中國煤礦區域性瓦斯治理技術的發展

敖超

【摘要】煤礦安全無小事，尤其是瓦斯爆炸事故，每次都會導致大量的人員傷亡和經濟損失，產生惡劣的社會影響。長期以來，我國政府和煤礦企業都十分重視煤礦瓦斯的治理與防治策略。隨著技術的發展，以保護層開采及卻壓瓦斯抽采技術和強化預抽煤層瓦斯技術為代表的區域性瓦斯治理技術受到國家和煤炭企業的高度重視，得到了長足發展，為中國煤與瓦斯突出煤層的安全高效開采提供了技術保障。有鑒于此本文從開采保護層、卸壓瓦斯抽放、加強預抽煤層瓦斯等方面對煤礦區域性瓦斯治理的技術進行探究。

【關鍵詞】瓦斯治理；煤礦區域性；技術發展

隨著技術的進步和瓦斯治理工作的進步，近年來我國煤礦安全生產事故呈現穩步下降的趨勢，因瓦斯導致的安全事故也在不斷減少。可見強化瓦斯管理與防治措施，有利于提高煤礦安全生產成效，為煤礦生產工作的順利開采提供保障。

一、煤礦區域性瓦斯治理的意義與治理技術

（一）區域性瓦斯治理的意義

煤炭企業安全生產問題一直我國政府和企業關注的焦點，2016年的金山溝煤業瓦斯爆炸事故，即是由于企業不重視，違規越界開采而且是在沒有瓦斯抽采設備的情況下進行，開采期間礦井安全監測監控系統、人員定位系統不能正常運行；導致28人死亡的重大安全事故。具體來說，我國煤礦瓦斯事故主要可以分為瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出、瓦斯燃燒和窒息。瓦斯爆炸、瓦斯燃燒和窒息事故的原因之一是瓦斯積聚達到一定的濃度。例如瓦斯濃度達到5%至15%時，有可能引起瓦斯爆炸事故；瓦斯濃度大于巧%時，有可能引起瓦斯燃燒事故；由于瓦斯積聚使空氣中氧氣濃度降到12%時，人感到呼吸非常短促。因此強化瓦斯治理，不僅能夠保障企業的正常生產，而且能夠取得良好的社會效益。

（二）區域性瓦斯治理技術發展現狀

針對區域性瓦斯治理目前有保護層開采及卸壓瓦斯抽采技術、強化預抽煤層瓦斯技術兩種。保護層開采及卸壓瓦斯抽采技術保護層開采及瓦斯抽采規劃要求具備保護層開采條件的突出礦井必須提前3至5年制定保護層開采及瓦斯抽采規劃，調整礦井開采部署，制定礦井開拓、掘進和回采接替計劃，以及配套的瓦斯抽采和治理技術方案，保護層工作面應正常銜接，做到“抽、掘、采”平衡。保護層開采過程中的瓦斯抽采是保護層安全開采的重要保障，被保護層卸壓瓦斯強化抽采是區域性消除被保護層突出危險性，有效降低煤層瓦斯含量，由高瓦斯煤層轉變為低瓦斯煤層的必要條件。保護層開采、被保護層卸壓瓦斯強化抽采，經被保護層區域性消除突出危險性認證后，才能在被保護層中進行采掘作業。為了實現被保護層的安全高效開采，一般需要采取相應的瓦斯抽采方法相配合。

強化預抽煤層瓦斯技術主要是對于單一突出危險煤層，無保護層開采條件時，多采用強化預抽煤層瓦斯的方法來防止煤與瓦斯突出，同時降低煤層瓦斯含量。例如針對煤礦瓦斯壓力大，瓦斯含量高，而且地質構造復雜，小斷層多的情況。在采掘過程中必須采取措施對瓦斯進行抽放，釋放一定的瓦斯壓力、瓦斯含量，使煤層達到消突效果。因此生產中對于突出區域，在煤層頂板或者底板布置專用瓦斯抽放巷。在專用瓦斯抽放巷的兩幫分別布置鉆場，再通過鉆場布置穿層鉆孔對突出煤層的瓦斯進行預抽。

