瓦斯涌出与通风方式的关系研究

万传明

河南省登封市郑州煤电股份有限公司告成煤矿通风管理科， 河南登封 452477

1 井下瓦斯涌出的规律、特点及危害

瓦斯是一种无色、无味、无臭的气体，在成煤的同时，由于物理以及化学作用的影响，会使煤层当中生成瓦斯，这部分瓦斯则会伴随着煤层开采释放出来。

1.1 瓦斯涌出的规律与特点

煤矿井下巷道当中存在着大量的瓦斯涌出源，巷道中的风流能够使瓦斯从涌出地点逐步向其它地方转移和扩散，瓦斯涌出量的变化会对井下通风系统中不同巷道的瓦斯流量造成一定程度的影响，鉴于此，对瓦斯涌出规律的研究成为煤矿井下巷道瓦斯危险性分析的基础。通常情况下，如果地质构造受到比较严重的破坏时，或者是含有大量瓦斯的煤层被揭露，都有可能产生瓦斯涌出现象，在矿井中最容易出现瓦斯涌出的地方有掘进煤巷、采掘工作面、采空区以及邻近解放层等等。

当混有瓦斯的风流在井下通风网络中流动时，其每经过一处分支节点，便会出现不同类型的风流混合，这部分混合之后且含有不同类型瓦斯的风流将会被分流至其它巷道当中。因为矿井巷道内的风流流动具有一定的方向性，故此，瓦斯也会在一定的网络范围内进行传播和扩散，在这一范围内的每条分支当中，瓦斯的变化情况都是不确定的，究其根本原因有两点，一方面是受到井下进风流源头瓦斯变化规律的影响，另一方面则是受到传播过程中通风方式的影响。

1.2 瓦斯涌出的危害分析

1）瓦斯窒息

在遭遇矿井瓦斯大量涌出、通风系统运行失控、作业人员误入未及时封闭停风的巷道、瓦斯积聚未采取有效应对措施等情况时，均会使作业人员面临缺氧窒息而亡的威胁。

2）瓦斯燃烧

在生产过程中，极易因煤层瓦斯含量较高而造成瓦斯大量涌出，若不及时进行通风处理，将高浓度瓦斯稀释排除，就会致使瓦斯积聚在局部地点，一旦接近火源便会引发瓦斯燃烧，形成火灾，在火灾得不到有效控制的状况下造成瓦斯爆炸。

3）瓦斯爆炸

瓦斯积聚达到爆炸极限浓度、充足的氧气以及引爆火源是引发瓦斯爆炸的关键条件。其中，引爆火源的形式较多，如摩擦火花、电气火花、爆破火焰等均可以成为引爆火源，而在煤矿作业中难以做到完全杜绝这些火花的产生。在井下局部瓦斯积聚达到爆炸极限浓度时，一旦接触引爆火源就极有可能导致局部瓦斯爆炸，进而引发瓦斯连锁爆炸，造成生命财产的重大损失。

2 瓦斯涌出与通风方式的关系

在煤矿井下，通风方式与瓦斯涌出的关系最为密切，下面本文重点对此进行研究。

2.1 通风系统的常见类型

矿井长臂采掘工作面的通风系统大体上可分为以下几种类型：

1）一进一回型

在井下长臂采掘工作面中，由于推进方向以及进、回风平巷的相对位置均不相同，为此，又可以将一进一回式通风系统分为以下四种类型：其一，后退式U 型。这种类型的通风系统进、回风巷全部都位于煤层岩体当中，故此巷道当中漏出的风非常微小，但是，因为上隅角是采空区漏风流汇聚的地方，从而很容易导致漏出风流携带着采空区的瓦斯在上隅角位置处积聚；其二，后退式Z 型。此类通风系统要提前在煤体内掘出进风巷，使回风巷随着回采工作面的不断推进而逐步形成。由于采空区漏风携带的瓦斯不会向工作面流动，而是向回风巷流动，从而可有效避免工作面上隅角的瓦斯积聚；其三，前进式U 型。这种类型的通风系统进风平巷的一侧为煤层岩体，另一侧是采空区，而回风平巷则有可能两侧全部都是采空区，故此，该通风系统仅适用于薄煤层或是中厚煤层；其四，前进式Z 型。此类通风系统要提前在煤体内掘出回风巷，使进风巷随着回采工作面的不断推进而逐步形成。由于采空区漏风携带的瓦斯会向工作面流动，造成局部地点瓦斯积聚超限，所以对于瓦斯涌出量大的作业区域而言，不能采用这种通风系统。

2）两进一回型

两进一回的通风系统又分为Y 型和W 型两种。其一，Y 型。这种类型的通风系统是在后退式Z 型的基础上演变而来的，具体而言，就是在采掘工作面的上端加一条风巷，它的特点是能够使采掘工作面回风巷的风量进一步增大，常被应用于高瓦斯煤层当中；其二，W 型。此类通风系统适用于长工作面或是双工作面。

3）两进两回及三进一回H 型

该通风系统主要适用于瓦斯涌出量大、通风断面大的工作面，在通风作用下，可使采空区大部分瓦斯流向回风平巷。由于回风平巷两侧均与采空区相邻，所以必须做好支护，采取有效的防漏风控制措施。

2.2 瓦斯涌出与通风系统类型的关系

为了便于本文研究，下面以某煤矿的xx 采掘工作面为例，对瓦斯涌出与通风系统类型的关系进行分析。该煤矿的xx 采掘工作面日产量约为2.5 万吨，属于非常典型的高产高效工作面，在这一工作面的瓦斯涌出量较大，常常会导致上隅角以及回风巷瓦斯超限的情况发生。该工作面瓦斯的主要来源为采空区，原本采用的通风方式为两进一回Y 型通风系统，为了进一步解决瓦斯涌出问题，决定设置一段尾巷，使之形成三进一回的通风方式。经过改进之后，该工作面回风流中的瓦斯体积分数降低至0.5%以下，瓦斯涌出问题得以解决。由此可见，在瓦斯涌出严重的井下巷道内，可以采取改变通风方式的措施来解决瓦斯涌出问题，经验证这种方法具有较高的可行性。

3 结论

总而言之，煤矿井下瓦斯涌出是威胁安全矿井安全开采的首要因素之一，采掘工作面的通风方式则是治理瓦斯的关键之所在。为此，各大煤矿应当确保井下通风系统的设计科学、正规、合理，只有这样才能使瓦斯涌出问题从根本上获得解决，也才能进一步确保矿井安全、高效生产，这对于促进我国煤矿行业的发展具有非常重要的现实意义。

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