矿山开采过程中瓦斯综合治理工作

摘 要：矿山资源是我国重要的自然资源，在社会经济和各行业中发挥出了巨大作用。隨着社会发展对矿山资源的需求量的逐步提升，矿山企业需要提升生产效率，保证生产质量。为提升矿山生产的安全性，必须对瓦斯进行综合治理。本文以刘家梁矿治理瓦斯的具体措施为例，结合开采过程中治理瓦斯的要求，对矿山瓦斯治理的现状和具体要求进行分析，以期最大限度降低瓦斯事故对矿山企业生产的影响。

关键词：矿山开采;瓦斯;综合治理

瓦斯是矿山开采的各个环节中的重要威胁，瓦斯治理的水平关系到矿井安全和生产效益，瓦斯事故容易引起严重的开采事故，因此，妥善治理矿山瓦斯十分必要。需要正确认识矿山瓦斯治理的重要地位，坚持以人为本，坚持可持续发展战略，积极开展瓦斯治理工作。

1 矿山开采及瓦斯状况

刘家梁矿位于山西省原平市轩岗镇，井田面积约10.27km2。矿井生产水平为+965m水平，1983年底投产，2002年并入同煤集团，2013年底矿井证载批准生产能力核定为2.4Mt/a。刘家梁矿属高瓦斯矿井，2017年瓦斯测定报告：矿井相对瓦斯涌出量为17.26m3/t，绝对瓦斯涌出量53.25m3/min。开采煤层为2#、5#，有513区和221区两个生产采区。

刘家梁矿5135工作面布置如图1，本工作面长度为125m，煤层厚度平均为9.2m，确定工作面的采高为2.3m。本工作面采无锡盛达MG380型采煤机，采煤机滚筒厚度为0.6m，确定截深为0.6m。5#煤层属高沼气煤层，瓦斯涌出量较大，煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数29.77-37.5%， 5#煤层有自燃倾向，自燃发火期3～6个月。

2 矿山瓦斯危害分析

矿山中的瓦斯和是一些物质在转化成煤的过程中由厌氧菌分解纤维素和有机质产生的，与煤形成了共生关系。瓦斯以CH4为主，还包括N2、CO2等气体以及少量的烃类物质，持续的高温和高压是瓦斯形成的重要的有利条件。瓦斯中的甲烷具有易燃易爆的特性，瓦斯爆炸是一种矿山中常见的安全事故，但瓦斯的危害还包括由瓦斯引起的窒息以及瓦斯燃烧引起的火灾和尘爆。

2.1 瓦斯窒息

矿产资源和瓦斯是共生关系，矿井中常常以游离和吸附的方式积累了大量的瓦斯，如果矿井中的瓦斯不能通过通风系统得以成功的稀释，或是出现煤层瓦斯涌出大量瓦斯气体在井下积存，而处于此环境中的矿井工作人员会有缺氧窒息的危险，严重时可能会造成窒息死亡。

2.2 瓦斯燃烧

矿山煤层中本身瓦斯含量较高，尤其是进行深层煤层的开采工作时，通常会在一定区域内形成瓦斯聚集，尤其是通风系统效率不高、运行不稳定的区域。如果井下作业过程中遇到通风不畅的情况，一旦遇到明火，就可能会造成瓦斯燃烧，由于瓦斯的分布比较集中、范围比较广，因此会造成严重的火灾事故，危及设备和工作人员的安全。

2.3 瓦斯爆炸

矿井中的瓦斯浓度达到一定的范围时，如果遇到明火，可能会引发瓦斯燃烧，严重时可能会造成瓦斯爆炸，这主要取决于瓦斯的分布状况与瓦斯浓度，瓦斯爆炸的浓度范围一般为5%～16%之间。低于爆炸浓度范围会形成燃烧带而稳定地燃烧一段时间，且不会形成爆炸。瓦斯爆炸通常是瓦斯浓度达到浓度极限后，由于如照明设备、爆破产生的火花或静电摩擦产生的火花的出现，遇到明火产生瓦斯或粉尘的爆炸，往往会引起连锁爆炸，严重威胁生产安全。

