深部矿井煤和瓦斯突出防治技术探析

李彦军

深部矿井煤和瓦斯突出防治技术探析

李彦军

（冀中能源峰峰集团羊东矿，河北 邯郸 056200）

通过某矿煤层开采条件和瓦斯灾害治理技术，试验了煤和瓦斯突出灾害监控预警、导向槽定向水利压穿等技术，能完成煤和瓦斯灾害因素监测和预警，使测定煤层瓦斯含量、探测器异常区都更确切，同时抽采瓦斯成效更显著。

深部矿井；灾害监控；预警技术；突出防治技术

随着煤矿开采深度、开采面积和开采强度日益加大，煤矿地质条件日趋复杂，煤矿瓦斯防治的要求不断提高。某矿瓦斯灾害较为突出，事故频发，对其安全生产形成制约。基于此，该矿建立了两个“四位一体”防突技术体系示范工程，即主为区域四位一体，辅为局部四位一体。以工程示范带动推广应用，为深部矿井突出灾害防治技术水平提高，以及减少因该事故导致的不必要伤亡提供参考依据。

1 项目简述

某矿自建井和投产以来，由于瓦斯而发生的事故较多，为此造成的人员和财产损失也较为惨重。随着当前煤矿持续向下开采，深部采区防治煤和瓦斯问题逐渐凸显。某矿在该问题上一直比较重视，且投入也较多，形成了一套自己的瓦斯灾害治理技术。

2 煤和瓦斯突出灾害监控预警技术分析

某矿构建了煤和瓦斯突出综合预警系统，这对该工作顺利开展起到了促进作用，但受系统技术局限的原因，预警系统的应用效果没有达到预期。由此，煤和瓦斯突出监控预警系统在某矿应运而生，实现了对煤和瓦斯突出灾害的监测和预警。

第一，通过构建专门的监控预警数据库，优化了该矿煤和瓦斯突出综合预警系统数据库、预警平台、已有预警数据库结构，能达到监控预警数据储存要求［1］。此外，由于显示功能模块的增加，预警结构能以图形化进行展示。

第二，完善了监测和检测设备（瓦斯参数、突出参数、采掘进尺等相关设备）、数据分析软件、WTC突出参数测定仪。无线数据传输接口增加了，开发了相应的客户端程序，能及时上传防突预测数据及物理勘探结果，通过该矿的实际情况，定制且加工了钻孔轨迹随钻测量配件，选择了匹配激光测距传感器的信号转换器，能把其挂接在安全监控系统。

第三，安装了一些监控预警系统的相关设备。监控预警服务器和工作站安装在中心机房，无线基站安装在变电所和车场，通过安全监控系统、地面局域网、井下环网以及集成检测、监测、计算机等设备，建立煤和瓦斯突出监控预警系统。

第四，通过对该系统进行实验，其能自动监测采掘工作面的实时进尺、自动上传突出参数、自动采集瓦斯参数和物探信息、在线测量瓦斯抽采钻孔轨迹。

该矿的该监控预警系统提高了煤和瓦斯突出灾害信息的监测管理和分析预警能力，切实做到了全方位预警。同时，该系统对煤矿监测、控制和预防煤与瓦斯突出灾害具有较大帮助，也起到了一定的示范作用，值得推广应用。

3 深孔瓦斯含量测定技术分析

由于某矿瓦斯含量测定取样不合理、人为干扰等原因，现场适用性试验通过SDQ-73型深孔快速取样装置完成，同时规范现场操作和实验室测定，修正损失量解吸模型。

第一，SDQ-73参数。钻杆直径为7.3cm，扭矩不小于1 000N·m，钻头直径为9.3cm、11.3cm，取样速度每分钟大于1 000g。

第二，深孔取样装置正常钻进时，四通和矿井压风联通，压风通过阀门1和三通进入钻头和钻杆正常排渣钻进；深度达到时，关闭阀门2，打开阀门3和4，压缩空气有一部分到达孔底，有一部分到达喷射器，生成高负压把钻杆中的煤样吸至收集罐里。到达孔底的空气又分两部分，一部分为孔底喷射器提供动力，然后把煤样吸至钻杆内管，另一部分为辅助排渣。具体见图1。

