采煤工作面瓦斯綜合治理技術研究

＊田 淵

（山西潞安郭莊煤業有限責任公司 山西 046100）

煤炭是我國最主要的能源來源，一直以來都是我國經濟發展、社會建設的重要驅動力。但是煤礦開采過程中，由于以井下作業為主，所以安全事故頻發，其中對井下工作者威脅最大的就是瓦斯問題。一旦出現瓦斯積聚、瓦斯超限等問題，就很容易導致引起爆炸事故，導致礦井塌陷。礦井下的工作人員在開采過程中難免面臨瓦斯爆炸的威脅，所以這就需要我們采取技術措施來治理瓦斯，因而針對采煤工作面瓦斯治理技術進行探究有一定的現實意義。

1.瓦斯在采煤工作面出現的原因

(1)采煤工作面瓦斯的成因

采煤工作面瓦斯的成因主要分為三個方面，分別是采落煤、采空區以及煤壁，其中采落煤和煤壁所導致出現的瓦斯是最多的。隨著開采時間的不斷增加，瓦斯出現的強度也越來越小，其重要原因就在于落煤技術的應用。由于采煤的過程，對礦山形成壓力，所以造成巖壁裂縫，進而導致瓦斯泄漏，與此同時，采煤技術應用不當，以及煤層自身存在的裂縫都會導致工作面溢出瓦斯。而采空區瓦斯又可以分為圍巖和停留的采空區所形成的瓦斯，其工作面大多臨近回風隅角。而采煤工作面在開采之初出現瓦斯，其原因在于采煤工作面開采方向的采落煤和煤壁，隨著開采工作的進行，開采現場出現了風流場。

(2)瓦斯爆炸的成因

在不同地點出現的瓦斯爆炸事故其原因也是多種多樣的，但是對過去瓦斯爆炸事故的成因進行統計和分析，我們仍然會發現一些共同點，例如瓦斯爆炸往往會引起特大事故，造成巨大損失；而在事故地點方面，也大多集中于采煤面和掘進工作面，同時由于瓦斯爆炸會造成嚴重破壞，所以波及范圍也較廣泛，所以對瓦斯爆炸相關成因進行分析極為關鍵。

一般來說，瓦斯爆炸最主要原因就是煤塵引燃，如果瓦斯積累較多，一旦出現煤塵引燃，就會造成爆炸事故。而瓦斯積聚則一般由于巷道通風不暢，舉例來說，我國2020年已經沒有重特大瓦斯事故，但縱觀過去發生過的瓦斯爆炸事故，其大多都是由于通風不暢導致的瓦斯積聚問題。對礦井而言，通風設備是必不可少的，如果安裝數量不足、安裝位置不當，就會導致風量不足，進而形成瓦斯積聚。舉例來說，風筒沒有延伸到指定地點，就會影響有效風量。所以對礦井來說，要做好通風處理，同時也要重視瓦斯抽放，這樣才能有效降低瓦斯濃度，這一點在高瓦斯煤礦尤為重要。我國的煤礦大多都為井下開采，同時地質條件較差、滲透率較低，所以采用常規的技術手段進行抽放也不會取得預期效果，這就需要我們對煤礦地質形成充分了解，從而最大程度上抽取瓦斯，從而避免瓦斯事故的出現。

2.綜合治理瓦斯措施

從對綜采工作面的瓦斯來源進行分析，就可以制定出治理的總體思路，首先進行分源治理，之后再進行綜合配套治理，同時采用“先抽后采”的治理理念。其中需要將找到瓦斯的來源作為措施提出來，而綜合配套則需要綜合運用多種方法和措施，這樣才能做到分源治理，降低煤層瓦斯含量。下面進行分別論述：

(1)對抽放系統進行改良

一般情況下，在煤層抽放過程中，其鉆孔深度不會超過60m，而兩側巷道抽放的范圍則達到110m，其中采煤工作面中間還預留150m，這些都是導致采煤工作面瓦斯事故的安全隱患，這就需要及時消除抽放空白帶。對此，可以對現有的抽放系統進行改造，采用采面淺孔動壓抽放，其不僅可以預防潛在的突發事故，同時更可以很好地進行瓦斯綜采治理。其中的淺孔動壓抽放應當在采動壓力區來進行，將其中的瓦斯抽放出來。在采動過程中形成的壓力可以讓煤壁形成裂隙，進而讓瓦斯從裂隙當中釋放出來。另一方面，空白帶也是瓦斯流動的主要通道路徑，從某種程度來看，該區域如果具有較好的空氣流動條件，就會抽出更大量的瓦斯，從而解決煤層透氣性不足的問題。在抽放過程中采取采抽結合的方式，在回采過程中應用淺孔動壓手段，從而實現循環作業。一般來說，每次循環的推進距離為5m，同時要預留4m的超前距范圍。

