淺析高瓦斯及突出礦井的瓦斯災害分級處理方法

【摘 要】作為煤礦安全生產的主要災害，高瓦斯、突出礦井瓦斯災害對煤礦工人生命安全造成嚴重威脅，需采取有效措施進行災害治理、預防，確保煤礦開采、生產安全，解除瓦斯超限對煤礦開采的限制，增加煤礦開采效率，從而使煤礦生產出更多資源，提高經濟效益，滿足人們需求，帶動中國經濟發展。在我國煤礦發展中瓦斯災害始終是重點處理問題，本文則分析高瓦斯及突出礦井的瓦斯災害分級處理方法。

【關鍵詞】高瓦斯；突出礦井；瓦斯災害；分級處理

煤礦安全生產直接關系著煤礦工人的生命安全，同時，作為中國主要能源之一，煤炭產量影響著社會經濟發展。隨著煤炭需求增加，為了確保合理的煤炭供應結構，煤礦開采深度不斷加大。然而，煤礦高效生產直接受煤礦災害因素制約，因此，需要煤礦企業采取有效措施解決、治理煤礦瓦斯災害。作為一種主要的區域瓦斯防治措施，預抽煤層瓦斯是消除突出礦井危險的主要方式，在煤層開采中廣泛應用。

1.高瓦斯及突出礦井瓦斯災害的影響因素

1.1自然條件

突出礦井瓦斯災害發生的根本條件是礦井煤層瓦斯賦存條件，主要包括瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤層透氣性、地質構造、瓦斯壓力等條件。同時，影響這些礦井煤層瓦斯賦存條件的因素包括煤層傾角、煤層埋藏深度、煤的吸附特性等。例如，在煤層傾角較大情況下，煤層內瓦斯便易沿著地層向上排放，從而降低瓦斯含量。而在煤層傾角較小情況下，瓦斯排放困難，瓦斯含量增加。而對于煤層埋藏深度而言，在不受地質結構影響的煤層區域，當煤層埋藏深度不太大的情況下，煤層埋藏越深，其瓦斯壓力與含量越大。同時，煤變質程度越大，煤層瓦斯含量越大。此外，煤層與周圍巖層透氣性越小，煤層瓦斯含量越大。

1.2技術因素

作為礦井瓦斯治理的關鍵因素，礦井瓦斯治理技術對于突出礦井災害治理具有重要作用，但其仍存在一些問題。治理技術主要包括礦井通風、生產布局、瓦斯治理、防突技術等。其中，防突技術是治理突出礦井瓦斯災害的關鍵，包括局部防治、區域防治。局部防治技術即為煤巷掘進工作面、石門揭煤工作面所實施的突出防治，包括工作面防突措施、危險性預測、安全防護等。區域防治技術主要為煤層瓦斯抽采技術、保護層開采技術等，包括區域防突措施、突出危險性預測、區域驗證[1]。

2.高瓦斯及突出礦井瓦斯災害分級處理方法

2.1地面鉆井預抽技術

地面鉆井預抽技術即為在地面鉆井，抽采煤礦瓦斯，從而減少采空區瓦斯總量，解決煤層工作面上隅角瓦斯超限問題。利用地面鉆井預抽，在工作面回采后，便可通過地面鉆井抽采采空區內瓦斯。在具體操作中：（a）在工作面中部設置鉆孔位置，開孔直徑約為310mm；（b）將鉆井施工至開采煤層頂板，終孔直徑約為90mm，兩孔間距約為350 mm，單個鉆井范圍為300m×300m。此外，地面鉆井預抽技術適用于煤層瓦斯預抽時間大于15a、瓦斯含量大于16m3/t的區域，因此，在本次研究的1井區、2井區均可采用地面鉆井預抽技術，以此降低瓦斯含量，減少瓦斯含量。