二、煤礦區域性瓦斯治理技術的具體應用

在前文的研究中主要對區域性瓦斯治理的意義以及常用的兩種治理方法進行了分析，主要有保護層開采及卸壓瓦斯抽采技術、強化預抽煤層瓦斯技術兩種。本節以某煤礦為例，對這保護層開采及卸壓瓦斯抽采技術在瓦斯治理方法的具體應用進行論述。

根據多年的瓦斯治理經驗，保護層開采技術被公認為是最有效的突出煤層瓦斯防治技術，保護層開采過后，位于其上部或是下部的被保護層在保護層采動作用下卸壓、膨脹變形，并在煤體內形成裂隙，致使煤層透氣性增加，瓦斯活化，煤體吸附瓦斯得到解吸，煤層中新形成的裂隙使瓦斯具備流動的條件，再通過預先施工好的穿層鉆孔或是地面鉆井將卸壓瓦斯抽采出來，降低煤層瓦斯含量和壓力，將高瓦斯突出煤層轉變為低瓦斯非突出煤層，徹底消除煤層的突出危險性。

首先是從風巷中向煤層底板采用下向穿層鉆孔，透過煤層，進入頂板0.5m。沿風巷從里向外依次施工鉆孔，每15m施工1組，每組施工4個鉆孔，風巷內的下向穿層鉆孔首先抽采B8煤層的原始煤體瓦斯，待工作面推過去之后，鉆孔進入沿空留巷內，煤體獲得卸壓，此后鉆孔開始抽采B8煤層的卸壓瓦斯。為了滿足B8煤層大量卸壓瓦斯抽采的需要，待工作面回采形成沿空留巷后，在補打部分下向穿層鉆孔，提高煤層的卸壓瓦斯抽采能力，按照每10m施工1組穿B8煤層的鉆孔，每組2個。

其次從順槽向底板施工穿層鉆孔，抽采煤層工作面下部煤體瓦斯，鉆孔穿透煤層，進入煤層底板0.5m，沿順槽從里向外依次施工鉆孔，每15m布置1組，每組4個鉆孔，此外為攔截來自其他煤層中的瓦斯進入工作面，從順槽中向煤層采用上向穿層鉆孔，每15m布置1組，每組2個鉆孔。

第三是沿空留巷埋管瓦斯抽采將管路鋪設于風巷，然后將支管接到管路上來完成埋管瓦斯抽采。工作面過開切眼向前推進一段長度，將直徑為200mm、長度為3.5m的2根支管鋪設于開切眼處，抽采采空區的瓦斯，工作面繼續推進，推進過程中，沿著推進方向，20m為一個區段，將直徑為325mm的支管鋪設于區段兩端，進而保證瓦斯抽采的持續性。鋪設支管期間，對巷道進行填充，支管設于充填垛中，支管口與充填垛內墻相距應小于0.3m，且應處在充填垛中上部位置，沿空留巷埋管瓦斯抽采。

最后風巷下向順層鉆孔瓦斯抽采由于煤層傾角大，且下被保護層風巷標高稍高于上保護層風巷標高，造成風巷下部約30 m的條帶煤體得不到保護，為了有效抽采該條帶煤層瓦斯，同時加大卸壓煤層的瓦斯抽采能力，最大化減小煤層瓦斯涌入保護層工作面，從風巷中沿煤層傾向施工下向順層鉆孔，鉆孔間距5 m，孔深60 m。

三、小結

區域性瓦斯治理中，由于對各種地質、開采條件下突出發生的規律還沒有完全掌握。雖然煤與瓦斯突出機理方面的假說很多，但人們普遍認同綜合作用說，即煤與瓦斯突出是地應力、瓦斯壓力和煤的力學性質綜合作用的結果。隨著礦井開采深度的增加，煤與瓦斯突出的動力地應力和瓦斯壓力不斷增加，而煤與瓦斯突出阻力煤體強度卻不斷下降，導致煤與瓦斯突出災害日趨嚴重。但我們相信隨著區域性瓦斯治理技術的推廣和研究的深人，以區域性瓦斯治理技術為核心的技術體系必將成為突出礦井安全高效開采的重要技術保障。

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