(2)重視采空區的管理

在采空區管理過程中，需要重視上隅角瓦斯涌出問題。而在治理上隅角瓦斯的過程中，不僅需要及時處理涌出的瓦斯，同時也要重視煤層易燃的特點。其原因在于，為了避免采空區形成自燃，就需要及時進行封堵，控制采空區的風量。在具體實踐過程中，可以采用上隅角黃泥墻和下隅角黃泥墻的技術手段，從而控制采空區風量，如有必要還可以安裝導風簾，從而形成引導和稀釋作用。除此之外，出于進行定量管理的需要，還可以引入分級定量管理的手段，舉例來說，對上隅角瓦斯涌出的情況可以進行三級管理，來保證瓦斯管理效果，具體見表1。

表1 上隅角瓦斯涌出分級

(3)實行先抽后采，重視技術管理

實行“先抽后采”，有助于實現“從被動治理到主動預防”的轉變，在開采工作中，要堅持安全第一、預防為主的方針，對于采煤工作面的瓦斯綜合治理，則需要堅持“先抽后采、以風定產、動態監控”的原則。在開采工作中，對瓦斯應抽盡抽，多措并舉，樹立“保護生命、保護資源”的先進理念，以技術為依托，實現采煤采氣一體化。將地面抽放和井下抽放結合起來，同時建立完善的抽放獎勵機制體系。在技術管理和應用方面，現在我國已經有很多新技術不斷投入使用，例如松軟突出煤層長鉆孔打鉆技術、工作面前方構造探測技術等，從而實現瓦斯綜合治理技術的進步。

3.技術應用效果

在沒有實施邊抽邊采、先抽后采之前，本礦井一共出現了8次瓦斯超限，瓦斯濃度達到1.8%，而正常情況下回風流瓦斯濃度也高達0.75%，在實施之后，則沒有再出現瓦斯超限的問題，讓巷道的安全掘進得到了有效的保障，帶來了顯著的經濟效益。

首先，由于瓦斯涌出量降低，在巷道兩側施工抽放孔提前將巷道和迎頭的瓦斯抽出，從而大大降低了工作面瓦斯含量，回風巷和工作面的瓦斯濃度也得到了控制，其中回風巷瓦斯濃度穩定在0.4%左右，在施工期間也沒有發生一起瓦斯超限。巷道兩幫施工瓦斯抽放鉆場實現了邊抽邊采，所以瓦斯涌出量控制效果顯著。具體如圖1所示。

圖1 開采區風流狀態示意圖

其次，掘進效率也得到了提升，讓采掘銜接的壓力也得到了控制。鉆場邁步式布置，將間距控制在80m，從而實現對掘進工作面的全方位覆蓋，讓巷道掘進期間瓦斯超限問題得到了根本性的改善。同時瓦斯抽放鉆孔工作面掘進作業可以同步進行，互相之間不會形成影響，月掘進施工效率從100m增加到280m，提高率達到180%，提高了煤礦掘進和開采效率。

4.總結

在前文分析中不難發現，瓦斯綜合治理工作離不開對煤礦瓦斯地質的細致分析和研究，只有對煤礦采煤層瓦斯的分布情況有了全方位的了解，才能采取有效措施來加以應對。尤其是回采巷道采煤過程中，炮眼瓦斯的檢測極為關鍵，結合測量結果來繪制煤礦瓦斯分布圖，進而進行預測。對采煤工作面瓦斯的涌現規律進行分析，就可以很好地判斷瓦斯是否會出現異常。本文針對回風隅角的瓦斯積聚處理方式進行了介紹，雖然可以較好地應對采煤工作面的瓦斯問題，但實際上也需要做到和實際情況相結合，這樣才能保證瓦斯治理方案的合理性。