高瓦斯煤矿通风技术要点分析

＊项国权

（山西中阳华润联盛苏村煤业有限公司 山西 033400）

引言

煤炭是我国的主要能源之一，近年来，随着煤矿开采技术的迅速发展，煤矿生产更加高效。由于煤矿开采深度的增加和煤矿开采强度的提高，煤层瓦斯含量越来越高，很多煤层由非突出煤层转变为突出煤层，矿井瓦斯涌出量与传统煤矿矿井瓦斯涌出量相比，有了急剧增加，进而使得煤与瓦斯突出危险性不断增加。为了控制回采工作面的瓦斯涌出量或消除突出煤层的煤与瓦斯突出危险性，降低煤层的瓦斯含量和压力，需要采取预防矿井区域瓦斯突出的重要措施[1-2]。目前常用的措施就是对含瓦斯煤层进行瓦斯抽采，该方法既可以实现对瓦斯灾害的治理，又可将抽出的瓦斯作为清洁能源加以利用。

但是，由于瓦斯抽采管道不可避免易发生老化、腐蚀或外部遭受撞击等原因，煤矿瓦斯抽采管道泄漏的现象时有发生。当发生泄漏后，由于抽采管道内部的负压作用，外部空气将被吸进管道内，导致管道内瓦斯气体浓度降低[3]。这样不仅会降低瓦斯抽采效率和增加抽采系统的能耗，而且如果泄漏口附近瓦斯达到可爆炸浓度范围内，一旦发生爆炸事故，后果将非常严重。

由于煤矿在进行井下开采时由于瓦斯来源于上覆临近煤层，出现瓦斯涌出现象，造成瓦斯超限。当瓦斯超限时，依靠正常的通风技术难以解决瓦斯超限问题，同时也无法采用常规的抽采方法对瓦斯进行抽放治理，使得煤矿生产存在极大的安全隐患[4]。

因此，本文针对瓦斯超限问题，解决现有技术的不足之处，研究了在煤矿生产中高瓦斯煤矿的通风技术，通过对通风系统进行改造设计，实现煤矿抽采瓦斯与通风瓦斯合理、有效的资源化综合利用。

1.煤矿通风系统概况

(1)矿井概况

当前矿井通风是依靠通风动力，不间断地将地面新鲜空气沿矿井进风路线输送到矿井下各个作业地点，冲洗后的污浊空气沿矿井回风路线排出地面的过程。

(2)工作面概况

在风障前，工作面的压力高于采空区，工作面瓦斯与空气随风混合扩散和迁移，一小部分瓦斯沿途随着工作面漏风流入采空区，另一大部分沿着工作面倾斜风流方向流动，使得沿途瓦斯浓度逐渐增大，但浓度变化幅度较小，在0.12%～0.26%之间，而在风帘后，风流由采空区漏入工作面，在回风隅角附近集中涌出，使得瓦斯浓度比风障前有较大幅度的升高，在5m范围内瓦斯浓度由0.3%升高到0.9%。具体工作面单元划分如图1所示。

图1 工作面单元划分

工作面瓦斯涌出构成分析：

其中，Qi-瓦斯涌入量，Qg-瓦斯采空量，Qo-瓦斯涌出量。

2.煤矿通风系统优化技术

(1)矿井通风系统改造方案设计

①根据生产要求，确定矿井通风系统改造目标；

②通风系统现状调查：通风机鉴定、助力测定、风量分配；

③通风现状模拟分析；

④查明通风系统存在的问题：包括通风系统、井巷通风、通风机等存在的问题；

⑤确定矿井通风系统调整或改造方案。

(2)改造方案设计

①工作面通风方式由“U”形改变为“L+U”形

通风方式由“U”形改变为“L+U”形后，采场通风参数情况如表1所示。

表1 采场通风参数

②矿井通风方式由“长抽短压”改变为“长压短抽”

双筒混合式是将压入与抽出两种通风方式联合运用，兼有压入式和抽出式两者的优点，其中压入式向工作面供新风，抽出式从工作面排出污风，包括长抽短压和常压短抽，具体布置方式如图2所示。

图2 双风筒压入式通风方式

采用长压短抽式通风方式，通风巷道瓦斯浓度平均值的变化比长抽短压式剧烈，有效防止瓦斯积聚，另外，巷道沿纵向瓦斯浓度分布标准差都逐渐趋于零，长压短抽式要比长抽短压更快地趋于零，因此该方式更有利于瓦斯的均匀混合。

(3)高低负压分源式瓦斯抽采与通风工艺

①工作原理

在工作过程中，随着工作面推进距离的增加，采空区内积存的瓦斯越来越多，这时利用放水巷中装有的抽排瓦斯风机进行调控，将大部分瓦斯从专用排瓦斯巷内排放，使工作面内瓦斯浓度降至安全浓度以下，特别是上隅角内的瓦斯浓度，从根本上解决了上隅角瓦斯的排放问题，改变了采空区瓦斯流向，切断了瓦斯进入工作面的途径，实现了安全生产。

②工艺流程

步骤一：抽采钻孔及钻场布置；

步骤二：高、低负压分源瓦斯抽采工艺。

A.在井下建立井下移动式瓦斯抽放泵站，瓦斯抽放泵站安装三台移动式瓦斯抽放泵，实现三泵联管，两泵工作，一泵备用；在工作面回风巷分别敷设高负压和低负压瓦斯抽放专用管路。

B.利用高负压瓦斯抽放专用管路，通过高位钻孔抽放上覆卸压煤层的瓦斯；通过穿层钻孔高负压预抽放上覆邻近煤层的瓦斯。

C.利用低负压瓦斯抽放专用管路进行低负压瓦斯抽采。钻场控制范围内的瓦斯抽采量为：

式中：Wmax-钻场控制范围内的最大瓦斯含量；

W-钻场控制范围内的最大瓦斯含量；

ρ-煤体容重；

σ-面积微量单元；

h-煤厚。

3.结语

通过探讨高瓦斯通风技术，对煤矿通风系统进行改造设计，构建安全有效的通风系统，降低煤矿井下瓦斯浓度，防止瓦斯含量超限，杜绝煤矿生产带来的安全隐患。另外，为矿井下工作人员供给足够的新鲜空气，保证煤矿井下空气的质量和数量，实现煤矿安全生产。