近距離煤礦保護(hù)層瓦斯綜合治理技術(shù)研究

段洪普

平煤股份十礦，河南平頂山 467000

一直以來(lái)，瓦斯災(zāi)害作為當(dāng)前礦井的主要災(zāi)害之一備受關(guān)注，對(duì)于瓦斯的綜合治理研究也一直是當(dāng)前煤礦開(kāi)采技術(shù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，由于保護(hù)層的工作面受到開(kāi)采之后，開(kāi)采區(qū)的頂部和底板煤巖體發(fā)生了一定的破壞和變形，從而引起煤巖體發(fā)生斷裂，對(duì)開(kāi)采層周?chē)拿簩右约皫r層開(kāi)采產(chǎn)生較大的影響，特別是在近距離煤層群的保護(hù)層開(kāi)采之后，層間的距離比較小，保護(hù)層與保護(hù)層之間形成垂直層面的斷裂，并且在一定距離內(nèi)，各個(gè)裂縫之間能夠相互貫通，促進(jìn)了瓦斯的流動(dòng)。另外，在保護(hù)層的回采過(guò)程中，各個(gè)裂縫與保護(hù)層的開(kāi)采區(qū)間相互貫通，為其聚集瓦斯通向保護(hù)層提供了通道。所以，當(dāng)前煤礦開(kāi)采過(guò)程中，瓦斯的綜合治理是非常重要的。

1 瓦斯綜合治理的整體方針

瓦斯治理是當(dāng)前煤礦開(kāi)采技術(shù)的重點(diǎn)，越來(lái)越受到國(guó)家和政府的重視，對(duì)當(dāng)前不斷發(fā)生的煤礦安全生產(chǎn)事故具有一定的防范作用。瓦斯治理從總體上來(lái)說(shuō)，要嚴(yán)格執(zhí)行十六字方針，即通風(fēng)可靠，抽樣達(dá)標(biāo)，監(jiān)控有效和管理到位。

在煤礦開(kāi)采過(guò)程中，首先要保障其開(kāi)采通道的通風(fēng)流暢，在一定合理的系統(tǒng)環(huán)境中，保障開(kāi)采設(shè)施的完好，并保障具有充足的風(fēng)量和穩(wěn)定的風(fēng)流。具體來(lái)說(shuō)，就是在開(kāi)采過(guò)程中具備獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，進(jìn)行分區(qū)的通風(fēng)，設(shè)置專門(mén)的回風(fēng)巷，保障高瓦斯礦井的安全性，嚴(yán)謹(jǐn)無(wú)風(fēng)作業(yè)以及微風(fēng)作業(yè)。設(shè)施完善也是其完全開(kāi)采的一項(xiàng)重要內(nèi)容，包括風(fēng)機(jī)、風(fēng)門(mén)、風(fēng)筒等設(shè)備都要比較完善，通風(fēng)巷具有足夠的斷面，保障礦井的總體風(fēng)量和安全設(shè)備完善。同時(shí)需要按照嚴(yán)格的規(guī)定及時(shí)進(jìn)行風(fēng)向和風(fēng)流的測(cè)量，保障有害氣體濃度的較好控制和通道的透氣性。

而抽樣達(dá)標(biāo)則是在多樣化的礦產(chǎn)抽取和平衡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)煤礦開(kāi)采的高質(zhì)量和高效率。地面抽采和地下抽采相結(jié)合的方式是主要的抽樣方式，在因地制宜和因礦制宜的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)開(kāi)采與投產(chǎn)前的預(yù)抽采相結(jié)合的形式，全面實(shí)現(xiàn)煤礦抽采的平衡，通過(guò)瓦斯抽采能力與采掘的各方面協(xié)調(diào)和平衡，使采掘活動(dòng)保障在一定的質(zhì)量基礎(chǔ)上。

