兖州矿区防治瓦斯的有效措施
添加时间:2010-6-8
兖州矿业（集团）有限责任公司在对矿井瓦斯治理方面存在的问题分析的基础上，认真制定和执行各项规章制度，同时与有关单位共同开展科技攻关，积极应用先进的矿井瓦斯治理新技术，有效地保障了矿井的安全。
1 综合机械化放顶煤开采的瓦斯与煤尘防治
近几年来，兖州矿区不仅在综合机械化放顶煤开采技术研究方面得到了快速发展，而且在瓦斯与煤尘防治等方面也有显著提高，并带动了相关专业及安全保障技术的发展，形成了完整的厚煤层综合机械化放顶煤开采技术体系及安全保障体系。
兖州矿区的瓦斯与煤尘防治技术包括以下几个方面：
① 建立稳定可靠的通风系统，工作面的高产和矿井的集中生产为此提供了有利条件，由于工作面生产能力较大，工作面配风一般在800
/min以上。
② 完善瓦斯监测系统，包括设立专职瓦斯检查员巡回检查，利用束管色谱监测系统对工作面回风隅角及工作面风流气体化验分析，在工作面回风顺槽设置瓦斯超限报警断电装置等。
③ 首创并推广应用“工作面超前动压区长钻孔双向静压注水技术”。这是一项预防性措施，利用工作面超前支承压力使工作面前方一定宽度的煤体产生较多次生裂隙的有利时机，对综合机械化放顶煤的煤层进行静压注水，煤体水分可增加到1.8%左右，降尘率达81%。
④ 兖州矿区与科研单位合作研制了一种多功能的自动喷雾控制阀来完成液压支架移架自动喷雾及放煤口自动喷雾，保证了防尘设施的正常使用，均取得了比较好的防尘效果。
2 高产高效综放工作面瓦斯综合治理
兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿5318综合机械化放顶煤开采工作面为国家攻关项目“高产高效综放成套设备与工艺研究”的实施工作面，随着设备的增多、采高增加和回采速度的加快，瓦斯的涌出量也在增加，矿井“一通三防”工作面临着严峻的挑战。该矿为此采取了一系列的治理措施，有效地减少和控制了采空区、回风隅角处次来压瓦斯的涌出，取得了良好效果。
① 加强通风管理。根据采场及联络巷推进变化的情况，调整优化了通风系统，生产期间的风量确定为1000～1100
/min，风速1.32～1.80m/s，风流的温度23～25℃，回风流的瓦斯浓度控制在0.5%以下，并且视瓦斯涌出情况、粉尘浓度、工作面温度等参数变化情况来调整风量，同时，与通风系统有关的溜煤眼严禁放空。
② 均压通风。拆除进风巷的废旧墙体，增加进风断面；上胶带上山调为低压区，采空区的气体部分从此泄出；根据气体的变化情况。回风巷控制工作面的风量为800～1100/min。
③ 增设安全设备。在进回风巷均安设了沼气传感器，一旦初次来压瓦斯大量涌出的时候，电气设备能够自动报警断电；采煤队将氧气、沼气“两用仪”挂在回风隅角处，由瓦斯员、回柱人员负责检查仪器，对瓦斯涌出量实行有效的连续监测；回风隅角安设2.2kW局扇，增加通风压力；回风隅角处设置隔离风障，防止风流进入支架后方，涌出瓦斯；工作面设专职瓦检员，在工作面回风巷（下出口以外10m处）、回风隅角、工作面溜头以上5m处的风流中、工作面中部风流中4个重点位置设置瓦斯检查点；工作面上顺槽局部（切眼上头绞车窝、5318新二联上口至老二联及溜煤眼）喷浆堵漏，喷浆料的配比为水泥：石子：砂子=1：2：2，水灰比为0.45，喷浆层的厚度为50mm。
3 兖州矿区防治瓦斯涌出有措施
兖州煤田瓦斯含量较低，但局部地区
成分较高，兴隆庄、鲍店、东滩等矿投产后均出现过局部瓦斯喷出或异常涌出现象，鲍店矿建井期间还发生过小型瓦斯爆炸，可见低瓦斯矿井防治瓦斯事故是十分必要的。
