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(jìn)行了分析、歸納，針對瓦斯在掘進(jìn)巷道涌出的綜合治理技術(shù)進(jìn)行了較深入的探討，對保證礦井安全高效生產(chǎn)有一定借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】瓦斯涌出；存在問題；防治技術(shù)

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(shù)措施主要有：開采保護(hù)層、區(qū)域性瓦斯預(yù)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(dāng)有相鄰兩層煤時(shí)可供選擇開采時(shí)，可以先開采突出危險(xiǎn)性小的煤層，從而避免下部瓦斯突出的發(fā)生。開采保護(hù)層是瓦斯突出防治的一項(xiàng)治本措施，但對有些煤層找不到可以保護(hù)的煤層，同時(shí)，即使保護(hù)層開采，還有一個(gè)保護(hù)范圍問題。對于非保護(hù)范圍，由于應(yīng)力集中，沖擊地壓會更加嚴(yán)重，所以尋求本煤層的開采保護(hù)是煤與瓦斯突出防治的一個(gè)發(fā)展方向。開采保護(hù)層和區(qū)域性瓦斯預(yù)抽作為區(qū)域性防治礦井瓦斯動力災(zāi)害技術(shù)已在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。針對我國突出危險(xiǎn)煤層透氣性差、煤質(zhì)松軟等特點(diǎn)，人們又研究了水力擴(kuò)孔等強(qiáng)化抽放技術(shù)、風(fēng)力排渣等順煤層鉆孔施工工藝技術(shù)，取得了良好的應(yīng)用效果。但是，近距離下保護(hù)層開采技術(shù)、區(qū)域性瓦斯預(yù)抽消突效果評價(jià)體系等有待進(jìn)一步研究。

二、礦井瓦斯涌出治理的防治措施

（1）掘進(jìn)巷道一般瓦斯涌出治理。掘進(jìn)巷道瓦斯來源由工作面前方破壞煤體瓦斯、掘進(jìn)落煤瓦斯、巷道兩側(cè)卸壓帶瓦斯和臨近層涌出瓦斯（非單一煤層）四部分構(gòu)成，其中掘進(jìn)工作面后方兩側(cè)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(yuǎn)的卸壓帶內(nèi)，對沿煤層向巷道運(yùn)移的瓦斯建立一道屏障，隔斷瓦斯的運(yùn)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(qū)之間，在負(fù)壓作用下將向巷道運(yùn)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(cè)煤體的局部卸壓作用，引起瓦斯透氣性提高而實(shí)現(xiàn)的。掘進(jìn)工作面瓦斯抽放應(yīng)以防治兩側(cè)卸壓帶瓦斯為主，同時(shí)兼顧工作面前方未掘進(jìn)區(qū)域的瓦斯，使它們均處在鉆孔的抽放范圍以內(nèi)。隔斷式抽放鉆孔的最佳效果，是在隔斷巷道兩側(cè)卸壓帶瓦斯向巷道空間涌出的同時(shí)，還可以對工作面前方的煤體進(jìn)行預(yù)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(jìn)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(yàn)和應(yīng)用最早的一種局部卸壓、消突措施。當(dāng)?shù)貞?yīng)力和瓦斯壓力很大時(shí)，在突出危險(xiǎn)煤層中實(shí)施超前鉆孔往往會遇到頂鉆和卡鉆，使鉆孔難以到達(dá)設(shè)計(jì)深度，并且在鉆進(jìn)過程中有時(shí)會發(fā)生突出。超前鉆孔的直徑一般為75mm～120mm。在透氣系數(shù)小的煤層，使用超前鉆孔排放瓦斯時(shí)間較長，影響掘進(jìn)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(jìn)、水流沖擊和水力脈動輸排等作用，誘導(dǎo)和控制噴孔，使工作面前方煤體卸壓和排放瓦斯，達(dá)到防治突出目的的方法。其煤的堅(jiān)固系數(shù)f值一般應(yīng)當(dāng)小于0.5，所用的水量一般為30m3/h～35m3/h。經(jīng)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(fù)雜，主要用于石門揭煤或自噴能力強(qiáng)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(jìn)工作面在放炮時(shí)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(shù)量、裝藥長度和裝藥位置及封孔長度等難以完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

掘進(jìn)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(chǎn)過程中掘進(jìn)巷道存在的問題進(jìn)行了分析和歸納，針對瓦斯在掘進(jìn)巷道涌出（異常）的綜合治理技術(shù)進(jìn)行了較深入的分析和探討，得出以下結(jié)論：（1）由于掘進(jìn)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(jì)算掘進(jìn)巷道的瓦斯涌出量不僅十分困難，現(xiàn)場難于應(yīng)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(jì)算方法即可，比較常用的有無限煤層瓦斯流動不穩(wěn)定理論法、分源計(jì)算法和瓦斯涌出特性系數(shù)法。（2）治理掘進(jìn)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(cè)卸壓帶瓦斯向巷道空間涌出的同時(shí)，還可以對工作面前方的煤體進(jìn)行預(yù)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(jìn)工作面卸壓、消突技術(shù)措施主要有：開采保護(hù)層、區(qū)域性瓦斯預(yù)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(yōu)缺點(diǎn)和適用條件，在條件具備時(shí)可以各取所長，相互補(bǔ)短，采用多位一體的措施治理掘進(jìn)工作面瓦斯涌出（突出）問題。