分布。按照公司规定将该区域定为异常区，并制定瓦斯治理安全技术措施。
1 瓦斯异常涌出规律及分析
1.1 瓦斯异常涌出规律
通过对现场瓦斯涌出情况进行观测，新庄矿瓦斯异常涌出有如下规律：
1）二2煤层中的22采区，进行采掘生产时，瓦斯涌出量稍微增大，而二2煤层的其它采区和三2煤层瓦斯涌出量则很小。
2）掘进巷道的局部地段炮眼中瓦斯浓度较高，一般在2％～5％，个别地点巷道底板也有瓦斯涌出，无响声。
3）掘进工作面临时停止通风或风量过小时，工作面5 m范围内瓦斯浓度有升高现象。
4）采煤工作面在生产时，瓦斯涌出量有增大现象，但表现不甚明显，平常瓦斯浓度为0.25％左右，生产时瓦斯浓度为0.45％左右（在正常供风条件下）。
1.2 原因分析
通过对新庄矿瓦斯异常涌出规律分析，认为其原因大致如下：
1）随着矿井开采水平向深部延伸，煤层瓦斯含量局部有增大趋势，呈条带分布，且瓦斯大部分呈吸附状态存在于煤层之中。
2）新庄矿22采区的顶、底板岩石由于被挤压而变得十分致密，形成了良好的隔气层，致使大量的瓦斯被封闭其中，形成了高瓦斯区。
2 瓦斯防治及管理
通过对本区域瓦斯的赋存状况分析，瓦斯涌出量比其它采区有所增大，即使增大幅度较小，但在采取常规瓦斯防治和管理的同时，采取了煤层工作面瓦斯提前释放的瓦斯防治措施。
2.1 常规措施
1）加强通风系统管理，建立稳定可靠的通风系统。不能靠无限地增加风量来解决瓦斯问题：一是风量过大将使煤尘飞扬；二是随着风量的增大，流经采空区的风量、风速加大、瓦斯流线延深、变密，强化了风流和采空区的瓦斯交换，风流携带出的采空区瓦斯量也相应增加。故掘进巷道使用双风机、双电源、自动倒台分风和“三专两闭锁”装置，并有专人检查试验其性能，保证完好。
2）加强瓦斯检查与监测。严格落实“先抽后采、监测监控、以风定产”瓦斯综合治理12字方针。虽然新庄煤矿是低瓦斯矿井，但按照高瓦斯矿井管理，每一个采掘工作面均有瓦斯检查人员，一人一面，坚持“一炮三检”和“三人连锁放炮”制度。按要求配备使用便携式甲烷报警仪，利用KJ90煤矿安全监测、监控系统，实时监测采掘工作面及其回风流中瓦斯浓度和各采区的风速、风量，做到了瓦斯人工监测和自动监测、监控的有机结合。
3）认真落实“一通三防”管理制度和瓦斯管理措施。实行签订“开工证”制度，“一通三防”安全设施配备不齐全，禁止开工生产。并对通风设施进行责任区域划分、挂牌管理，专人检查。根据管理情况，奖优罚劣。
4）加强隅角瓦斯管理。对采煤工作面隅角瓦斯超限采取向隅角供风稀释，如挂风帘、用局部通风机供风等。瓦斯涌出较大时安设抽风机进行抽放，同时派技术素质高、责任心强的专职瓦斯检查员检查瓦斯，在隅角安设报警断电仪探头进行监测，并悬挂1台便携式报警仪，针对工作面情况制定专门的工作面瓦斯管理技术措施。
5）加强机电设备检查管理，改进技术装备条件，试验推广远距离供液措施，杜绝电气设备失爆，避免引起大型瓦斯事故。
6）强化职工防治瓦斯意识，实现群防群治。由于新庄煤矿一直是低瓦斯矿井，没出现过瓦斯事故，职工防治瓦斯意识较为淡薄，因此心须树立“瓦斯为天”的思想，从而在工作中自觉遵守瓦斯管理的各项措施，以实现矿井瓦斯的全员防治体系。
2.2 强化本煤层瓦斯治理
1）本煤层瓦斯抽放。采煤工作面的本煤层瓦斯抽放，采取的抽放方法主要有顺层钻孔预抽和边采边抽相结合的方法，即在采煤工作面的机巷和风巷，沿煤层向回采区段打抽放孔，孔径一般为75 mm，采用聚氨酯快速封孔方法，预抽期一般为6个月左右。为争得较长的预抽时间，一般在准备采面掘进时就进行钻孔施工，并及时封孔联网抽放。
本煤层瓦斯抽放的钻孔布置方式主要采用顺层平行钻孔布置和钻场扇形孔布置，并试验应用了顺层交叉孔布孔方式。由于新庄矿区煤层透气性较好，属于易抽放煤层，因此在本煤层瓦斯抽放时可以实施采面附近动压区抽放来提高本煤层抽放效果。
2）钻孔释放瓦斯。根据采掘工作面在正常供风的情况下，放炮后的瓦斯浓度是否达到1.0％而决定是否打瓦斯提前释放孔，并依据瓦斯浓度大小而决定释放孔密度和深度。用防突钻机，直径75 mm的麻花钻杆打释放孔，达到了提前释放瓦斯的目的，使放泡后瓦斯浓度降到了1.0％以下。瓦斯释放孔密度和深度参数见表1和图1。
表1 煤巷瓦斯释放钻孔参数表（以断面10 m2为例）
|
炮后瓦斯浓度/％ |
1～1.1 |
1.1～1.3 |
1.3～1.5 |
1.5～1.8 |
1.8～2.0 |
|
释放钻孔数量/个
释放钻孔深度/m |
6
3 |
6
6 |
9
6 |
12
9 |
15
9 |
图1 煤巷瓦斯释放钻孔平面布置图（数量以9个为例）
对于释放孔，要求均匀布置，如果达不到应有的效果，就使释放钻孔与巷道底板有5°～10°的夹角，以便往释放钻孔内注水，迫使瓦斯被动提前涌出。
3 结语
通过对高瓦斯区采取瓦斯抽放，打释放钻孔（或向释放钻孔内注水）提前释放煤层中瓦斯的方法，既基本不影响生产，又避免了炮后瓦斯超限的现象。结合以上的防止瓦斯事故发生的措施和管理手段，新庄煤矿在低瓦斯矿井高瓦斯区的瓦斯防治及管理方面取得了良好的效果，自建矿以来没有发生过瓦斯事故。
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