兖州矿区防治瓦斯事故的途径如下：
① 摸清瓦斯赋存情况，积极采取预防措施。影响煤层瓦斯含量的因素很多，同一矿区瓦斯含量的差别往往是由地质构造决定的。鲍店、东滩矿位于向斜轴部，区内发育着次一级宽缓褶皱，裂隙多，易积存瓦斯，形成局部高瓦斯含量区。兴隆庄矿位于向斜轴北翼，基本呈单斜构造，除局部受小断层、小褶皱影响瓦斯含量较高，大部地区含量较低。南屯矿位于向斜轴南翼，主体呈单斜构造瓦斯含量不大，仅东北部受断层及覆盖层岩性影响含量较高。
② 搞好通风管理，控制瓦斯涌出。生产矿井中后期瓦斯主要来自采空区，特别是无煤柱开采的采空区连成一片，区内积存大量瓦斯。负压通风的矿井增加矿井风量、改变通风系统破坏压力平衡、分层开采时分层密闭频繁启闭，都会使采空区瓦斯涌出量增大。采用均压通风，有利于防止煤层发火，但易造成采空区瓦斯积存。厚煤层综放开采给瓦斯管理带来一定困难，搞好综放面、采空区瓦斯管理及防止采空区瓦斯大量涌出是一个新课题。
③ 加强局部通风管理，防止瓦斯积聚。使用专用的变压器、电缆和开关，实现“双风机双电源”，确保局扇正常运转；管好供风风筒，减少漏风，使工作面有足够的风量；安设风、电、瓦斯闭锁装置，防止工作面停风或瓦斯超限时带电作业。此外，搞好盲巷管理与瓦斯排放、加强机电设备与放炮管理、消灭引爆火源等都是必要的常规措施。
4 煤矿沿空掘巷瓦斯涌出防治技术
兖州矿业（集团）公司东滩煤矿通过对煤层瓦斯赋存状况及采空区瓦松积存状况的研究，探寻了沿空掘巷的瓦斯涌出规律，并根据本矿沿空掘巷瓦斯涌出的实际提出了针对性的防治技术，取得了良好的效果。
东滩矿虽为低瓦斯矿井，投产以来没有出现过重大的瓦斯事故，但是3层煤中的瓦斯分布呈现出明显的不均衡性，存在着局部的瓦斯富集区，瓦斯隐患和瓦斯异常的现象却时有发生。此外，综合机械化放顶煤无煤柱开采使得相邻的采空区连成一片，采空区的空间范围大、漏风渠道多，沿空巷道与某一个老巷道联通以后就会与大片联通的老空区构成统一的联动空间，所以要比实体煤采掘工作面的瓦斯波及范围大得多，在此范围内的任意一个瓦斯富集带都可能影响到沿空巷道。
在掘进通风系统合理及正常的条件下，沿空掘进巷道的瓦斯涌出量为0.15~0.5/min，瓦斯浓度一般不会超限；但是在沿空掘进工作面通过地质瓦斯富集带、沿空掘进巷道通过采空区瓦斯积聚区及老巷道老硐室和高冒落区、与沿空巷道有漏风联系的通风系统发生变动（如风门开启、局部通风机位置变动、风门位置移动、风向改变、密闭遭破坏等）导致沿空巷道相对压力低于瓦斯积聚区、沿空巷道漏风通路风阻有比较大降低的时候，沿空掘进巷道内的瓦斯就有可能增大，甚至超限。
从实例中看出：沿空掘巷瓦斯积聚是瓦斯威胁最严重的地点；沿空掘巷瓦斯积聚均发生在局扇停风、风筒脱落影响域内通风系统变动等通风异常条件下；沿空掘巷瓦斯积聚的瓦斯涌出均系采空区瓦斯外泄，在巷道掘透采空区内的废弃巷道时应特别注意。为此，他们在掌握瓦斯富集规律的基础上，做好瓦斯的预测、预报，掘进巷道接近采空区隐蔽工程的时候，要象巷道贯通一样采取预防措施，实现对瓦斯的有效监控。
5 东滩矿“大通防”体系见成效
近年来，兖州矿业（集团）公司东滩煤矿建立煤矿通防管理的新观念，使通防工作实现全方位管理和全面受控，促进了通防管理的体系建设，为矿井安全生产提供了可靠的保障。
