淺析高瓦斯礦井瓦斯治理

祝文德 秦建國 劉佳明

【摘 要】本文針對高瓦斯礦井瓦斯地質影響因素、采動影響因素，探討了其對煤層瓦斯含量、涌出量的影響，并從瓦斯安全管理方面簡要的敘述了煤礦瓦斯治理的方向。

【關鍵詞】瓦斯地質；瓦斯含量；涌出量；瓦斯治理

礦井瓦斯治理，必須預先從瓦斯來源和瓦斯涌出量方面進行分析，既要考慮瓦斯地質條件，也要分析采礦技術條件。當用通風方法不能有效解決工作面瓦斯問題時，就必須采取多種方法綜合治理瓦斯，瓦斯抽采技術已成為降低采掘工作面瓦斯涌出量和防止突出的重要和必要手段。

1 煤層瓦斯含量地質因素

煤層瓦斯含量是一定量煤中所含有的瓦斯量，它是煤層的基本瓦斯參數，是計算瓦斯蘊藏量、預測瓦斯涌出量的重要依據。影響礦井瓦斯含量的因素有很多，表現在以下幾個方面：

1.1 煤體變質程度。煤體對瓦斯的吸附能力主要取決于煤體的孔隙率和煤質，煤的變質程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。煤的變質程度越高，煤體內部孔隙率越低，吸附瓦斯的能力越強，但并不是煤體吸附瓦斯能力強就一定含瓦斯量大，最終瓦斯含量除了需要煤體有瓦斯的吸附外，還需要密閉的空間使其得以保存。

1.2 煤層賦存條件。煤層中的瓦斯的運動速度與煤層和圍巖的滲透性有關。滲透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯則容易保存在煤層之中；如果煤層的圍巖致密完整，煤層中的瓦斯就容易保存下來，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，煤層含水越大，瓦斯相應就越少。瓦斯還與煤層的埋藏深度和煤層傾角有關系，通常，瓦斯含量隨著煤層埋藏深度的增加而增大，而煤層的傾角越小，瓦斯含量則越大。

1.3 地質構造。在地質構造附近瓦斯涌出量往往增加或減少。一般說來，開放性斷層有利于瓦斯排放，瓦斯含量減少；封閉擠壓性斷層甚至可以封閉儲存瓦斯，其瓦斯含量增大。地質構造是影響瓦斯存儲最重要的條件之一，封閉型地質構造有利于封閉瓦斯，開放性地質構造有利于排放瓦斯。

2 采煤工作面瓦斯涌出受采動影響因素

對于采煤工作面，瓦斯涌出的主要來源于本煤層和鄰近層、圍巖以及采空區。在工作面未受頂底板采動影響前，主要以本煤層瓦斯為主，通過煤壁、工作面落煤和采空區瓦斯涌出三種形式涌入工作面。工作面受采動作用后，采空區頂底板煤巖層發生移動變化、煤巖層泄壓，形成裂隙，位于頂底板內的含瓦斯煤巖層通過裂隙與工作面采空區導通，在瓦斯壓力及工作面通風負壓的雙重作用下，大量鄰近層泄壓瓦斯涌入工作面采空區，再通過采空區涌入工作面。

工作面開采后，采空區頂底板內的裂隙發育及影響作用隨著向頂底板內的延伸逐漸減弱，則頂底板內鄰近層瓦斯向采煤工作面的排放率與間距呈反比，間距越小，鄰近層瓦斯涌出量越大，反之鄰近層瓦斯涌出量越小。

在開采煤層殘存可解析瓦斯量一定的情況下，工作面絕對瓦斯涌出量與工作面產量成正比，工作面產量越高，工作面落煤瓦斯越大，鄰近層受采動涌出的瓦斯越多，造成工作面絕對瓦斯涌出量越大。

3 大氣壓力變化因素影響

工作面瓦斯涌出情況看，瓦斯大量涌出時多發生在大氣壓力下降較為明顯的時期，采空區內的壓力與巷道內的通風壓力需保持平衡狀態。當大氣壓力突然下降時，井下巷道的通風靜壓也相應下降，采空區內的壓力高于通風靜壓，從而導致臨近采空區內的瓦斯將大量涌入工作面采空區內。

4 瓦斯防治治理手段及展望

4.1 合理布局井巷，安全組織生產。對于高瓦斯礦井多層開采，采煤工作面開采宜采用下行開采方式，即先采上部煤層，后采下部煤層，并始終保持水平，確保上層采空區瓦斯得到有效的卸壓釋放，以利于下部煤層的瓦斯治理；對于單一煤層回采，要優化井巷布局，為工作面回采瓦斯治理提供條件，不能盲目的不規則回采，造成井巷生產布局不合理，給瓦斯治理帶來難度。

