閆筱晨

（山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司唐安煤礦分公司，山西 晉城 048400）

瓦斯是一種無色、無味的氣體，難溶于水，在濃度比較高的情況下，給人們造成窒息的感覺，且遇到明火或者靜電會發(fā)生爆炸、燃燒的情況，危害人們生命健康。在礦井開采中加強通風系統(tǒng)的設計，降低瓦斯的濃度，發(fā)揮出通風系統(tǒng)的優(yōu)勢，才能保障礦井開采順利地完成。

1 高瓦斯的危害性

1.1 產生高溫

通過相關文獻分析了解到，在目前的礦井開采事故中瓦斯直接或者間接所造成的事故占比在40%左右，而瓦斯燃燒或者爆炸的情況下礦井內會產生較高的溫度，有研究學者統(tǒng)計其溫度在1850℃～2650℃之間。這種環(huán)境溫度之下，對于人員、設備會產生致命性的傷害，極易引發(fā)嚴重的事故。

1.2 產生高壓

瓦斯經過燃燒或者爆炸后，單位空間內的壓力會快速地升高，且會沿著礦井與巷道中形成巨大的沖擊波，其蘊含著巨大的能量，直接把設備掀翻或者推移，人員會被沖擊到很遠的地方，甚至直接引發(fā)人員的傷亡。而在爆炸后礦井內產生的煙塵體量巨大，一旦遇到明火也會導致二次爆炸事故的發(fā)生，危險性比較高[1]。

1.3 生成有毒氣體

礦井內的空間相對比較小，也是密閉的形式，在瓦斯?jié)舛容^高的情況之下出現(xiàn)燃燒或者爆炸性事故，也會形成大量的有害氣體。從以往的工程案例展開分析發(fā)現(xiàn)，瓦斯?jié)舛容^高的情況下，燃燒或者爆炸而形成的二氧化碳體積分數(shù)在4%～8%之間，而一氧化碳體積分數(shù)也有可能達到2%～4%。因此，在瓦斯事故發(fā)生后造成礦井內的氧氣含量快速地降低，直接造成人員窒息，及時搶救也會造成傷害。

2 通風技術應用的意義

2.1 降低瓦斯?jié)舛?/h3>

在煤礦生產的環(huán)節(jié)瓦斯一般是開采環(huán)節(jié)的副產物，瓦斯的組成部分中絕大多數(shù)都是烷烴，甲烷的占比是最高的，比例可以達到5%～16%，該物質無色、無味，容易發(fā)生燃燒，尤其是在明火或者靜電的影響之下，危險事故就此發(fā)生。通過使用合理的通風設施，提高通風效果，在系統(tǒng)內建設循環(huán)系統(tǒng)快速排出瓦斯氣體，從而降低礦井內瓦斯?jié)舛?，保護人們的生命安全。而通風系統(tǒng)安裝變頻調節(jié)系統(tǒng)，結合系統(tǒng)檢測獲取的瓦斯?jié)舛葋碚{節(jié)通風系統(tǒng)工作頻率，促進通風效果的全面提升。

2.2 提高作業(yè)安全性

在礦井內展開作業(yè)時安全性是人們關注的重點，而很多礦井中的瓦斯?jié)舛群芨?，難以在短時間內降低到合理的范圍內，進而造成安全事故的發(fā)生。在現(xiàn)場處理中通風系統(tǒng)的合理建設，做出系統(tǒng)改進與完善，從而可以降低瓦斯?jié)舛?。同時，通風系統(tǒng)也可以在短時間內完成空氣置換，給礦井內補充足夠的氧氣，從而降低安全事故的發(fā)生率，保障現(xiàn)場作業(yè)的安全性[2]。

