【摘 要】瓦斯是严重威胁矿井安全的重要有害气体，一旦发生瓦斯事故就会造成许多人员伤亡和巨额财产损失，因此矿井瓦斯治理是煤矿安全生产的必要条件，是预防瓦斯灾害，促进煤炭工业可持续发展的重要保障，本文针对现场实际条件，研究矿井瓦斯涌出规律，分析瓦斯涌出来源，制定了采、掘工作面一系列瓦斯治理措施，对煤矿瓦斯治理工作具有一定参考意义。
【关键词】瓦斯涌出规律；瓦斯治理技术
１．矿井概况
鲍店煤矿位于兖州矿区中西部，1977年开始兴建，1986年6月10日投产，设计生产能力为300万t/年，设计服务年限78年。2006年度矿井核定生产能力为640万t/年，2010年度核定通风能力为699万t/年。现开采二叠系山西组第2、3层煤，煤层赋存稳定，全井田范围内可采，属中变质程度气煤。自然发火期3～6个月，属容易自燃煤层。历年瓦斯鉴定均为低瓦斯矿井。
２．影响煤层瓦斯涌出量的主要因素
2.1煤层瓦斯含量
它是影响瓦斯涌出量的决定因素，同时也是瓦斯涌出源。煤层瓦斯含量越高，瓦斯涌出量越大，瓦斯涌出速度也越快。
2.2煤层瓦斯压力
它对瓦斯涌出量影响很大，它是瓦斯运移、涌出的动力。在其他条件不变的情况下，煤层瓦斯压力越大，瓦斯运移、涌出的动力就越足，瓦斯涌出速度也越快，涌出量也越大。
2.3煤层透气性系数
在其他条件不变的情况下，煤层透气性系数越大，煤层对瓦斯流动、涌出的阻力越小，瓦斯涌出速度也越快，涌出量也越大。
2.4煤层瓦斯存在形式
煤层中游离状态的瓦斯能直接通过煤层裂隙直接涌出，煤层中游离状态的瓦斯含量越大，煤层瓦斯涌出速度越快。
2.5煤层孔隙结构特征
主要从两方面影响煤层瓦斯涌出，一是煤层粗大孔隙发育，煤层内游离状态的瓦斯含量多，煤层瓦斯涌出速度快，二是煤层裂隙越发育，沟通情况越好，瓦斯流动阻力越小，瓦斯涌出速度越快。
2.6矿压显现
矿压显现对瓦斯涌出速度的影响是通过改变煤层的瓦斯压力、瓦斯存在形态及煤层透气性系数而影响煤层瓦斯涌出速度。
2.7煤层开采的产量
在其他条件相同情况下，煤炭产量越大，单位时间破碎的煤体越多，瓦斯涌出量就越大。
3.鲍店煤矿煤层瓦斯涌出规律特点
原始煤体内，游离瓦斯和吸附瓦斯处于动平衡状态。当在煤岩内进行采掘活动时，破坏了煤岩的整体性，地压发生重新分布，采掘空间周围裂隙增加，原来赋存在煤岩内的游离瓦斯，在瓦斯压力的作用下，通过连通暴露面的裂隙涌入采掘空间，采掘活动使瓦斯动平衡遭到破坏，部分吸附瓦斯解吸成游离瓦斯也沿裂隙涌出。随着采掘工作的发展，采掘影响的范围不断扩大，瓦斯动平衡破坏的范围也不断扩展，所以瓦斯能较长时间的均匀从煤体内涌出。瓦斯涌出状况取决于瓦斯赋存等自然因素和开采技术因素的综合影响，鲍店煤矿煤层瓦斯涌出具有如下特点：
3.1瓦斯涌出量低
鲍店煤矿煤岩层掘进巷道的瓦斯涌出量普遍很小，当迎头风量在200m3/min左右时，煤巷掘进回风流内瓦斯浓度在0.1%以下，瓦斯涌出量一般小于0.3m3/min（由于瓦斯浓度往往接近或低于测量仪器的误差，实际瓦斯量可能还要低）；岩巷掘进面回风流内，用光学甲烷检测仪难以测出瓦斯。到目前为止，即使在瓦斯涌出量较高的采掘工作面，在保证正常风流的状况下，回风流尚无出现瓦斯超限的现象。
3.2瓦斯涌出量分布不均
