中国煤矿区域性瓦斯治理技术的发展

敖超

【摘要】煤矿安全无小事，尤其是瓦斯爆炸事故，每次都会导致大量的人员伤亡和经济损失，产生恶劣的社会影响。长期以来，我国政府和煤矿企业都十分重视煤矿瓦斯的治理与防治策略。随着技术的发展，以保护层开采及却压瓦斯抽采技术和强化预抽煤层瓦斯技术为代表的区域性瓦斯治理技术受到国家和煤炭企业的高度重视，得到了长足发展，为中国煤与瓦斯突出煤层的安全高效开采提供了技术保障。有鉴于此本文从开采保护层、卸压瓦斯抽放、加强预抽煤層瓦斯等方面对煤矿区域性瓦斯治理的技术进行探究。

【关键词】瓦斯治理；煤矿区域性；技术发展

随着技术的进步和瓦斯治理工作的进步，近年来我国煤矿安全生产事故呈现稳步下降的趋势，因瓦斯导致的安全事故也在不断减少。可见强化瓦斯管理与防治措施，有利于提高煤矿安全生产成效，为煤矿生产工作的顺利开采提供保障。

一、煤矿区域性瓦斯治理的意义与治理技术

（一）区域性瓦斯治理的意义

煤炭企业安全生产问题一直我国政府和企业关注的焦点，2016年的金山沟煤业瓦斯爆炸事故，即是由于企业不重视，违规越界开采而且是在没有瓦斯抽采设备的情况下进行，开采期间矿井安全监测监控系统、人员定位系统不能正常运行；导致28人死亡的重大安全事故。具体来说，我国煤矿瓦斯事故主要可以分为瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和窒息。瓦斯爆炸、瓦斯燃烧和窒息事故的原因之一是瓦斯积聚达到一定的浓度。例如瓦斯浓度达到5%至15%时，有可能引起瓦斯爆炸事故；瓦斯浓度大于巧%时，有可能引起瓦斯燃烧事故；由于瓦斯积聚使空气中氧气浓度降到12%时，人感到呼吸非常短促。因此强化瓦斯治理，不仅能够保障企业的正常生产，而且能够取得良好的社会效益。

（二）区域性瓦斯治理技术发展现状

针对区域性瓦斯治理目前有保护层开采及卸压瓦斯抽采技术、强化预抽煤层瓦斯技术两种。保护层开采及卸压瓦斯抽采技术保护层开采及瓦斯抽采规划要求具备保护层开采条件的突出矿井必须提前3至5年制定保护层开采及瓦斯抽采规划，调整矿井开采部署，制定矿井开拓、掘进和回采接替计划，以及配套的瓦斯抽采和治理技术方案，保护层工作面应正常衔接，做到“抽、掘、采”平衡。保护层开采过程中的瓦斯抽采是保护层安全开采的重要保障，被保护层卸压瓦斯强化抽采是区域性消除被保护层突出危险性，有效降低煤层瓦斯含量，由高瓦斯煤层转变为低瓦斯煤层的必要条件。保护层开采、被保护层卸压瓦斯强化抽采，经被保护层区域性消除突出危险性认证后，才能在被保护层中进行采掘作业。为了实现被保护层的安全高效开采，一般需要采取相应的瓦斯抽采方法相配合。

强化预抽煤层瓦斯技术主要是对于单一突出危险煤层，无保护层开采条件时，多采用强化预抽煤层瓦斯的方法来防止煤与瓦斯突出，同时降低煤层瓦斯含量。例如针对煤矿瓦斯压力大，瓦斯含量高，而且地质构造复杂，小断层多的情况。在采掘过程中必须采取措施对瓦斯进行抽放，释放一定的瓦斯压力、瓦斯含量，使煤层达到消突效果。因此生产中对于突出区域，在煤层顶板或者底板布置专用瓦斯抽放巷。在专用瓦斯抽放巷的两帮分别布置钻场，再通过钻场布置穿层钻孔对突出煤层的瓦斯进行预抽。

