高瓦斯礦井深部區(qū)瓦斯治理技術(shù)研究

周廷揚 楊漢宏

摘 要：隨著采掘面逐步向深部區(qū)延伸，瓦斯治理壓力急劇增大。針對回采面上隅角及回風流瓦斯?jié)舛雀邌栴}，采取回采面超前預(yù)抽和回采期間采空區(qū)埋管抽放的治理措施；針對掘進面瓦斯涌出量較大問題，采取掘進區(qū)域超前預(yù)抽和邊掘邊抽的綜合治理措施，確保采掘生產(chǎn)過程中瓦斯不超限。形成以大流量采空區(qū)抽放，超前規(guī)劃長短預(yù)抽鉆孔施工，合理調(diào)配通風系統(tǒng)的綜合瓦斯治理模式。

關(guān)鍵詞：深部區(qū)；瓦斯；抽采；治理

1 引言

對于高瓦斯礦井，采掘面已經(jīng)延伸到煤層深部區(qū)，煤層最大瓦斯含量超過6.5m?/t，最大瓦斯壓力達到1.9MPa以上，具有突出危險性。回采及掘進面瓦斯治理難度較大。回采面主要采取超前預(yù)抽、回采期間安設(shè)大流量采空區(qū)抽放系統(tǒng)以及回采面通風綜合治理瓦斯措施；在掘進面主要采取超前預(yù)抽和邊掘邊抽瓦斯抽采措施，瓦斯治理效果較好，但依然存在抽、掘、采不平衡，防突工作與礦井生產(chǎn)任務(wù)沖突的矛盾。目前正通過研究深孔預(yù)裂與快速消突技術(shù)將瓦斯治理和高產(chǎn)高效有機結(jié)合。

2 概況

井田南北走向長14.0km，東西傾向?qū)?.7km，面積55.90k㎡，煤層傾角平均5°，可采煤層為4層，目前開采最上部的8#煤層，平均厚度6.5m。礦井采用“平硐+斜井+立井”聯(lián)合開拓，走向長壁后退式開采，全部垮落法管理頂板；采用掘錨一體化施工掘進巷道；采用綜合機械化放頂煤開采。

根據(jù)2014年4月上旬瓦斯涌出量測定結(jié)果，礦井絕對瓦斯涌出量為120m?/min，相對瓦斯涌出量為4.20m?/t，礦井為高瓦斯礦井。礦井在南、北部區(qū)各建有一套高、低負壓抽采系統(tǒng)，現(xiàn)有抽采鉆機8臺。

3 瓦斯治理技術(shù)

3.1 通風可靠

礦井采用“六進兩回”分區(qū)抽出式通風，建立完整獨立的通風系統(tǒng)。采面采用兩進兩回“U”型通風系統(tǒng)，通風設(shè)施齊全可靠，通過調(diào)節(jié)采空區(qū)與上隅角附近空氣壓差，Y型通風綜合治理上隅角瓦斯。掘進面采用局部通風+全負壓供風相結(jié)合的通風方式，聯(lián)巷封閉采取“見二閉一”方案，最大限度利用全風壓供風，縮短單巷供風距離。

3.2 綜合抽采

礦井在南、北兩個區(qū)域分別建有地面高、低負瓦斯抽采系統(tǒng)。高負壓抽放系統(tǒng)服務(wù)于井下本煤層預(yù)抽系統(tǒng)，低負壓抽放系服務(wù)于采空區(qū)埋管抽放。

3.2.1 回采面瓦斯抽采

超前預(yù)抽。回采面提前2年以上形成備用面，然后在切眼內(nèi)施工走向順層千米鉆孔，在回采面中部一號回風和膠運順槽內(nèi)施工傾向順層上、下行鉆孔進行預(yù)抽，鉆孔間距為5米，保證工作面回采前預(yù)抽時間不少于2年，確保回采前殘余瓦斯含量小于4m?/t。

大流量采空區(qū)抽采。回采時采空區(qū)滯后聯(lián)巷埋管抽放（在二號回順安設(shè)φ820mm主管、配合φ560mm支管滯后工作面50m～150m抽放）；同時根據(jù)回風巷瓦斯情況，對上一相連采空區(qū)進行卸壓抽放。

