杜波
山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司 山西省 高平市 048407
摘要：瓦斯问题是矿井生产中不可避免的主要风险之一，伴随矿井生产作业环境的越发复杂，井下瓦斯防治问题在矿井安全管理中的占比越大，探索综合性的瓦斯防治措施，实现井下瓦斯的有效治理，对矿井长久发展意义重大。结合具体工程实际，在分析瓦斯运移规律的基础上，对瓦斯的综合防治进行了梳理和总结，并对所设计综合防治措施应用效果进行了探究。结果表明，综合防治措施的实施实现了对作业面瓦斯的有效治理，对矿井生产持续开展意义重大。
关键词：矿井；瓦斯；防治；措施
引言
作为国民经济发展和进步的关键性能源资源，人类社会对煤炭的需求量不断的提升，随着综采技术的不断进步，煤炭综采作业的深度、综采作业的复杂性均有了极大的提升。煤炭在开采过程中会产生大量的瓦斯，如果不及时将瓦斯气体排出，一方面会导致井下综采作业人员中毒，另一方面当瓦斯浓度积聚到一定的程度时会产生瓦斯爆炸事故，给煤矿井下的综采作业安全造成巨大的损失。传统的瓦斯治理方案中主要是利用通风系统连续不间断的大量排风将瓦斯含量进行稀释，从而保证综采作业安全，但实际应用过程中该方案存在着耗电量大、经济性差，而且也无法确保瓦斯突然大量涌出时的紧急排风需求，给井下综采作业安全造成了一定的安全隐患，因此本文提出了一种新的钻孔布管抽采+通风系统优化方案，利用布管抽采的方案将瓦斯进行提前抽采，降低综采作业过程中的瓦斯涌出量，同时采用微机控制及变频控制技术，实现了矿井通风系统根据井下瓦斯含量灵活调整通风特性，实际应用表明该组合技术方案能够有效的确保井下综采作业的安全性。
1煤矿瓦斯抽采的具体方法
1.1存在保护层的煤层瓦斯抽采
存在保护层的煤层岩体会存在垮落带、弯曲带、断裂带，煤层下表面会出现底鼓裂缝带、变形带等情况，在进行煤炭开采前需要先将该部分的保护层清理干净，并在弯曲带、断裂带上设置相应的被保护层。一般情况下，被保护煤层岩体会出现垂直、斜交的裂缝，即可通过垂直、斜交2种方式将瓦斯引导至平行层，实现瓦斯的抽采。对于保护层断裂带的煤矿瓦斯抽采主要采用高水平钻孔法、地面钻孔法、底板跨层钻孔法、掘进高抽放法、高风险钻孔法等方式。对于具有弯曲保护层的煤矿瓦斯抽采主要采用底板跨层钻孔法、地面钻孔法、顶板跨层钻孔法等方式。
1.2井下煤层瓦斯抽采
井下煤层常用预抽瓦斯钻孔法，通过卸压预抽、原始预抽的方法对区域煤层瓦斯进行治理。这种方法具有进程快、钻孔进尺短、抽放效果好的优势。具体实施过程的操作如下：煤矿巷道两侧以5m间隔各钻2个长孔，在巷道与钻孔之间掘进10m后采取相应措施保证孔钻轨道不脱离巷道掘进方向，且不进入巷道掘进空间。若钻孔、掘进过程中遇到瓦斯危险煤层，应在巷道掘进面设置防突钻孔，以降低瓦斯浓度。防突钻孔的深度一般为15-30cm，直径为1dm，相邻防突钻孔间隔保持1m左右。随机瓦斯抽放也是煤矿常用的瓦斯抽放方法，具有处理和收集范围广的优点。
2井下瓦斯综合防治措施
2.1优化矿井通风网络改善通风效果
在深矿井开采时，矿井的通风线路比较长，很容易引发矿井通风困难的问题。针对这种情况，必须要对矿井的通风网络进行优化，保证巷道中的风量满足要求，实现安全生产。同时，要根据实际情况，适时关闭一些不用的联络巷，以此降低整个通风系统的复杂程度。对于一些连接形式比较复杂的巷道，一定要简化其连接形式，避免影响附近巷道的通风。优化矿井通风系统的目的是保证巷道的风量满足安全要求，还要保证通风机处于最佳工况点运行。在一些情况下，当优化矿井的通风网络很难满足要求时，要选择合适的位置重新开掘风井。