3 高瓦斯礦井采掘工程中通風技術的具體應用

3.1 均壓通風技術

該技術的應用，要做好如下兩項工作：

第一，確保風機達到均壓的要求。風機均壓操作很簡單，安全性高，穩(wěn)定性強，如果在工作中發(fā)生故障問題而出現(xiàn)暫停的情況，此時礦井內的通風風道可以正常的通風，這是因為主扇負壓理論的應用，且可以確保工作井瓦斯含量快速提高。如果風機發(fā)生故障，在回風邊的人員會及時地撤出，保障工作人員生命健康安全，礦井開采有序的實施。

第二，風機與風窗聯(lián)合均壓。在風機與風窗聯(lián)合均壓的條件下，加強工作人員的培訓和教育，有足夠的意識，落實各項工作。在出現(xiàn)故障問題后要立即采取措施處理，如果系統(tǒng)需要停止通風，應開啟回風道調量門與溜子道截止門，從而防止瓦斯進入到工作面內，避免濃度升高而產生嚴重的事故。

3.2 B型通風技術

在B型通風技術應用環(huán)節(jié)，應做好下述工作：

第一，瓦斯含量較高的礦井內，有比較多的巷道，長度較長，容易引發(fā)傷亡事故問題。在B 型通風技術應用后，讓瓦斯可以順利地外溢出去，回風巷上設置阻風門，從而提高瓦斯的排放速度。

第二，礦井結構中采空區(qū)是發(fā)生瓦斯泄漏的主要區(qū)域，應用B型通風技術能夠快速的降低區(qū)域內風速，將內部形成的紊流帶轉化為空滲流帶。通過這種措施瓦斯可以快速地排出去，確保系統(tǒng)作業(yè)的安全性[3]。

第三，在新開采的礦區(qū)范圍內，出現(xiàn)瓦斯外溢的問題，通過使用B型通風技術提高通風系統(tǒng)的性能，增加阻風門，將其布置在回風巷內以達到縫壓力提升的效果降低外溢速度。

3.3 局部瓦斯積聚通風處理

礦區(qū)開采的范圍內不同作業(yè)區(qū)域的瓦斯溢出速度會產生很大的差異，且局部存在有瓦斯積聚的問題。基于此，通過使用合理的技術展開處理是保障安全性的關鍵。在實踐操作中要做好如下兩項工作：①礦井作業(yè)的范圍內，工作面隅角的部位容易發(fā)生積聚瓦斯的情況，這時要做好該部位的處理，通常提前在該位置上安裝擋風板，在通風區(qū)域內對正瓦斯的積聚位置，先進行墻體結構的密封性檢查，漏點的位置及時地清理掉，再應用風壓系統(tǒng)把積聚部位上的瓦斯全部都吹凈，從而達到系統(tǒng)安全性標準。

3.4 U型通風技術

對于礦井內瓦斯含量較高的情況下在系統(tǒng)通風設計中，使用U 型通風技術可以滿足要求。在該技術應用中通過利用風流壓差的原理，將該空間內的進、回風系統(tǒng)轉變?yōu)閮蓚€風流，一部分經過工作面，在風流的帶動之下放到自然環(huán)境中；另外一部分直接排放到采空區(qū)內，沿著線路正常的流動，并進行空氣交換處理，經過持續(xù)性作用慢慢都返回到作業(yè)面，在隅角上積聚，從而減小瓦斯?jié)舛?。在現(xiàn)代開采技術不斷應用之下，礦井工作速度加快，這時極易發(fā)生采空區(qū)隅角瓦斯積聚的情況，造成安全事故發(fā)生，所以要避免這一情況，合理的采取通風技術措施，特別是高速開采時，重視現(xiàn)場監(jiān)測，才能保障人員的安全性[4]。