3.2.2 掘進面瓦斯抽采

超前預(yù)抽。利用上順槽作為預(yù)抽母巷向下施工羽翼順層定向鉆孔，鉆孔覆蓋全部掘進工作面，使掘進面在未掘之前降低瓦斯含量及壓力。

邊掘邊抽。利用巷道掘進形成的松動圈，提高煤層透氣性（松動圈內(nèi)的煤層透氣性系數(shù)增加數(shù)十倍），抽放其瓦斯，切斷巷道兩側(cè)煤體瓦斯涌出的通道。

千米鉆孔邊掘邊抽。在巷道兩邊施工鉆場，在鉆場內(nèi)沿工作面走向方向施工千米定向鉆孔抽放瓦斯，降低發(fā)生瓦斯事故的危險。

常規(guī)鉆孔邊掘邊抽。在回順和膠運順槽聯(lián)巷間施工10～30個預(yù)抽常規(guī)鉆孔，確保待掘巷道全部被鉆孔覆蓋，無盲區(qū)。

“四位一體”防突。針對深部區(qū)按照防突管理的掘進面，在超前預(yù)抽的前提下，深部區(qū)掘進面均嚴格執(zhí)行兩個“四位一體”綜合防突措施，區(qū)域預(yù)抽后進行效果檢驗，效果檢驗達標后方可掘進，掘進過程中每50m進行2次區(qū)域驗證，只有區(qū)域驗證合格后在采取安全防護措施的前提下方可繼續(xù)掘進。

3.2.3 抽采效果。

礦井瓦斯抽采率48%左右；采面采前預(yù)抽時間均30～36個月，采前殘余可解析瓦斯含量降至4.0m?/t以下；掘進面區(qū)域預(yù)抽措施，將瓦斯含量降至6.4m?/t，瓦斯壓力降至0.74MPa以下。

3.3 監(jiān)控有效

安全監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)對作業(yè)場所、要害部位瓦斯變化情況進行實時監(jiān)控，從而使礦井瓦斯防治工作發(fā)生質(zhì)的改變，實現(xiàn)對災(zāi)害事故的早期預(yù)測預(yù)報，并及時進行處理，安全準確地指揮生產(chǎn)。

4 結(jié)論

經(jīng)過多年瓦斯治理經(jīng)驗和技術(shù)總結(jié)，形成完整且行之有效的瓦斯治理裝備和技術(shù)管理體系，滿足礦井瓦斯治理需要。

探索高位走向鉆孔等方法綜合治理回風隅角瓦斯。在工作面回順利用定向千米鉆機施工不同層位、不同長度、不同數(shù)量的高位走向鉆孔等方法，并不斷的探索研究，以實現(xiàn)對礦井瓦斯的綜合治理。

改進封孔工藝，加大超前瓦斯治理力度。研究使用膠囊封孔和20m超長封孔新工藝，采取“多打孔、大孔徑、高負壓、嚴封孔、全覆蓋、綜合抽”等措施提高煤層抽出率。并提前對深部區(qū)開拓、開采煤層卸壓。

健全瓦斯抽采在線監(jiān)測系統(tǒng)。在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，加大監(jiān)控布點范圍，對瓦斯抽放主管、支管、鉆場及鉆孔的濃度、壓力、流量等各種抽采參數(shù)實時在線監(jiān)控，及時監(jiān)控瓦斯抽采系統(tǒng)運行狀況，確保抽采系統(tǒng)可靠而有效的運行。

實施井上下鉆孔相結(jié)合立體的綜合超前、超深度預(yù)抽。通過在礦井深部區(qū)地面施工預(yù)抽垂直鉆孔，井下施工沿煤層鉆孔與立井對接，實現(xiàn)對深部區(qū)多煤層超前預(yù)抽，延長煤層預(yù)抽時間，提高預(yù)抽率，實現(xiàn)高瓦斯礦井在低瓦斯狀態(tài)下開采。

參考文獻：

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[3]胡千庭.煤礦瓦斯抽采與瓦斯災(zāi)害防治[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2007（11）.

作者簡介：周廷揚 （1967、11），男，江蘇沭陽人，高級工程師，碩士研究生，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學(xué)，從事煤礦開采及“一通三防”方面的研究管理工作。