掘进工作面瓦斯综合治理措施的技术实践

掘进工作面瓦斯综合治理措施的技术实践

李彬

陕西双龙煤业开发有限责任公司

摘要：煤矿瓦斯事故是最严重的矿井自然灾害之一，是长期制约着我国乃至全世界煤矿全生产工作的一个重要问题。掘进工作面作为作为瓦斯事故的高发区域，做好掘进工作的瓦斯治理工作具有十分重要的意义。本文首先分析了煤矿掘进工作面概况，从安全生产现状、瓦斯赋存状况、抽放方法、引起事故危险因素等进行了分析，为合理确定工作面瓦斯抽放方法提供了理论依据。在此基础上，进一步研究瓦斯爆炸、突出的条件及影响因素，提出预防瓦斯爆炸、突出的预防措施。最后对煤矿的安全生产管理提出了综合的建议与措施。

关键词：煤矿瓦斯掘进区域来源分析治理措施

0引言双龙煤矿位于陕西省黄陵县城西北40km处，行政区划属陕西省黄陵县双龙镇管辖。工业广场距西（安）～延（安）铁路秦（家川）～七（里镇）支线张湾车站约10km，距西黄高速38km，店头至上畛子公路由井田北部经双龙镇穿过，矿区交通较为便利。该矿为高瓦斯矿井，2号煤层属于Ⅱ类自燃煤层，煤尘具有爆炸危险性，水文地质类型“复杂”，无地热危害，无冲击地压现象。

依据陕西省煤炭生产安全监督管理局《关于2014-2015年度第三批矿井瓦斯等级鉴定结果的通知》（陕煤局发〔2015〕90号），该矿瓦斯绝对涌出量35.14m³/min，相对涌出量11.53m³/t，二氧化碳绝对涌出量1.46m³/min，相对涌出量0.49m³/t，回采工作面绝对瓦斯涌出量6.07m³/min，掘进工作面绝对瓦斯涌出量2.61m³/min，为高瓦斯矿井。

矿井采取防治瓦斯的主要措施：矿井设立“一通三防”组织机构；规章制度齐全，执行良好；编有符合矿井实际的年度灾害预防和处理计划。矿井通风系统合理；在回风井井口设有防爆门；通风设施齐全完整，设专人负责检查维修。矿井配备光干涉瓦斯检测仪30台，便携式甲烷检测报警仪180台。矿井设有地面固定瓦斯抽放泵站，在回风立井建设抽放系统，站内装备两套2BEC72和2BEC62型抽放泵，工业场地建有2BEC52型抽放泵，均1用1备。抽放主管路分别为∅660mm、∅508mm、∅450mm，三套系统分别进行工作面本煤层、高位钻孔和上隅角的抽放。该矿设有KJ110N型安全监控系统，地面监控中心有主机2台，全矿设48个分站。定期对两台主要通风机进行了风机性能测定、通风阻力测定、矿井反风演习工作。

1、掘进工作面瓦斯治理方案的提出

为切实做好108运输顺槽掘进工作面瓦斯治理工作，杜绝工作面掘进期间发生瓦斯超限事故，做到先抽后掘、超前治理，结合矿井实际情况，特编制本方案，要求各相关单位严格贯彻执行。

1.1瓦斯治理方案的编制依据

根据《煤矿瓦斯抽采达标暂行规定》、《煤矿瓦斯抽放规范》【AQ1027-2006】及《煤矿安全规程》中有关条款规定编制。

1.2掘进工作面概况

108运输顺槽设计长度为1430m，巷道为矩形巷道，设计断面为14.5㎡（巷道宽5m，高2.9m），采用锚网索支护。掘进工作面通风采用FBDNo8A/2×55KW型局部通风机压入式通风，2＃煤层原始瓦斯含量为4.85m3/t，煤层为Ⅱ类自燃煤层，煤尘具有爆炸性。

2、瓦斯治理方案

2.1瓦斯治理方法

108运输顺槽掘进期间采用“边掘边抽”的瓦斯治理方法对工作面瓦斯进行治理。坚持“先探先抽、先抽后掘”的原则，瓦斯和油型气探放钻孔终孔位置超前掘进工作面不小于30米，确保掘进工作面安全生产。

在108运输顺槽右帮（掘进方向）每80m设置一个瓦斯抽放钻场（1#钻场距措施巷口20米），钻场为三角形，高度与巷道高度相同，钻场深1.5m,长7m。

每个钻场布置4个钻孔，1#、2#孔为顶底板钻孔，3#、4#为边掘边抽钻孔（具体参数见表1）。钻孔孔径为94mm，孔深150m；开孔孔径为133mm，长度6m。

表1边掘边抽钻孔参数表

钻孔施工顺序：顶底板钻孔→边掘边抽钻孔

图一：钻孔正视图

图二：钻孔左视图

图三：钻孔俯视图

说明：

1、图中所示单位均为mm；

2、钻场间距为80m，工作面距钻孔终孔距离必须大于30m.

