高瓦斯綜采工作面瓦斯綜合治理研究

曹春海

(陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)溝煤礦有限責(zé)任公司，山西 晉中 032700)

引 言

隨著礦井開(kāi)采深度的日漸增加，致使礦井瓦斯危害問(wèn)題變得嚴(yán)重。因此，為了讓綜采工作面保持安全，做到安全生產(chǎn)，應(yīng)采用安全技術(shù)，提升治理效果。本文以平頂山某煤業(yè)公司為例，對(duì)瓦斯情況甚至工作面進(jìn)行分析，探究出相對(duì)有效以及科學(xué)治理措施。

1 工作面概況及瓦斯情況

1.1 工作面概況

本工作面主要位于礦井三水平中某一采區(qū)，其埋藏深度大約為800 m，并且該工作面煤層主要是丁組5.6合層煤[1]，因此，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，從總體來(lái)看，煤層厚度大約在3.5 m左右，其中頂板主要是灰色砂質(zhì)泥巖，底板則是泥巖。從煤層走向來(lái)看，大約是在283°，其中采面走向主要為2 713 m，最高可采儲(chǔ)量可達(dá)200多萬(wàn)t。其中丁組煤層屬于自燃煤層，其自燃發(fā)火期通常為4～5個(gè)月，值得注意的是，煤塵極易引起爆炸，所以在對(duì)個(gè)別丁組煤層進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，需要對(duì)自燃發(fā)火期予以縮短，減少工作面發(fā)火時(shí)間，讓其保持在2個(gè)月以內(nèi)，進(jìn)而讓煤層工作面做到安全生產(chǎn)。從2007年工作面投產(chǎn)開(kāi)始，在生產(chǎn)時(shí)，瓦斯總體涌出量還是比較大的，以回風(fēng)流為例，其瓦斯?jié)舛饶軌蜻_(dá)到0.7%～0.8%，因此，為了對(duì)瓦斯超限狀況進(jìn)行預(yù)防，在增大風(fēng)量的基礎(chǔ)上，有效限制整個(gè)采面推進(jìn)速度。例如，在2008年8月～11月，推進(jìn)距離明顯縮短，僅為72 m。工作面瓦斯具體涌出情況，如圖1所示。

圖1 工作面瓦斯具體涌出情況圖

1.2 瓦斯爆炸原因

瓦斯爆炸特點(diǎn)往往不同地點(diǎn)，會(huì)有不同原因，但是對(duì)諸多瓦斯爆炸事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)具有一些特點(diǎn)，比如，瓦斯爆炸通常是特大事故，所以損失也巨大。其中事故地點(diǎn)主要發(fā)生在采煤或者掘進(jìn)工作面中，由于瓦斯爆炸會(huì)產(chǎn)生較大破壞度，并且波及范圍也較大，因此，了解瓦斯爆炸相關(guān)原因尤為重要。在此期間，煤塵引燃屬于瓦斯爆炸最為主要因素，如果瓦斯積聚較多，會(huì)讓煤塵出現(xiàn)引燃，進(jìn)而出現(xiàn)爆炸。有時(shí)通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)不合理或者通風(fēng)管理存在不善，都會(huì)造成瓦斯積聚，例如，在2005年時(shí)，全國(guó)發(fā)生30多起瓦斯爆炸[2]，并且很多都是特大型瓦斯爆炸，而通風(fēng)問(wèn)題是其主要原因。比如，出現(xiàn)風(fēng)流短路或者多次串聯(lián)以及循環(huán)風(fēng)，致使供風(fēng)地點(diǎn)出現(xiàn)風(fēng)量不足，進(jìn)而出現(xiàn)瓦斯積聚。對(duì)于礦井來(lái)說(shuō)，通風(fēng)機(jī)不可缺少，在對(duì)其安裝時(shí)，產(chǎn)生安裝位置不當(dāng)這一現(xiàn)象，比如，風(fēng)筒沒(méi)有延伸到供風(fēng)點(diǎn)以及有效風(fēng)量不足，這些都會(huì)造成瓦斯積聚。因此，對(duì)于礦井而言，特別是高瓦斯礦井，不僅要做好常規(guī)通風(fēng)措施，還要做好瓦斯抽放作業(yè)，以此降低瓦斯?jié)舛取Ｓ捎趪?guó)內(nèi)煤層地質(zhì)條件普遍不好，并且滲透率較低，所以很難借助常規(guī)技術(shù)手段進(jìn)行抽放，在此情形下，關(guān)注瓦斯抽放尤為關(guān)鍵，只有對(duì)瓦斯抽放保有正確認(rèn)知，提高瓦斯抽放率，才能減少瓦斯事故。