图1 取样系统

4 钻孔和坑道突出危险区透视技术应用分析

为了得出电磁波异常和瓦斯地质异常之间的关系，强化对异常区的监控，对钻孔和坑道突出危险区透视技术应用进行分析。为检验该技术在某矿的适用性，本文对28161回采面进行实验，该回采面回风巷是煤巷，岩巷是顶抽运输巷，其和28161运输巷上方相距10m，探测工作在煤巷和岩巷同时进行，各占一半。

探测接收测点间的距离以5m为宜，发射点的间距以50m为宜，一个发射点和二十一个接收测点相对应。28161工作面透视工作在抽采巷（28161）和运输巷（28141）间运行，一共布置14发射点，139个接收测点。在这里，28161抽采巷和28141下段运输巷测点编号分别为0-63，0-74，具体见图2。

图2 28161工作面现场施工布置及射线分布

探测时，开展了28161工作面无线电波的透视工作，其波动频率为0.3、0.5、1.5MHz，其深度达1 020m，无线电波透视总长达2 545m，经探测，发现八处异常。当探测数据大于或者小于背景场强10dB时，对异常地质区域探测识别较为有效，效果最显著的为高频1.5MHz。在此基础上，通过地质资料分析瓦斯富集在三个工作面切眼方向附近，就综合瓦斯异常探测效果得出，切眼附近瓦斯富集区对三个频率而言相对都比较显著，特别是1.5MHz，进而得出无线电波透视异常和瓦斯地质异常呈正相关。最后，把结果数据传至预警系统。

5 导向槽定向水力压穿防突技术和装备分析

该矿特点为瓦斯含量大且压力高，且煤质比较松软。28161工作面作为试验区，其运输巷顶板瓦斯抽采巷瓦斯含量是18.34m³/t，压力为0.85MPa，煤的坚固系数维持在0.5～2.0，兼具煤和瓦斯突出的危险。煤层均厚3.5m，倾角大约为7°～14°，煤层透气性系数是0.310～0.456m2/（MPa2·d），常规百米钻孔瓦斯流量为0.24m3/min。这次实验一共安排了五组钻孔，开孔是从抽采巷底板和下帮，直到穿过煤层底板，然后接着施工5m岩孔。

考虑到煤层是突出煤层，防治煤巷掘进和采面回采时，煤和瓦斯突出的主要办法就是穿层钻孔预抽煤层瓦斯。以往的抽瓦斯方法比较落后，导向槽定向水力压穿防突技术能以水力压穿的方式使钻孔间煤体裂隙沟通，同时带出较多煤屑，能完成煤体整体卸压的任务，增加其透气性。

由28161运输巷顶板瓦斯抽采巷22个钻孔实验得出，应用控制孔导控定向水力压裂技术后，压穿孔数达到近70%，起裂压力达7～10MPa，单孔的影响范围提高了一倍还多，瓦斯抽采浓度也由原来的25.67%升至65.12%，单位巷道长度钻孔数量比原来少了近67%，时间也缩短了23%左右，缓解采掘接替紧张的情况，既为深部矿井瓦斯治理提供技术支撑，降低施工成本，也取得了良好的经济效益。

［1］袁瑞甫.深部矿井冲击-突出复合动力灾害的特点及防治技术［J］.煤炭科学技术，2013（8）：6-10.

Analysis of Coal and Gas Outburst Prevention and Control Technology in Deep Mine

Li Yanjun
（Jizhong Energy Fengfeng Group Yangdong Mine，Handan Hebei 056200）

Through a coal mine mining conditions and gas disaster control technology,test the disaster moni⁃toring and early warning,water pressure and directional guide groove wear technology of coal and gas out⁃burst,can complete the factors of coal and gas disaster monitoring and early warning,the determination of coal seam gas content,the detector anomaly zones more accurately,and the gas drainage effect is more sig⁃nificant.

deep mine；disaster monitoring；early warning technology；prominent prevention and control tech⁃nology

TD324

A

1003-5168（2017）10-0095-02

2017-09-01

李彦军（1978-），男，大专，工程师，研究方向：煤矿矿井通风。