4.2 根據工作面的地質條件，以及煤層瓦斯的賦存條件，強化瓦斯地質工作，從技術層面上治理工作面瓦斯，加強礦井各煤層的基礎參數測定統計工作，完善煤礦瓦斯地質基礎工作，準確記錄回采各個階段的瓦斯涌出情況，包括遇斷層、褶皺、火成巖等地質構造帶期間的瓦斯運移情況，從而能夠對不同煤層不同時間不同開采條件的瓦斯涌出情況進行詳細統計，并制定相應合理完善的瓦斯防治技術方案，從源頭上治理瓦斯。

4.3 綜合抽采技術。根據井巷布置條件，煤層賦存條件采取相應的瓦斯抽采方式，形成合理完善的地面和井下抽采系統，對工作面可采取如下抽采措施：順層鉆孔、穿層鉆孔抽采、上、下頂底板高抽巷、尾巷、瓦斯道抽采、地面采空區鉆孔抽采、上層、臨近層采空區導入鉆孔抽采、高位鉆場水平長鉆孔抽采、回順采空區埋管抽采、井下移動瓦斯泵抽采和等多種方法的綜合抽采，實現井上下、多方位、立體交叉抽采瓦斯，實踐證明，針對不同煤層不同井巷因地制宜的采取相應有效的抽采方式對工作面的瓦斯治理起到了至關重要的作用。

4.4 采取合理有效的通風方式，確保工作面通風系統的正常穩定，并能根據不同煤層不同采面的瓦斯賦存條件，合理配備工作面風量，確保工作面風速、瓦斯濃度符合規定，并能夠有效的使采煤工作面抽采與工作面通風達到一個動態平衡，從而使工作面瓦斯抽采和利用均達到最佳狀態。但對于容易自然的煤層，更要注重考慮工作面風量、防火、抽采三者之間的平衡關系，并要加大采空區發火的預防和日常觀測、管理。

4.5 抽采設備、系統完備，布置合理。對于高瓦斯礦井，近些年煤炭產量日益增加，原來的老的抽采設備已不能完全滿足瓦斯治理的需要，必須加大抽采設備的投入，從抽采設備硬件上治理瓦斯問題。

4.5.1 提高地面、井下瓦斯抽采泵的抽采能力，配備大流量的抽采泵，是瓦斯治理硬件的重要條件。

4.5.2 配備合理完善的多條井上、下抽采管路系統，井上下抽采管路系統實現高、低濃瓦斯、高低壓管路系統聯合抽采，從而使煤層瓦斯應抽盡抽，降低風排瓦斯量，有效杜絕上隅角、回風流瓦斯濃度超限問題。

4.5.3 引進使用先進的“大功率、大扭矩、定方向”抽采鉆機，增大鉆孔孔徑和孔長，保證鉆孔施工質量，擴大鉆孔抽采斷面積，提高抽采鉆孔服務時間，提高鉆孔成孔率，同時還要加強鉆孔的封孔質量，引進使用先進的鉆孔封孔設備，替代原有原始的封孔方法，降低抽采鉆孔的漏氣現象。

4.5.4 逐步替換原有陳舊的小管徑抽采管路，布置接設大管徑抽采管路，增大抽采管徑，降低抽采阻力，提高抽采效率。

4.5.5 加強抽采管路附屬設備的安設和使用，包括自動抽采管路閥門控制系統、管理自動放水裝置、封孔裝置、抽采管路參數觀測監測裝置等。

4.6 健全管理體制，加強現場瓦斯管理。許多事故的發生，都是由于管理的不到位造成的。所以，要加強對礦上職工的安全教育，健全管理體制，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產非常重要。從嚴瓦斯治理責任制的落實，把瓦斯治理和安全生產的責任逐層逐級落實，明確具體職責，實行精細化管理，逐步形成了完善的管理體系。

5 結語

我國煤礦開采地質條件復雜，礦井瓦斯事故在煤礦各類事故中占有很大的比例。因此，在煤礦生產過程中要加強管理，提高認識，管理好通風裝備設施、抽采設備設施，瓦斯采取連續不斷的監測。只有把安全放在首位，健全各項規章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故將會大幅度地減少，才能給煤礦生產創造良好安全的環境，才能將瓦斯變廢為寶加以利用。

[責任編輯：王洪澤]