淺談煤礦瓦斯防治技術(shù)

楊濤

（神火集團(tuán)大磨嶺煤礦，河南 鄭州 450000）

2005年國(guó)家發(fā)改委發(fā)布了《煤礦瓦斯治理和利用整體方案》，首次從國(guó)家層面對(duì)煤氣層這一概念實(shí)行統(tǒng)一，明確的提出采煤采氣的一體化概念，并且將煤礦瓦斯抽放改成了煤礦瓦斯抽采，確定了先采氣后采煤和采煤采氣一體化的全新理念。目前我國(guó)井下瓦斯抽采規(guī)模小，瓦斯抽采的工作面 600 處，瓦斯抽采量?jī)H為 73.5 億立方米，且濃度較低無(wú)法得到充分利用，運(yùn)用量?jī)H為 25 億立方米。但是近幾年地面瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展很快。2010年我國(guó)地面煤層氣總產(chǎn)量是 14.5 億立方米，其中有11 億立方米得到了利用，但多數(shù)地面瓦斯抽采項(xiàng)目只是注重對(duì)瓦斯抽采，并未考慮將來(lái)煤礦開(kāi)采的安全效益，并且瓦斯抽采和煤礦井生產(chǎn)以及井下瓦斯質(zhì)量嚴(yán)重脫離，更嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致煤礦存在生產(chǎn)安全隱患。

我國(guó)煤礦開(kāi)采經(jīng)歷了炮采、普采、高檔普采和綜采等階段，由于生產(chǎn)成本和煤層賦存條件的限制，許多礦井機(jī)械化程度較低，間接影響了井下的瓦斯防治工作。另外瓦斯檢測(cè)和設(shè)備的落后，導(dǎo)致井下瓦斯測(cè)定不準(zhǔn)確，且不能及時(shí)預(yù)警將要發(fā)生的瓦斯事故，進(jìn)一步提高了瓦斯防治工作的難度和瓦斯災(zāi)害的危險(xiǎn)性系數(shù)。對(duì)此，必須建立瓦斯抽采全新實(shí)踐理論，開(kāi)發(fā)瓦斯抽采最新技術(shù)、設(shè)備、工藝等，爭(zhēng)取盡快、大幅降低煤層瓦斯含量，確保煤層開(kāi)采安全，這對(duì)我國(guó)煤氣及煤礦生產(chǎn)都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、通風(fēng)防治

采用通風(fēng)的手段防治瓦斯主要包括：合理布置巷道及通風(fēng)系統(tǒng)、處理局部瓦斯。

（一）巷道布置及通風(fēng)系統(tǒng)回采巷道布置在煤層中，為了降低瓦斯涌出量，主要巷道使用錨桿、錨索進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)，噴射混凝土封閉巷道。

1.5層采用走向長(zhǎng)臂采煤法進(jìn)行放頂煤開(kāi)采，全部垮落法處理采空區(qū)。工作面推進(jìn)方式為后退式，運(yùn)輸平巷兼做進(jìn)風(fēng)巷，應(yīng)保證各巷道的風(fēng)速在規(guī)定范圍內(nèi)。

2.加強(qiáng)通風(fēng)是防止瓦斯積聚的有效方法，保證持續(xù)通風(fēng)，且風(fēng)量穩(wěn)定，保證采掘工作面的各個(gè)地點(diǎn)有足夠的風(fēng)量。

3.專門設(shè)置兩條回風(fēng)巷。在回風(fēng)巷內(nèi)不允許進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)或安放其他電氣設(shè)備。巷道維護(hù)時(shí)，要保證回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯?jié)舛仍?.5%以下；風(fēng)速應(yīng)該大于0.5m/s；使用不燃性材料進(jìn)行巷道支護(hù)，并采取相應(yīng)措施防止巷道內(nèi)出現(xiàn)任何火花。

（二）處理局部瓦斯

1.在采煤工作面上下端頭的上隅角掛風(fēng)障，引導(dǎo)工作面的風(fēng)流從瓦斯易積聚處流過(guò)，降低巷道內(nèi)瓦斯?jié)舛龋摲椒ê?jiǎn)單有效。但是當(dāng)出風(fēng)側(cè)的瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)后，應(yīng)立即減少風(fēng)量。在井下配備移動(dòng)瓦斯抽放泵，對(duì)上隅角處的瓦斯進(jìn)行抽放處理。

2.采煤機(jī)附近瓦斯處理。在工作面采取有效降塵手段的前提下，適當(dāng)增大通風(fēng)，但是最大的風(fēng)速要小于4m/s；增加采煤機(jī)的開(kāi)機(jī)時(shí)間，減少采煤機(jī)截深。

3.巷道或迎頭局部冒頂處瓦斯積聚處理。利用導(dǎo)風(fēng)筒沖洗瓦斯積聚處、黃土掩埋消除瓦斯、導(dǎo)風(fēng)板沖淡瓦斯。

二、瓦斯預(yù)抽

（一）抽放方法的選擇5#煤層回采工作面使用兩側(cè)平行鉆孔的方式進(jìn)行瓦斯的預(yù)抽u4；5#煤層迎頭處使用邊掘邊抽的方法，如果迎頭位置出現(xiàn)了瓦斯涌出量異常時(shí)，使用的大直徑、定向鉆孔進(jìn)行區(qū)域煤層預(yù)抽。

