深部礦井煤和瓦斯突出防治技術探析

李彥軍

深部礦井煤和瓦斯突出防治技術探析

李彥軍

（冀中能源峰峰集團羊東礦，河北 邯鄲 056200）

通過某礦煤層開采條件和瓦斯災害治理技術，試驗了煤和瓦斯突出災害監控預警、導向槽定向水利壓穿等技術，能完成煤和瓦斯災害因素監測和預警，使測定煤層瓦斯含量、探測器異常區都更確切，同時抽采瓦斯成效更顯著。

深部礦井；災害監控；預警技術；突出防治技術

隨著煤礦開采深度、開采面積和開采強度日益加大，煤礦地質條件日趨復雜，煤礦瓦斯防治的要求不斷提高。某礦瓦斯災害較為突出，事故頻發，對其安全生產形成制約。基于此，該礦建立了兩個“四位一體”防突技術體系示范工程，即主為區域四位一體，輔為局部四位一體。以工程示范帶動推廣應用，為深部礦井突出災害防治技術水平提高，以及減少因該事故導致的不必要傷亡提供參考依據。

1 項目簡述

某礦自建井和投產以來，由于瓦斯而發生的事故較多，為此造成的人員和財產損失也較為慘重。隨著當前煤礦持續向下開采，深部采區防治煤和瓦斯問題逐漸凸顯。某礦在該問題上一直比較重視，且投入也較多，形成了一套自己的瓦斯災害治理技術。

2 煤和瓦斯突出災害監控預警技術分析

某礦構建了煤和瓦斯突出綜合預警系統，這對該工作順利開展起到了促進作用，但受系統技術局限的原因，預警系統的應用效果沒有達到預期。由此，煤和瓦斯突出監控預警系統在某礦應運而生，實現了對煤和瓦斯突出災害的監測和預警。

第一，通過構建專門的監控預警數據庫，優化了該礦煤和瓦斯突出綜合預警系統數據庫、預警平臺、已有預警數據庫結構，能達到監控預警數據儲存要求［1］。此外，由于顯示功能模塊的增加，預警結構能以圖形化進行展示。

第二，完善了監測和檢測設備（瓦斯參數、突出參數、采掘進尺等相關設備）、數據分析軟件、WTC突出參數測定儀。無線數據傳輸接口增加了，開發了相應的客戶端程序，能及時上傳防突預測數據及物理勘探結果，通過該礦的實際情況，定制且加工了鉆孔軌跡隨鉆測量配件，選擇了匹配激光測距傳感器的信號轉換器，能把其掛接在安全監控系統。

第三，安裝了一些監控預警系統的相關設備。監控預警服務器和工作站安裝在中心機房，無線基站安裝在變電所和車場，通過安全監控系統、地面局域網、井下環網以及集成檢測、監測、計算機等設備，建立煤和瓦斯突出監控預警系統。

第四，通過對該系統進行實驗，其能自動監測采掘工作面的實時進尺、自動上傳突出參數、自動采集瓦斯參數和物探信息、在線測量瓦斯抽采鉆孔軌跡。

該礦的該監控預警系統提高了煤和瓦斯突出災害信息的監測管理和分析預警能力，切實做到了全方位預警。同時，該系統對煤礦監測、控制和預防煤與瓦斯突出災害具有較大幫助，也起到了一定的示范作用，值得推廣應用。

3 深孔瓦斯含量測定技術分析

由于某礦瓦斯含量測定取樣不合理、人為干擾等原因，現場適用性試驗通過SDQ-73型深孔快速取樣裝置完成，同時規范現場操作和實驗室測定，修正損失量解吸模型。

第一，SDQ-73參數。鉆桿直徑為7.3cm，扭矩不小于1 000N·m，鉆頭直徑為9.3cm、11.3cm，取樣速度每分鐘大于1 000g。

第二，深孔取樣裝置正常鉆進時，四通和礦井壓風聯通，壓風通過閥門1和三通進入鉆頭和鉆桿正常排渣鉆進；深度達到時，關閉閥門2，打開閥門3和4，壓縮空氣有一部分到達孔底，有一部分到達噴射器，生成高負壓把鉆桿中的煤樣吸至收集罐里。到達孔底的空氣又分兩部分，一部分為孔底噴射器提供動力，然后把煤樣吸至鉆桿內管，另一部分為輔助排渣。具體見圖1。