通过多风井的联合通风来改善通风状况，从而保证矿井瓦斯的治理效果。多风井通风时，一定要注意风量的分配，使通风效果达到最佳。
2.2瓦斯治理工艺的管理
煤矿井下瓦斯治理除工艺因素外，还包括对瓦斯的监测与管理。从整体考虑，在进行瓦斯治理时需要遵循“监测监控，调控结合，侧重堵放，综合治理”的原则。首先，在开采阶段的工艺设计，应以“放”为主，保证综采面内瓦斯含量达到标准以下。开采结束后，应以“堵”为主，保证瓦斯不泄露。其次，需要制定治理瓦斯的防控制度，对员工进行技术培训及考核，使员工能够根据规范进行正确操作和施工。然后，需要加强瓦斯含量监控，当某一区域出现异常时，能够有快速的报警响应。有条件的情况下，应对瓦斯抽采设备和通风设备也进行监控，随时知道设备的工作状态。最后是加强应急演练，当瓦斯含量突然增高时，需要让员工熟练的掌握应急措施和逃生方式，避免人员伤亡事故。
2.3上隅角瓦斯治理分析
上隅角是工作面与回风巷形成的一个直角拐弯区域，这个区域的局部通风阻力会增加，更为重要的是在这个区域容易形成涡流，导致空气流通不畅。对于瓦斯矿井，空气流通不畅会导致瓦斯在这个区域聚集，瓦斯的浓度越来越高。这也就是我们经常所说的上隅角瓦斯聚集问题。瓦斯浓度过高，在满足一定条件时很容易爆炸。上隅角瓦斯治理是个世界性难题，困难在于上隅角紧邻采空区，漏风的情况下采空区中的瓦斯也会涌出，而且这个区域是随着工作面的推进位置不断变化的。更为困难的是，上隅角是一个立体性的空间，很难采取一种全方位的瓦斯治理方法。此外，采煤工作面涌出的瓦斯也会经过风流在此区域积聚。目前，对于上隅角瓦斯的治理多采用一些改善局部通风的方法，其中有效的有以下2种，即预先在采空区中埋管，通过局部抽风机促进上隅角处的瓦斯流动；在上隅角的顶端放置一块长条形的挡风板，改善风流循坏，从而排除上隅角处的瓦斯。这些方法能在一定程度上改善瓦斯积聚的情况，但总的来说治标不治本。因此，现在多采用一种脉动通风技术来改善上隅角处的通风问题。其主要原理是，在平均风速的基础上加上一个周期性变化的风速，某个时刻的风速就为平均风速和脉动风速之和。鉴于风速的周期性变化，在很大程度上抑制了在上隅角处通风形成的涡流，从而遏制了上隅角处的瓦斯积聚。这从本质上讲也是改善矿井通风的方法。
2.4帮助企业调整产业结构
在煤矿开采过程中利用“先抽后采”的方式治理煤矿瓦斯，可以有效降低煤层开采成本，为企业带来更高的经济效益和社会效益。而且，利用“先抽后采”的方式需要设置相应的瓦斯抽采系统、设备、人员，以充分带动当地经济、社会发展，为自身及相关产业发展奠定良好基础，帮助企业进行产业结构调整、优化，促进煤炭与其他行业可持续发展。
2.5达到节能减排的目标
煤层瓦斯的主要成分为甲烷，若能进行收集、利用，可以用于各类能源系统作为燃料，以有效缓解各地资源压力。而且，利用煤层瓦斯代替煤炭自身，能够充分改善传统煤炭燃烧过程中对大气环境的恶劣影响，实现节能减排的相关目标，并改善当地生态环境。
结语
瓦斯是威胁煤矿安全的杀手，瓦斯治理是煤层安全开采的重要内容之一。瓦斯治理是预防矿井发生瓦斯爆炸的重要内容之一，其关键在于使巷道风流中的瓦斯降低到安全浓度以下，而这是通过矿井通风实现的。瓦斯爆炸必须满足2个条件，即瓦斯具有一定的浓度和爆炸所需的能量。瓦斯治理的重点在于控制风流中的瓦斯超限问题。重点分析了上隅角、掘进工作面和回采工作面的瓦斯治理方法，以期为相关工作提供一定的参考。
参考文献
[1]刘红向.煤矿瓦斯治理中的“先抽后采”实践作用分析[J].福建质量管理,2015(12):216-217.
[2]李树民.超前防范综合治理保障高瓦斯矿井安全发展[J].中国煤炭工业,2013(4):48-49.