姚 强

（山西铺龙湾煤业有限公司，山西 大同 037104）

煤炭产业的发展对于我国经济发展有着重要意义。煤炭产业的健康发展与安全生产密不可分。由人的不安全行为导致的煤矿事故大多是由于违章指挥、违章作业、违反操作规程造成的，也称为“三违”。物的不安全状态一般指水、火、瓦斯、煤尘以及顶板事故，也称为煤矿五大灾害。瓦斯事故所造成的人员伤亡和财产损失最为严重，是煤矿产业发展的一大阻碍。据统计，我国瓦斯事故占总煤矿事故总数的76%，1975年和1950年分别发生在辽源矿务局富国矿和天府矿务局三江坝一矿的瓦斯事故是现有记载中极为严重的两起事故。无论是局部性瓦斯爆炸，还是大型以及连续性瓦斯爆炸，都会危及到煤矿生产的顺利进行。瓦斯防治的重要性自不待言。

瓦斯是附着在煤体当中无法消除的气体，而且会随着煤层开采的深度而增加。虽然随着科技的发展，对瓦斯的预防以及控制有了较大的进步，但是不可否认的是，依然无法彻底消除瓦斯的危险性。瓦斯治理效果不好，不仅会造成潜在的安全生产隐患，而且还会使工人的生命受到威胁。针对如何防治瓦斯事故，本文从抽排治理、通风措施、注入技术、管理监控四个方面进行阐述，通过介绍这四个方面的防治方法，以为瓦斯防治提供理论和实践参考。

1 瓦斯概述

瓦斯是一种无色无味的气体，主要由甲烷、少量烃类气体和微量稀有气体等组成。瓦斯具有可燃性，可作为新型能源，也可作为生活燃料。同时，瓦斯还是一种有害气体，瓦斯中毒就是因呼吸系统吸入过量瓦斯气体而造成的。除了瓦斯中毒之外，还会产生其他危害。在煤矿井下工作面采煤过程当中，瓦斯会从揭煤和裂隙中大量涌出，通常情况下，瓦斯的涌出量受气象影响：按上午（小）—下午（大）—晚间（小）—夜间（大）的周期波动；阴雨天气涌出量较少，而晴朗天气涌出量较大。此外，当φ（O2）达到12%、出现高温火源（温度650～750℃）、空气中瓦斯含量（体积分数）达到爆炸界限的5%～15%时，就会发生瓦斯爆炸。而发生最高强度的瓦斯爆炸是瓦斯浓度在9%左右的时候。由此可见，瓦斯事故的发生是需要具备一系列的前提条件的，想要防止瓦斯爆炸事故的发生，最简便可行的一个方法就是要控制瓦斯浓度。

运用合理的技术防止瓦斯大量聚集（0.5 m3工作区域，瓦斯的体积浓度大于2%），及时排放瓦斯气体，可以有效避免瓦斯事故。

2 抽排治理

瓦斯抽排治理的第一步是排查不同工作区域的瓦斯含量大小，采用不同的工作仪器，对瓦斯气体的分布情况和浓度进行全方面地调查、分析研究。一般情况下，柔性的保障措施是依靠工作人员的工作素养来实现，硬性的保障措施则是利用各种仪器设备。不同区域的抽采方案是因地制宜的。

一般情况下，煤矿瓦斯抽采工作主要是由地面到煤层，层层递进地对瓦斯进行有效抽采。具体的流程包括：打孔工作、煤层抽采、采空区抽采、回收利用瓦斯气体。也就是说，抽采工作分为地面和地下两个部分，地面处需要抽出部分瓦斯；地下（井下工作区域）尤其是在瓦斯容易聚集的开采区（回风巷等）也要抽采瓦斯气体，两大部分的抽采都是以预防瓦斯气体大量聚集为目的。通常来讲，地上抽采程序相对简单，地下抽采程序相对复杂。地下抽采包括采空区封闭抽采（封闭墙和钢管预埋）、风巷辅助边孔抽采（边孔布置）、采空区埋管抽采（抽采管布置）三种方式。此外，抽采瓦斯要通过地下打孔来完成。地下打孔要求：明确封孔长度、钻孔间距以及打孔方法；检验打孔效果；确定是否需要补孔等。抽采瓦斯员应按照规定程序完成瓦斯抽采、测验等工作，运用瓦斯检测仪器检查抽排前后瓦斯气体浓度，计算瓦斯抽排总量，为提高抽排瓦斯效率和改进抽排瓦斯方法，提供强有力的技术支持。

3 通风措施

通风措施是指运用先进的科技手法，改进工作面通风效果，快速有效地把瓦斯从工作面排出。布置通风系统之前，模拟通风设施配置，提前做好应对措施。应对措施通常包括：观测瓦斯浓度、研究瓦斯涌现规律、测定大气气压、设计巷道长度、安装仪器装置。通过采取这些措施，可保证工作面的进风巷道和回风巷道畅通无阻。同时，为保证送风通畅，需采取局部风筒送风、整体巷道排风的方式。

