2023年《安全技术》之小宝鼎煤矿瓦斯综合治理.docx

小宝鼎煤矿瓦斯综合治理 小宝鼎煤矿是由小煤窑开展而成的中型机械化矿井。矿井开拓方式为走向平硐，开采方式为走向长壁式，割煤机落煤，其主采层为32#、33#-1、36 #、37#-1、38#、39#-1、煤层。现生产水平为＋1 220m水平，接替水平为＋1 020m水平。矿井通风方式为分区式，通风方法为集中抽出式。矿井历年瓦斯等级鉴定均为低瓦斯矿井，煤层自然发火期均大于12个月，煤尘具有爆炸性。 1 瓦斯灾害情况 近年来，该矿瓦斯涌出呈现3个特点：一是瓦斯涌出量随开采深度的增加呈上升趋势（见表1）；二是在采掘过程中瓦斯涌出量呈区域性和无规律性变化；三是瓦斯涌出不均衡，在采掘中无可预见性，自1999年以来，发生过屡次煤与瓦斯动力现象，瓦斯灾害加重，严重制约着矿井的平安生产。 表1 历年瓦斯涌出量对照表年 份202320232022202219991998绝对涌出量/（m3/min）相对涌出量/（m3/（d·t））11.27.626.935.224.474.954.294.494.404.952.733.24 2 优化通风系统和强化通风管理 2.1 矿井通风系统存在的问题及改造 2023年以前，该矿为压入式通风，通风系统存在比较严重的问题，主要有：一是超通风能力生产。矿井核定通风能力为45万t/a，2023年矿井产量达50.3万t/a，被四川省煤矿平安监察局列为有重大平安隐患矿井；二是通风阻力分布不均。作为主采区，十采区的通风流程较八采区长二千多米，造成十采区配风十分困难；三是矿井长期依赖采空区通风；四是维护风量偏多；五是＋1 220m主平硐、＋1 400m井口及＋1 300m材料道自动风门损坏率较高，造成通风系统不稳定。为此，2023年7月，对通风系统实施了技术改造，将压入式改为抽出式通风，使矿井通风能力到达60万t/a。同时解决了长期依赖采空区通风及通风阻力分布不均等问题，为建设平安高效矿井创造了条件。 2.2 采区通风系统的优化 八采区进入＋1 220m水平以下后，发现该采区通风系统存在重大隐患，采区回风大局部要流经采区胶带道，而32#煤层又大多为高瓦斯工作面，瓦斯、煤尘、电气等各种不利因素集中于八采区胶带道，对平安生产和瓦斯管理极为不利。由于利用胶带道回风，给采掘部署和通风管理也带来很大困难，不可防止地出现了串联通风，进回风间通风设施较多，采区通风系统不稳定。因此为八采区施工了610m专用回风道，把八采区胶带道和材料道都作为进风道，消除了胶带道回风的重大隐患，各采掘工作面都实现了独立通风。取消了进回风间风门7组，使八采区通风系统变得合理、稳定、可靠。 2.3 通风系统局部优化 各采掘工作面尽可能布置独立通风，根据配风方案合理配风、调风。同时，把局部通风系统优化作为治理瓦斯的有效手段。如目前正施工的8332－2上山，由于受上部8322-2工作面开采的影响，出现瓦斯涌出异常现象，裂隙和底板有大量瓦斯涌出，造成8332-2顺槽风流中瓦斯浓度达1％～1.6％，该工作面被迫停产。虽采取了更换大功率风机和大直径风筒的方法来解决瓦斯问题，但收效甚微。为解决这个问题，在8332-2运输巷掘了1条联络巷与8332-2顺槽贯穿，改变了局部通风系统，缩短了通风距离，减少了120m回风道，使回风流中的瓦斯浓度降到0.4％以下。 2.4 加强局部通风管理 针对局部通风机老化、超期服役的情况，更换了一批高效能低噪音对旋式局部通风机。全矿有12个掘进工作面，更换了7个，更换率超过50％。所有高瓦斯掘进工作面都实现了双风机双电源，大大减少了瓦斯超限或瓦斯积聚的次数。