2.2封孔方式、材料及封孔工艺

钻孔封孔方式采用袋式聚氨酯封孔，封孔长度6m，封孔管采用Φ90mm的阻燃抗静电PVC管，钻孔与集管器用Φ90mm聚氯乙烯软管连接，集管器与Φ325mm瓦斯抽放支管采用Φ108mm管路法兰连接，连接时必须按要求安设压力计、“V”锥等监测装置。

2.3抽放管路敷设

（1）管路敷设要求

在108运输顺槽右帮(按掘进方向)沿巷道顶板敷设一趟Φ325mm×6m抽放管路，抽放管路采用锚杆吊挂，管路距巷帮100mm，吊挂高度距顶板为300mm，与西翼回风巷敷设的Φ660mm×6m干管连接，利用2BEC-72型瓦斯泵进行抽放。

（2）管路吊挂锚杆的施工

在108运输顺槽右帮(按掘进方向)施工吊挂锚杆，锚杆采用Φ22mm×2250mm的螺纹钢锚杆（采用3节树脂药卷端锚），间距3.0m，锚杆外露150mm，距巷道中心线2240mm，用不小于Ф16mm花篮螺栓及抱箍（不小于50mm扁钢）吊挂，吊挂连接螺栓直径不小于20mm。

（3）抽放管路附属装置及设施安装要求

①108运输顺槽瓦斯抽放管路在108运顺风桥处分别安设一个涡街流量计及测定CH4、CO、温度传感器。

②在瓦斯抽放管路过风桥后低洼处设置一组放水器、除渣器。

③自巷口开始每300m安装一个三通阀门；每80m即钻场处安装一个φ325mm变φ108mm的异径三通，三通口朝向巷帮且平行顶板，并安装DN100闸阀。

④钻场内集管器采用φ219mm瓦斯抽放管加工，在集管器侧边安设一个自动放水器。

⑤管路每100米打设一个接地极，接地电阻严格按照《煤矿安全规程》第四百八十三条要求执行。

(4)钻场计量装置安设标准

①钻场必须安设流量、负压、计量装置，以便检测抽采数据。

②每个钻孔必须预留有能测单孔参数的措施孔。

3、安全技术措施

3.1吊挂眼施工

⑴钻眼前首先检查钻眼地点的安全情况，敲帮问顶，严禁空顶作业。

⑵钻眼过程中，必须有专人监护顶帮安全，并注意观察钻进情况。

⑶有下列情况之一时不得钻眼，处理后方可作业：

①施工点附近20m范围内瓦斯浓度达到1%或局部积聚瓦斯浓度达到2%时，以及其它有害气体超过《煤矿安全规程》规定时。

②风量达不到《作业规程》规定或施工点出现微风、无风时。

③供水管内无水，防尘设施不齐全或防尘设施损坏、失效时。

⑷钻眼时要随时注意煤岩帮、顶板情况，发现有片帮、冒顶安全隐患时，必须立即停止工作，撤出人员，并进行处理，确认无危险后再恢复施工。

⑸钻眼时，钻杆不要上下、左右摆动，以保持钻进方向，钻机前方、钻杆下方不要站人，以免钻杆折断伤人。

3.2管路安装施工

⑴抽放管路入井前应采取防腐蚀措施。

⑵在进行正常操作时，需仔细检查操作环境的安全状况，不安全不操作。敷设管路时，要严格按照设计施工。

⑶管路与其他设施和设备的安全间隙必须满足《煤矿安全规程要求》。

⑷接管路时，应该按由外向里的顺序操作，逐节接入。

⑸连接管路时必须加橡胶垫、上全法兰盘螺栓并拧紧。

⑹用法兰盘连接管路时，严禁手指插入两个法兰盘间隙及螺栓眼之间，以防错动挤手。

⑺新安装的管路要进行漏气试验，切实做到管路不漏气。

3.3钻孔施工

⑴加强施工现场安全工作的监督和检查，严格执行“三员安全验收开工制和四位一体安全生产负责制度”，防止因工期紧，一味追求工程进度出现的“三违”现象，确保施工安全。

⑵新钻机及电气设备入井前，必须经矿机电部门检查，确认设备完好后方可入井。

⑶顶板孔及边掘边抽钻孔必须采用湿式钻孔；底板孔钻进过程中必须在孔口安设除尘装置，除尘装置损坏、失效时，严禁钻孔。

