雙柳煤礦瓦斯突出治理技術(shù)探討

【摘 要】根據(jù)雙柳煤礦瓦斯賦存特點，介紹了雙柳煤礦現(xiàn)有的瓦斯治理技術(shù)，并提出了針對雙柳煤礦的煤與瓦斯突出防治對策及措施。實踐應(yīng)用表明，雙柳煤礦煤與瓦斯突出治理經(jīng)驗及技術(shù)是切實可行的，很多方面值得其他高、突礦井借鑒和學(xué)習(xí)。

【關(guān)鍵詞】雙柳煤礦；瓦斯突出；現(xiàn)狀；防治對策

隨著礦井煤層向深部的開采延深，煤層瓦斯壓力越來越大、瓦斯含量越來越高，煤層的瓦斯災(zāi)害越來越嚴(yán)重。一些淺部為非突出的煤層進入深部后逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥怀雒簩?，瓦斯?zāi)害問題不容忽視，因而充分認(rèn)識雙柳煤礦特定的自然條件，高度重視對礦井瓦斯災(zāi)害的治理，對于確保煤炭安全生產(chǎn)具有極其重要的意義。

1 礦區(qū)瓦斯概況

雙柳煤礦是高瓦斯礦井，各煤層均富含瓦斯，噸煤瓦斯含量5.3-12.1m3/t，煤層瓦斯壓力0.25-1.5MPa，透氣性系數(shù)0.261～3.38m2/MPa2.d。煤層層數(shù)多、瓦斯含量大是其賦存特點。

2 煤與瓦斯突出綜合治理技術(shù)

2.1 礦井及工作面通風(fēng)技術(shù)

煤層綜采工作面通風(fēng)方式：采用“U”型通風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)置3條回采巷道，材巷進風(fēng)，運巷回風(fēng)，瓦斯抽采巷另布置獨立的全風(fēng)壓通風(fēng)系統(tǒng)。瓦斯抽采巷貫穿整個工作面推進長度，在瓦斯抽采巷內(nèi)布置穿層鉆孔抽放鄰近層、采空區(qū)和圍巖的瓦斯。

2.2 瓦斯抽采

雙柳煤礦在近幾年的礦井瓦斯防治工作中創(chuàng)立了一整套瓦斯治理技術(shù)，如瓦斯抽采巷、高抽巷、大直徑卸壓鉆孔等；推廣應(yīng)用了大直徑穿層鉆孔、順層長鉆孔、小斷面高抽巷抽放初采期近距離鄰近層瓦斯、采空區(qū)埋管抽放采空區(qū)瓦斯等技術(shù)；逐步形成了“密鉆孔、大孔徑、高抽巷、大管路、鄰近層和本煤層分源雙系統(tǒng)獨立抽采”的高效瓦斯抽采模式。

近年來為了解決掘進和回采時本煤層瓦斯對生產(chǎn)的影響，雙柳煤礦強力實施本煤層瓦斯抽采技術(shù)，本煤層瓦斯抽放量迅速增加。主要采用順層交叉、順層平行、順層扇型和穿層鉆孔4種方式對高瓦斯煤層實施預(yù)抽。

2.3 防治煤與瓦斯突出

2.3.1 突出預(yù)測方法及指標(biāo)、措施及實施

區(qū)域突出危險性預(yù)測：使用煤層瓦斯含量直接測定儀測定煤層瓦斯含量或使用煤層瓦斯壓力測定儀測定煤層瓦斯壓力，進行區(qū)域突出危險性預(yù)測。各礦采用的煤層突出危險性瓦斯含量、瓦斯壓力臨界值分別為8 m3/t和0.74MPa，也有的礦井采用小于此值的臨界值；在遇構(gòu)造或煤層傾角增大時，臨界值則分別降到7.0 m3/t和0.6MPa。

工作面突出危險性預(yù)測：使用煤層瓦斯突出參數(shù)儀測定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1值、鉆屑量S值和f值，其臨界值分別為0.5mL/（g·min1/2）、6.0kg/m和0.5，也有礦井的K1臨界值小于0.5mL/（g·min1/2）。遇構(gòu)造或煤層傾角增大（大于20°）時，K1臨界值取0.45mL/（g·min1/2）或者更小。

