浅谈贵州小煤矿采煤工作面瓦斯治理方案

摘 要：本文针对贵州高瓦斯矿井的现状和瓦斯超限就是事故的理念，提出了采煤工作面瓦治理斯的八种方法：（1）工作面突出危险性预测法（2）合理配风风排瓦斯法（3）采空区上隅角留管抽放法4）高位钻孔抽放瓦斯法（5）顺层钻孔抽放瓦斯法（6）上下两巷向下穿层打钻抽放邻近层瓦斯法（7）上下隅角安设风帘法（8）矿井安全监测监控系统。

关键词：贵州；小煤矿；采煤工作面；瓦斯治理方案

为了加强贵州小煤矿采煤工作面的瓦斯防治工作，减少采煤面瓦斯事故，预防瓦斯浓度超限，保障采煤工作面的安全生产，促进贵州小煤矿安全、持久的发展，必须严格加强瓦斯抽采管理，不断完善瓦斯治理措施。构建瓦斯综合治理工作体系，采取“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的措施，全面提升小煤矿瓦斯治理工作水平，深入开展瓦斯抽采工艺研究，优化抽采工艺技术。

一、工作面突出危險性预测法

（一）钻孔瓦斯涌出初速度法

用Φ42毫米的钻头在煤层中打一个钻孔，钻孔深度为3.5米。钻孔的周围形成三个区域：卸压区、增压区和正常压力区。卸压区的大小与地应力和煤的强度大小有关，在一个比较小的区域内，如果地应力不大，卸压区的大小就取决于煤的强度，当煤层的瓦斯含量比较小时，钻孔瓦斯涌出量的大小，说明了煤的力学性质在发生改变。当煤的力学性质无变化时，钻孔瓦斯涌出量的大小，就说明了煤层瓦斯含量大小的变化。钻孔瓦斯涌出量会随着时间的延长而减少。测定钻孔瓦斯涌出量时，一般是在打完钻后2分钟内，不然就会影响测量的准确性，产生错误的测量结果。

（二）钻屑指标法

钻屑指标包括两类，第一类为应力指标，以钻孔每米排粉量表示；第二类为瓦斯指标，以K1和h2表示。

（1）应力指标：在煤体内用Φ42毫米的钻头向里打钻，每打1米深度，计算出排出煤炭颗粒1.3854lg，另外还有钻头晃动与煤体摩擦产生的钻屑增加量，这部分增加量为正常排屑量的30%，把正常煤炭颗粒排出量与钻屑增加量相加，就得到全部的钻屑量为1.8lg/m。在正常打钻时如果钻屑量超过这个数值，就说明煤层存在应力作用，应力越高，钻屑量越大。在采煤工作面上，每打2 m钻孔就测量每米钻孔的钻屑量，根据钻屑量的大小确定应力的大小。在打钻时如果发生喷孔、夹钻等异常现象，就直接视为突出危险工作面。事实说明，当钻屑涌出量达到正常钻屑涌出量的2.5～3倍时，仅应力一项指标，就可以说明该煤层存在煤与瓦斯突出的危险性。

（2）瓦斯指标：瓦斯解吸量（h2）和瓦斯解吸特征（k1）两种指标。

a.瓦斯解吸量（h2）：该指标为相对指标，从钻孔取样，将10g粒径为1～3mm的钻屑，放入测量仪器中，3min后启动仪器进行测量，由于钻屑中的瓦斯挥发作用，造成测量仪器中的气体压力增加，测量出启动仪器后2分钟内容器中的压力增加值，该值就是h2，以Pa表示。在《防治煤与瓦斯突出细则》中，将钻屑瓦斯解吸量（h2）的临界值定为200Pa。

b.瓦斯解吸特征指标（k1）：K1是一种瓦斯解吸特征指标，其工作原理是：采取煤样后，在10 分钟内平均测量10个点，再根据测定前的煤样暴露到大气中的时间，利用解吸巴雷尔公式 K1=（Qt+W）T-0。5 ，用最小二乘方的方法计算出K1值，推算出每克煤样自煤体暴露后第一分钟内的瓦斯解吸量。单一的判断指标不能准确判断煤与瓦斯突出危险性，一般要采取双指标法，即以钻屑量判断应力，以钻屑解吸特征判断煤与瓦斯的物理力学性质。判断方法如下表。

