矿山瓦斯治理及防突问题应对措施

矿山瓦斯治理及防突问题应对措施

王欢

国能神东煤炭布尔台煤矿，内蒙古鄂尔多斯市017209

摘要：现阶段，我国的矿山行业有了很大进展，煤矿开采越来越多。煤矿和瓦斯突出事故是引起煤矿事故发生的主要因素，这类灾害发生的主要原因集中在煤罐中的瓦斯气体突然失去了稳定性能，产生爆炸或者火灾的情况。现代社会不断进步、发展，国家对于煤矿的需求量也在逐渐地增加，促使对煤矿资源的开发深度持续加深，进而导致煤矿和瓦斯发生事故的次数有所上涨，面对于该种情况，国家也在不断地研究相应的治理技术和防突对策。基于此，本文就矿山瓦斯治理及防突问题应对措施进行研究，以供参考。

关键词：矿井；瓦斯治理；突出规律；防突对策

引言

煤矿瓦斯灾害是阻碍特大型矿井集约化生产的主要因素之一。高瓦斯综放工作面采空区瓦斯问题（上隅角涡流、裂隙带及埋管抽采不到位等）易导致上隅角及回风流瓦斯涌出偏高甚至瓦斯超限，制约了煤矿安全高效生产，亟需探究出一种综放工作面采空区瓦斯多元协同防治技术。针对综放工作面采空区瓦斯多元协同防治技术的优化，相关学者取得大量研究成果。

1低瓦斯矿井瓦斯异常的原因分析

1.1地质构造

矿井构造一定程度上对瓦斯涌出起着控制性作用，其发育程度、种类、排列组合方式、密度等，都会对瓦斯涌出产生相应程度的影响。

1.2水文地质

水文地质是引发瓦斯富集异常问题的主导因素。地下水可当作驱动力来让空隙、裂缝中的瓦斯运移，并可当作载体来让在水中溶解的瓦斯运移，水吸附在空隙、裂缝表面后，瓦斯缺少了吸附的场所，会让各种处于吸附态的瓦斯演变为游离态，瓦斯赋存被破坏。在地下水条件相对较好的位置，瓦斯很难保存，而在地下水条件比较微弱的区域，又会造成瓦斯富集，瓦斯、地下水共存于煤岩层中。结合系列实测资料可知：两者呈互补关系，即矿井涌水量小，会让瓦斯涌出量高，若是矿井涌水量大，会忘瓦斯涌出量低，地下水活动会瓦斯产生的影响即会造成煤层中瓦斯富集或者运移，引发对应的瓦斯异常问题。

1.3煤层透气性差

可解吸瓦斯含量较低，导致瓦斯不易释放。同时，由于工作面基本顶坚固，在直接顶垮落后无法填满采动空间，从而造成了基本顶悬顶，回采期间工作面的矿山压力显现和来压现象更加明显，在矿山压力显现和来压时，常造成煤壁瓦斯涌出增加。

1.4通风安全管理不到位

大部分瓦斯异常灾害出现在低瓦斯矿井，其与矿井开采单位在通风管理上的不作为有着很大的关系，主要表现在以下两点：第一，周边区域小煤开采造成的影响。矿井边界周边的小煤矿，未经办证，通风与防灾系统不完善，且会存在以下问题：有煤就采、开掘随意等，极易与矿井巷道、采空区贯通，造成瓦斯异常事故。第二，通风系统不达标、通风设备缺乏维护。会有一些低瓦斯矿井瓦斯监督人员对其本职工作的重要性缺乏了解，使得其在管理通风设备时缺乏先进的理念、端正的态度，通风系统布置缺乏合理性，设备老旧又缺乏管理与更新，使得通风系统难以起到对应的作用，使得部分区域的瓦斯富集问题更加严重，影响了矿井的正常、稳定生产。

2矿井瓦斯治理及防突对策

在煤矿的开采工作中，要想进一步保障整个工作的安全性和稳定性，避免如孙家湾这类惨剧的发生，还需要加强重视瓦斯的安全防治技术和办法。通过强化对煤矿安管办法来提升开采环节的安全稳定性，进而更好的减少事故的发生概率和风险，保障生产的安全。在展开事故的预防措施过程中，主要是对地区性和局部性进行相应的展开。在实际的运用过程中，还需要根据该区域地质的实际构造、开采范围难度、瓦斯浓度等多方面选取合适的防突办法。