2.3.2 掘進工作區(qū)域防突措施及效果檢驗

所有突出礦井均執(zhí)行兩個“四位一體”綜合防突措施。區(qū)域和工作面突出危險性的預(yù)測及措施效果檢驗指標(biāo)為煤層瓦斯含量或瓦斯壓力、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1值和鉆屑量S值、煤的堅固性系數(shù)f值及煤層、瓦斯、地質(zhì)情況等。防突工作堅持“區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補充”的原則，制定出相應(yīng)的區(qū)域“四位一體”綜合防突措施和局部“四位一體”綜合防突措施。

1）區(qū)域防突措施

加強工作面瓦斯抽放參數(shù)（ 煤層透氣性系數(shù)、抽放半徑、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)） 的測定工作，結(jié)合工作面瓦斯地質(zhì)圖，合理布置抽放鉆孔。在地質(zhì)構(gòu)造破壞帶，需要專門制定、補充區(qū)域綜合防突措施和局部綜合防突措施，增加抽放鉆孔密度，確保抽放鉆孔的長度，保證抽放效果。

2）區(qū)域防突效果檢驗

煤層預(yù)抽后，工作面每60米為一個區(qū)域，每20m布置1個煤層瓦斯含量測定孔（頂板往下1.5m），測定完煤層瓦斯含量后及時封孔進行煤層瓦斯壓力測定。

使用煤層瓦斯含量直接測定儀測定瓦斯含量或使用煤層瓦斯壓力測定儀測定瓦斯壓力進行效果檢驗。當(dāng)效果檢驗數(shù)值均小于臨界值，判定為措施有效，反之應(yīng)判定為措施無效，必須繼續(xù)抽放，再次進行效果檢驗，直至措施有效為止。正常情況時，瓦斯含量按7.5m3/t控制，瓦斯壓力按0.74MPa控制；遇構(gòu)造或煤層傾角增大時，瓦斯含量按7.0m3/t控制。

2.3.3 掘進工作面防突措施及效果檢驗

1）工作面防突措施

在掘進工作面無論預(yù)測預(yù)報是否超標(biāo)，一般布置24個排放孔（如果有軟分層必須將第一排布置軟分層中），控制巷道輪廓線外8.0m范圍。巷道正前排放孔為13m，允許推進7.0m，預(yù)留6.0m超前距，遇構(gòu)造時工作面允許掘進5.0m，預(yù)留8.0m超前距，停止掘進施工前探鉆孔，查明構(gòu)造類型，采取相應(yīng)的揭煤措施。

2）工作面防突措施效果檢驗

采用鉆屑指標(biāo)法進行工作面防突措施效果檢驗，在工作面施工3個效果檢驗鉆孔，效檢孔使用直徑42mm的風(fēng)煤鉆施工，效檢孔孔深8-10米，一個鉆孔位于巷道的中部，并平行于掘進方向，其他鉆孔的終點位于巷道斷面兩側(cè)輪廓線外3-4m。只有三個效檢孔測定的數(shù)據(jù)均不超標(biāo)時，然后進入下一循環(huán)效檢。當(dāng)效果檢驗確定為無突出危險工作面時，保留至少3米檢驗孔投影孔深度超前距，采取安全防護措施后掘進作業(yè)。當(dāng)效果檢驗為突出危險工作面時，采取延長一個班排放瓦斯時間，再次進行效果檢驗，直到檢驗結(jié)果為無突出危險工作面時，方可正常掘進，每一檢驗循環(huán)允許掘進進尺完成后，必須嚴(yán)格執(zhí)行局部“四位一體”綜合防突措施。要求效檢孔不得與其它鉆孔穿透或同用。

2.3.4 安全防護措施

在采區(qū)和采掘工作面按規(guī)定設(shè)置了避難硐室，按規(guī)定安設(shè)了壓風(fēng)自救系統(tǒng)，下井人員全部佩帶隔離式壓縮氧自救器。掘進工作面在局扇與通風(fēng)橫貫之間設(shè)置有一組防突門。

掘進工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)，在綜掘機兩側(cè)必須留有不小于0.8m寬的安全撤離通道，割煤期間煤頭不得超過3人。

3 煤與瓦斯突出防治對策優(yōu)化

雖然通過上述措施，基本上解決了礦區(qū)主要問題，但就煤與瓦斯突出防治的現(xiàn)狀、特點和存在的問題并結(jié)合全國同類礦井防突的成功經(jīng)驗和目前我國防突技術(shù)的發(fā)展趨勢，雙柳煤礦做好煤與瓦斯突出治理工作仍需要從以下幾方面著手：

3.1 建立健全瓦斯治理組織機構(gòu)