3.5 Y型通風技術

通風系統(tǒng)正常運行的條件下，Y型通風技術也是比較常用的技術類型，這一技術在具體的應用中，通常是從工作面上、下的部位上直接通入新風，在高速的風流傳輸?shù)阶鳂I(yè)面后，及時把瓦斯帶出作業(yè)面，從而實現(xiàn)礦井內瓦斯?jié)舛鹊慕档?。特別是某些工作面范圍較大的情況，利用Y 型技術可以全面地解決瓦斯?jié)舛冗^高的問題，也能預防出現(xiàn)瓦斯積聚的情況。在操作時，應針對采空區(qū)展開挖掘作業(yè)，建設合適的分流通道，并落實維護與管理措施，預防發(fā)生塌落的問題，保持作業(yè)面的安全性，如圖1為Y型通風系統(tǒng)示意圖。

圖1 Y型通風系統(tǒng)示意圖

3.6 W型通風技術

在礦井開采作業(yè)環(huán)節(jié)使用W型通風技術也比較普遍，這一技術在工作面長度比較長且瓦斯涌出量比較大的綜采面應用。從系統(tǒng)應用效果分析W通風技術的供風量很大，較之其他技術更加有優(yōu)勢。如果經過檢測發(fā)現(xiàn)礦井內部的瓦斯?jié)舛冗^高，應該在平巷內鉆孔，從而滿足抽放瓦斯的效果。但是也要注意，W 型通風技術使用時，不能應用到瓦斯突出的工作面中，否則將會產生不利的影響。

3.7 J型通風技術

在礦井內通風系統(tǒng)中，J型通風技術也是必不可少的。在該技術應用的環(huán)節(jié)需要在采空區(qū)提前預留好瓦斯排放的巷道，并且進行順槽進風的處理，且要在回風槽的處理環(huán)節(jié)。通過使用排瓦斯尾巷的方式實現(xiàn)回風處理，以減小瓦斯的濃度，提高應用的效果，如圖2所示為J型通風系統(tǒng)示意圖。

圖2 J型通風系統(tǒng)示意圖

4 實踐應用

4.1 三管齊下治理措施

首先，上隅角埋管抽放瓦斯。因為在礦井工作面內，選擇應用的是U型通風方式，這就容易在上隅角的位置上存在瓦斯積聚的情況，如果不能及時處理，極易導致安全事故的發(fā)生。在該煤礦的回采工作面上，安裝移動抽放泵，并在需要在上隅角的部位上設置瓦斯抽放線路，從而使得積聚的瓦斯快速地抽排出去。這一技術的使用，最為明顯的優(yōu)勢就是避免上隅角出現(xiàn)瓦斯積聚的問題，確保生產安全性，還能提高生產效率。上隅角瓦斯抽采技術本身也是一種輔助抽采的方式，在規(guī)定范圍內使用，以預防出現(xiàn)上隅角瓦斯積聚的問題。

其次，在該礦井范圍內，開采區(qū)域內使用的是頂板走向鉆孔抽采技術，解決瓦斯含量高的問題，經過全面的探索已經可以滿足運行的標準，這一技術的操作環(huán)節(jié)，對于現(xiàn)場的工作面中瓦斯涌出的規(guī)律總結和分析，以明確最為精準的鉆孔位置，從而提高瓦斯治理效果，滿足煤礦開采的要求。最后，在礦井內設置擋風簾裝置。通過吊掛的方式安裝擋風簾，工作人員還要合理地調整底板和底部的空隙，將其控制在合理的范圍內，同時和封口柱子的距離超過0.5m 的情況下，要進行倒掛設置，和煤壁相鄰1～5m 的空間內進行倒掛處理，通常應該間隔0.5m 布置，并利用網(wǎng)絲進行煤壁與頂部連接，在電纜安裝中，如果需要穿越風簾的部件，工作人員應用聯(lián)網(wǎng)絲進行封口連接從而可以規(guī)避漏風的問題，同時吊掛按照流線型的方式設計，預防出現(xiàn)邊角部位的積聚問題。在上隅角擋風簾的布置中，工作人員結合礦井內的具體情況做出位置的調整，如果風簾的倒掛安裝位置不能達到相應標準，則應該進行動態(tài)化移動吊掛裝置，且檢驗人員積極組織開展監(jiān)督與檢查的工作。