二、合理配风，风排瓦斯。

根据采煤工作面瓦斯浓度的大小，合理调节煤矿巷道供风量的大小，采用矿井风量的大小稀释瓦斯浓度，解决8 m3/min的瓦斯涌出量。在采煤工作面回采期间，经常出现采煤工作面瓦斯超限的现象，尤其是常常出现在采煤工作面上隅角。加强通风管理，合理加大工作面风量，条件允许时可实施区域性的均压通风，以减少采空区瓦斯涌出。

三、采空区上隅角留管抽放

在采煤工作面回风巷每隔3米打一个吊挂眼，吊挂眼内插入长度1m直径75mm的铁管作为托架，在托架上安设Φ400mm×6m管路，管路前头1米处钻满筛孔，对采煤工作面上隅角进行低负压瓦斯抽放。采空区留设抽放管路的长度根据顶板的垮落程度而定，抽放管路随采煤工作面的推进而随时撤出。如下图。

四、高位钻孔抽放瓦斯

沿工作面上顺槽每隔50m布置一个钻场，每个钻场内布置6个钻孔，钻孔斜长约80～100m，孔底控制层为顶板的下裂隙带内和工作面的上隅角附近，钻孔直径φ75mm。通过高位钻孔的瓦斯抽放，有效地降低了采煤工作面的瓦斯涌出量。如下图

五、顺层钻孔抽放瓦斯

在采煤工作面上、下顺槽沿煤层布置顺层钻孔，钻孔直径φ75mm，钻孔长度80～100m，沿工作面方向80～85°的倾角或垂直工作面顺槽打钻孔进行瓦斯抽放。

六、上下两巷向下穿层打钻抽放邻近层瓦斯

考虑深部邻近煤层瓦斯含量较高，在本煤层上下顺槽每隔30～40m左右打一个钻场，在钻场内向下部邻近煤层布置扇形钻孔，每个钻场内布置5～7个钻孔，钻孔斜长约80～120m，孔底以穿透开采煤层为准，钻孔直径φ75mm。

七、上下隅角安设风帘法

当工作面上隅角瓦斯浓度较大时，在工作面上下隅角，各设置一道横穿运输巷和回风巷并与液压支架成一直线的风帘，在风帘的后部用锯末袋子砌筑一道长度6米的风墙以使风帘贴附其上，增强挡风效果。风帘和风墙的上部留有20～30公分的空隙，防止瓦斯积聚到上隅角的最高点。风流经采煤工作面到达上隅角风帘将积聚的瓦斯稀释吹走，进入回风巷，以达到排放上隅角瓦斯的目的。

八、矿井安全监测监控系统

《煤矿安全规程》第一百五十八条规定：高瓦斯矿井、煤（岩）与瓦斯突出矿井，必须安装矿井安全监测监控系统。

煤矿安全监测监控系统采用了目前最先进的光纤通讯技术、先进的硬件配置、先进的WebGIS技术和Internet/Intranet网络技术。由地面计算机网络系统、信息传输系统、井下（地面）监控分站、地面综合监测柜、各类传感器、控制器等组成。监测监控系统主要对矿井中的瓦斯、一氧化碳、风速、温度、瓦斯抽放管路内气体压力、温度、浓度、流量等以及设备开/停、馈电、风门开关等进行监控。

T0 采煤工作面上隅角瓦斯浓度≥1.0% 报警，≥1.5% 断电，断电范围：工作面及回风巷内全部非本安型电气设备。

T1 采煤工作面瓦斯浓度≥ 1.0% 报警，≥ 1.5% 断电，断电范围：工作面及回风巷内全部非本安型电气设备。

T2 回风巷瓦斯浓度≥ 1.0% 报警，≥ 1.0% 断电，断电范围：工作面及回风巷内全部非本安型电气设备。

T3 进风巷瓦斯浓度 ≥ 0.5%报警，≥ 0.5% 断电，断电范围：进风巷内的全部非本安型电气设备。

T4 采用串联通风的工作面进风巷瓦斯浓度≥ 0.5% 报警，≥ 0.5% 断电，断电范围：进风巷内的全部非本安型电气设备。

通过安全监测监控报警系统能及时的发现瓦斯超限现象，采取有效的措施，排除瓦斯超限的现象，保证了煤矿的安全生产。

参考文献：

[1]王树鹤.防治煤与瓦斯突出规定.煤炭工业出版社，2009.

[2]徐永圻.煤矿开采学.中国矿业大学出版社，2009.

作者简介：王士安（1974-），男，采矿助理工程师，注册安全工程师，毕业于山东科技大学采矿工程专业，毕业后一直从事煤矿生产技术管理工作，现在山东能源集团贵州矿业有限公司生产技术处工作。