二、煤矿区域性瓦斯治理技术的具体应用

在前文的研究中主要对区域性瓦斯治理的意义以及常用的两种治理方法进行了分析，主要有保护层开采及卸压瓦斯抽采技术、强化预抽煤层瓦斯技术两种。本节以某煤矿为例，对这保护层开采及卸压瓦斯抽采技术在瓦斯治理方法的具体应用进行论述。

根据多年的瓦斯治理经验，保护层开采技术被公认为是最有效的突出煤层瓦斯防治技术，保护层开采过后，位于其上部或是下部的被保护层在保护层采动作用下卸压、膨胀变形，并在煤体内形成裂隙，致使煤层透气性增加，瓦斯活化，煤体吸附瓦斯得到解吸，煤层中新形成的裂隙使瓦斯具备流动的条件，再通过预先施工好的穿层钻孔或是地面钻井将卸压瓦斯抽采出来，降低煤层瓦斯含量和压力，将高瓦斯突出煤层转变为低瓦斯非突出煤层，彻底消除煤层的突出危险性。

首先是从风巷中向煤层底板采用下向穿层钻孔，透过煤层，进入顶板0.5m。沿风巷从里向外依次施工钻孔，每15m施工1组，每组施工4个钻孔，风巷内的下向穿层钻孔首先抽采B8煤层的原始煤体瓦斯，待工作面推过去之后，钻孔进入沿空留巷内，煤体获得卸压，此后钻孔开始抽采B8煤层的卸压瓦斯。为了满足B8煤層大量卸压瓦斯抽采的需要，待工作面回采形成沿空留巷后，在补打部分下向穿层钻孔，提高煤层的卸压瓦斯抽采能力，按照每10m施工1组穿B8煤层的钻孔，每组2个。

其次从顺槽向底板施工穿层钻孔，抽采煤层工作面下部煤体瓦斯，钻孔穿透煤层，进入煤层底板0.5m，沿顺槽从里向外依次施工钻孔，每15m布置1组，每组4个钻孔，此外为拦截来自其他煤层中的瓦斯进入工作面，从顺槽中向煤层采用上向穿层钻孔，每15m布置1组，每组2个钻孔。

第三是沿空留巷埋管瓦斯抽采将管路铺设于风巷，然后将支管接到管路上来完成埋管瓦斯抽采。工作面过开切眼向前推进一段长度，将直径为200mm、长度为3.5m的2根支管铺设于开切眼处，抽采采空区的瓦斯，工作面继续推进，推进过程中，沿着推进方向，20m为一个区段，将直径为325mm的支管铺设于区段两端，进而保证瓦斯抽采的持续性。铺设支管期间，对巷道进行填充，支管设于充填垛中，支管口与充填垛内墙相距应小于0.3m，且应处在充填垛中上部位置，沿空留巷埋管瓦斯抽采。

最后风巷下向顺层钻孔瓦斯抽采由于煤层倾角大，且下被保护层风巷标高稍高于上保护层风巷标高，造成风巷下部约30 m的条带煤体得不到保护，为了有效抽采该条带煤层瓦斯，同时加大卸压煤层的瓦斯抽采能力，最大化减小煤层瓦斯涌入保护层工作面，从风巷中沿煤层倾向施工下向顺层钻孔，钻孔间距5 m，孔深60 m。

三、小结

区域性瓦斯治理中，由于对各种地质、开采条件下突出发生的规律还没有完全掌握。虽然煤与瓦斯突出机理方面的假说很多，但人们普遍认同综合作用说，即煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力和煤的力学性质综合作用的结果。随着矿井开采深度的增加，煤与瓦斯突出的动力地应力和瓦斯压力不断增加，而煤与瓦斯突出阻力煤体强度却不断下降，导致煤与瓦斯突出灾害日趋严重。但我们相信随着区域性瓦斯治理技术的推广和研究的深人，以区域性瓦斯治理技术为核心的技术体系必将成为突出矿井安全高效开采的重要技术保障。

参考文献

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