通风时，由于有些巷道长度不一，曲折程度不同，此时就需要因地制宜，通过配置不同的设备来协助疏散瓦斯。常用的通风设备有压入式通风机、反风设施、智能变频率装置等，这些装置可以把风量调整到合适的状态。有了这些通风设备，还需要根据复杂的地势状况，对通风方式进行合理设计。优化通风设计可以采用以下方式：开凿风井、回采工作面采用“U”型通风方式、“Y”型通风方式、“U”型和“L”型相结合通风方式、回风巷设置“内错尾巷”等。总之，采取通风措施来防治瓦斯积聚就是为了使各个通风巷道能够彼此互通，此外，还需定期进行监测维护，以减少通风阻力，防止出现漏风现象，从而达到良好的通风效果。

4 注入技术

为了防止瓦斯爆炸，可以采用注入技术。注入技术的原理是通过向煤层注入气体、泥浆以及混合液等来改变煤体性质，目的是起到降温降尘，降低瓦斯浓度的作用。常见的注入技术包括气体注入、注浆技术以及注水系统。应用三种技术时要注意注入量、注入速度、注入压力以及注入时间等指标。注入过后，还需要检测注入技术的有效性。

气体注入主要指在煤层注入惰性气体。通常遇到构造比较坚硬的煤层时，便可运用注入惰性气体的方法来“挤出”和“吸附”瓦斯气体。

注浆技术是指在密闭空间内注浆加固，形成帷幕墙，以便阻截瓦斯漏出。采用该技术应注意：优先对煤柱、顶板裂隙严重地带喷浆加固；用注浆管或是采用“打孔注浆”的方法加固采空区。注浆过程当中，要注意注浆的浓度和比例，而且要注意注浆稳定时间。一般而言，水泥浆与水灰的质量比是1∶1～2∶1（如果选用水泥和水玻璃混合双液浆，水泥浆和水灰的比例不变）。注浆之后，还要稳定一段时间，大约在20 min以上。

注水系统是指通过运用液压系统和液体导向系统，向煤体注入以水为主要成分的液体。这项技术可通过改变煤层力学性质来提高煤体湿润程度。煤层瓦斯飞散速度降低，瓦斯气体由游离状态转化成为吸附状态，也就是说，瓦斯不再到处游离，而是吸附在以水为主的化学溶液当中。主要的化学溶剂还有压裂液、表面活性剂、瓦斯固化剂等。注水过程中，应注意调整注水速度、注水压力以及预算注水量，或者通过观测孔直接观测注水量。

采用注入方式后，可以通过对采样进行分析，研究注入前后煤体变化，测试是否已经达到预定效果。例如，注水系统的测算方式是在采面区域间隔15 m左右的地方钻入2～4 m左右的深孔，共取样7～8个左右。通过取样样本计算出煤体含水量是否增加。王谟在山西某矿3608得出的实验结果为：煤样的含水量（质量分数）达到1%以上，注水浸润效果较好。魏斌在山西云冈煤矿2136工作面得出的注浆结果是：回采期间，回风流中的瓦斯体积浓度保持在0.4%以下，瓦斯浓度比较稳定，注浆效果良好。注入惰性气体同样也能降低瓦斯浓度，有效提升瓦斯抽采效率。总之，三种方式的共同点是依靠瓦斯检测仪器，并应用分析数据的方式，得出可靠的结论，确定注入技术的有效性。

5 管理监控

管理监控主要指对井下工作面巷道进行监控工作。井下工作面安装有监控系统，运用先进的检测技术，可有效实现对井下工作面巷道的智能监控。常用的检测技术主要有微震预测、煤层温度预测以及电磁辐射强度预测等。通过检测技术可在发现预兆信息时，及时采取控制措施。这些预兆信息包括：煤层层理不够均匀、煤质松软、干燥、缺乏光泽、打孔难度增大（顶钻、夹钻、钻孔变形、煤壁水珠等）、煤壁声音异常（闷雷声、爆竹声、口哨声）、煤壁颤动、顶板掉渣、煤尘浓度变大、瓦斯浓度波动异常。发现这些现象的时候，应尽快撤离现场人员，切断电源，并向调度汇报，后期措施则包括维护顶板、抽采瓦斯等。

此外，技术监控和人员监控应相辅相成。主要派出安全监督员监控回采工作面瓦斯超限、顶板观察、人员违章、防止一切有害气体输出等情况；要求随身携带过滤防尘呼吸器，避免吸入大量煤尘；配戴自救器，防止吸入瓦斯等有害气体导致中毒；禁止携带易燃易爆物品等。此外，根据煤矿安全规程规定，按时检查井下瓦斯记录，建立治理方案，完善相关数据和有关资料，建立安全生产体系。出现危险情况（明火产生或瓦斯异常等）时，不能继续冒险开采。

6 结语

煤矿生产是高危工作，煤矿事故牵引人心。合理安排瓦斯防治工作的任务艰巨，需要长期坚持。降低工作面瓦斯浓度是瓦斯防治的基本措施。虽然瓦斯防治技术多样化，但最重要的还是应重视柔性主导因素——素质发展。作为安全生产的主力军，井下工作人员需不断提高专业技能，在管理层面制定有效可行的实施方案。由理论到实践，再由实践上升到理论的高度，制定长期有效和灵活应变的瓦斯防治体系。做好应急防范措施，避免瓦斯事故的发生。而且瓦斯是一种可利用的清洁能源，煤矿瓦斯如果治理得当，不仅可以增加煤矿的经济效益，还能节约自然能源，使瓦斯由害变利，由废变宝。通过介绍瓦斯的防治措施，将理论与实践相结合，期望可在实际生产中取得良好的治理效果，既有益于我国煤矿产业的发展，也可保障工作人员的生命安全。