煤礦必須建立瓦斯綜合治理領(lǐng)導(dǎo)組織機構(gòu)，成立以礦長為組長的瓦斯綜合治理行政管理體系；必須建立以總工程師為首的防治瓦斯、防突技術(shù)管理體系；必須成立煤與瓦斯防突處；各突出礦井必須建立專業(yè)化防突隊伍和防突區(qū)，礦長、總工程師必須要有從事同類礦井工作的經(jīng)歷，要配備專職通風(fēng)副礦長；集團公司和煤礦均要建立健全“一通三防”機構(gòu)設(shè)置及人員配備。

3.2 確保瓦斯治理資金及時到位

煤礦安全費用高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井分別提取35元/t和50元/t，但對瓦斯防治的投入應(yīng)該重點保證，必須設(shè)置防治煤與瓦斯突出專項費用，?？顚Ｓ?，以確保防突工程、防突設(shè)備及儀器儀表的購買和維護、相關(guān)工作人員薪酬、高精技術(shù)人才的招聘和外聘、新技術(shù)新工藝的研發(fā)和推廣應(yīng)用等對資金的需求。

3.3 限制礦井產(chǎn)能

高、突礦井必須實現(xiàn)抽、掘、采接替平衡、抽采達標(biāo)和“以抽定產(chǎn)”，礦井產(chǎn)能不得超過礦井瓦斯抽采能力，礦井瓦斯抽采系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠、具一年以上的能力驗證。

突出礦井產(chǎn)量不得超過5.0Mt/a?；ㄍ怀龅V井嚴(yán)格執(zhí)行“一礦、一井、一面”生產(chǎn)；現(xiàn)生產(chǎn)的突出礦井，三年內(nèi)改造完成突出煤層“一井一面”生產(chǎn)。

3.4 重視礦井防突管理

防突管理：制定“一礦一策”、“一面一策”瓦斯防治措施，并嚴(yán)格組織落實。突出煤層堅決做到應(yīng)抽盡抽，真正實現(xiàn)不掘突出頭、不采突出面。采掘作業(yè)前，礦井對“一面一策”的落實情況進行驗收，未按“一面一策”要求完成相應(yīng)的瓦斯治理和防突工程的，不準(zhǔn)作業(yè)。

3.5 瓦斯抽采和開采保護層

防突工作堅持區(qū)域防突措施先行，局部防突措施補充的原則，區(qū)域防突工作必須做到“多措并舉、可保必保、應(yīng)抽盡抽、效果達標(biāo)”。將突出煤層抽采為非突出煤層，高瓦斯煤層抽采為低瓦斯煤層，是治理瓦斯的根本出路。根據(jù)雙柳煤礦防治煤與瓦斯突出的現(xiàn)狀、存在的問題和有益的技術(shù)探索，雙柳煤礦瓦斯治理和防突技術(shù)工藝應(yīng)從以下幾方面開展工作：

1）建立礦井地面鉆井抽采和井下抽采相結(jié)合的綜合瓦斯抽采系統(tǒng)，實現(xiàn)全方位的立體瓦斯抽采體系。根據(jù)礦井開采計劃，對于未來3年以后開采的區(qū)域，必須有計劃的提前安排地面鉆井抽采煤層瓦斯。

2）對井下本煤層瓦斯和鄰近層瓦斯采用多種不同抽采方式的綜合治理方法，并實現(xiàn)高、低負(fù)壓分源雙系統(tǒng)獨立抽放。

4 結(jié)論

雙柳煤礦經(jīng)過不懈努力，已總結(jié)出了一整套切實可行的煤與瓦斯突出治理經(jīng)驗和管理規(guī)章制度，配套設(shè)置有比較完善的“一通三防”機構(gòu)，始終堅持“裝備、管理、培訓(xùn)”并重的原則。

在瓦斯治理技術(shù)措施上，針對雙柳煤礦高、突礦井采煤工作面瓦斯涌出量大小和開采煤層厚度不同，采用了“U+L”、“U”等不同形式的通風(fēng)方式；采取了大直徑穿層鉆孔、高抽巷、瓦斯抽采巷等一系列瓦斯抽采技術(shù)；大強度的實施順層鉆孔預(yù)抽瓦斯，瓦斯超限次數(shù)明顯減少，比2012年下降了74.2%，杜絕了重特大瓦斯事故。這些都說明雙柳煤礦在瓦斯治理方面做了大量扎實有效的工作，一些好的做法仍然值得其它高、突礦井借鑒和學(xué)習(xí)的。

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[責(zé)任編輯：曹明明]