浅谈矿井建设工程中瓦斯突出问题的防治

（华能云南滇东能源有限责任公司矿业分公司，云南 曲靖 655508）

当前，我国经济形势持续好转，各行各业的快速发展加大了对能源的需求，煤炭及天然气依然是我国最主要的能源供应方式，相应的各种煤炭和天然气矿井建设项目越来越多。在矿井项目建设过程中，施工安全十分重要。井下作业条件差、空间狭小、地质复杂，各类潜在危险源较多，稍不注意就会引发各类安全事故。

在引发矿井事故的各类危险源中，瓦斯是引发燃烧及爆炸事故的罪魁祸首。因此，研究矿井建设工程中的瓦斯防治措施，具有重要的理论意义和工程价值。针对矿井建设工程中的瓦斯防治措施，国内外很多专家学者都开展了卓有成效的研究工作，并且取得了丰硕的成果。该文中，笔者结合多年矿井建设工程的安全管理经验，从分析矿井瓦斯基本概念入手，分别从人员、制度、意识和设备等方面指出了当前我国多数矿井建设工程项目中存在的瓦斯安全问题，并列举了应对矿井建设工程中瓦斯突出问题的防治措施，希望能够为同类工程项目建设提供借鉴。

1 矿井瓦斯基本概念

瓦斯的主要成分是烷烃，以甲烷为主，会伴随少量乙烷、丙烷、丁烷和其他微量惰性气体，密度远小于空气。纯净的瓦斯气体是无色、无味的，很多时候由于甲烷分子与芳香族化合物的碳氢分子共存，当碳氢分子含量较高时瓦斯会带有苹果香味。当瓦斯在空气中所占比例较高时，会排挤掉一部分氧气，造成人员呼吸困难甚至缺氧窒息。据测算，当空气中瓦斯含量大于12%，且氧气含量大于15%时，遇高温热源就会发生爆炸事故[1]。

矿井瓦斯通常吸附于煤体存在，当建设施工或煤炭开采过程中，触发煤层断裂后就会因为气压变化而缓慢或急速地涌出，这在工程学上称为为瓦斯突出。瓦斯突出轻则造成人员呼吸苦难甚至窒息死亡，重则由于处理不及时或不妥当就会引发爆炸事故，因此在各类作业过程中需要重点关注瓦斯含量、瓦斯压力和瓦斯浓度的变化，一旦超标就要及时采取措施进行处理。

2 矿井建设工程中瓦斯安全问题现状

笔者经过调研走访并总结自己的工作经验，认为在当前的矿井建设工程项目中，瓦斯安全问题普遍存在。产生这一问题的原因主要集中在人员、制度、意识和设备等方面，具体如下。

2.1 专业技术人员配备不足

瓦斯安全问题的防范，虽然不是矿井建设工程的主要工作内容，但是处理不好会严重影响项目施工的进度和安全。很多建设单位由于经费或人才储备不足，在矿井建设过程中不配备或配备少量的专业安全员，达不到规定的“1万m2以下的工程配备不少于1 人、1 万m2~5 万m2不少于2 人、5 万m2以上不少于3 人”的标准，况且矿井施工属于特殊作业，需要配备更多的安全员，以防在出现意外事故时不能及时发现或组织抢险。

2.2 建设单位和施工作业人员安全防范意识不强

很多建设单位都会对施工作业人员进行安全生产教育，讲明安全生产事故类型、注意事项和防范措施等，但是作业人员很多时候只是简单地抄笔记、背概念，由于教育效果没有入脑入心、概念原理理解不够灵活深刻，在施工过程中并不会活学活用。建设单位有时对安全防范工作疏于检查，或是囿于受经费限制配备安全防护装备配备数量不足或不能及时更新换代，在一定程度上都会影响到事故预防和防治工作的效果；导致很多时候事故发生后由于预防工作疏忽而造成导致更严重的损失。

2.3 施工作业过程不够规范

在矿井建设过程中，很多单位在地质情况勘探不明或分析判断不清楚的情况下就冒然组织施工，造成工作人员在遇到了困难甚至瓦斯突出事件时，应急预防措施不具有可执行性而手足无措。或者是对例如钻探技术中的钻孔方位、倾角、和深度等技术细节研究不透彻，没有配套采用相关手段进行预测和验证，施工时做不到精准操作、实时监测与分析，导致造成掘进断层的可能性提高，极易引发瓦斯突出事故；有的施工队伍不重视对施工过程中监测数据的分析与预判，不能从大数据中发现隐患苗头，错失将事故消除在萌芽状态的机会。甚至有的施工单位内部各个部门之间有沟通不畅、交流协调不到位的情况，作业人员在进行瓦斯抽采钻孔过程中发现的实际隐患，不能及时传递给相关煤层作业的队伍，最终导致事故发生。