監(jiān)控有效是管產(chǎn)煤礦開(kāi)采全過(guò)程的重要步驟，是瓦斯綜合治理技術(shù)的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)。通過(guò)齊全的裝備和有效的數(shù)據(jù)資料，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的有效性。瓦斯傳感器按照一定的周期調(diào)校，準(zhǔn)確的報(bào)告斷電值和復(fù)電值，保障監(jiān)控中心能夠如實(shí)的反應(yīng)開(kāi)采區(qū)瓦斯的真實(shí)狀況，當(dāng)出現(xiàn)安全事故時(shí)，能夠及時(shí)的斷電，保障處理的迅速，使控制瓦斯事故的應(yīng)急預(yù)案得以科學(xué)的實(shí)現(xiàn)。

管理到位從根本上要求瓦斯綜合治理具有責(zé)任明確和制度完善的管理系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的執(zhí)行力和監(jiān)控力。通過(guò)將瓦斯治理的安全過(guò)程責(zé)任細(xì)化，權(quán)責(zé)分明，落實(shí)到每個(gè)層級(jí)和環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)每個(gè)作業(yè)的科學(xué)化、規(guī)范化和合理化。建立必要的綜合治理制度和瓦斯防治的規(guī)章制度，對(duì)各個(gè)步驟和環(huán)節(jié)不斷的進(jìn)行修改和完善，根據(jù)新情況、新問(wèn)題具體改進(jìn)和創(chuàng)新，促進(jìn)瓦斯治理的科學(xué)有效。在管理上，通過(guò)大力加強(qiáng)執(zhí)行力度，從嚴(yán)要求，嚴(yán)格按照瓦斯治理和管理的規(guī)章制度進(jìn)行落實(shí)，獎(jiǎng)懲分明，有效落實(shí)崗位責(zé)任，實(shí)行必要的監(jiān)督和控制手段，嚴(yán)格履行安全生產(chǎn)的各項(xiàng)職責(zé)，確保國(guó)家安全生產(chǎn)的各項(xiàng)法律法規(guī)得到落實(shí)。

2 近距離煤礦保護(hù)層瓦斯綜合治理分析

近距離保護(hù)層的煤礦瓦斯綜合治理在綜合應(yīng)用瓦斯地質(zhì)和瓦斯流動(dòng)即開(kāi)采的基礎(chǔ)理論上，充分分析其近距離保護(hù)層的流動(dòng)規(guī)律，并結(jié)合其保護(hù)層的挖掘?qū)嶋H，分析影響瓦斯分布的主要元素，在此基礎(chǔ)上建立有利于近距離瓦斯綜合治理的具體措施，并對(duì)其進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，促進(jìn)煤礦開(kāi)采的安全進(jìn)行。

圖1 煤層傾向剖面圖

根據(jù)圖1來(lái)分析近距離保護(hù)層瓦斯的安全綜合治理，假定該煤礦的目前開(kāi)采標(biāo)高為一730m，而可開(kāi)采的煤層為16，宗煤層的厚度是31.9m，其中，B4、B6、B8、B10、B13為突出層。工作面C煤層的厚度大致為2.1m～12m之間，而沿傾斜面由淺到深的煤層逐漸有變厚的趨勢(shì)，煤層的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，部分地點(diǎn)有一層夾矸，屬于穩(wěn)定煤層。從上圖來(lái)看，62113頂區(qū)的工作面走向長(zhǎng)度為860m，而傾斜長(zhǎng)是140m，62114的工作面是其保護(hù)層。當(dāng)突出的煤層透氣性提高，頂板的裂隙發(fā)展，在開(kāi)采的過(guò)程中，進(jìn)行大量的鉆孔穿層，使煤層之間的透氣性顯著提高，近距離被保護(hù)層工作面回采時(shí)，采空區(qū)和鄰近的瓦斯通過(guò)斷裂進(jìn)入采煤工作面，將提升工作面的瓦斯量增加，造成瓦斯超限。