2.1以设计角度入手治理

首先，在对矿井进行实际设计过程中，在通风系统的设计方面，应当保证能够稳定持续高效通风，以保障回采工作面及巷道内部存在的瓦斯能够得以有效降低，使其能够与相关规定标准相符合。同时，对于矿井布局存在的一些瓦斯气体需要及时进行清理，从而消除瓦斯气体隐患。其次，对于矿井内部主要的一些机电设备以及比较容易积聚瓦斯的一些位置，应当设置瓦斯警报仪等相关监测设备，并且配备集中安全监控系统，对于各个位置的用风地点实行自动化监测多种灾害。另外，矿井内还需要配置便携式瓦斯检测仪，由专门人员实行巡回检测，从而使安全生产得到有效保证，进而实现瓦斯有效治理。

2.2加强预测与管理

瓦斯异常情况的预测与管理，可从以下数个方面着手：第一，要求采用先进的检测技术对低瓦斯矿井的开采过程进行异常情况分析，尤其是针对瓦斯异常问题易发位置的预测与分析，并进行地质编录，收集、整理各个时期的异常分析数据信息，纳入到对应的数据管理库中，依托于先进的信息化技术、监控技术来对可能发生的瓦斯异常情况进行预测，提前制定对应的解决措施，避免问题的进一步严重化。第二，需结合得到的分析结果优化矿井巷道设计、开采水平开辟等重要工程加以指导，在源头上杜绝瓦斯异常灾害的发生。第三，减少瓦斯向矿井开采工作面的融入量，可进行矿井采区巷道布置调整，比如采用大口径钻孔瓦斯排出，抑或者减少一次性放煤量等措施，以此来解决瓦斯异常涌动的问题。

2.3强化瓦斯异常事故管理

强化瓦斯异常事故管理，从以下多个方面着手：第一，强化煤层瓦斯地质工作。强化地质预测预报，树立“遇见地质构造没有预报就是事故”的理念。按规定及时开展煤层瓦斯含量和压力、煤的坚固性系数、瓦斯抽采半径等基础参数的测定和分析，及时填绘瓦斯地质图，确保有效指导瓦斯灾害防治工作。第二，严格按规定开展煤层突出危险性鉴定或认定工作。要密切关注煤层突出预兆、分析瓦斯涌出异常变化等情况，非突出煤层在出现《防治煤与瓦斯突出细则》第十三条规定的情况时，必须立即按规定采取相应措施。第三，加强煤矿安全监控系统管理。要确保安全监控系统运行正常、各种传感器按规定进行调校，传感器数量及安装地点符合要求，甲烷电、风电和故障闭锁灵敏可靠，确保对煤矿井下在线不间断监测和预警。

2.4做好矿井通风作业

在进行煤矿开采施工过程中，一定要注意矿井的通风作业以及管理，保障矿井内部的通风顺畅。在进行风量的设计中，需要对实际情况进行考虑，技术人员针对于通风性能较差的区域需要重点解决。对于通风设备的安装合理性和后期的维修也要加以重视，要保障设备的稳定运行，并且持续保持在安全的范围中。通过控制和降低瓦斯浓度，减少爆炸事故以及突出事故的发生概率。另外，合理规划基本流程，结合实际对瓦斯抽放工作开展状态的有效把握，确保抽放工作开展方案符合预期要求，满足不同类型矿井在实践作业时的运行应用标准。这也有利于从根本上解决和避免气体浓度超标的问题，及时对井内的气体按时抽放排除。

