高瓦斯矿井中通风技术应用

闫筱晨

（山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司，山西 晋城 048400）

瓦斯是一种无色、无味的气体，难溶于水，在浓度比较高的情况下，给人们造成窒息的感觉，且遇到明火或者静电会发生爆炸、燃烧的情况，危害人们生命健康。在矿井开采中加强通风系统的设计，降低瓦斯的浓度，发挥出通风系统的优势，才能保障矿井开采顺利地完成。

1 高瓦斯的危害性

1.1 产生高温

通过相关文献分析了解到，在目前的矿井开采事故中瓦斯直接或者间接所造成的事故占比在40%左右，而瓦斯燃烧或者爆炸的情况下矿井内会产生较高的温度，有研究学者统计其温度在1850℃～2650℃之间。这种环境温度之下，对于人员、设备会产生致命性的伤害，极易引发严重的事故。

1.2 产生高压

瓦斯经过燃烧或者爆炸后，单位空间内的压力会快速地升高，且会沿着矿井与巷道中形成巨大的冲击波，其蕴含着巨大的能量，直接把设备掀翻或者推移，人员会被冲击到很远的地方，甚至直接引发人员的伤亡。而在爆炸后矿井内产生的烟尘体量巨大，一旦遇到明火也会导致二次爆炸事故的发生，危险性比较高[1]。

1.3 生成有毒气体

矿井内的空间相对比较小，也是密闭的形式，在瓦斯浓度较高的情况之下出现燃烧或者爆炸性事故，也会形成大量的有害气体。从以往的工程案例展开分析发现，瓦斯浓度较高的情况下，燃烧或者爆炸而形成的二氧化碳体积分数在4%～8%之间，而一氧化碳体积分数也有可能达到2%～4%。因此，在瓦斯事故发生后造成矿井内的氧气含量快速地降低，直接造成人员窒息，及时抢救也会造成伤害。

2 通风技术应用的意义

2.1 降低瓦斯浓度

在煤矿生产的环节瓦斯一般是开采环节的副产物，瓦斯的组成部分中绝大多数都是烷烃，甲烷的占比是最高的，比例可以达到5%～16%，该物质无色、无味，容易发生燃烧，尤其是在明火或者静电的影响之下，危险事故就此发生。通过使用合理的通风设施，提高通风效果，在系统内建设循环系统快速排出瓦斯气体，从而降低矿井内瓦斯浓度，保护人们的生命安全。而通风系统安装变频调节系统，结合系统检测获取的瓦斯浓度来调节通风系统工作频率，促进通风效果的全面提升。

2.2 提高作业安全性

在矿井内展开作业时安全性是人们关注的重点，而很多矿井中的瓦斯浓度很高，难以在短时间内降低到合理的范围内，进而造成安全事故的发生。在现场处理中通风系统的合理建设，做出系统改进与完善，从而可以降低瓦斯浓度。同时，通风系统也可以在短时间内完成空气置换，给矿井内补充足够的氧气，从而降低安全事故的发生率，保障现场作业的安全性[2]。

3 高瓦斯矿井采掘工程中通风技术的具体应用

3.1 均压通风技术

该技术的应用，要做好如下两项工作：

第一，确保风机达到均压的要求。风机均压操作很简单，安全性高，稳定性强，如果在工作中发生故障问题而出现暂停的情况，此时矿井内的通风风道可以正常的通风，这是因为主扇负压理论的应用，且可以确保工作井瓦斯含量快速提高。如果风机发生故障，在回风边的人员会及时地撤出，保障工作人员生命健康安全，矿井开采有序的实施。

第二，风机与风窗联合均压。在风机与风窗联合均压的条件下，加强工作人员的培训和教育，有足够的意识，落实各项工作。在出现故障问题后要立即采取措施处理，如果系统需要停止通风，应开启回风道调量门与溜子道截止门，从而防止瓦斯进入到工作面内，避免浓度升高而产生严重的事故。

3.2 B型通风技术

在B型通风技术应用环节，应做好下述工作：

第一，瓦斯含量较高的矿井内，有比较多的巷道，长度较长，容易引发伤亡事故问题。在B 型通风技术应用后，让瓦斯可以顺利地外溢出去，回风巷上设置阻风门，从而提高瓦斯的排放速度。