2.4 现场监测措施不到位

很多作业施工单位只是片面强调施工进度和降低施工成本，在施工现场很少或不配备现代化的瓦斯气体压力、浓度监测仪器，或是配备的监测仪器性能老化、监测数据不全面，加上不重视对监测数据的分析与利用，极有可能错失发现安全问题的苗头，不能提前采取措施降低瓦斯气体含量，最终导致事故发生。

3 矿井建设过程中瓦斯突出问题防治措施

针对矿井建设工程中存在的瓦斯突出安全问题，笔者认为需要采取针对性的措施，将矿井建设瓦斯突出问题消灭在萌芽阶段，避免酿成大的事故。

3.1 随队配备专业安全防范技术人员并提高技术水平

矿井建设施工作业单位需要招收或培养专业的安全防范技术人员，定期开展安全知识讲座，并由他们协助培养兼职安全员。在施工过程中，要根据施工小组的人数配备符合规范要求的安全员，一般施工小组不足10 人时可以指定兼职安全员，当施工小组超过10 人时需要配备专业安全防范技术人员[2]。

3.2 完善安全管理制度并提高全员安全防范意识

矿井施工作业单位需要制定安全管理制度及安全事故预防方案，并及时传达给施工班组和全体工程参与人员。施工班组要根据安全管理制度和安全事故预防方案，细化制定出适合该该班组操作的安全工作实施细则。同时，施工单位要配备足量的安全防护装备，并做好性能检测和更新换代。

3.3 加强施工现场管理与矿井突出问题防治

在矿井建设过程中，治理瓦斯突出问题治理的基本方法是通过抽采措施降低瓦斯浓度和压力。抽采分为地面抽采和井下抽采，相比之下地面抽采更安全，也更易于操作。因此，矿井建设时需要预先进行地面抽吸，将待建设项目段的瓦斯浓度和压力降低至突出临界值以下。

矿井建设施工作业单位要在矿井坑道内建立完备的通风和排风系统，确保空气正常流通，并不间断地监测瓦斯含量，做好预警。笔者参与过的某矿井建设工程项目中，矿井通风系统主要由主斜坡道进风口和附加辅斜井进风口2 个部分组成，矿井总进风量114.4 m3/s，其中主斜坡道进风量为71.74 m3/s，占总进风量的63%，经测算总风量中有56%以上的新风受到污染，且系统漏风量达到34.92 m3/s，对该项目进行分析后，决定在主斜坡道旁边专门开凿一个专用的进风斜井，并配置排风扇，使全矿井通风系统的进风总量达到了156.42 m3/s，比原来增加了42.04 m3/s，主斜坡道采取空气幕阻隔措施，避免进风风质受到汽车尾气和其他建筑灰尘的污染，使新风的污染率降低到了15%，经监测该通风系统满足了施工需要。

笔者在参与某矿井建设工程项目时，对某矿井进行了地面抽采试验。该试验采用矿井上下联合抽采工艺，首先建设地面压裂抽采井进行地面压裂抽采，然后利用采动区井对覆煤层进行瓦斯泄压，接着在抽采井下布设底板抽采系统和顺层辅助抽采系统，同时拦截下伏邻近层的泄压瓦斯，经过这些工艺，实现使抽采效果达到标准符合要求。具体工艺流程如图1 所示。

该项目施工时，在地面压裂抽采前，探测数据显示该段巷道单孔瓦斯体积分数可达50%~60%、但流量较小，采用0.01 m3/min 的抽采流量进行抽采。在抽采一段时间后，观测数据显示单孔瓦斯体积分数降到了30%~45%，判断瓦斯压力下降、开始移动，此时布设底板抽采系统并布设顺序辅助抽采系统，同时增大抽采流量，控制在0.03 m3/min，即将抽采流量提升3 倍。持续一段时间后，继续监测数据，发现平均瓦斯体积分数由0.46%~0.50%下降到了0.20%~0.30%，此时符合施工条件，安全性得到了保障。

图1 某矿井建设工程项目瓦斯抽采流程示意

4 结论

矿井建设工程项目在达到合同规定的建设质量、工期和成本控制目标的基础上，还要做好安全风险管理。由于 在矿井建设工程项目中的普遍存在瓦斯突出问题，因此需要对其防治措施进行重点研究，防止因疏忽大意或防范措施不到位而造成重大安全事故的发生。

该文分析了矿井瓦斯的概念和性质特点，结合作者工程的经验并在总结文献的基础上，指出了当前我国矿井建设工程项目中存在的安全问题，例如专业技术人员的缺失和不足、建设单位的制度不健全、施工作业人员安防意识不到位、施工作业不够规范、现场监控措施效果不明显以及重大技术攻关力度不够等，并针对这些问题制定了防范措施。这些措施的效果需要在今后的工程实践过程中进一步检验，并根据工程实践结果总结出新的更有效的措施，这些是今后需要完善并深入研究的方向。