主要体现在受地质构造影响的某些地点可能出现瓦斯涌出相对较高的现象。这些地点主要分布如下：
3.2.1断裂构造带
断裂构造带应力集中，改变了煤层瓦斯存储和排放条件，因此可产生明显的瓦斯富集和贫化现象。兖州矿区瓦斯涌出较大的地点多数分布在断层附近。
3.2.2褶曲构造带
兖州煤田为受侵蚀严重的褶曲，大部分范围内瓦斯都易于逸散，但复式褶皱或紧密褶皱，盖层良好封闭时，瓦斯可能相对富集。兖州矿区向斜轴部可能出现瓦斯稍大的现象。
3.2.3煤岩内瓦斯富集区的瓦斯涌出，系承压游离瓦斯，具有突发性，但总涌出量不大
由于鲍店煤矿瓦斯含量较小，生成的瓦斯在地质演变中大部分已逸散，3煤中小断层分布少，煤体破坏和裂隙难连成整片，聚集的瓦斯量不会很大；另外，兖州煤对瓦斯的吸附能力较弱，煤层的吸附瓦斯处于不饱和状态，在裂隙带不会有大量瓦斯解吸出来，因此瓦斯涌出量不大，一般不会使正常通风的掘进风流瓦斯超限。但是，一旦停风，高浓度的瓦斯就可能造成聚集，构成安全生产的严重隐患。
3.2.4实体煤内采掘作业的瓦斯，主要来自卸压带
因处于压力支撑带的煤岩被压实，支撑压力带是特有阻止瓦斯放出的屏障。鲍店矿瓦斯涌出量主要来自生产区，占总涌出量的49.12%，其中孤岛回采、沿空掘进等来自邻近采空区瓦斯涌入工作面的比例偏重。
4.瓦斯治理技术研究
4.1采煤工作面瓦斯治理
鲍店煤矿采煤工作面瓦斯涌出主要发生在工作面回风隅角、采煤机割煤、移架放煤、工作面初次放顶和周期来压、采空区跨落及邻近采空区涌出等。
4.1.1在正常通风条件下
综放面工作空间内瓦斯浓度很低，而回风隅角是采煤工作面瓦斯浓度最高地点，易形成瓦斯积聚。对于个别综放面回风隅角瓦斯超限现象，目前普遍采用导风帘引风及高压风管稀释回风隅角瓦斯浓度，确保回风隅角瓦斯浓度不超限。当采煤工作面初次放顶和周期来压时，设专职瓦斯检查员盯头盯面检查瓦斯，确保安全回采。由于顶板垮落，采空区瓦斯（包括邻近采空区、上分层采空区等）大量涌出时，可以通过合理加大工作面风量稀释瓦斯，并把瓦斯尽快排走。最大风量以工作面风速不超过4m/s为限，一般可达到1100～1300m3/min，同时要加强工作面的综合防尘工作，确保回风流中煤尘不超限。
4.1.2对于沿空及孤岛采煤工作面
在工作面开拓时期，采取沿空侧喷浆、注浆等措施，封堵漏风。在工作面回采时期，利用均压通风技术，尽可能减少采空区瓦斯涌出，并定期进行均压状态测定,当系统或风量发生变化时,及时进行风压调正，以达到抑制瓦斯涌出的目的。利用人工取样与束管监测相结合手段，动态监测工作面回风隅角及沿空侧瓦斯浓度，一旦瓦斯超限，立即汇报并处理。
4.1.3安设安全监控系统
（1）在工作面回风隅角设置甲烷传感器。
报警浓度≥1.0%CH4
断电浓度≥1.5%CH4
复电浓度＜1.0%CH4
断电范围为：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。
（2）在工作面回风流距工作面10m范围内设置甲烷传感器。
报警浓度≥1.0%CH4
断电浓度≥1.5%CH4
复电浓度＜1.0%CH4
断电范围为：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。
（3）在工作面回风流汇合处10m～15m内设置甲烷传感器。
