采掘工作面瓦斯治理綜合技術措施

文/郭愛國 馬維宏

采掘工作面瓦斯治理綜合技術措施

文/郭愛國 馬維宏

煤層氣(瓦斯)既是能源，也是煤礦安全生產的最大殺手。山西襄礦集團有限責任公司緊緊抓住“氣化山西”和轉型跨越發展的戰略機遇，加快推進煤層氣開發和煤炭地下氣化兩個新型產業，化害為利，變廢為寶，全力打造“氣化襄礦”。經過多年實踐和不斷創新，襄礦集團建成了“因地制宜、分區治理、多措并舉、過程覆蓋”瓦斯治理模式。根據不同水平、不同采區的瓦斯賦存情況，采用通風、抽采各有側重的瓦斯治理措施，優化、細化煤礦瓦斯治理手段，確保礦井安全生產。

一、區域瓦斯治理技術措施

1.進一步優化520水平瓦斯治理模式

針對520水平N3、S6采區實測可解吸瓦斯含量在2m3/t左右，進一步調整520水平鉆孔施工銜接，優化520水平回采工作面瓦斯治理模式，合理布置工作面有效抽采鉆孔，在取消工作面預抽鉆孔的基礎上，取消半煤巖瓦排巷裂隙帶鉆孔。同時，試驗、分析軌順裂隙帶鉆孔不同間距下的抽采效果，在滿足經濟效益與瓦斯治理需要的前提下，減少裂隙帶鉆孔數量，實現抽采鉆孔精準化控制、精細化實施。

2.多措并舉強化470水平瓦斯治理

（1）發揮地面抽采井作用

襄礦集團公司累計完成抽采井壓裂79口，其中排采井24口，在S3下部延伸區域及22采區布置有11口排采井，在23采區布置有13口排采井，累計抽排純瓦斯量123.8萬立方米，充分利用已有壓裂、排采井的消突作用，為合理規劃三區打好了基礎。

（2）千米鉆機的應用

瓦斯徹底治理的根本之策在抽采，瓦斯抽采的關鍵則在鉆孔進尺。為此，襄礦集團引進澳大利亞VLD-1000型千米鉆機，在470水平一二水平瓦斯管路聯巷、2103工作面、470水平北翼2#回風聯絡巷施工長距離模塊鉆孔，超前治理礦井一級瓦斯管理區域。同時，為解決千米鉆機在特定煤層條件下煤層預抽鉆孔施工困難的問題，襄礦集團改變鉆孔施工思路，每一個鉆孔先施工500m巖孔作為主孔，再從90m開始,每隔80m從主孔往煤層里施工分支預抽孔，用網狀分支預抽孔進行瓦斯抽采,實現瓦斯治理最大化。

二、積極探索區域瓦斯治理新模式

1.回采工作面

目前，襄礦集團回采工作面以U型巷道+半煤巖瓦排巷布置為主。其中，520水平N3、S6采區工作面主要以施工裂隙帶抽采為主；470水平及N3下部延伸回采工作面采用本煤層采前預抽、邊采邊抽、進回風巷裂隙帶鉆孔、千米鉆機裂隙帶鉆孔、采空區埋管等抽采方式進行瓦斯治理。

為降低工作面回采瓦斯濃度，推動礦井集約高效生產，襄礦集團正在探索以U型巷道+高抽巷為主的瓦斯治理新模式。即，采用井上下齊抽、全過程覆蓋做到地面鉆井抽采與井下瓦斯抽采相結合，采前預抽、采中邊采邊抽、采后采空區全過程、立體化抽采，應用模塊化預抽鉆孔、順層預抽鉆孔、裂隙帶鉆孔、采空區閉內埋管抽采等瓦斯治理綜合措施。

2.掘進工作面

礦井瓦斯管理分為三個級別，具體治理措施應分區、分級執行。

（1）一級瓦斯管理區域。原始瓦斯含量在8m3/t以上，包括470水平23采區、N翼大巷、2105工作面、N3下部延伸區域、S3-13工作面局部。掘進工作面瓦斯治理思路為巖巷先行、超前預抽、交替掩護、階梯掘進。即利用多巷布置的有利條件，先掘巖巷，向兩側打鉆進行模塊化預抽鉆孔，為煤巷掘進提供掩護；巖巷兩側煤巷掘進后，在煤巷再向外側施工模塊化鉆孔預抽，為外側巷道提供掩護，形成階梯式掘進格局。

（2）二級瓦斯管理區域。原始瓦斯含量大于5m3/t，小于8m3/t，包括470采區南翼大巷掘進區域、S5下部延伸區域（S5-13、S5-15工作面）、S3下部延伸區域（S3-10、S3-11、S3-13工作面局部）。二級掘進工作面可根據工作面實際瓦斯涌出量，在通風解決不了的情況下，實施邊掘邊抽瓦斯治理措施。

（3）三級瓦斯管理區域。原始瓦斯含量小于5m3/t，包括S6、N3采區。三級掘進工作面只采用通風手段治理瓦斯。

三、多措并舉，科學制定瓦斯治理綜合管理措施

襄礦集團穩扎穩打，在認真做好瓦斯抽采各項工作的基礎上，還在安全管理、系統管理、超前管理、經營管理、細節管理等方面積極探索、大膽創新，取得了新成果。

1.系統管理創新

掘進工作面瓦斯治理新思路：巖巷先行、超前預抽、交替掩護、階梯掘進。充分利用23采區1#回風下山與23采區軌道下山以半煤巖巷超前掘進，向兩側打鉆進行模塊化預抽鉆孔，為煤巷掘進提供掩護，形成階梯式掘進格局，前期效果顯著。

2.超前管理創新

充分利用千米鉆機施工長距離模塊化預抽鉆孔的優勢，在470水平北翼2#回風聯絡巷施工鉆孔，超前治理470水平北翼大巷開拓期間瓦斯，鉆孔覆蓋區域長達500m。

3.安全管理創新

緊緊圍繞集團公司安全管理體系，抽采科對專業范圍內涉及工作從系統超前規劃到現場管理進行了系統化、精細化、責任化分解，形成了抽采專業日常安全管控一體化流程，實現了日常工作由“個體化”安全向“系統化”安全的順利轉變。

4.細節管理，技術創新

短距離封閉式抽采罩。針對2105工作面瓦斯含量較高、煤體存在軟分層、預抽鉆孔施工困難的問題，抽采科與礦領導多次研究討論，創新性地提出了短距離封閉式抽采罩的方案，通過施工短距離模塊鉆孔與孔口抽采罩的配合使用，抽采效果良好。

抽采系統多級放水除渣系統。針對井下打鉆地點不同程度存在的抽采管內煤塵堆積現象，抽采科成立技術攻關小組，研制了抽采系統多級放水除渣系統，實現了打鉆地點三級放水兩級除渣功能，并在2105皮順進行了現場試驗，每月打鉆地點施工可減少進入抽采系統的煤渣堆積量0.8t，有效解決了抽采管內煤塵堆積問題。

建立鉆桿淘汰機制。通過對鉆桿使用壽命、磨損度等指標的規范，建立鉆桿動態跟蹤臺賬，強化科室動態監管，嚴格執行淘汰制度，取得了今年上半年掉鉆桿事故率為零的良好效果。

（作者單位：山西襄礦集團有限公司、山西襄礦西故縣煤業有限公司)

(責任編輯：周瓊)