根據(jù)圖1分析，62113工作面的瓦斯來(lái)源主要是由于回采間，通風(fēng)負(fù)壓的作用而形成的瓦斯流向。在工作面采空區(qū)和底層，瓦斯經(jīng)過(guò)工作面流向回風(fēng)巷，而鄰近的瓦斯流向則通過(guò)62114穿過(guò)采空區(qū)，從槽頂板的裂縫流向62113。所以說(shuō)治理本煤層以及上鄰層的瓦斯流向是綜合治理煤礦保護(hù)層瓦斯綜合技術(shù)的關(guān)鍵。

3 近距離煤礦保護(hù)層瓦斯綜合治理技術(shù)研究

在當(dāng)前技術(shù)水平的發(fā)展前提下，根據(jù)煤礦開(kāi)采的實(shí)際情況和科學(xué)有效的監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)煤層的近距離保護(hù)層瓦斯綜合治理的研究已經(jīng)取得了可惜的成績(jī)。具體來(lái)說(shuō)，科學(xué)的研究近距離煤礦保護(hù)層的瓦斯綜合治理可以從以下幾個(gè)方面來(lái)著手：

第一，創(chuàng)新瓦斯治理措施，有效實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采。

在長(zhǎng)期的近距離保護(hù)層瓦斯治理過(guò)程中，創(chuàng)新瓦斯治理技術(shù)并形成一套特有的安全技術(shù)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)前煤礦開(kāi)采技術(shù)的重點(diǎn)之一。推行保護(hù)層開(kāi)采和地面鉆井開(kāi)采技術(shù)都需要依靠一定的科學(xué)手段和技術(shù)設(shè)備支持。在先抽后采的開(kāi)采方針的指導(dǎo)下，盡可能實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采，達(dá)到抽、掘、采的綜合平衡，保障在最低瓦斯?fàn)顟B(tài)下能夠有效的實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采。具體說(shuō)來(lái)：

1）實(shí)現(xiàn)先抽瓦斯后挖煤的開(kāi)采技術(shù)。在低透氣性和高瓦斯?jié)舛鹊拿簩舆M(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，首先需要對(duì)其進(jìn)行泄壓，實(shí)現(xiàn)先抽后采，一般來(lái)說(shuō)，在瓦斯抽采量達(dá)到60%左右的時(shí)候，可以安全的將高瓦斯抽到低瓦斯的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)安全開(kāi)采；

2）采用母巷鉆孔技術(shù)進(jìn)行瓦斯的抽采。在實(shí)際的煤礦開(kāi)采過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)瓦斯的綜合治理需要采取具有針對(duì)性的措施，利用瓦斯抽采的母巷鉆井方式，可以有效的實(shí)現(xiàn)保護(hù)層工作面的攔截抽采，并及時(shí)的解決掘進(jìn)和瓦斯超限的難題；

3）瓦斯回采的工作面頂板的技術(shù)創(chuàng)新。采用抽采瓦斯工作面頂板的技術(shù)，可以有效的解決限制安全生產(chǎn)的煤層技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)抽采的突破性發(fā)展；

4）Y型通風(fēng)巷的開(kāi)采瓦斯通道設(shè)置。在創(chuàng)建透氣性較高的煤層通道和開(kāi)采過(guò)程中，可以使用Y型通風(fēng)道，連續(xù)開(kāi)采防止瓦斯，有效的解決了瓦斯的隅角集聚。

因此，通過(guò)煤層瓦斯壓力參數(shù)的收集和整理，實(shí)現(xiàn)透氣性系數(shù)和抽采半徑的測(cè)定，為有效的治理瓦斯采取有針對(duì)性的措施提供一定的科學(xué)依據(jù)，也可以實(shí)現(xiàn)近距離煤礦保護(hù)層的瓦斯治理實(shí)現(xiàn)防治結(jié)合的分級(jí)管理，有效提高了煤礦開(kāi)采的科學(xué)性。

