祝斐

（六枝工礦（集團(tuán)）恒達(dá)勘察設(shè)計(jì)有限公司　貴州省　六盤水市　553400）

采礦高瓦斯綜掘中的瓦斯治理措施

祝斐

（六枝工礦（集團(tuán)）恒達(dá)勘察設(shè)計(jì)有限公司貴州省六盤水市553400）

在煤礦開采過(guò)程中，如何在瓦斯涌出時(shí)仍然保持安全生產(chǎn)，是煤礦安全管理的關(guān)鍵內(nèi)容。近年來(lái)，煤礦瓦斯爆炸事故時(shí)有發(fā)生，不僅影響煤礦開采工程的順利進(jìn)行，而且威脅著煤礦工人的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，加強(qiáng)對(duì)煤礦開采中瓦斯防治措施的研究有重要意義。本文從采礦高瓦斯綜掘中的瓦斯來(lái)源、瓦斯防治措施，以及先進(jìn)的瓦斯治理措施三方面進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

采礦；高瓦斯綜掘；瓦斯治理

煤礦資源作為我國(guó)的重要國(guó)產(chǎn)資源，事關(guān)人民生活質(zhì)量與社會(huì)發(fā)展水平。煤礦開采業(yè)是我國(guó)資源開發(fā)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其安全性受到社會(huì)的高度重視。瓦斯爆炸在煤礦開采中的事故率非常高，加強(qiáng)對(duì)采礦高瓦斯綜掘中的瓦斯治理進(jìn)行研究，意義非凡。因此，相關(guān)部門與工作人員必須要進(jìn)一步加強(qiáng)瓦斯來(lái)源與治理的研究，引進(jìn)先進(jìn)的治理技術(shù)，提高采礦工作的安全性。

1　采礦高瓦斯綜掘中的瓦斯來(lái)源

煤礦開采中，工作面與上隅角的瓦斯主要有兩個(gè)來(lái)源：①煤機(jī)落煤過(guò)程中產(chǎn)生的瓦斯、煤層斷層處的裂隙涌出的瓦斯，這部分瓦斯經(jīng)過(guò)稀釋之后通常直接被風(fēng)帶入礦井的回風(fēng)之中；如果部分瓦斯沒有釋放出來(lái)，便直接進(jìn)入到采空區(qū)。②來(lái)自于煤礦采空區(qū)的煤柱、裂隙，以及相鄰煤層的瓦斯，通常會(huì)長(zhǎng)時(shí)間留在采空區(qū)。采空區(qū)的瓦斯有兩個(gè)去處，一個(gè)是瓦斯集中在位于液壓支架處的樓風(fēng)帶意以外，另一個(gè)是隨風(fēng)移動(dòng)到工作面與上隅角，或懸頂空間[1]。如果工作面的回采速度正常、通風(fēng)系統(tǒng)穩(wěn)定、地質(zhì)因素穩(wěn)定，那么采場(chǎng)壓力會(huì)隨著工作面的推進(jìn)而重新分布，采空區(qū)的頂板也會(huì)呈現(xiàn)出周期性的冒落現(xiàn)象，此時(shí)上隅角的瓦斯變化同樣趨向周期性。

回采初期的工作面，老空區(qū)頂板與底板均是初次受到破壞，在此區(qū)初次被釋放的瓦斯不僅含量高，而且壓力大。同時(shí)，工作面在回采初期，由于其范圍小，瓦斯多集中在漏風(fēng)帶，很在大程度上導(dǎo)致了上隅角瓦斯的異常涌出。老空區(qū)的空間隨著開采時(shí)間的增加而逐漸增大，空區(qū)內(nèi)的瓦斯逐漸平衡，此時(shí)的瓦斯涌出逐漸趨于正常。然而，老空區(qū)的瓦斯壓力相對(duì)平衡的格局會(huì)隨著頂板的周期來(lái)壓而逐漸被破壞。當(dāng)頂板進(jìn)行周期性垮落時(shí)，采空區(qū)的氣體由于受到壓縮而向四周運(yùn)動(dòng)，集聚在采空區(qū)瓦斯受到?jīng)_擊之后從上隅角涌出，進(jìn)而導(dǎo)致上隅角瓦斯大量涌出。

2　采礦高瓦斯綜掘中的瓦斯防治措施

2.1工作面瓦斯的防治措施

2.1.1工作面通風(fēng)

