矿井回采工作面瓦斯均压治理研究

徐欣贵

摘 要： 随着社会的发展，我国的矿山工程建设的发展也有了进步。回采工作面能否安全、顺利生产直接影响矿井的煤炭产量，而在影响回采工作面安全生产的众多灾害中，瓦斯灾害一直是最重要的防治对象。根据回采工作面瓦斯涌出构成分析，回采工作面生产过程中涌出的瓦斯主要来源于本煤层、受采动影响的邻近煤（岩）层及工作面采空区。目前，本煤层瓦斯主要采用采前预抽及边采边抽的抽采方法，其瓦斯抽采工艺及方法已经成熟，而受采动影响的邻近煤（岩）层及工作面采空区瓦斯抽采方法，随着抽采技术装备及工艺的不断改进、更新，已由原有的高位钻孔、采空区插管等抽采方法逐渐转变为全方位、立体的综合瓦斯抽采方法。

关键词： 矿井回采工作面;瓦斯均压治理;研究

【中图分类号】TD712     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.29.268

引言：瓦斯异常涌出是煤矿最常见灾害，因此其预防和治理工作也是煤矿企业的重要工作内容，其中最常用、最经济的治理措施为均压通风技术。由于均压通风技术原理简单、不需要查明火源的具体位置、对工作人员无害且不影响正常生产，因此为煤矿采空区自燃、瓦斯突出的治理提供了有效途径，且被广泛应用于煤矿“一通三防”安全管理工作中。武福生等基于流场局部动态风压平衡理论，设计出一种均压防灭火自动变频调控系统，实现了回采工作面的自动均压防灭火控制;周连春等基于均压防灭火技术，根据老石旦煤矿火区工作面实际情况，采取调节风窗与调压风机联合均压方式，使得工作面上隅角CO浓度从100×10-6降到0。

1 均压技术工作原理

（1）调节风窗均压在工作面的回风巷内设置调节风窗，可使工作面内的风流压力提高，以降低工作面与采空区的压差，减少采空区中的CO等气体涌到工作面，威胁工作面的安全生产。此方法适用于工作面采空区内形成的并联漏风和采空区内已有自燃迹象的情况。（2）改变工作面通风系统改变工作面通风系统，实质上就是改变了回采工作面局部区域的通风结构，改变了该区域内的通风阻力值。在回采工作面风量不变的情况下，采空区漏风通道两侧的压差值大幅度地减少。因此很大程度上可以抑制工作面采空区内部漏风以及煤炭自燃。（3）开放并联网络开放并联网络将使风流短路，风量减少，从而使漏风减少，自燃带宽度变窄，窒息带前移，减缓或抑制煤炭的自燃。适用于工作面风量允许降低的情况。（4）调节风窗与风机联合均压仅设置调节风窗会导致工作面风量减少，且风量会减少至不能满足正常生产要求。因此既要保证工作面风量正常，又要最大程度地抑制采空区煤炭自燃，可采用调节风窗与风机联合均压的方法。在工作面进风巷设置调压风机，在回风巷设置调节风窗，工作面总体压力提高，可防止采空区向工作面漏风，从而引起自燃;工作面所需要的风量由风机保证。

2 矿井瓦斯来源

我国煤矿的瓦斯灾害严重威胁着井下员工的生命安全，是每个煤矿的“心头大患”。瓦斯灾害给煤矿带来巨大的经济负担和经济损失，有的甚至直接导致煤矿破产。仅1993年—2003年，10年时间发生了6起特大瓦斯爆炸事故。因此瓦斯灾害严重制约了我国煤矿的发展脚步。瓦斯的治理，需要深入分析瓦斯的来源方式，针对瓦斯的来源制定控制方案。一般的，瓦斯来源可以分为三部分。第一部分是综采工作面采煤时涌出的瓦斯，这部分瓦斯是因为吸附在煤炭上的少部分瓦斯解吸后释放，可以称为落煤瓦斯。第二部分则是掘进工作面瓦斯涌出。第三部分是通过围岩、邻近层以及回采丢煤过程中的瓦斯涌出，称为采空区瓦斯涌出。其中，采空区瓦斯涌出一般是煤矿瓦斯的最主要的来源，也是防治的重中之重。

3 矿井回采工作面瓦斯均压治理

3.1 单调压气室-连通管均压调节

在矿井日常密闭墙管理中发现，与总回相通的采空区密闭墙处的瓦斯涌出表现明显，其主要原因是因为密闭区两端压差造成，除进行通风设施均压外，也可以采取在该处密闭墙前构建缓冲空间（均压室）进行调节。单调压气室-连通管调压系统，在密闭区回风侧密闭墙外构筑1道辅助密闭墙，形成由密闭墙、辅助密闭墙组成的调压气室，从其某点处设置1根连通管，通至密闭区上风侧风路，在连通管上安装调节阀门，以改变其风阻，满足调节需要。

3.2 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。

3.3 煤矿通风方式

煤矿的通风需要根据进风、回风井的位置，选用不同的通风方式。目前最主要的通风方式有四种，分别是中央式、对角式、区域式以及混合式。中央式分为中央边界式和中央并列式，中央边界式适用于瓦斯多，而中央并列式适用于煤层瓦斯少的环境;对角式也分为分区对角式和两翼对角式，其中两翼对角式最适用于易发生瓦斯爆炸、火灾的矿井;区域式提供了一个独立的回风系统，而混合式则适用于地质条件苛刻的环境。前有部分煤矿对通风方式进行了改进，采用了U+L两进一回的通风方式。这种通风方式的优势在于把轨道巷或者皮带巷作为了进风通道，增强了通风系统的透风能力。使用风流将巷道内积聚的瓦斯进行快速的转移和扩散，两条巷道作为进风巷减少了因瓦斯过多而使工作面风量不够的情况。对于高瓦斯综采工作面采用偏W型通风技术，这种技术方案是在轨道和皮带巷之间再建一条巷道作为回风巷，回风巷与轨道巷用煤柱隔开，以保证通风线路互相独立且不漏风。W型通风技术的原理是轨道与皮带巷作为进风巷，形成了一回两进的通风格局，风量增加一倍，通风能力极强，特别适用于高瓦斯含量的工作环境。

结语：矿井瓦斯治理是一个复杂而系统的工程，主要依靠瓦斯抽放系统配合通风系统进行治理。进行瓦斯抽放施工时，必须遵循钻孔和钻场的布置原则，充分重视钻孔、钻场的工艺设计。

参考文献

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