高瓦斯礦井瓦斯治理途徑的探討

摘要：大峰露天煤礦紅梁采區是高瓦斯礦井，多年來通過不斷完善瓦斯綜合治理工作體系，有計劃地開展瓦斯抽放工作，健全相關的監測系統，逐步使紅梁采區由高瓦斯礦井降為低瓦斯礦井，為安全生產提供了有力的保障。

關鍵詞：瓦斯 治理 抽放 安全

1 礦井概況

紅梁井田內僅一個采區，共有一、二、三、五、七層煤，一層煤已回采完畢，大峰礦開采的二層為主采煤層，平均煤厚20.98m，屬不易自燃煤層，該煤層最短自然發火期為80天，煤塵無爆炸性。采區設計共布置5個采煤工作面，其中3個（0201、0202、0204）已回采結束，目前正在生產的工作面是010204、010205（詳見采掘工程平面圖1所示）。采煤方法采用走向長壁傾斜分層、金屬網假頂全部垮落法，采掘工藝為炮采炮掘。礦井采用斜井開拓，采用斜井膠帶運輸，單水平上下山開拓，主運輸系統為膠帶運輸。礦井通風方式采用混合式，通風方法采用抽出式。

2 礦井瓦斯賦存條件分析

由于受汝箕溝向斜的影響，礦井瓦斯賦存主要表現為東翼較大，西、北翼較小的特點，瓦斯絕對涌出量68.69 m3/min，相對涌出量40.42m3/t，煤層瓦斯壓力為0.45MPa、

煤層瓦斯含量為1.46～4.12m3/min。煤層透氣性系數為10.99m2/Ma2.d，煤層瓦斯壓力1.2MPa，抽放半徑為12m，屬易抽放煤層。

汝箕溝向斜軸部斜穿010204工作面，所以該區域瓦斯儲量較大，因此瓦斯治理的重點放在010204工作面。根據地質資料，在平均厚度20.34m，460萬噸原煤儲量里，煤層瓦斯儲量達到1.2億m3，該工作面2003年開始準備，掘進期間瓦斯涌出量最高達到6.8m3/min；010205工作面煤層平均厚度22.03m，2002年開始準備，掘進期間瓦斯涌出量最高達到3.2m3/min，因此對該工作面未進行瓦斯抽放等工作，開采時主要通過加強通風等措施，保證010205工作面的正常回采。

3 治理瓦斯的方法及措施

3.1 開拓及準備掘進中后巷煤體瓦斯抽放，解決后巷瓦斯超限。2003年開始延深東翼二層煤，隨著不斷掘進工作面迎頭風量達800m3/min。工作面向后20m內的瓦斯濃度僅為0.4%，而后巷濃度高達1%左右，導致難以正常施工。通過采用后巷原始煤層抽放的方式，對后巷的瓦斯進行處理。

3.2 施工耳窩（鉆場），對掘進工作面進行掘前預抽、邊抽邊掘，解決工作面瓦斯超限。隨著巷道施工長度的增加，工作面迎頭瓦斯涌出量也逐漸增加，最終達到1000m3/min左右。工作面處的瓦斯濃度為0.7%，工作面向后10m濃度高達1%，局部出現2%，瓦斯涌出量達10m3/min以上。瓦斯增大的趨勢通過采用通風抽放的方式難以抑制，為了確保施工安全，對掘進工作面采用超前預抽進而減少瓦斯涌出量。

3.3 采前預抽，并調整生產接續，延長預抽期。在工作面，由于煤體瓦斯剩余儲量比較大，進而影響和制約煤炭的繼續開采。我們通過調整接續計劃，推遲瓦斯濃度過大工作面的開采時間，將預抽放瓦斯時間增加到30個月，在一定程度上降低了煤層瓦斯賦存量。

3.4 在風、機兩巷加密鉆孔，實現網狀鉆孔布置，提高瓦斯抽放量。隨著時間向前推移，瓦斯抽放濃度從70%降到24%左右，瓦斯抽放純量從50m3/min降到16m3/min。受預抽鉆孔布置的影響，為了進一步提高瓦斯的抽放量，進而縮短預抽時間，最終降低瓦斯排放成本。我們通過制定科學的瓦斯抽放方案，改革現有的抽放工藝及抽放方法，對鉆孔實行立體網狀布置，進而提高瓦斯抽放量。

