煤矿瓦斯治理及防治策略

甘路军 常 青

（山西和顺天池能源有限责任公司，山西 和顺 032700）

煤炭开采过程中瓦斯事故发生率逐渐提高，本文通过分析天池能源公司煤矿瓦斯治理现状，分析治理过程中存在的各类问题，给出具体防治措施。

1 煤矿瓦斯概述

1.1 煤矿概况

山西和顺天池能源有限责任公司位于山西省晋中市和顺县城以南13km的喂马乡古腰村。井田面积近19km2，设计开采量为120万t/a。矿井通风系统采用独立进回风系统，属于典型的“四进一回”，也就是4个进风斜井、1个回风立井，中央并列式通风采用机械抽出式方法。采掘方式为综合机械化一次采全高方法，需要通风量较大且集中，井下通风系统大多采用双进双回的方式[1]。

1.2 15#煤层情况

2016年鉴定后确定为高瓦斯矿井，CO2绝对涌出量为4.68m³/min，相对涌出量为1.53m³/t。

1.2.1 煤层构成

15#煤层老顶多为粗砂岩、中砂岩或中粗砂岩，极局部地带为含砾粗砂岩（补5孔附近），其厚度在0～21.71m之间，平均10.22m。在横向上，矿井西北部和东南部厚度相对较大，向东、向西减薄，在东部边界408、101、309和306孔以东完全缺失。有时含有细砂岩或砂泥互层的直接顶（补2孔、补5孔和补8孔附近），厚度0～8.10m，平均1.77m。

1.2.2 顶板物性特征

二采区补充勘探期间，15#煤层顶板物性特征为：比重2.65～2.75g/cm³，平均 2.70g/cm³，孔隙率1.30～7.00%，平均3.69%，含水量0.20～0.90%，平均0.39%，抗压强度31.60～105.60MPa，平均65.25MPa，抗拉强度1.77～4.00MPa，平均2.80MPa。底板特征：密度平均2.72g/cm³，孔隙率平均3.45%，含水率0.72%，含水量0.40～0.90%，平均0.48%，软化系数0.21～0.54，平均0.37，抗压强度13.73～38.93MPa，平均24.99MPa，抗拉强度0.20～1.57MPa，平均 1.07MPa。

2 煤矿瓦斯治理措施分析

天池能源提出“边采边抽、监测监控、以风定产”的瓦斯治理工作方针，按照“高投入、高素质、高水平、严落实、严监管、严处罚”的原则，主要通过对通风系统的改良，为设备的运行提供保障。通过增强技术，改进管理，落实责任机制，降低瓦斯事故的发生。

2.1 治理步骤

（1）对瓦斯现象的鉴定工作，需要根据有关规定，严格按照鉴定流程由技术人员完成鉴定工作，对瓦斯等级做出精确的定位。同时根据鉴定结果，督促天池公司完善矿井瓦斯防治措施；（2）开展技能培训，掌握处理问题技能。对煤矿的所有工作人员进行严格的培训学习，主要将瓦斯防治、煤与瓦斯突出的基本知识和技能及时传达给工作人员；（3）落实相关规定，对瓦斯问题进行严密防范。按照有关规定，建立人防、技防、物防三道防线，对瓦斯事故进行严密防范，防患于未然。

2.2 15#煤层瓦斯抽采

2.2.1 回采工作面瓦斯抽采

15#煤层为抽采煤层，采用泄压抽采与边采边抽方法，利用工作面进风巷道向煤层打迎面斜交、向下分层倾斜及平行于工作面的钻孔，提高瓦斯抽采量，达到降低开采层瓦斯涌出量的目的，图1所示为钻孔布置示意图[2]。

图1 瓦斯抽采钻孔布置示意图

2.2.2 掘进工作面瓦斯抽采

矿井巷道回采工作面准备阶段，特别当采用放炮作业时，经常出现掘进工作面瓦斯超限情况。巷道掘进采用边掘边抽的方式，可以解决瓦斯浓度超限问题，提高巷道掘进速度，图2为钻孔布置方式。

图2 边掘边抽钻孔布置

2.3 抽采采空区瓦斯

采空区瓦斯抽采方法种类较多，依据采空区状态划分成两种：半封闭法与全封闭法。

（1）半封闭法。依据天池煤矿的实际情况半封闭采空区直接采用半封闭插管抽采法，如图3所示。

（2）全封闭法。天池煤矿中存在很多全封闭采空区，对采空区瓦斯采用密闭巷道法抽采。将密闭打入到回风顺槽内，采空区中插入管子，将采空区瓦斯直接抽采，如图4所示。

2.4 治理效果

根据预测的矿井瓦斯涌出量与抽采量，评价瓦斯抽采效果。

（1）回采工作面最大瓦斯涌出量为36.27m³/min，回采工作面抽采量为24.52m³/min，风排瓦斯量为11.75m³/min，需风量为1175m³/min，备用系统考虑1.2，充分表明瓦斯抽采后通风能力可以满足要求；（2）矿井最大瓦斯涌出量为64.72m³/min，抽采量为 25.42m³/min，风排瓦斯量为39.30m³/min，需风量4972m³/min，基于1.2 备用系数考虑，瓦斯抽采后可以满足相关要求。

图3 半封闭插管抽采示意法

图4 全封闭采空区抽采方法

2.5 其他治理措施

（1）提高投入，有效落实安全经济政策。对于具有高瓦斯问题以及在开采中存在瓦斯动力现象的矿井，按20元/t提取瓦斯治理专项资金，资金主要用于煤矿通风系统、瓦斯抽采系统、矿井防灭火系统、综合防尘系统、安全监控系统的完善和改造；对防突安全欠账问题及时处理，已经确认的突出矿井，应该尽快加大投入，完善防突专项设计，同时建立瓦斯抽放系统[3]。

（2）提高技术人员素质。严格按规定数量配备矿井技术人员，并建立严格的考核机制，对不符合要求的人员，及时淘汰，保证技术人员的总体质量。

（3）对煤矿技术、通风、瓦斯、现场等相关部门加强监管。各级政府和有关部门切实做好监督工作，不断加大监督力度。对煤矿中存在的安全隐患，及时处理整改，同时对相关单位做出处罚。杜绝在高瓦斯和瓦斯突出矿区建立矿井，从源头上防止瓦斯事故的发生。对于瓦斯超限瞒报情况务必进行严肃处理，对检测瓦斯数据弄虚作假的情况，也应该严肃处理，并追究相关部门或人员责任。对于发生较大瓦斯事故的煤矿，应该关闭处理。对于具有重大隐患却没采取有效措施的也应该进行关闭处理。

3 结语

煤矿安全生产人人有责，提高安全生产投入力度，确保井下职工生命财产安全，做好瓦斯治理工作具有现实意义。因此，在工作中要利用现代化科学手段做好煤矿瓦斯治理工作，有效融合企业安全生产与经济效益，推动天池公司可持续发展。