工作面配風(fēng)量的大小在很大程度上是瓦斯涌出量決定的，同時(shí)還受到工作面頂空區(qū)與回風(fēng)巷等斷面的影響。工作面的風(fēng)速控制在2～4m/s，不僅符合防塵要求，而且能夠防治瓦斯。工作面的實(shí)際風(fēng)量應(yīng)該比應(yīng)配風(fēng)量高出10～30％[2]。

2.1.2控制落煤速度

煤機(jī)牽引速度的確定需要從煤層厚度、瓦斯存儲(chǔ)量、地質(zhì)構(gòu)造等方面考慮。煤機(jī)回風(fēng)流中，瓦斯的濃度控制在0.2～0.3％之間，通過(guò)瓦斯的濃度來(lái)確定瓦斯速度。為了有效掌握落煤速度，工作人員可以在煤機(jī)上安裝瓦斯測(cè)量?jī)x，或者報(bào)警儀。當(dāng)然，還有一種非常簡(jiǎn)便的方法，即根據(jù)瓦斯?jié)舛葮?biāo)出煤流量。

2.1.3煤層鉆孔注水

煤層鉆孔注水主要分為長(zhǎng)臂鉆孔注水與斷臂鉆孔注水。長(zhǎng)臂鉆孔是在煤層的一般厚度處開孔，孔間距為10～20m。或者根據(jù)煤層厚度、斷層情況、裂隙等因素進(jìn)行孔間距調(diào)賬，打孔深度控制在工作面的3/4最為合適，通常情況下，巷道掘進(jìn)與鉆孔工作同時(shí)進(jìn)行。在打釋放鉆孔時(shí)，要每隔一個(gè)孔做一次高壓注水，將瓦斯從另外一個(gè)孔排出，進(jìn)而降低粉塵濃度，提高瓦斯防治效果。在工作面的回采過(guò)程中，在煤機(jī)落煤之前，要使用風(fēng)鉆每隔1～2m鉆孔一次。煤層的厚度達(dá)到一定程度時(shí)，鉆孔可以布置為兩排或者三排，這樣效果會(huì)更好。釋放時(shí)間隨著鉆孔的增加而增長(zhǎng)，同時(shí)瓦斯?jié)舛冉档?。假如能夠同時(shí)對(duì)鉆孔高壓注入水，效果通常會(huì)必長(zhǎng)臂鉆孔的效果更好[3]。

2.2上隅角瓦斯的防治措施

2.2.1超前回撤上隅角支護(hù)

要想避免瓦斯在上隅角集聚，就必須要減少上隅角的空間，回采時(shí)將上隅角支護(hù)提前回撤，在工作面移架的過(guò)程中，上隅角的頂板會(huì)冒落，進(jìn)而將上隅角的自由空間減少。如果頂板不能夠保證冒落的及時(shí)性，則需要采取矸石填充、噴漿封嚴(yán)等強(qiáng)制性措施將采空區(qū)封閉，進(jìn)而將采空區(qū)瓦斯的涌出通道有效隔斷。

2.2.2增加上隅角擋風(fēng)措施

在上隅角采取擋風(fēng)措施的主要目的是降低瓦斯?jié)舛?，而增加工作面上隅角的流?jīng)風(fēng)量是重要措施。通常情況下，工作人員會(huì)在上隅角掛兩道擋風(fēng)簾來(lái)?yè)躏L(fēng)，擋風(fēng)簾分別掛在工作面出口處和上隅角老空區(qū)。掛在工作面出口處的擋風(fēng)簾需要傾斜懸掛，擋風(fēng)簾的下端要掛到煤幫側(cè)；掛在上隅角老空區(qū)的擋風(fēng)簾，下端要掛至工作面的煤壁線上。這樣的擋風(fēng)措施能夠在很大程度上增大上隅角的風(fēng)量，即便是頂板的周期性來(lái)壓與瓦斯外涌，瓦斯也不能夠在上隅角留存，而是被大部分擋在外面，擋風(fēng)簾就是分界線[4]。煤礦采空區(qū)的瓦斯被排至擋風(fēng)簾和煤壁子之間的回風(fēng)流中，非常有效的避免了瓦斯超限。