2 綜合治理瓦斯措施

從對(duì)綜采工作面中瓦斯涌出的一些來(lái)源進(jìn)行分析，大致對(duì)瓦斯治理思路予以確定，采取先分源治理，然后綜合配套，最后進(jìn)行組合的方法。其中調(diào)查清楚瓦斯涌出相關(guān)來(lái)源以及各種構(gòu)成元素是治理的前提，而綜合配套需要對(duì)各種方法或者措施加以運(yùn)用，從而結(jié)合分源治理目標(biāo)有效開(kāi)展，改進(jìn)治理效果。在對(duì)本次工作面實(shí)施瓦斯治理時(shí)，主要采取煤層抽放以及瓦斯管理相關(guān)手段。

2.1 加強(qiáng)對(duì)抽放系統(tǒng)的改造

在對(duì)本煤層進(jìn)行抽放時(shí)，鉆孔深度在60 m左右，而兩巷抽放范圍大約為110 m，其中采面中間還需要預(yù)留出150 m抽放空白帶[3]，這些都給采面生產(chǎn)增添了隱患。所以，為了將抽放空白帶中的隱患進(jìn)行消除，可以對(duì)抽放系統(tǒng)予以改造，實(shí)行采面淺孔動(dòng)壓這種抽放方法，這樣既能對(duì)潛在突發(fā)事故給予防范，而且能對(duì)瓦斯綜采做到有效治理。其中淺孔動(dòng)壓抽放需要在采動(dòng)壓力區(qū)來(lái)實(shí)施，進(jìn)行瓦斯抽放，通過(guò)采動(dòng)壓力能讓煤壁出現(xiàn)裂隙，而這些裂縫一方面是瓦斯解析釋放主要前提條件，另一方面也是瓦斯進(jìn)行流動(dòng)的主要通道。從某些方面看，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)會(huì)為瓦斯創(chuàng)造良好的流動(dòng)條件，同時(shí)解析量也較大，因此抽出瓦斯量也會(huì)加大，進(jìn)而對(duì)煤層透氣性差這一問(wèn)題給予解決。其中抽放方法是采取采抽結(jié)合這種方法，也就是把淺孔動(dòng)壓有效納入到回采這一工藝中，達(dá)到正規(guī)循環(huán)作業(yè)這一目的，一般情況下，每次循環(huán)可以允許推進(jìn)5 m，同時(shí)留出4 m的超前距。

2.2 加強(qiáng)對(duì)采空區(qū)瓦斯的管理

在對(duì)采空區(qū)瓦斯實(shí)行管理時(shí)，應(yīng)做好上隅角瓦斯涌出這一作業(yè)，其中在對(duì)上隅角瓦斯進(jìn)行治理時(shí)，既要對(duì)瓦斯涌出特性加以考慮，同時(shí)還要關(guān)注煤層易燃這一特性。因此，為了預(yù)防采空區(qū)出現(xiàn)自燃發(fā)火，需要采取封堵這一措施，降低采空區(qū)中的風(fēng)量。在對(duì)其具體實(shí)踐時(shí)，主要是采取下隅角黃泥墻，以及上隅角黃泥墻相關(guān)措施，這兩種方法能對(duì)采空區(qū)風(fēng)量進(jìn)行堵截，必要時(shí)還可以運(yùn)用導(dǎo)風(fēng)簾，從而起到引導(dǎo)以及稀釋作用。另外，為了便于進(jìn)行定量管理，還能采取分級(jí)定量管理這種方法，例如，根據(jù)上隅角瓦斯具體涌出增量情況，實(shí)行三級(jí)管理，以此改進(jìn)瓦斯管理效果。上隅角瓦斯涌出分級(jí)，如表1所示。

表1 上隅角瓦斯涌出分級(jí)

2.3 選擇合適的瓦斯抽放方法

上面提到，可以采取上隅角這種抽取方法，但各礦井瓦斯情況有所差異。所以，應(yīng)對(duì)瓦斯抽取方法予以恰當(dāng)選取。其中迎面斜交孔這種抽取方法，能夠?qū)ζ毡橥咚惯M(jìn)行適用，因此應(yīng)進(jìn)行科學(xué)選取。首先，在使用迎面斜交孔這一方法時(shí)，應(yīng)先確定鉆孔參數(shù)，比如，對(duì)煤層頂板巖性進(jìn)行確定，并掌握采空區(qū)冒落中的相關(guān)高度，這樣才能對(duì)鉆孔終孔位置進(jìn)行確定。在本次煤層中，其位置應(yīng)在20 m左右，接著要對(duì)回風(fēng)巷煤壁予以考慮，預(yù)留出位置，從而有效規(guī)避煤層支撐影響角相關(guān)范圍，最后對(duì)其封孔。

3 結(jié)語(yǔ)

瓦斯爆炸屬于礦難中主要禍?zhǔn)祝裕趯?duì)高瓦斯煤礦實(shí)行綜采作業(yè)時(shí)，應(yīng)對(duì)綜采工作面系統(tǒng)考慮，做好高瓦斯治理相關(guān)工作，達(dá)到科學(xué)治理，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。