3.5 施工中間巷，在中間巷布置抽放鉆孔，消除抽放盲區。在二層煤風巷鉆孔施工難度系數較大，因此孔深較淺。并且二層煤風巷施工抽放鉆孔為俯角孔，導致機巷鉆孔間存在抽放盲區。我們通過設置鉆孔，利用鉆孔抽放與巷道抽放相結合的方式對瓦斯進行處理，解決上述抽放盲區的難題，進而最大限度地提高瓦斯抽出率，降低工作面瓦斯涌出量。

3.6 邊采邊抽降低工作面煤體瓦斯賦存量。通過總結采煤工作面瓦斯涌出規律，得出：一分層相當于保護層，對一分層進行開采時，瓦斯涌出量比較大。通過邊采邊抽的方式對瓦斯進行處理，在鉆孔附近對工作面進行開采時，受采動的影響，應力達到一種動態的均衡狀態，影響到煤體的裂隙，導致煤層中吸附的瓦斯被解析成游離瓦斯，這時對瓦斯進行抽放是最佳的時機。

3.7 采用采空區瓦斯抽排技術，降低工作面風排瓦斯量。雖然巷道瓦斯經過30個月預抽，但是，隨著工作面的前移以及采空區的逐漸增大，上隅角和回風流的瓦斯不斷增加，通過邊采邊抽和加強通風的方法，早已無法降低采空區上隅角瓦斯的濃度問題。因此，我們利用采空區瓦斯抽排和上隅角瓦斯抽排對巷道瓦斯進行抽放。具體方法是：①為保證抽出的瓦斯不超過2.5%，在進風流中摻入了新鮮風。通過設置聯絡巷，該聯絡巷與風巷平行的集中巷隔一定距離（80～100m），當采過的工作面超過聯絡巷15m后，在聯絡巷口建立一道擋風墻，并且在擋風墻的中部安裝1.5m長的硬質風筒，該風筒與專用瓦斯抽排風機和軟質風筒相連，采空區的瓦斯通過抽排風機，直接進入風井。②在距上隅角50m以上的回風巷安裝抽排風機，將硬質風筒或伸縮風筒與風機負壓側連接到上隅角，正壓側接軟質風筒直至風井，當抽排風機開啟時，瓦斯直接由隅角排入風井。實踐證明，采取該法后工作面風排瓦斯量降低到4m3/min，風排瓦斯濃度降為0.5%，工作面得以安全生產。

4 瓦斯綜合治理效果

從1998年開始，截至2009年底，我們先后施工抽放鉆孔1769個，總長度近180000多米，共抽采瓦斯純量13650.44萬m3，風排瓦斯約6700萬m3。2010年礦井瓦斯等級鑒定，絕對瓦斯涌出量為17.1m3/min，相對瓦斯涌出量為8.44m3/t，礦井瓦斯指標已達到低瓦斯礦井標準，符合《煤礦安全規程》及《煤礦瓦斯抽采基本指標》規定要求，可以不再進行瓦斯抽放，采用通風的方法解決瓦斯問題，同時鑒于礦井防滅火需要，紅梁采區于2012年1月16日，停止了瓦斯抽放工作。經過近兩個月的觀察，礦井瓦斯變化平穩，未出現瓦斯涌出異常及超限現象。

但根據相關文件及一通三防工作的要求，礦井仍按高瓦斯礦井管理。在目前的回采過程中，瓦斯涌出主要表現為在放炮落煤期間的瓦斯釋放及采空區的瓦斯。上隅角偶爾達到臨界值（0.7%），需進一步加強瓦斯檢查、通風、放炮及監測監控管理。礦井在生產過程中，未出現過瓦斯超限現象。這里統計有近三年等級鑒定測定結果表如下：

5 結語

大峰礦紅梁采區通過十幾年的掘前預抽、邊掘邊抽、采前預抽、邊采邊抽等綜合治理瓦斯措施，最終使礦井由高瓦斯降為低瓦斯礦井。這些瓦斯治理的成功經驗，希望為其它礦井在安全生產實踐中，提供有益的借鑒。

參考文獻：

[1]國家安全生產監督管理總局，國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程[M].煤炭工業出版社，2011.3.

[2]柏建彪.井巷設計與施工技術[M].中國礦業大學出版社，2008.3.

[3]張國樞.通風安全學[M].中國礦業大學出版社，2007.1.

作者簡介：

郭瑜（1965-），男，河南沈丘人，神華寧煤集團大峰礦培訓中心科長，助理工程師。