他们通过建立“大通防”体系，促使通防工作实现规范化和科学化。具体措施如下：强化教育和培训工作，全面提高安全通防意识；完善制度，落实责任，使通防工作质量全面提高；确保“一通三防”的资金投入，提高通防装备的现代化水平；认真执行通防工作例会和通防隐患排查制度；强化技术管理，为通防工作提供技术支持；坚持通防工作目标化管理，消除重大事故危险源。这个矿按照“装备、培训、管理”并重的原则，安装了HSS-200型束管监测分析系统，对、CO、
、
等有害气体实现了时时监测，提高了分析预报的技术水平；安装了煤层自然发火早期预测预报装置，能够超前分析
等煤层自然发火标志性气体的微量，进一步提高了防火工作早期预报的准确性和超前性；安装了P6000干线扩展控制器。
采煤工作面具备了瓦斯超限自动报警断电功能，提高了采煤工作面的抗灾能力；设置了600/h大流量智能化制氮机，并对地面制浆站进行改造。此外，他们注重技术管理和业务协调，强化业务部门通防管理的职责，重点由综机公司、机电科负责完善胶带“六大保护”，确保灵敏可靠，完善胶带大巷的消防洒水管路，加强机电设备积尘的管理。机电科加强对机电设备防爆检查，坚持每周通报制度，出现失爆现象按事故严肃处理，基本杜绝了机电设备失爆现象。主要胶带巷和采区胶带巷实现了独立通风，消除了安全隐患，有效控制了煤尘、瓦斯爆炸及胶带着火重大危险事故。
6 掘进工作面局部通风机长距离通风稀释瓦斯
兖州矿业（集团）公司东滩煤矿一采区1303准备面走向长度为2400m，1303运顺煤巷掘进面实际单台局部通风机独头供风长度达到2450m。1303运输顺槽的断面为12.5
。做好局部通风技术工作、保证掘进工作面有充足的风量成为安全生产的关键。
他们首先根据掘进工作面需要风量计算，然后按照瓦斯及二氧化碳涌出量和同时工作的最多人数需风量验算，最终选择掘进工作面的需要风量为210/min。根据掘进巷道断面及现有风筒情况，先采用Φ700×20000mm的强力风筒1000m，继而采用Φ600×10000mm的胶质风筒1450m进行供风，累计供风长度为2450m。根据局部通风机所需风量及该矿局部通风机设备情况，选择2BKJNO6.0/38型局部通风机。工作面风量为246/min风速为0.32m/s，迎头风量充足，达到所需风量的要求。工作面风流中，为0%，为0.12%，温度为26.5℃，有效稀释了瓦斯浓度，杜绝了瓦斯积聚、超限现象。局部通风机连续运转近半年，没有出现“喘振”现象。
应用实践证明：2×18.5kW对旋式局部通风机同Φ700和Φ600风筒的配套是成功的，强力风筒未出现鼓坏、接头拉开及破口漏风等情况，供风可靠；加强局部通风机的管理以及提高风筒的吊挂、安装质量是减少局部阻力和摩擦阻力的关键，能够有效地提高局部通风机的工作效率；严格风筒的检查考核、杜绝风筒接头和破口漏风，能够有效地提高风量；“三专两闭锁”供电及“风电”“瓦斯电”安全闭锁装置的采用，提高了掘进工作面的防灾抗灾能力，确保了安全通风。
7 风压调节在沿空综放面回风隅角瓦斯管理中应用
兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿采用风压调节技术调整井下各个地点的通风压力，将“U”形通风系统改为“W”形通风系统，均衡工作面进出口的压力，减少工作面采空区的漏风，使得漏风带出的瓦斯量减少，从而达到控制综放面回风隅角瓦斯的目的。
以23
06面回风隅角的瓦斯治理为例。在23
03和2301运输顺槽联络巷各施工一道调节风墙，降低各自的风压。在2302面管子道施工风障，降低该面轨道顺槽的压力。加快2302面的推进速度使其超前于2306面，让较高浓度的瓦斯留在采空区，对2306面和2302面的生产不会造成影响。加强对2306面和23上02面的压力测定，确保2306面两端头的有效通风断面。