针对开拓头放炮容易崩坏风筒造成工作面无风的状况，引进了橡胶风筒，严格风筒质量管理，有效地杜绝了工作面无风现象。 3 瓦斯治理 3.1 提高认识，增加投入 认真吸取“4.24〞事故的教训，坚持以人为本，提高干部职工的认识。各有关工种都制定了岗位责任制，责任落实到人。对因瓦斯影响而无法完成的当班作业，矿按计时工支付工资，杜绝了为完成生产任务而在瓦斯超限情况下作业的现象。从2023年起，坚持按每吨煤提取1元作为“一通三防〞专项资金，做到专款专用，确保“一通三防〞的投入。 3.2 上隅角的瓦斯治理 采煤工作面瓦斯超限或积聚的地点主要是上隅角，因此，上隅角的瓦斯管理一直是采煤工作瓦斯管理的重点。一般情况下，采取了对上口实行超前一巷回收、设置导风帘、上隅角抽引排、上隅角风筒压入新风等一系列措施，对上隅角瓦斯进行了有效的治理。 8322-2采煤工作面为该矿的主采工作面，因其装备了375型大功率采煤机而备受集团公司上下瞩目。但投产后，该工作面出现上隅角瓦斯异常，瓦斯浓度达4％～6％，虽然采取了增大工作面配风、抽引排、上隅角风筒压风、设导风帘等措施，但均不秦效。为此，利用现有的通风系统，根据煤层不自然发火的特点，大胆采用了翻开采空区进行尾巷排放的方法，使上隅角瓦斯很快降至0.5％以下，为大功率机组发挥能力创造了条件（尾巷排放瓦斯如图1所示）。在该工作面取得的经验，为该采区32#煤层剩余工作面瓦斯治理找到了出路，即利用32#、33#层间距小，32#先于33#开采的条件，在32#与33#层间施工联络巷，利用33#巷道排放32#工作面的瓦斯。 图1 尾巷排放瓦斯通风示意图 3.3 开展防治瓦斯动力现象的研究 该矿的36#、39#-1煤层在掘进巷道时都曾发生过瓦斯动力现象，其特征为抛出的煤呈粉末状、有分选性、块状煤用手捏即成粉末状，抛出煤体后形成的孔洞为口小腹大，内有大量瓦斯涌出。为此，成立了课题攻关小组进行专项研究，确定了以钻屑法为主的预测方法，在10363-3工作面采准巷道施工的过程中，开展了防治煤与瓦斯动力现象研究，保证了900多米巷道施工的平安，为继续开此类工作积累了经验。 3.4 强化现场管理 严格按瓦斯考核周期进行瓦斯考核，对考核为高瓦斯的工作面及时编制通风瓦斯管理专项措施，并严格贯彻执行。矿每周组织人员对高瓦斯头面进行检查，认真落实各项管理规定，各单位每天必须有人到高瓦斯工作面进行巡视。对高瓦斯工作面配备业务素质高、责任心强的专职瓦斯检查员和专职安监员。高瓦斯掘进工作面不得使用耙斗机，并实行在进风流中长距离放炮，放炮前人工断电等措施。 3.5 提高机械化作业程度，降低瓦斯涌出不均衡系数 该矿瓦斯涌出大的时间主要集中在放炮及放顶时间，目前3个采煤工作面都已实现了机组割煤，与炮采相比，瓦斯涌出不均衡系数明显降低。新购置的综掘机也已到位并即将投入使用，这将在很大程度上降低瓦斯涌出不均衡系数。同时机械化程度的提高，减少了放炮环节，更加有利于瓦斯管理。 4 加强瓦斯监测 1992年，该矿装备了TF200监测系统，正常运行达10年之久。2023年，利用国补资金投入，又装备了KJ90监测系统，井下主要传感器的覆盖率达100％。各采掘头面、合理串联地点及主要回风道都按规定装齐了甲烷传感器或一氧化碳传感器，对有害气体实施监测；每台局部通风机都安设了停开传感器，主要风门安设了开关传感器。管理人员、放炮员、移动电钳工等配备了便携式瓦斯检测仪。 5 面临的挑战及努力的方向 5.1 面临的挑战 1）随着矿井开采深入到瓦斯带，矿井瓦斯涌出量日益增大，矿井正在向高瓦斯矿井过滤，且个别区域瓦斯涌出异常，靠常规的通风方法已很