煤礦突出厚煤層瓦斯及火災防治技術探討

孫世均李 峰

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

煤礦突出厚煤層瓦斯及火災防治技術探討

孫世均1李 峰2

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業分公司 重慶 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

煤與瓦斯突出具有突發性特點，其破壞性非常大，是當前煤礦安全生產中的一種主要災害。煤與瓦斯突出事故的發生，不僅造成了重大人員傷亡及經濟損失，同時還使人們清醒的認識到，必須積極尋找瓦斯治理的有效途徑，進而從根本上對瓦斯超限與瓦斯突出問題進行治理，最終保證煤礦的安全生產。本文筆者結合自己的實際工作經驗，針對煤礦突出厚煤層瓦斯與火災防治技術展開分析。

煤礦突出厚煤層；瓦斯；火災；防治

防治瓦斯災害一直以來都是我國煤礦安全高效生產中的一大技術性難題，瓦斯災害突出的表現主要在瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出兩方面，本文主要以某煤礦地質生產條件為主要背景，對其Ⅱ824綜采工作面瓦斯治理及防治技術展開分析。進入到松軟煤層以后，礦井的開采情況出現了很大的變化，同時綜放面布置也相繼發生改變，為了保證礦井生產的安全性，必須對其瓦斯變化情況展開研究，并制定出相應的礦井災害防治措施。

1 礦井概況

該煤礦的走向長為8.2km，傾斜寬為3.6km，總面積為29.5km2。該地的交通非常方便，與火車站相距9km，礦區專用鐵路會在此地和鐵路接軌，還有101省道穿過，各有9km礦區公路相連。到目前為止礦井已經投產30余年，幾乎為邊生產邊基建的形式，投產以后經過多次局部技術改造，生產能力穩定在180Mt以上，最高年產量在200Mt以上。從1988年開始展開礦井改造擴建，經過改擴建以后礦井的年生產能力達到了240Mt，到目前為止還沒有達到改擴建的生產能力。在1997年核定該礦井的生產能力為1.8Mt/a，按照設計來看該礦井的服務年限為66年，到現在為止還有30年以上的服務年限。

2 煤層瓦斯含量分析

按照實驗方案對各項參數進行測定，待施工達到煤層以后改用風力排渣，在孔口接煤渣為止進行煤渣取樣，送實驗室進行實驗。煤層預抽難易程度指標主要有煤層透氣性、百米煤孔自然瓦斯流量等，測定這些參數的目的在于將本礦井和其它礦井相比較，進而選擇合理的抽放方法，為抽方設計提供有效依據。完成鉆孔測壓以后，將壓力表卸掉，并定期對鉆孔自然瓦斯流量進行測定，并結合鉆孔自然瓦斯流量、煤層瓦斯壓力等相關資料，對煤層透氣性、鉆孔瓦斯流量等參數展開計算。

2.1 鉆孔瓦斯流量衰減、百米煤孔初始瓦斯流量

鉆孔瓦斯流量、鉆孔瓦斯流量衰減系數的關系式為：

式中：qt表示經過時間t以后的鉆孔瓦斯流量（m3/min）；q0表示鉆孔初始瓦斯流量（m3/min）；t表示時間（d）；α表示鉆孔瓦斯流量衰減系數（d-1）。

按照相應時間的測定資料，結合上式可以得到計算結果。同時，在卸掉壓力表以后的較短時間內，測定出百米煤孔初始瓦斯流量，最大和最小分別為0.0426m3/min·hm和0.00076m3/min·hm。

2.2 煤層透氣性系數

通常情況下人們會利用煤層透氣性系數來評價煤層抽放的難易程度，本次測定利用井下直接測定的方式獲得煤層透氣性系數，完成鉆孔瓦斯壓力的測定工作以后，將壓力表卸掉，對鉆孔瓦斯自然涌出量進行測定，并按照煤層徑向流動理論，以煤層瓦斯含量、原始瓦斯壓力等參數對其透氣性系數進行確定。其計算公式為：

式中：q表示排放時間T內，鉆孔煤層單位暴露面積上的瓦斯流量（m3/m2·d）；r表示鉆孔半徑（m）；P0表示泄壓后鉆孔瓦斯壓力（取0.1 MPa）；T表示從開始排放瓦斯一直到測定瓦斯流量q之間的時間間隔（d）；λ表示透氣性系數（m2/MPa2·d）；F時間準量，無因次；Y流量準量，無因次。