擋風簾安裝前，必須做好各項準備工作，一旦檢查存在問題要及時采取處理措施。對于上隅角瓦斯檢測點來說，總計包含12 個測點，每班通常要檢查3 次，如果經過檢測后發(fā)現(xiàn)存在數(shù)值偏高的情況，現(xiàn)場作業(yè)人員要在原基礎之下適當?shù)卦龃髾z查的頻率，并且及時向相關部門報告。在擋風簾的移動設置中，現(xiàn)場作業(yè)人員如果在綜采隊機尾20m 內立即停止開始作業(yè)，在全部完成移動后才能繼續(xù)作業(yè)。上隅角部位上的作業(yè)人員必須加強擋風簾的監(jiān)控管理，并且落實保護性措施，在移位操作時，現(xiàn)場人員做好管理與控制，保證位置精度合格，移動速度比較快，從而滿足當前的運行要求，預防發(fā)生安全事故[5]。

4.2 四位一體治理措施

該治理方案的應用中發(fā)揮出主要作用的是地面永久瓦斯抽采泵站，同時建設符合系統(tǒng)運行需要的井下移動瓦斯抽采泵站，在該基礎之下，結合工作面中的風量參數(shù)，選擇使用合理的調整性措施，發(fā)揮出U型通風系統(tǒng)的優(yōu)勢，并且完善抽采工藝方案，對現(xiàn)場展開全面性覆蓋試驗檢測，該技術的使用可以符合當前的瓦斯治理效果，應用價值比較高，具體包含下述幾個方面：

第一，重視本煤層鉆孔的抽采作業(yè)。該工作的應用有效地去除煤層透氣性方面的不足，同時還能解決煤層厚度過大造成的不利影響，主要是工作人員通過科學設定煤層鉆孔長度、間距、預抽采方式等，并根據(jù)“兩堵一注”的封孔技術實施鉆孔有效進行，提高抽采的作業(yè)效果。同時，現(xiàn)場作業(yè)人員加強對于孔口復壓的控制，將其控制在15kPa 以上，預抽的時間通常在9個月以上，確保礦井內的瓦斯?jié)舛冉档偷綐藴实姆秶鷥龋犀F(xiàn)場作業(yè)的標準和要求。

第二，施工高位定向抽采鉆孔。現(xiàn)場作業(yè)人員綜合分析煤層的特點，分析現(xiàn)場作業(yè)的標準和要求，需要在工作面切眼之間相距500m的鉆場內組織施工，并且在40～50m的不同層位上實施分支鉆孔作業(yè)，可以確保上隅角的瓦斯?jié)舛瓤刂圃诤侠淼姆秶鷥?，也能加強頂板裂隙瓦斯的處理?/p>

第三，中位截流抽采鉆孔。該方法的作用是處理特殊階段的瓦斯問題，比如拉架、放煤等，以滿足系統(tǒng)內的抽采作業(yè)要求?，F(xiàn)場作業(yè)人員在連續(xù)性鉆進環(huán)節(jié)，與工作面切眼間隔超過50m 的施工面上布置一個中位截流鉆孔，這樣可以滿足在頂板垮落現(xiàn)場的瓦斯，進而可以有效地提升瓦斯抽采治理的效果，提高礦井作業(yè)的效果與安全，規(guī)避現(xiàn)場安全事故。

5 結語

針對于高瓦斯礦井來說選擇合適的通風技術，加強現(xiàn)場的監(jiān)測與管理，降低瓦斯?jié)舛?，確保現(xiàn)場開采作業(yè)順利實施。目前很多種通風技術應用到實際中，技術人員考慮到現(xiàn)場的情況，選擇合適的通風技術，并加強現(xiàn)場管控，從而提高礦井作業(yè)安全性，推動采礦事業(yè)進一步發(fā)展。