第二，矿井结构中采空区是发生瓦斯泄漏的主要区域，应用B型通风技术能够快速的降低区域内风速，将内部形成的紊流带转化为空渗流带。通过这种措施瓦斯可以快速地排出去，确保系统作业的安全性[3]。

第三，在新开采的矿区范围内，出现瓦斯外溢的问题，通过使用B型通风技术提高通风系统的性能，增加阻风门，将其布置在回风巷内以达到缝压力提升的效果降低外溢速度。

3.3 局部瓦斯积聚通风处理

矿区开采的范围内不同作业区域的瓦斯溢出速度会产生很大的差异，且局部存在有瓦斯积聚的问题。基于此，通过使用合理的技术展开处理是保障安全性的关键。在实践操作中要做好如下两项工作：①矿井作业的范围内，工作面隅角的部位容易发生积聚瓦斯的情况，这时要做好该部位的处理，通常提前在该位置上安装挡风板，在通风区域内对正瓦斯的积聚位置，先进行墙体结构的密封性检查，漏点的位置及时地清理掉，再应用风压系统把积聚部位上的瓦斯全部都吹净，从而达到系统安全性标准。

3.4 U型通风技术

对于矿井内瓦斯含量较高的情况下在系统通风设计中，使用U 型通风技术可以满足要求。在该技术应用中通过利用风流压差的原理，将该空间内的进、回风系统转变为两个风流，一部分经过工作面，在风流的带动之下放到自然环境中；另外一部分直接排放到采空区内，沿着线路正常的流动，并进行空气交换处理，经过持续性作用慢慢都返回到作业面，在隅角上积聚，从而减小瓦斯浓度。在现代开采技术不断应用之下，矿井工作速度加快，这时极易发生采空区隅角瓦斯积聚的情况，造成安全事故发生，所以要避免这一情况，合理的采取通风技术措施，特别是高速开采时，重视现场监测，才能保障人员的安全性[4]。

3.5 Y型通风技术

通风系统正常运行的条件下，Y型通风技术也是比较常用的技术类型，这一技术在具体的应用中，通常是从工作面上、下的部位上直接通入新风，在高速的风流传输到作业面后，及时把瓦斯带出作业面，从而实现矿井内瓦斯浓度的降低。特别是某些工作面范围较大的情况，利用Y 型技术可以全面地解决瓦斯浓度过高的问题，也能预防出现瓦斯积聚的情况。在操作时，应针对采空区展开挖掘作业，建设合适的分流通道，并落实维护与管理措施，预防发生塌落的问题，保持作业面的安全性，如图1为Y型通风系统示意图。

图1 Y型通风系统示意图

3.6 W型通风技术

在矿井开采作业环节使用W型通风技术也比较普遍，这一技术在工作面长度比较长且瓦斯涌出量比较大的综采面应用。从系统应用效果分析W通风技术的供风量很大，较之其他技术更加有优势。如果经过检测发现矿井内部的瓦斯浓度过高，应该在平巷内钻孔，从而满足抽放瓦斯的效果。但是也要注意，W 型通风技术使用时，不能应用到瓦斯突出的工作面中，否则将会产生不利的影响。

3.7 J型通风技术

在矿井内通风系统中，J型通风技术也是必不可少的。在该技术应用的环节需要在采空区提前预留好瓦斯排放的巷道，并且进行顺槽进风的处理，且要在回风槽的处理环节。通过使用排瓦斯尾巷的方式实现回风处理，以减小瓦斯的浓度，提高应用的效果，如图2所示为J型通风系统示意图。

图2 J型通风系统示意图

4 实践应用

4.1 三管齐下治理措施

首先，上隅角埋管抽放瓦斯。因为在矿井工作面内，选择应用的是U型通风方式，这就容易在上隅角的位置上存在瓦斯积聚的情况，如果不能及时处理，极易导致安全事故的发生。在该煤矿的回采工作面上，安装移动抽放泵，并在需要在上隅角的部位上设置瓦斯抽放线路，从而使得积聚的瓦斯快速地抽排出去。这一技术的使用，最为明显的优势就是避免上隅角出现瓦斯积聚的问题，确保生产安全性，还能提高生产效率。上隅角瓦斯抽采技术本身也是一种辅助抽采的方式，在规定范围内使用，以预防出现上隅角瓦斯积聚的问题。