同時(shí)，針對(duì)突出層的煤礦開(kāi)采，采取優(yōu)先開(kāi)采保護(hù)層的方式，結(jié)合區(qū)域性的綜合治理，可以有效的實(shí)現(xiàn)多重開(kāi)采和虛幻泄壓，通過(guò)保護(hù)層的開(kāi)采和實(shí)踐，形成一套近距離保護(hù)層開(kāi)采治理瓦斯技術(shù)的綜合體系。依托先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)和抽樣方式，利用煤層瓦斯抽采的最大化和區(qū)域治理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)煤層抽采的低瓦斯?fàn)顟B(tài)保持。

第二，利用可靠的通風(fēng)手段實(shí)現(xiàn)瓦斯的臨界和超限化解。

通過(guò)利用礦井的通風(fēng)系統(tǒng)優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)近距離煤礦保護(hù)層瓦斯的綜合治理，需要對(duì)其系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整和改造，擴(kuò)建和修改風(fēng)道，降低風(fēng)道的通風(fēng)阻力，有效的實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)的通道暢通，提高其通風(fēng)量，實(shí)現(xiàn)大風(fēng)量和雙回路的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，保障其系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在礦井中建立和完善采取專用的回風(fēng)巷，有效的實(shí)現(xiàn)分區(qū)管理和優(yōu)化，杜絕不合理的通風(fēng)串聯(lián)，使得采取風(fēng)量的富余系數(shù)達(dá)到1.3～1.5倍左右。同時(shí)，確保其局部通風(fēng)的可靠性，保障近距離挖掘和開(kāi)采過(guò)程中的功率和風(fēng)向以及力度恰到好處。一般來(lái)說(shuō)，局部通風(fēng)機(jī)的功率在2*55KW左右，能夠?qū)崿F(xiàn)送風(fēng)能力3000m。在高瓦斯區(qū)域和突出的煤層區(qū)實(shí)現(xiàn)雙風(fēng)向和雙電源的工作設(shè)施，對(duì)煤巷和石門(mén)揭等重要的工作面實(shí)現(xiàn)兩路供電的方針，保障其供電的可靠性。從而保障近距離保護(hù)層的瓦斯?jié)舛炔怀蓿瑢?shí)現(xiàn)安全開(kāi)采。

第三，監(jiān)督和管理相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)高效的近距離保護(hù)層瓦斯治理。

在礦區(qū)建立專門(mén)性的安全監(jiān)控和管理機(jī)構(gòu)，提高其管理和控制的配置，提高礦區(qū)技術(shù)人才的專業(yè)水平，客觀上來(lái)說(shuō)這也是保障煤礦保護(hù)層瓦斯綜合治理的關(guān)鍵所在。通常情況下，利用監(jiān)控設(shè)備及時(shí)地進(jìn)行礦區(qū)瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)，保障近距離保護(hù)層瓦斯的濃度適宜，能夠有效的防治安全事故的發(fā)生。一般，在采掘工作面設(shè)置回流瓦斯傳感器并執(zhí)行0.8%的斷電，在線路長(zhǎng)度上實(shí)現(xiàn)及時(shí)控制，當(dāng)瓦斯超限時(shí)，通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)全面的動(dòng)態(tài)把握，能夠有效的控制瓦斯超限事故。同時(shí)，建立有效的監(jiān)督管理體系，明確質(zhì)量化礦區(qū)工作質(zhì)量，促進(jìn)目考核和標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)責(zé)等多方面的創(chuàng)新。

4 結(jié)論

綜上所述，煤礦近距離保護(hù)層瓦斯的綜合治理是保障煤礦安全順利開(kāi)采的重要內(nèi)容之一，需要從多方面進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新并加強(qiáng)監(jiān)管力度，通過(guò)科學(xué)地監(jiān)督和管理為煤礦的安全開(kāi)采保駕護(hù)航。

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