礦井瓦斯涌出治理存在問題及防治措施探討

【摘 要】本文對我國礦井瓦斯涌出研究治理存在問題進行了分析、歸納，針對瓦斯在掘進巷道涌出的綜合治理技術進行了較深入的探討，對保證礦井安全高效生產有一定借鑒作用。

【關鍵詞】瓦斯涌出；存在問題；防治技術

一、礦井瓦斯涌出研究治理存在問題

目前煤層巷道卸壓、消突技術措施主要有：開采保護層、區域性瓦斯預抽、超前鉆孔、深孔注水、水力沖孔、水力割縫、深孔松動爆破和深孔控制爆破等。但這些措施都有一些局限性和適用條件。但當有相鄰兩層煤時可供選擇開采時，可以先開采突出危險性小的煤層，從而避免下部瓦斯突出的發生。開采保護層是瓦斯突出防治的一項治本措施，但對有些煤層找不到可以保護的煤層，同時，即使保護層開采，還有一個保護范圍問題。對于非保護范圍，由于應力集中，沖擊地壓會更加嚴重，所以尋求本煤層的開采保護是煤與瓦斯突出防治的一個發展方向。開采保護層和區域性瓦斯預抽作為區域性防治礦井瓦斯動力災害技術已在國內外廣泛應用。針對我國突出危險煤層透氣性差、煤質松軟等特點，人們又研究了水力擴孔等強化抽放技術、風力排渣等順煤層鉆孔施工工藝技術，取得了良好的應用效果。但是，近距離下保護層開采技術、區域性瓦斯預抽消突效果評價體系等有待進一步研究。

二、礦井瓦斯涌出治理的防治措施

（1）掘進巷道一般瓦斯涌出治理。掘進巷道瓦斯來源由工作面前方破壞煤體瓦斯、掘進落煤瓦斯、巷道兩側卸壓帶瓦斯和臨近層涌出瓦斯（非單一煤層）四部分構成，其中掘進工作面后方兩側卸壓帶瓦斯是主要瓦斯來源。將抽放鉆孔布置在距巷道壁不遠的卸壓帶內，對沿煤層向巷道運移的瓦斯建立一道屏障，隔斷瓦斯的運移，減少巷道兩幫暴露面向巷道涌出的瓦斯。抽放鉆孔可以作為這種屏障，打在巷道和瓦斯富集區之間，在負壓作用下將向巷道運移的瓦斯抽出，從而減少巷道瓦斯涌出量。隔斷抽放是利用巷道兩側煤體的局部卸壓作用，引起瓦斯透氣性提高而實現的。掘進工作面瓦斯抽放應以防治兩側卸壓帶瓦斯為主，同時兼顧工作面前方未掘進區域的瓦斯，使它們均處在鉆孔的抽放范圍以內。隔斷式抽放鉆孔的最佳效果，是在隔斷巷道兩側卸壓帶瓦斯向巷道空間涌出的同時，還可以對工作面前方的煤體進行預抽，減少工作面前方破壞煤體向工作面空間的涌出，即消除抽放空白帶。（2）掘進巷道煤與瓦斯突出治理。第一，超前鉆孔。超前鉆孔是我國試驗和應用最早的一種局部卸壓、消突措施。當地應力和瓦斯壓力很大時，在突出危險煤層中實施超前鉆孔往往會遇到頂鉆和卡鉆，使鉆孔難以到達設計深度，并且在鉆進過程中有時會發生突出。超前鉆孔的直徑一般為75mm～120mm。在透氣系數小的煤層，使用超前鉆孔排放瓦斯時間較長，影響掘進速度。第二，深孔注水。深孔注水是在工作面前方打40m的長孔，通過鉆孔向煤體注水。第三，水力沖孔法。水力沖孔法是在封閉式高壓供水條件下，利用鉆頭鉆進、水流沖擊和水力脈動輸排等作用，誘導和控制噴孔，使工作面前方煤體卸壓和排放瓦斯，達到防治突出目的的方法。其煤的堅固系數f值一般應當小于0.5，所用的水量一般為30m3/h～35m3/h。經過水力沖孔后，煤層透氣性可增大，煤的膨脹率提高，但是，水力沖孔所用的水量大、工藝復雜，主要用于石門揭煤或自噴能力強的軟分層。第四，深孔松動爆破。深孔松動爆破和深孔控制爆破的消突原理基本一致，它們的消突的效果較好。但是，在突出煤層中打長鉆孔很困難，而且難以保持鉆孔形狀完整，對于上山掘進工作面在放炮時很容易造成煤體垮塌。由于客觀條件和主觀因素的影響，鉆孔深度、數量、裝藥長度和裝藥位置及封孔長度等難以完全達到設計要求。

掘進巷道瓦斯治理在煤礦瓦斯治理中占有較大比重，本文對礦井生產過程中掘進巷道存在的問題進行了分析和歸納，針對瓦斯在掘進巷道涌出（異常）的綜合治理技術進行了較深入的分析和探討，得出以下結論：（1）由于掘進巷道瓦斯涌出量所受影響因素很多，所以力求非常精確地計算掘進巷道的瓦斯涌出量不僅十分困難，現場難于應用，而且往往也不必要。因此，在滿足工程誤差要求的情況下，用近似的計算方法即可，比較常用的有無限煤層瓦斯流動不穩定理論法、分源計算法和瓦斯涌出特性系數法。（2）治理掘進巷道瓦斯一般涌出的措施可采用隔斷式瓦斯抽放治理措施。隔斷式抽放鉆孔的最佳效果，是在隔斷巷道兩側卸壓帶瓦斯向巷道空間涌出的同時，還可以對工作面前方的煤體進行預抽，減少工作面前方破壞煤體向工作面空間的涌出，即消除抽放空白帶。（3）煤層巷道掘進工作面卸壓、消突技術措施主要有：開采保護層、區域性瓦斯預抽、超前鉆孔、深孔注水、深孔松動爆破和深孔控制爆破等。它們各有優缺點和適用條件，在條件具備時可以各取所長，相互補短，采用多位一體的措施治理掘進工作面瓦斯涌出（突出）問題。