在工作面距运输顺槽3～5m处吊挂一道导风帘，与风流方向夹角为30°～45°，将风流导向回风隅角，增加回风隅角的风量。加强通风设施管理，每天对两工作面巡回检查，严禁两道风门同时打开造成风流短路。加强对2306面轨道顺槽沿空侧有害气体的检测。采煤班长、跟班干部和流动电钳工配备便携式甲烷检测报警仪，在工作面回风隅角悬挂瓦斯—氧气两用仪。采煤机必须悬挂便携式甲烷检测报警仪。采煤机工作时，司机随身携带便携式甲烷检测报警仪，瓦斯浓度达到1.5%时停止作业，切断电源，汇报矿调度室进行处理。
在运输顺槽距切眼不大于150m处安设1台抽排瓦斯风机，接好电源备用，并在风机处备好150m伸缩风筒，一旦回风隅角瓦斯超限立即开启抽排瓦斯风机。在运输顺槽距工作面50m范围内安设甲烷传感器，实现对工作面回风流瓦斯监测。断电后，经处理完毕并确认无问题方可人工复电。
8 煤矿独头巷道瓦斯排放
兖州矿业（集团）公司杨村煤矿对独头巷道瓦斯采取正确的排放方法，并制定出切实可行的安全技术措施，做到了安全排放。
煤矿独头巷道瓦斯排放大体分为两种：
① 掘进工作面临时停风的瓦斯排放。单独使用扎风筒法、挡风扇法、断开风筒法和接三通风筒法等方法都有着各自的优点和缺点。如果瓦斯涌出量特别大，整个掘进巷道全部瓦斯超限，就须在全风压处控制瓦斯浓度并在启动风机时采取特殊措施，可用皮带或木板把风机集风器口挡上，启动风机后再根据瓦斯情况逐渐移开皮带或木板。此法适于全风压供风较大的掘进工作面排放瓦斯。采用断续停开风机的方法排瓦斯是最不可取的。风筒吊挂多使用铁丝，开风机对导风筒冲击很大，风筒吊环与铁丝容易摩擦撞击产生火花而可能引起瓦斯爆炸。
② 已封闭巷道内的瓦斯排放。如果上巷到位而下巷上山没到位，上巷进行了封闭，上、下山贯通时就需启封密闭排放上巷瓦斯。启封密闭排瓦斯时须使用铜质防爆工具。在启密闭前先检查密闭前的瓦斯（如瓦斯不超限可直接启密闭），并安设局扇和风筒，启动局扇对着密闭吹，用铜钎拆开直径不超过100mm小孔，检查施工点瓦斯情况，同时检查回风瓦斯浓度，超过1.5%停止作业，降到1%以下时方可继续拆密闭排放瓦斯。若停工时间不长，上巷封闭区风筒可不撤，排瓦斯时不需重设风筒。拆密闭后先把风筒接到密闭外，并根据瓦斯浓度确定独头巷供风量，在全风压10m处确保测定瓦斯浓度不超过1.5%。巷道没有风筒时就要由里向外接设，每次接风筒前风筒口要多吹一会，保证风筒口10m范围内瓦斯不超过1.5%，然后再对接下节风筒。如巷道瓦斯浓度特别高，须准备短节风筒，由外向里慢慢进行瓦斯排放，切忌急于接风筒，造成回风流中瓦斯浓度超限。
9 综合机械化放顶煤开采工作面回风隅角瓦斯治理
兖州矿业（集团）公司通风处从实践与理论上摸索归纳出了综合机械化放顶煤开采工作面回风隅角瓦斯涌出的规律，通过实施防治措施，进一步提高了瓦斯防治水平，确保了综合机械化放顶煤开采工作面安全生产。
此项研究表明：综合机械化放顶煤开采工作面回风隅角瓦斯涌出的影响因素有煤层瓦斯含量、风量、支护方式、风压、本面采空区范围、工作面周期来压、邻面采空区状况、自然发火等，越接近采空区瓦斯浓度越高，回风隅角顶板处最高。
防治措施有：
① 加大综合机械化放顶煤开采工作面风量。兖州矿区刚推行综合机械化放顶煤开采工艺的时候，把综合机械化放顶煤开采工作面的风量定在650/min以下。理论研究与实践证明，减少风量对综合机械化放顶煤开采工作面的通风安全相当不利，回风隅角瓦斯浓度超限的时候应当配到1000~1200/min。