⑷钻机安设必须平稳，固定牢靠，在每台钻机附近10m范围内至少配备2台灭火器、一个沙箱、两把铁锹，并保证灭火器性能完好。

⑸钻场施工地点必须安装直通调度室的电话，电话随时保证畅通；距钻机下风侧3m必须安设甲烷断电仪。

⑹钻孔前，必须由专职瓦检员检查确认钻场及钻机电气设备开关附近20m范围内瓦斯浓度小于0.5%时，方可开钻。

⑺开机时必须先检查钻机安装质量及安全设施情况，经试车合格后，方可开钻。

⑻施钻时，先供水，待孔内回水以后方可开机钻探，严禁无水施钻、瓦斯超限作业等违章作业。

⑼打钻期间，每个施工地点悬挂一台便携式甲烷报警仪，以便随时掌握施工地点附近的瓦斯浓度。

⑽临时停钻时，要将钻头退离孔底，防止煤（岩）粉卡住钻杆。

⑾严禁用铁质工器敲打钻具，以免产生火花。

⑿每班必须安排一名队干或技术员现场指挥。每班必须做好钻孔施工记录，记录内容包括施工时间、班次、瓦斯浓度、孔径、孔深、煤岩性变化及施工中出现的各种问题，以便及时掌握钻孔施工情况。

3.4钻孔管理

⑴钻孔施工过程中要认真做好原始记录，记录要齐全，数据要准确，严禁涂改、缺项，具体要求如下：

①记录内容包括钻孔施工地点、孔号、钻孔参数等。

②钻孔实际孔深、方位角、见煤、止煤深度、有无瓦斯涌出现象等。

③钻孔施工期间如出现断钻要记录清楚断钻孔号、位置、长度。

⑵钻孔施工结束以后，必须对钻孔进行封孔，封孔严格按照封孔规定执行。

⑶钻场必须悬挂钻孔编号牌，设置钻场说明牌、钻孔竣工图、全生命周期管理牌板和瓦斯检查牌。

3.5抽放管理

⑴瓦斯抽放管路安装必须做到吊挂平直，避免出现低洼起伏现象。

⑵瓦斯抽放管路安装必须做气密性试验，严禁出现漏气现象。

⑶通防队必须每班安排专人对工作面瓦斯抽放管路进行巡查，发现管路有漏气和积水现象时要及时处理，做到管路无积水。

⑷新施工的钻孔必须在连接抽放后24小时内进行数据测定，建立瓦斯抽放参数数据库。

6、其它均严格按照《煤矿安全规程》、《煤矿瓦斯抽放规范》和《黄陵矿业公司油型气管理规定》的相关规定执行。

结论：

瓦斯治理是一个多系统、多方位、多因素的系统工程，本治理方案是以改造矿井通风系统和防突、瓦斯抽放为重点，完善各项保障措施为支撑，实现瓦斯治理达到“通风合理、抽采达标、监控有效、管理到位”为目的的治理方案。通过治理方案能达到以下效果：

1、通过通风系统改造，可以实现稳定可靠的通风系统，达到系统合理，设施完善、风量充足、风流稳定、风排瓦斯效果好。

2、逢掘必探、先抽后掘，先抽后采，抽采达标消除突出隐患。

3、监测监控做到设备先进、装备齐全之后，将对矿井瓦斯机构做到数据准确、断电可靠、处置迅速、监控效果更好的目的。

4、健全管理体制，完善各种规章制度，加强监督检查，是实现安全生产的重要保障。

5、通过对从业人员的安全培训教育，可进一步增强职工安全发展理念，树立社会安全意识，提高安全生产技能。

6、通过各项措施的实现，可提高矿井的抗灾能力，增大职工的生产积极性和主动性。

7、对企业的管理者，可进一步提高科学管理水平和综合治理能力

8、安全就是效益，瓦斯治理效果好，可提高企业的经济效益和社会效益，企业就会不断发展壮大。

参考文献：

【1】国家煤矿安全监察局，《煤矿安全规程》，煤炭工业出版社，2016年；

【2】双龙煤矿矿井初步设计

【3】于不凡,王佑安，《煤矿瓦斯灾害防治与利用技术手册》，北京：煤炭工业出版社，2005；

【4】《矿井通风与安全》，中国矿业大学出版社，2013年;

【5】煤炭工业部《矿井瓦斯抽采管理规范》，北京：煤炭工业出版社，1997；

【6】国家煤矿安全监督管理总局，《煤矿瓦斯抽采规范》（AQ1027-2006），2006年。