2.5设置煤矿安全管理机构并完善人员配置

设置煤矿安全管理机构并完善人员配置，需把握以下重点：第一，配备“五职技术员”、“五职矿长”等专业技术人员、安全管理人员，设置并完善安全生产管理机构。第二，进行管理人员的合理分工。矿长负责安全生产管理全面工作，定期召开大会，总结各个阶段出现的各种瓦斯异常问题，并通报下级单位与部门，责令其根据各种频发的瓦斯异常问题总结经验，制定对应的管理措施，以此在全矿区范围内提升对其的重视程度；常务副矿长协助矿长负责安全生产工作，落实矿长提出的各项安全举措，比如加强事前地形勘测，对开采区域的地质构造、煤体结构、水文地质、围岩与煤层透气性、围岩与煤层透气性等进行细致的勘察以此来优化开采方案，从源头上解决各种瓦斯异常问题；总工程师负责“一通三防”和技术管理工作，负责对开采人员进行对应的技术指导，避免因人为因素造成的瓦斯异常问题；生产副矿长，负责生产安全管理工作；安全副矿长，负责安全监督管理工作；安全副总工程师，协助矿长、安全副矿长抓安全生产管理工作。第三，设置安全生产职能部门，包括：安全科。负责安全监督、检查工作；通防科，负责“一通三防”管理工作；地测防治水科，负责地质测量和防治水技术管理工作；调度监控中心，负责生产、安全指挥工作并行使安全生产、调度指挥权。第四，保证矿井开采特种作业人员的持证率，比如安全员、瓦斯抽采工、监测监控员、防突工、瓦检员、提升绞车司机、爆破员、电工、采煤机司机、探放水工等必须持证上岗。

2.6定向水力压裂施工工序和工艺

水力压裂顶板的一般施工工序包括：钻孔、封孔、水力压裂、高压保压注水等内容。首先使用大功率钻机，在需压裂的坚硬顶板上实施钻孔。依据工作面围岩特性以及顶板的岩性改变而决定钻孔深度，并按照所要求压裂平面夹角的改变而决定钻进夹角，钻孔水平投影至巷道方向的视角通常在70°~75°，而钻进仰角则通常不宜高于20°。钻孔的封孔方式：首先将橡胶密封装置安装到预设封孔的部位，然后向密封装置注水或继续加压至设定的水压范围，使密封装置的橡胶管能够撑紧孔道，从而实现高压水流对预裂缝的起裂及其扩展发育，达到弱化顶板的目的。高压水力压裂主要是利用高压水泵所供给的高压水流，进而经过高压胶管、注水管道以及压裂管等管路实施压裂，并利用高压水泵的压力表以及水压检测仪的压力曲线监测预裂缝的起裂。预裂缝在起裂之后水压将有所降低，进而步入保压阶段。在这一阶段，原生裂隙仍将不断扩大并伴随产生无数大小不一的次生裂隙，并在此过程中，需通过流量计监测流量及所注入的水量，确保顶板岩层能够完全弱化和软化。

2.7加强瓦斯异常事故防范

第一，强化煤层瓦斯地质工作。强化地质预测预报，树立“遇见地质构造没有预报就是事故”的理念。按规定及时开展煤层瓦斯含量和压力、煤的坚固性系数、瓦斯抽采半径等基础参数的测定和分析，及时填绘瓦斯地质图，确保有效指导瓦斯灾害防治工作。第二，严格按规定开展煤层突出危险性鉴定或认定工作。要密切关注煤层突出预兆、分析瓦斯涌出异常变化等情况，非突出煤层在出现《防治煤与瓦斯突出细则》第十三条规定的情况时，必须立即按规定采取相应措施。

结语

在煤层内布置高位钻孔，可有效提高钻孔利用率。采空区内埋设抽放管路，采用迈步交替方式倒换抽放。受工作面周期来压及多煤层复合采空区压力显现等因素的影响，高位走向长钻孔在施工过程中出现压钻杆、塌孔等现象，钻孔施工困难，进度慢，还需引进大功率定向钻机提高钻孔施工速度和成空率。持续跟踪综放工作面瓦斯抽放工作，优化钻孔参数，提高瓦斯治理水平。在工作面初采及过褶曲构造轴部，遇回风流瓦斯升高时，可提前在回风巷内施工低抽巷瓦斯排放孔和高、中、低位钻孔，通过几种钻孔相结合的方式，有效解决隅角和回风流瓦斯问题。矿井瓦斯的产生对其安全性会产生直接影响，因而需要对瓦斯进行有效质量，同时需要防范瓦斯突出事故，以保证矿井作业的安全性。基于此，矿井生产技术人人员及管理人员应当对瓦斯治理的相关对策充分掌握，并且要把握瓦斯防突的有关对策，从而避免瓦斯影响矿井生产的安全性。

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