② 稀释回风隅角瓦斯。如回风隅角瓦斯处于超限的临界值，可使用导风帘、压风稀释等方法，但不宜使用压入式局部通风机。
③ 瓦斯抽排风机。前述措施不能避免瓦斯浓度超限的时候，就应当使用瓦斯抽排风机，这是解决采用U型通风方式的低瓦斯矿井综合机械化放顶煤开采工作面回风隅角瓦斯问题的治本措施。
④ 加强监测。采煤队当班班组长携带的便携式瓦斯报警仪必须悬挂在回风隅角处，进行连续监测；瓦斯检查员每班两次检查回风隅角气体情况，必要时跟班瓦检员随时进行检查；埋设束管，对采空区气体定期抽样分析；在回风隅角处安设安全监测系统的瓦斯传感器，对瓦斯浓度进行实时监测。
⑤ 稳定通风系统。通风系统的改变对综放面回风隅角影响较大，尤其是对沿空、孤岛综合机械化放顶煤开采工作面影响更大，因此综合机械化放顶煤开采工作面的通风系统必须处于稳定可靠状态。
⑥ 其它措施。采用锚网支护的顺槽不易冒落，可以每隔60~80m在回风隅角后面用砂袋或者煤袋砌筑隔离墙避免回风隅角与大面积采空区的直接连通。
10 易自燃煤层采煤面进风隅角瓦斯超限治理
采煤工作面的瓦斯超限一般都发生在回风隅角，进风隅角的瓦斯超限是很少见的，兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿通过对工作面在停采时进风隅角出现瓦斯超限的分析、控制和治理，为防止类似条件下的瓦斯超限提供了参考。
该矿为低瓦斯矿井，但4303工作面的瓦斯含量高，“三带”观测的束管发现采空区存在，说明内有高温点。为防止向采空区漏风而使高温点继续升温，将进、回风隅角没有冒落的部分用装满浮煤的袋子堵上。时隔一天进风隅角的瓦斯超限，浓度达到4%，同时伴有375ppm的CO溢出。
分析其原因是：煤层中本身瓦斯含量高，再加上采空区老顶来压，瓦斯的赋存空间减少；高温点的存在，使得原先被吸附的瓦斯大量解吸；靠近停采线大约20m的顶煤没有放，并联漏风的空间减少，而且回风隅角堵得太严形成一个类似口袋的系统，破坏了正常的“一源一汇”漏风流场，使得瓦斯无法泄漏；停采线的撤架道断面大，使大部分风流直接经其进入撤架道，进风隅角的风压大大降低，在采空区瓦斯压力高于外部压力的情况下瓦斯极易溢出。
治理思路如下：减少停采线的进风量，以降低向采空区漏风的风压；通过埋设的注氮管路向采空区内注入氮气，以降低采空区内的氧气浓度，防止高温点的继续发展；安装1台风机用来稀释进风隅角的瓦斯，以便创造一个安全的撤面环境；保证进风隅角处的氧气浓度不低于18%，瓦斯浓度不高于1%。
实践表明：“三带”观测的束管对此次及早发现采空区高温点和消除CO隐患起到了非常重要的作用；全煤巷矿井的采煤工作面，注浆、注氮管路的敷设和按照流动半径及时掐开，对隐患的处理非常有效。
11 低瓦斯矿井综放面回风隅角的瓦斯治理
兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿改进和完善通风系统，保证工作面有足够的配风量及安设抽排瓦斯风机为主、风障法进行配合，加强各种监测手段的使用为保障，治理综采放顶煤工作面回风隅角的瓦斯，取得了良好的效果。
综合机械化放顶煤开采工作面回风隅角瓦斯的治理方法有多种。当工作面瓦斯涌出量比较大、局部瓦斯积聚严重的时候，很难用单一的方法解决，应根据现场情况综合使用几种方法进行处理。该矿2300综采放顶煤工作面在正常情况下，回风流1的瓦斯浓度为0.2%左右、回风流2的瓦斯浓度为0.4%左右、风筒出口的瓦斯浓度为1.2%左右，已经符合2300工作面回风隅角瓦斯治理的要求。他们采用了加大风量+导风帘法+风机抽排法，在工作面运输顺槽距离采煤面煤壁侧110～120m处安设无火花风机，进行抽排回风隅角瓦斯。风机采用FSWZ-11B型矿用塑料外电机抽出式轴流局部通风机，并且敷设120m左右的伸缩风筒。风筒必须紧贴顶板，否则不利于拉移转载机。
