深部煤矿开采瓦斯综合治理技术的研究
张金昆
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张金昆,. 深部煤矿开采瓦斯综合治理技术的研究[J]. 煤炭技术研究,2023.11. DOI:10.12721/ccn.2023.157401.
摘要: 深部煤矿开采的技术难度较高,安全风险等级也比较高。这主要是因为人们在深层地质环境中作业,容易产生瓦斯气体,这种气体具有毒性、易燃易爆性,当气体浓度较高时,将引发严重的安全风险问题,需要专门研究瓦斯的治理技术。本文当中主要介绍的就是常用于煤矿开采阶段的几种治理方法,希望能给各个煤矿开采企业提供一些参考意见,以便于全面保障现场工作过程的安全与稳定。
关键词: 深部煤矿;瓦斯燃烧;通风技术;监测技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157401
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在表层煤矿开采任务结束后,为了给市场供应充足的煤炭资源,相关企业会进行深部煤矿的开挖工作。而煤矿井下作业期间,可能会遇到瓦斯气体,如果不及时采取预防和治理措施,比较容易引发中毒、爆炸等方面的问题,增加煤矿开采的风险性,需要各个企业引起重视。

1.深部煤矿开采阶段常见瓦斯危害

1.1造成中毒或窒息现象

瓦斯是一种有毒有害的气体,如果煤矿井下作业环境产生了瓦斯,并且没有通风渠道让瓦斯排出,会导致瓦斯浓度逐渐增加。这种气体对人体的危害主要分为两种情况,其一是因为防护措施没有落实到位,导致人体呼吸道吸入过多气体,造成中毒的现象,常见反应是头晕眼花、呕吐。其二是因为井下环境中氧气不足,可能会造成缺氧和窒息的风险,这是许多工作人员不愿意主动参与深部煤矿开挖工作的根本原因。

1.2造成燃烧和爆炸现象

瓦斯具有可燃性的特征,通常煤矿开采企业会严禁工作人员在井下作业时点燃明火。否则在气体与火苗接触后,会直接燃烧,造成严重的火灾。此时,如果瓦斯浓度较高,会诱发爆炸的风险,无法保障人身安全,还会造成经济损失。据了解,瓦斯爆炸的临界点通常会在环境温度、煤尘浓度的影响下发生较大的变化,有一定的预防和治理难度。

1.3造成瓦斯突出的现象

在煤矿深部开采工作当中,瓦斯含量与瓦斯压力在成煤环节当中达到了峰值状态。由于深部煤矿开采的深度基本上都超过了800m,其中瓦斯压力大小通常情况下保持在5.0-10.0MPa之间。因此,在深部开采工作阶段,经常会产生瓦斯突出的不良问题,导致了危险煤层的产生。基于此,决定落实深部开采任务时,要多加注意瓦斯突出的问题,以免发生危害。

2.可用于综合治理瓦斯危害的技术手段

现阶段,瓦斯治理的技术方法有很多,不同方法有不同的适用条件和应用优势,应做出正确的选择。

2.1做好风险条件管控工作

瓦斯燃烧或爆炸所需的三大要素是:瓦斯相对含量、环境氧气浓度和引火温度。实验表明,当矿井内瓦斯含量达到7%~8%时,瓦斯燃爆可能性最大、最难以控制。瓦斯燃烧的最低温度随环境压力变化而变化,一般为650~750℃。环境中氧气浓度低于12%时,瓦斯无法被引爆。因此,可以通过对井内瓦斯引燃引爆的以上三大要素进行管控,达到防火防爆的目的。首先,建立完善的管理机制,约束员工进行煤矿开采工作的行为,禁止使用明火,注意定期开展安全教育工作。其次,要专门检查环境温度、瓦斯浓度,发现异常时要及时停止开采工作,消除风险后才能再次施工。最后,要尝试合理优化内部组织结构,保证分工明确,以相互配合的方式,共同规避瓦斯安全隐患。

2.2推广使用先进的监测技术

在预防瓦斯风险问题时,应投入资金,引进现代化的设备、技术。比如,安装智能感应装置,设置计算机的自动监测系统,发现风险因素时应及时通过警报装置自动提醒工作人员采取处理措施。这种监测方法可以减轻员工的工作压力,让员工可以将更多的精力放在如何提升工作水平的环节上,推动煤矿开采行业的长远健康发展。使用监测技术的基本原则是要与时俱进,及时更新技术手段。还要遵循规范性原则,根据我国煤矿安全开采的工作标准,调整监测范围、方法。

2.3落实钻孔施工技术

穿层钻孔技术与顺层钻孔技术也是瓦斯治理中重要的技术。首先是穿层钻孔技术,在进行煤矿开采工作前,要先在瓦斯抽放巷内布置成组的穿层钻孔并联网,并预抽煤层内含有的瓦斯。穿层钻孔并联网每组是11个钻孔,瓦斯抽放巷的治理范围是超前煤层掘进工作面至少200m。如果煤层瓦斯含量高、压力大,要在进行穿层钻孔后,应用水力割缝技术,该技术有一定的开展难度,对人才的专业素质、能力提出了较高要求,需要合理做好岗位分工管理工作,落实人才选拔任务,避免人为因素影响工作效果。其次是顺层钻孔技术,顺层钻孔技术是根据煤层瓦斯的含量和矿井所在地的地质条件,利用顺层钻孔技术对回采区域内的煤矿瓦斯进行预抽。运输巷是在巷道上方进行开孔,中间煤巷是向上下两边开孔,风巷是向巷道下开孔。在钻孔封口后,使用抽放软管连接矿井抽放系统,来进行工作面回采区域的瓦斯抽放。

2.4使用钻井抽放技术

当发现作业现场存在瓦斯气体时,可以选择推广抽放技术,这项工作需要先在地面上打孔,通过钻井处理操作,为地面与深层作业面之间建立连接通道。施工时,可以配合穿层和顺层钻孔技术,推动工作的稳步开展。与此同时,在钻井通道中使用专用的抽放技术,检测到瓦斯后,第一时间将气体抽出,做好现场安全隐患排查工作后,再进行巷道掘进和煤矿开挖工作,最大限度的降低安全风险。

2.5落实通风管理工作

保证作业环境的通风条件良好,是规避瓦斯中毒、窒息、爆炸等风险问题的关键所在。这需要煤矿开采企业提前在工作方案中专项增设通风管理规定,根据现场环境条件确定最佳的通风位置,安装送风装置,安排具备对通风设备操作能力的人才专门进行通风管理。并定期进行设备运行状态的检查,落实设备维修保养工作,保证设备的功能充分发挥,最终顺利排放出环境中的有毒有害气体,确保能将瓦斯的浓度控制在适宜开展煤矿开采工作的范围内。

结语:由于煤矿开采阶段存在瓦斯危害,企业在布置开采任务时,应收集工作资料,找到诱发风险的必要条件,从建立完善管理制度的角度出发,管控风险的发生几率,注意提高全体作业人员的安全防范意识及能力。同时,要借助先进的技术手段、设备,开展全程风险监控工作,还要推广钻孔、钻井、通风管理的措施,合理调节作业区域的瓦斯浓度,真正管控风险。

参考文献:

[1]郭洪杰.瓦斯综合治理技术在深部煤矿开采中的应用价值探讨[J].当代化工研究,2022,(9):130-132.

[2]陈晓东.关于深部煤矿开采瓦斯综合治理技术的分析[J].当代化工研究,2022,(6):129-131.

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