报警浓度≥1.0%CH4
断电浓度≥1.5%CH4
复电浓度＜1.0%CH4
断电范围为：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。
（4）工作面回风顺槽距离长度超过500m，每隔500m增设一组甲烷传感器。
报警浓度≥1.0%CH4
断电浓度≥1.5%CH4
复电浓度＜1.0%CH4
断电范围为：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。
安设的瓦斯传感器，具有断电功能，当工作面某点瓦斯浓度超过0.8%时，能自动报警并断电，确保不发生瓦斯爆炸事故。地面中心监测站主机内设有语音报警装置，当瓦斯超限时，发出语音报警提示，根据需要，中心监测站也可手动控制断电或复电。
4.2掘进工作面瓦斯治理
鲍店煤矿掘进工作面瓦斯涌出主要发生在煤巷、半煤岩巷及沿空掘进巷道。
4.2.1双风机、双电源、自动切换，自动分风
掘进工作面局部通风管理难度最大，为提高局部通风的可靠性，近年来鲍店煤矿逐步完善矿井供电系统，所有掘进工作面均采用双风机、双电源，并实现自动分风、自动切换，大大提高了局部通风机的可靠性。即安装两台局部通风机，电源双回路供电，一台运转，一台备用，主风机为专线供电，备用风机为动力线供电。当主风机因故停风时，备用风机会在5分钟之内自动启动，以确保工作面局部供风的可靠性，杜绝无计划停风。
4.2.2推广使用大功率对旋风机及大直径导风筒
鲍店煤矿以往掘进工作面多采用2×11kw及2×15kw局部通风机供风，近年来长距离及沿空掘进煤巷、半煤岩巷改为2×22kw及2×30kw对旋式局部通风机供风，并配备Φ800mm大直径导风筒，加快了工作面瓦斯的排放速度，稀释效果良好。
4.2.3沿空掘进巷道喷浆技术
沿空掘进巷道邻近采空区瓦斯涌出为其掘进期间瓦斯涌出的重要来源，因此需对沿空巷道及时喷浆，封堵漏风。
喷涂标准：
喷涂时间：巷道掘进迎头喷浆滞后不得超过30m。
喷涂厚度：50～100mm
喷涂范围：喷堵沿空侧及巷道顶部的1/2
喷涂材料：水泥砂浆、聚氨酯泡沫或轻质发泡材料
喷涂要求：喷射均匀、平整、不留孔洞及缝隙。
4.2.4束管检查与安全监控
工作面每掘进100m敷设一路检查束管，并通过束管监测及人工取样相结合的手段，动态监测沿空侧内各种气体浓度变化，即及时掌控沿空侧瓦斯浓度变化又为防灭火治理提供有力数据。安全监控方面分别在工作面迎头5m范围内及工作面回风流距回风口10m～15m内设置甲烷传感器，工作面掘进距离每超过500m增设1组甲烷传感器，并实现瓦斯超限报警断电功能。
5.结论
矿井瓦斯事故是煤矿安全生产中最严重的危害之一，在煤矿生产过程中，如果对瓦斯认识不足、控制不当或管理不到位，很可能造成灾难性事故，直接威胁矿井生命财产安全。鲍店煤矿虽为低瓦斯矿井，但是随着矿井的不断开拓延伸，存在瓦斯相对异常区及孤岛采煤、沿空掘进等现实生产环境，瓦斯治理仍不可小视，本文根据鲍店煤矿采掘工作面瓦斯涌出特点，逐一分析制定对策，采取了一系列瓦斯治理措施，有效抑制了瓦斯超限给生产带来的安全隐患，确保了矿井的安全生产，对低瓦斯矿井的瓦斯治理提供了一些参考。
【参考文献】
［１］兖州矿区矿井通风安全技术．2001．