此种方法简单，现场易于操作，风机距离工作面比较远而且噪声比较小，使用效果明显；施工巷道少，减少了工作面之间相互漏风，便于采煤工作配风，有利于保持通风系统稳定。
济二矿的实践表明：采用此法治理回风隅角的瓦斯以后，2300工作面没有发生过瓦斯超限；停风后3～4h内，回风隅角的瓦斯浓度一般不超过3%；该工作面曾经因为检修而停风4h，瓦斯浓度最高为2.7%，瓦斯涌出稳定，抽排以后的回风隅角瓦斯浓度一般不超过1.5%，稳定在1%左右。
专家们指出：这项成果避免了尾巷施工和瓦斯抽放管路的施工维护，而且不影响采煤工作面的正常推进，效果是非常显著的。
12 “孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面瓦斯防治
最近，兖州矿业（集团）公司东滩煤矿通过对4303“孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面瓦斯赋存状况及瓦斯涌出规律的分析，确定了其瓦斯防治的重点，为“孤岛” 综合机械化放顶煤开采工作面有效治理瓦斯及实现安全开采提供了成功的经验。
东滩矿4303“孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面位于四采区的中部，上部为4304工作面一分层的采空区，下部为4302综合机械化放顶煤开采工作面的采空区，工作面的长度为200m，走向长度为2000m，其轨道顺槽与4302综合机械化放顶煤开采工作面的采空区之间留有3m厚的煤柱，运输顺槽沿着4304工作面一分层的采空区顶空掘进。该工作面采用“U”型通风，计划配风为800/min。
4303“孤岛” 综合机械化放顶煤开采工作面的煤层瓦斯含量为3.6～6.7/t，当工作面推进到120m的时候，回风隅角的瓦斯浓度为1.4%；回风流中的瓦斯浓度为0.3%；当工作面推进至240m的时候，上述指标分别达到了1.8%～3.5%（按照不超过1.5%来管理）和0.55%。“孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面的两侧均为采空区，工作面的后方及两侧存在着3个瓦斯库，加之又是无煤柱开采，采空区的冒落空间大，本工作面的采空区与相邻工作面的采空区连成一片，形成了复杂的多源多汇漏风通道，又因为巷道的受压变形大，漏风量增加，给瓦斯的防治带来了较大的难度。
考虑到“孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面的特殊环境，加上综合机械化放顶煤开采工艺的特点，并且结合“孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面的瓦斯浓度分布及其涌出规律，他们确定了“孤岛”综合机械化放顶煤开采工作面开采过程中的瓦斯防治重点为工作面的回风隅角、两侧邻面采空区、支架顶部、放煤空间、溜槽底部等。在4303综采放顶煤工作面的开采过程中，又依据不同时期的瓦斯涌出情况，有针对性地采取了区域性均压、工作面两顺槽堵漏、合理配风防治瓦斯、回风隅角的瓦斯治理方法、导风帘法、钻孔引排法、抽排风机法等相应的措施，取得了良好的效果。