（二）煤層增透

由于5#煤層滲透系數(shù)低，瓦斯流動(dòng)性差，要想增強(qiáng)抽放效果，縮短抽放時(shí)問(wèn)，必須對(duì)煤層進(jìn)行增透處理。目前我國(guó)常用的增透方法有深孔預(yù)裂爆破、脈動(dòng)水力壓裂、水力割縫等。其中深孔預(yù)裂爆破成本較高且致裂效果不理想，水力壓裂技術(shù)對(duì)煤層整體性要求較高，而水力割縫技術(shù)成本低，操作靈活，因此采用水力割縫技術(shù)對(duì)5#煤層進(jìn)行增透。

1.割縫設(shè)備。割縫設(shè)備主要由三部分組成，分別為：①管路閥組及控制系統(tǒng)；②射流器、高壓密封鉆桿、鉆機(jī)等；③乳化液泵站。

2.增透原理。水力割縫的基本原理為：運(yùn)用高壓水射流割縫對(duì)鉆孔內(nèi)周圍煤體進(jìn)行切割，受鉆桿旋轉(zhuǎn)及抽拉運(yùn)動(dòng)影響在其表層畫(huà)出一系列具有一定深度的螺旋縫槽，利用水流將切割下來(lái)的煤體驅(qū)出孔外。孔內(nèi)則因割縫產(chǎn)生一定的空間，引起煤體卸壓、增透，瓶頸效應(yīng)隨之消失，從而使得煤層中的瓦斯充分釋放，以達(dá)到提高割縫孔及鄰近普通孔瓦斯流量與濃度的目的。

（三）抽放系統(tǒng)

該煤礦一共設(shè)立了兩套瓦斯抽放系統(tǒng)，一套低負(fù)壓抽放系統(tǒng)，一套高負(fù)壓抽放系統(tǒng)，即雙系統(tǒng)、雙線路。

1.低負(fù)壓抽放系統(tǒng)

低負(fù)壓抽放系統(tǒng)瓦斯排放線路為：1503工作面采空區(qū)一回風(fēng)下山一回風(fēng)大巷一回風(fēng)立井一瓦斯泵站。安裝兩臺(tái)2BEA-253-0型真空泵，電機(jī)額定功率為450kW，流量為720每立方米。抽放所使用的主管為850mm×8mm螺紋鋼管，干管直徑為520mm×6mm螺紋鋼管，主要負(fù)責(zé)抽放5#煤層采空區(qū)內(nèi)的瓦斯。

2.高負(fù)壓抽放系統(tǒng)

高負(fù)壓抽放系統(tǒng)瓦斯排放線路為：1504掘進(jìn)面回風(fēng)下山回風(fēng)立井葉瓦斯泵站。安裝兩臺(tái)2BEA-303-0型真空泵，電機(jī)額定功率為750kW，流量為720每立方米，抽放主管為850mm×8mm螺紋鋼管，干管直徑為520mm×6mm螺紋鋼管，主要負(fù)責(zé)抽取掘進(jìn)面的瓦斯。

（四）鄰近層卸壓瓦斯抽放

開(kāi)采煤層群時(shí)，由于受采動(dòng)影響]，相鄰的煤層會(huì)出現(xiàn)不同成都的變形、破壞，甚至可能產(chǎn)生離層裂隙，增加相鄰煤層的透氣性，瓦斯可能會(huì)沿著這些裂隙流動(dòng)到采空區(qū)。通過(guò)鉆孔的方式抽放鄰近層的瓦斯，可以有效降低采煤工作面的瓦斯涌出量。抽放的可行性和抽放效果主要取決于煤層的厚度、開(kāi)采的層間距以及相鄰層間的巖石性質(zhì)。

三、結(jié)語(yǔ)

煤礦瓦斯災(zāi)害作為我國(guó)煤礦的主要災(zāi)害之一，嚴(yán)重制約著我國(guó)煤礦的安全生產(chǎn)和煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展和科技水平的不斷提高，煤炭管理部門和煤礦企業(yè)不斷增加對(duì)煤安全生產(chǎn)的科研投入，通過(guò)分析我國(guó)瓦斯事故的特點(diǎn)、防治的及在的問(wèn)題，以加強(qiáng)煤礦瓦斯綜合治理、預(yù)防，控制煤礦瓦斯事故的發(fā)生，從而促進(jìn)煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)。瓦斯作為煤礦五大災(zāi)害之一，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)，主要通過(guò)加強(qiáng)通風(fēng)、預(yù)抽瓦斯來(lái)進(jìn)行瓦斯防治，有效地降低了瓦斯事故的發(fā)生率，對(duì)其他礦井的瓦斯防治工作具有重要的借鑒意義。