其次，在该矿井范围内，开采区域内使用的是顶板走向钻孔抽采技术，解决瓦斯含量高的问题，经过全面的探索已经可以满足运行的标准，这一技术的操作环节，对于现场的工作面中瓦斯涌出的规律总结和分析，以明确最为精准的钻孔位置，从而提高瓦斯治理效果，满足煤矿开采的要求。最后，在矿井内设置挡风帘装置。通过吊挂的方式安装挡风帘，工作人员还要合理地调整底板和底部的空隙，将其控制在合理的范围内，同时和封口柱子的距离超过0.5m 的情况下，要进行倒挂设置，和煤壁相邻1～5m 的空间内进行倒挂处理，通常应该间隔0.5m 布置，并利用网丝进行煤壁与顶部连接，在电缆安装中，如果需要穿越风帘的部件，工作人员应用联网丝进行封口连接从而可以规避漏风的问题，同时吊挂按照流线型的方式设计，预防出现边角部位的积聚问题。在上隅角挡风帘的布置中，工作人员结合矿井内的具体情况做出位置的调整，如果风帘的倒挂安装位置不能达到相应标准，则应该进行动态化移动吊挂装置，且检验人员积极组织开展监督与检查的工作。

挡风帘安装前，必须做好各项准备工作，一旦检查存在问题要及时采取处理措施。对于上隅角瓦斯检测点来说，总计包含12 个测点，每班通常要检查3 次，如果经过检测后发现存在数值偏高的情况，现场作业人员要在原基础之下适当地增大检查的频率，并且及时向相关部门报告。在挡风帘的移动设置中，现场作业人员如果在综采队机尾20m 内立即停止开始作业，在全部完成移动后才能继续作业。上隅角部位上的作业人员必须加强挡风帘的监控管理，并且落实保护性措施，在移位操作时，现场人员做好管理与控制，保证位置精度合格，移动速度比较快，从而满足当前的运行要求，预防发生安全事故[5]。

4.2 四位一体治理措施

该治理方案的应用中发挥出主要作用的是地面永久瓦斯抽采泵站，同时建设符合系统运行需要的井下移动瓦斯抽采泵站，在该基础之下，结合工作面中的风量参数，选择使用合理的调整性措施，发挥出U型通风系统的优势，并且完善抽采工艺方案，对现场展开全面性覆盖试验检测，该技术的使用可以符合当前的瓦斯治理效果，应用价值比较高，具体包含下述几个方面：

第一，重视本煤层钻孔的抽采作业。该工作的应用有效地去除煤层透气性方面的不足，同时还能解决煤层厚度过大造成的不利影响，主要是工作人员通过科学设定煤层钻孔长度、间距、预抽采方式等，并根据“两堵一注”的封孔技术实施钻孔有效进行，提高抽采的作业效果。同时，现场作业人员加强对于孔口复压的控制，将其控制在15kPa 以上，预抽的时间通常在9个月以上，确保矿井内的瓦斯浓度降低到标准的范围内，符合现场作业的标准和要求。

第二，施工高位定向抽采钻孔。现场作业人员综合分析煤层的特点，分析现场作业的标准和要求，需要在工作面切眼之间相距500m的钻场内组织施工，并且在40～50m的不同层位上实施分支钻孔作业，可以确保上隅角的瓦斯浓度控制在合理的范围内，也能加强顶板裂隙瓦斯的处理。

第三，中位截流抽采钻孔。该方法的作用是处理特殊阶段的瓦斯问题，比如拉架、放煤等，以满足系统内的抽采作业要求。现场作业人员在连续性钻进环节，与工作面切眼间隔超过50m 的施工面上布置一个中位截流钻孔，这样可以满足在顶板垮落现场的瓦斯，进而可以有效地提升瓦斯抽采治理的效果，提高矿井作业的效果与安全，规避现场安全事故。

5 结语

针对于高瓦斯矿井来说选择合适的通风技术，加强现场的监测与管理，降低瓦斯浓度，确保现场开采作业顺利实施。目前很多种通风技术应用到实际中，技术人员考虑到现场的情况，选择合适的通风技术，并加强现场管控，从而提高矿井作业安全性，推动采矿事业进一步发展。