圖1 取樣系統

4 鉆孔和坑道突出危險區透視技術應用分析

為了得出電磁波異常和瓦斯地質異常之間的關系，強化對異常區的監控，對鉆孔和坑道突出危險區透視技術應用進行分析。為檢驗該技術在某礦的適用性，本文對28161回采面進行實驗，該回采面回風巷是煤巷，巖巷是頂抽運輸巷，其和28161運輸巷上方相距10m，探測工作在煤巷和巖巷同時進行，各占一半。

探測接收測點間的距離以5m為宜，發射點的間距以50m為宜，一個發射點和二十一個接收測點相對應。28161工作面透視工作在抽采巷（28161）和運輸巷（28141）間運行，一共布置14發射點，139個接收測點。在這里，28161抽采巷和28141下段運輸巷測點編號分別為0-63，0-74，具體見圖2。

圖2 28161工作面現場施工布置及射線分布

探測時，開展了28161工作面無線電波的透視工作，其波動頻率為0.3、0.5、1.5MHz，其深度達1 020m，無線電波透視總長達2 545m，經探測，發現八處異常。當探測數據大于或者小于背景場強10dB時，對異常地質區域探測識別較為有效，效果最顯著的為高頻1.5MHz。在此基礎上，通過地質資料分析瓦斯富集在三個工作面切眼方向附近，就綜合瓦斯異常探測效果得出，切眼附近瓦斯富集區對三個頻率而言相對都比較顯著，特別是1.5MHz，進而得出無線電波透視異常和瓦斯地質異常呈正相關。最后，把結果數據傳至預警系統。

5 導向槽定向水力壓穿防突技術和裝備分析

該礦特點為瓦斯含量大且壓力高，且煤質比較松軟。28161工作面作為試驗區，其運輸巷頂板瓦斯抽采巷瓦斯含量是18.34m3/t，壓力為0.85MPa，煤的堅固系數維持在0.5～2.0，兼具煤和瓦斯突出的危險。煤層均厚3.5m，傾角大約為7°～14°，煤層透氣性系數是0.310～0.456m2/（MPa2·d），常規百米鉆孔瓦斯流量為0.24m3/min。這次實驗一共安排了五組鉆孔，開孔是從抽采巷底板和下幫，直到穿過煤層底板，然后接著施工5m巖孔。

考慮到煤層是突出煤層，防治煤巷掘進和采面回采時，煤和瓦斯突出的主要辦法就是穿層鉆孔預抽煤層瓦斯。以往的抽瓦斯方法比較落后，導向槽定向水力壓穿防突技術能以水力壓穿的方式使鉆孔間煤體裂隙溝通，同時帶出較多煤屑，能完成煤體整體卸壓的任務，增加其透氣性。

由28161運輸巷頂板瓦斯抽采巷22個鉆孔實驗得出，應用控制孔導控定向水力壓裂技術后，壓穿孔數達到近70%，起裂壓力達7～10MPa，單孔的影響范圍提高了一倍還多，瓦斯抽采濃度也由原來的25.67%升至65.12%，單位巷道長度鉆孔數量比原來少了近67%，時間也縮短了23%左右，緩解采掘接替緊張的情況，既為深部礦井瓦斯治理提供技術支撐，降低施工成本，也取得了良好的經濟效益。

［1］袁瑞甫.深部礦井沖擊-突出復合動力災害的特點及防治技術［J］.煤炭科學技術，2013（8）：6-10.

Analysis of Coal and Gas Outburst Prevention and Control Technology in Deep Mine

Li Yanjun
（Jizhong Energy Fengfeng Group Yangdong Mine，Handan Hebei 056200）

Through a coal mine mining conditions and gas disaster control technology,test the disaster moni?toring and early warning,water pressure and directional guide groove wear technology of coal and gas out?burst,can complete the factors of coal and gas disaster monitoring and early warning,the determination of coal seam gas content,the detector anomaly zones more accurately,and the gas drainage effect is more sig?nificant.

deep mine；disaster monitoring；early warning technology；prominent prevention and control tech?nology

TD324

A

1003-5168（2017）10-0095-02

2017-09-01

李彥軍（1978-），男，大專，工程師，研究方向：煤礦礦井通風。