3 瓦斯综合治理工作要点

3.1 明确瓦斯事故的成因

一方面，在我国，虽然矿产资源储量巨大，但是矿山的开采条件较差，矿山的地质情况复杂，煤层分布杂散，对矿山开采过程中的防护工作提出了巨大的挑战。且由于我国的矿山以地下矿山为主，开采深度较大，加大了通风难度，提高了瓦斯事故发生的可能性。此外，我国的矿山以烟煤为主，烟煤的成煤较新，相比之下会伴随更大规模和数量的瓦斯存在，进一步加大了瓦斯事故的发生率。

3.2 加强控制瓦斯燃烧与爆炸条件

在矿山生产过程中，瓦斯气体在一定的温度和氧气浓度条件下，易达到爆炸极限，如果此时产生了火花，会引起瓦斯事故。为实现对瓦斯燃烧和爆炸事故的有效预防，必须形成综合性的预防与治理方案来预防和应对瓦斯事故的。在瓦斯事故治理中，最有效的手段是控制引发瓦斯燃烧或爆炸的因素，除了在开采巷道中设置高效的通风系统，加强通风，避免瓦斯积聚，还需要从运行模式和管理制度入手，加强瓦斯燃烧与爆炸的预防。

3.3 提高矿山开采的安全性

为进一步提升矿企的瓦斯管理能力，预防矿山开采工作中瓦斯安全问题的出现，必须对生产过程中的隐患进行排查和预防。首先，瓦斯监测系统是矿山企业所必备的，借助于瓦斯监测系统，能够对瓦斯情况产生及时的了解。其次，在进行矿山开采工作之前，需要对矿山中的瓦斯浓度进行预判。确保开始开采工作后，开采工作人员的安全不会受到瓦斯气体的威胁。此外，根据矿山生产的各项指标，对于可能会发生的危险进行科学预防也是矿企生产的一项重要工作。

4 刘家梁矿瓦斯治理亮点

4.1 综放工作面的瓦斯治理

根据综采工作面瓦斯来源的不同，分别采取了立体抽放的方式进行治理，第一，对于上、下隅角，进行严格垛袋封堵，并对上隅角进行埋管抽放。第二，加强了瓦斯抽放钻孔施工质量，保持工作面斜交高位钻孔至少有16个以上同时抽放，第三，底抽巷瓦斯抽放，通过5135底抽巷布钻孔对工作面进行提前预抽及边采边抽，有效的降低了5135工作面瓦斯。

4.2 掘进工作面瓦斯治理

5#掘进工作面采取“提前预抽”与“边掘边抽”相结合的方式，拓宽瓦斯释放带的宽度。形成了“抽、排、卸、固”的作业模式。“抽”是对于超前区域进行预抽以降低瓦斯含量;“排”是在工作面超前范围短钻孔，掘进与钻孔同时进行，有助于加速瓦斯释放;“卸”是采取长钻孔（60m）对工作面瓦斯和地应力超前卸压，促进瓦斯均匀涌出;“固”是对顶板超前灌注马丽散、美固宝以加固顶板，防止工作面漏顶。

4.3 刘家梁矿瓦斯治理效果

工作面瓦斯抽放率达70%以上，保证了工作面安全生产，立体抽放对治理5#煤层瓦斯取得良好效果。5136进、回掘长距离（进、回风顺槽1240m）工作面实施5136底抽巷提前预抽，及掘进期间施工排放钻孔，有效降低了掘进期间瓦斯涌出，将瓦斯浓度控制在安全范围内：工作面回风流瓦斯控制在0.4%左右，抽放率66%。

5 小结

总而言之，为了进一步将矿山开采作业过程中瓦斯造成的安全威胁降至最小，需要制定并应用瓦斯综合治理技术。这离不开基础通风设备的建设，通过井下通风管道将井下的瓦斯气体释放或稀释，并良好的应对瓦斯涌出。从而有效提升开采效率，提高矿山开采作业的安全性，保证矿山生产的安全稳定运行。

参考文献：

[1]张振，张松.煤矿开采过程中瓦斯综合治理工作探究[J].建筑工程技术与设计，2019（9）：425.

[2]李伟.辛置煤矿2-106工作面瓦斯综合治理技术研究[J].煤矿现代化，2019（6）：183-185+188.

作者简介：

左珍（1988- ），男，汉族，山西怀仁人，2016.06毕业于太原理工大学（采矿工程），本科，助理工程师，通风与安全。