2.3 煤層其他系數

從測壓鉆孔煤層取樣，到不同煤道、巷道煤樣的抽取，拿到實驗室對瓦斯放散初速度和煤層堅固性系數等值進行了測定，測定結果見表1。

表1 煤層其他瓦斯參數的測定結果

3 煤礦瓦斯綜合防治技術研究

3.1 煤礦防突技術現狀

煤與瓦斯突出事故頻繁發生，為我國造成的經濟和社會損失非常巨大，很多煤礦已經展開了防突技術研究等方面工作，本礦區也在生產過程中不斷總結經驗和教訓，形成了一套瓦斯預測、抽放及防治綜合配套技術體系。近年來通過對礦井瓦斯的科學治理，在煤與瓦斯防治上取得了一些成績。

3.1.1 開采保護層

在煤層群開采過程中，很多煤層都具有突出風險的，但是還有很多煤層的危險比較小，這種情況下可以對后者進行優先開采，然后再開采前者，先開采的煤層為保護層，而后開采煤層則為被保護層。這種方法則為我們通常所說的保護層開采方式，其防治瓦斯突出原理如圖1。

圖1 開采保護層煤與瓦斯突出防治原理圖

3.1.2 立體消突

“立體消突”是近年來提出的一種煤與瓦斯突出方式理念，主要是指針對瓦斯治理工程的時間與空間關系進行合理安排，并采用全方位的防治措施，有效克服短期防突措施在實施過程中暴露出的不足，進而從根本上消除突出存在的危險。

3.1.3 無煤柱開采技術

通常情況下都會采用常規留設條的方式布置巷道，因為保護層開采過程中都會留出保護煤柱，這種情況下會出現保護不充分的問題，進而出現局部應力集中問題，造成瓦斯突出事故的發生，因此，這種方法并不能說真正實現了“消突”。本礦區在開采保護層時利用了無煤柱開采技術，在開采過程中沿著空留巷，整個保護層采空區都形成了一個整體，采面共用一條瓦斯尾巷，這樣一來不僅可以使煤層突出危險性得到有效消除，同時保護層回收率也會得到有效增加。

3.1.4 井下特殊地帶掘進瓦斯治理

首先，在于工作面靠近的兩幫施工鉆場，然后在鉆場中施工鉆孔，抽放工作面前方的待掘煤體，并利用鉆機在掘進工作面展開深孔控制爆破，以達到煤體卸壓、增強透氣性的目的。這種方法目前已經在本礦區中應用，從一定程度上使采面接續緊張的局面得到了緩解。

3.2 煤礦煤與瓦斯突出防治技術的進一步分析

3.2.1 積極學習防突基礎措施

①按照相關抽采指標要求，以《煤礦瓦斯抽采基本指標》為根據，對采掘工作面瓦斯抽采范圍進行控制；②配備足量的工程技術人員展開“一通三防”工程，并注意加強對瓦斯抽采及相關理論的學習和培訓，促進瓦斯抽采及防突管理技術水平的提高，使瓦斯抽采及防突措施的預見性得到提高；③對“四位一體”綜合防突措施進行充分理解與執行，促進安全評價、預測預報及檢測檢驗之間的結合，這樣才能保證防突效果更佳明顯。

3.2.2 積極探索預測煤與瓦斯突出的技術

①煤與瓦斯突出的區域性非常明顯，在統一采區中的不同地點，突出危險性存在明顯差異，這種情況下，為突出預測技術留出了巨大的空間，我們應該積極展開分析和探討，對其技術應用進行充分掌握；②對新礦井、采區突出危險性進行鑒定，并將其分成突出危險區、安全區及威脅區等不同區域，并展開分區分情況管理；③對應力的集中水平、位置、外絲解吸收特征進行嘗試，并建立突出危險性臨界指標。

3.2.3 深入展開區域防突工作

煤與瓦斯突出是一種瓦斯動力現象，瓦斯壓力和地應力是引起媒體破壞的主要力量，其大小和采掘作用強度、煤層埋藏深度直接相關。利用模擬實驗及對相關影響因素重要性的分析與研究，可以使地應力探測預報知識更加豐富。在掘進過程中利用機械代替炮掘作業，對掘鉆一體化進行研究與開發，并在掘進作業中應用應力探測技術，進一步規范放炮施工作業。

4 結語

本文結合具體工程實際情況，通過一系列分析，形成綜放防治技術體系。煤與瓦斯突出的防治必須從其突出肌理上進行分析與研究，并利用綜合防突、立體消突、無煤柱開采技術等逐步替代原來單一的防突措施，并不斷加強對煤與瓦斯突出預測技術及地應力的研究，這些是當前煤與瓦斯突出問題防治方面的重點課題。

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