2.2.3增設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施

采礦高瓦斯綜掘中，不論采用哪種措施防治瓦斯，工作面與下隅角都位于直角風(fēng)流渦流區(qū)。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)，風(fēng)速小，瓦斯易集聚。所以，在回風(fēng)隅角安設(shè)射流脈動(dòng)裝置用來(lái)通風(fēng)，不僅能投改善上隅角的空氣流通現(xiàn)狀，而且可以增加瓦斯擴(kuò)散效應(yīng)，提高上隅角瓦斯防治效果。

3　高瓦斯綜掘中的先進(jìn)瓦斯治理措施

在煤礦的開采過(guò)程中，地質(zhì)條件非常復(fù)雜，煤層不穩(wěn)定、裂隙的發(fā)育程度也不同，各種斷層經(jīng)常出現(xiàn)，落差也不盡相同。有的斷層就出現(xiàn)在本煤層，有的則能夠貫穿整個(gè)井田，進(jìn)而出現(xiàn)煤層相互貫通的情況[5]。在對(duì)瓦斯進(jìn)行治理時(shí)，需要充分使用先進(jìn)的探測(cè)儀器，諸如瑞利波探測(cè)技術(shù)等。瑞利波探測(cè)技術(shù)主要是通過(guò)使用人工地震波攜帶的信息進(jìn)行地層結(jié)構(gòu)分析，目前常用的方法主要有兩種，即面波變頻探測(cè)法與綿薄頻譜分析法。

面波變頻探測(cè)法的激振器相對(duì)較笨重，煤礦井下作業(yè)時(shí)使用難度非常大。面波頻譜分析法的具體使用過(guò)程為：首先震源產(chǎn)生寬帶脈沖，然后脈沖會(huì)通過(guò)測(cè)線上與震源距離不同的接收傳感器，最后再采集信號(hào)，并將其記錄在瑞利波儀上。面波頻譜分析法的探測(cè)精度比穩(wěn)態(tài)法要高出很多。通常情況下，瑞利波探測(cè)儀的精確度能夠達(dá)到煤層以里60～80m，使用這種儀器，能夠非常準(zhǔn)確得將煤層斷層探測(cè)出來(lái)，工作人員在斷層周圍加以煤層鉆孔的布置，然后將斷層附近的瓦斯釋放出來(lái)，進(jìn)而促進(jìn)瓦斯釋放效果的提高。

4　總結(jié)

瓦斯事故是如今礦難的首要災(zāi)難。要想防止瓦斯事故的發(fā)生，保證煤礦開采工程的順利進(jìn)行，需要相關(guān)部門與工作人員根據(jù)具體情況有針對(duì)性的研究瓦斯事故防治技術(shù)，通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)來(lái)降低煤礦事故的發(fā)生率，減少人員傷亡。因此，在采礦高瓦斯綜掘中，嚴(yán)格遵守相關(guān)規(guī)章制度，應(yīng)用先進(jìn)的瓦斯治理技術(shù)，全面加強(qiáng)煤礦開采管理，對(duì)瓦斯事故的有效避免、煤礦開采的順利進(jìn)行有重要意義。

[1]張寶福.山腳樹礦高瓦斯綜掘工作面的瓦斯綜合治理實(shí)踐[J].中國(guó)科技信息，2012（14）：76，81.

[2]吳德貴，權(quán)守國(guó)，朱澤祥，等.高瓦斯礦井綜掘巷道快速穿越斷層破碎帶施工中的瓦斯治理技術(shù)[J].建井技術(shù)，2010，31（1）：3～6.

[3]Eugeniusz Krause.高瓦斯礦井中的安全評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)以及瓦斯預(yù)警原理[A].第一屆中國(guó)國(guó)際煤礦瓦斯防治與利用大會(huì)論文集[C].2005：191～201.

[4]成高飛.大水頭礦掘進(jìn)工作面瓦斯災(zāi)害防治研究[D].西安科技大學(xué)，2012.

[5]李國(guó)君.高瓦斯低透氣性復(fù)合煤層群開采礦區(qū)的瓦斯綜合治理[A].2007中國(guó)（淮南）煤礦瓦斯治理技術(shù)國(guó)際會(huì)議論文集[C].2007：87～91.

TD712

A

1673-0038（2015）17-0189-02

2015-4-13

祝斐（1986-），男，河南原陽(yáng)人，采礦工程助理工程師，本科，從事采礦設(shè)計(jì)工作。