2.2順層鉆孔預抽技術 底板巷道穿層鉆孔預抽技術

在瓦斯預抽時間較短、瓦斯含量較高的煤層區域，可聯合使用順層鉆孔預抽技術、底板巷道穿層鉆孔預抽技術。在操作過程中：（a）可先采用底板巷道穿層鉆孔預抽技術抽采瓦斯，在煤層底板巷內施工鉆場，并在鉆場施工穿層鉆孔，且確保每個鉆孔將整個煤層穿透，孔徑為75mm左右，孔深在70mm～90mm之間；（b）在確保底板巷道穿層鉆孔預抽瓦斯達標后，利用順層鉆孔預抽技術，在煤層中掘進巷道進行順層鉆孔預抽，鉆孔孔深長800mm～1000mm。例如，在山西寺河煤礦1、2井區，瓦斯含量均大于16m3/t，為實現大面積區域預抽，可聯合使用順層鉆孔預抽技術、底板巷道穿層鉆孔預抽技術[2]。同時，在順層鉆孔預抽技術過程中，可采用煤層斜交順層鉆孔，即在煤層工作面上、下順槽處實施鉆孔，且確保兩鉆孔斜交交叉，從而使相同斷面的鄰近鉆孔平面相交，集中應力產生于相交區內，鉆孔塑性區半徑增加，煤層透氣性增加，瓦斯抽采效果更好。底板巷道穿層鉆孔預抽技術示意圖如圖1所示。

圖1 底板巷道穿層鉆孔預抽技術

2.3高位走向鉆孔預抽瓦斯

頂板高位走向鉆孔，即在煤層工作面回風巷位置每隔90m～120m設置1個高位鉆場，并將10個～15個高位鉆孔布置在每個鉆場上，從而抽采本煤層、鄰近層回采后采空區內瓦斯。同時，高位鉆孔布置過程中，可分別將3排鉆孔布置在開采煤層上部40m、30m、20m處，且每排均布置5個鉆孔。此外，鉆孔采用的是Ф108（mm）鉆頭。具體施工示意圖如圖2所示。

2.4順層鉆孔遞進式預抽

利用開拓巷道打鉆鄰近工作面，進而使預抽區域覆蓋鄰近工作面，實現瓦斯抽采，即為順層鉆孔遞進式預抽。順層鉆孔遞進式預抽適用于瓦斯含量相對較低的井區，例如在3井區，瓦斯含量在7.08m3/t～11.32m3/t，可采用順層鉆孔遞進式預抽。在具體操作中，在已有巷道實施鉆孔，預抽區覆蓋至相鄰2個工作面，且對距工作面巷道條帶約19 m區域進行覆蓋。同時，鉆孔長度為260m～400m，預抽區域傾向長度210m～350m，鉆孔之間相隔5m。利用順層鉆孔遞進式預抽，施工過程中，可在掘進巷道位置區域、回采工作面范圍預先實現瓦斯抽采目的，這樣，在回采、工作面挖進過程中，可有效減少瓦斯大量涌出，以此防止瓦斯超限，順利、有序銜接各工作面，有序循環大規模的掘、采、抽等環節，消除瓦斯對煤礦開采的制約，提高單個工作面煤礦開采量[3]。

3.結語

對于高瓦斯、突出礦井瓦斯災害治理而言，可采取分級處理技術，根據施工條件、瓦斯含量，采用順層鉆孔遞進式預抽、順層鉆孔預抽、底板巷道穿層鉆孔預抽、地面鉆井預抽技術等技術，并可靈活聯合運用各技術，提高瓦斯抽釆效率，最大程度降低瓦斯含量，實現安全生產。

【參考文獻】

[1]付常青.淺析煤礦瓦斯災害事故的原因及預防[J].中國礦業，2010，19（12）：102-103.

[2]徐曉波，高原，張慶華，等.余吾礦瓦斯災害綜合預警技術研究[J].中國安全生產科學技術，2012，8（12）：93-98.

[3]康小兵，許模，丁睿，等.隧道瓦斯災害危險性評價初探[J].鐵道工程學報，2010（5）：39-42.