孫世均李 峰

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

煤礦突出厚煤層瓦斯及火災防治技術探討

孫世均1李 峰2

（1.重慶中梁山煤電氣有限公司礦業(yè)分公司 重慶 400052 2.重慶中梁山煤電氣有限公司 重慶 400052）

煤與瓦斯突出具有突發(fā)性特點，其破壞性非常大，是當前煤礦安全生產(chǎn)中的一種主要災害。煤與瓦斯突出事故的發(fā)生，不僅造成了重大人員傷亡及經(jīng)濟損失，同時還使人們清醒的認識到，必須積極尋找瓦斯治理的有效途徑，進而從根本上對瓦斯超限與瓦斯突出問題進行治理，最終保證煤礦的安全生產(chǎn)。本文筆者結合自己的實際工作經(jīng)驗，針對煤礦突出厚煤層瓦斯與火災防治技術展開分析。

煤礦突出厚煤層；瓦斯；火災；防治

防治瓦斯災害一直以來都是我國煤礦安全高效生產(chǎn)中的一大技術性難題，瓦斯災害突出的表現(xiàn)主要在瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出兩方面，本文主要以某煤礦地質生產(chǎn)條件為主要背景，對其Ⅱ824綜采工作面瓦斯治理及防治技術展開分析。進入到松軟煤層以后，礦井的開采情況出現(xiàn)了很大的變化，同時綜放面布置也相繼發(fā)生改變，為了保證礦井生產(chǎn)的安全性，必須對其瓦斯變化情況展開研究，并制定出相應的礦井災害防治措施。

1 礦井概況

該煤礦的走向長為8.2km，傾斜寬為3.6km，總面積為29.5km2。該地的交通非常方便，與火車站相距9km，礦區(qū)專用鐵路會在此地和鐵路接軌，還有101省道穿過，各有9km礦區(qū)公路相連。到目前為止礦井已經(jīng)投產(chǎn)30余年，幾乎為邊生產(chǎn)邊基建的形式，投產(chǎn)以后經(jīng)過多次局部技術改造，生產(chǎn)能力穩(wěn)定在180Mt以上，最高年產(chǎn)量在200Mt以上。從1988年開始展開礦井改造擴建，經(jīng)過改擴建以后礦井的年生產(chǎn)能力達到了240Mt，到目前為止還沒有達到改擴建的生產(chǎn)能力。在1997年核定該礦井的生產(chǎn)能力為1.8Mt/a，按照設計來看該礦井的服務年限為66年，到現(xiàn)在為止還有30年以上的服務年限。

2 煤層瓦斯含量分析

按照實驗方案對各項參數(shù)進行測定，待施工達到煤層以后改用風力排渣，在孔口接煤渣為止進行煤渣取樣，送實驗室進行實驗。煤層預抽難易程度指標主要有煤層透氣性、百米煤孔自然瓦斯流量等，測定這些參數(shù)的目的在于將本礦井和其它礦井相比較，進而選擇合理的抽放方法，為抽方設計提供有效依據(jù)。完成鉆孔測壓以后，將壓力表卸掉，并定期對鉆孔自然瓦斯流量進行測定，并結合鉆孔自然瓦斯流量、煤層瓦斯壓力等相關資料，對煤層透氣性、鉆孔瓦斯流量等參數(shù)展開計算。

2.1 鉆孔瓦斯流量衰減、百米煤孔初始瓦斯流量

鉆孔瓦斯流量、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)的關系式為：

式中：qt表示經(jīng)過時間t以后的鉆孔瓦斯流量（m3/min）；q0表示鉆孔初始瓦斯流量（m3/min）；t表示時間（d）；α表示鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)（d-1）。

按照相應時間的測定資料，結合上式可以得到計算結果。同時，在卸掉壓力表以后的較短時間內，測定出百米煤孔初始瓦斯流量，最大和最小分別為0.0426m3/min·hm和0.00076m3/min·hm。

2.2 煤層透氣性系數(shù)

通常情況下人們會利用煤層透氣性系數(shù)來評價煤層抽放的難易程度，本次測定利用井下直接測定的方式獲得煤層透氣性系數(shù)，完成鉆孔瓦斯壓力的測定工作以后，將壓力表卸掉，對鉆孔瓦斯自然涌出量進行測定，并按照煤層徑向流動理論，以煤層瓦斯含量、原始瓦斯壓力等參數(shù)對其透氣性系數(shù)進行確定。其計算公式為：

式中：q表示排放時間T內，鉆孔煤層單位暴露面積上的瓦斯流量（m3/m2·d）；r表示鉆孔半徑（m）；P0表示泄壓后鉆孔瓦斯壓力（取0.1 MPa）；T表示從開始排放瓦斯一直到測定瓦斯流量q之間的時間間隔（d）；λ表示透氣性系數(shù)（m2/MPa2·d）；F時間準量，無因次；Y流量準量，無因次。

2.3 煤層其他系數(shù)

從測壓鉆孔煤層取樣，到不同煤道、巷道煤樣的抽取，拿到實驗室對瓦斯放散初速度和煤層堅固性系數(shù)等值進行了測定，測定結果見表1。

表1 煤層其他瓦斯參數(shù)的測定結果

3 煤礦瓦斯綜合防治技術研究

3.1 煤礦防突技術現(xiàn)狀

煤與瓦斯突出事故頻繁發(fā)生，為我國造成的經(jīng)濟和社會損失非常巨大，很多煤礦已經(jīng)展開了防突技術研究等方面工作，本礦區(qū)也在生產(chǎn)過程中不斷總結經(jīng)驗和教訓，形成了一套瓦斯預測、抽放及防治綜合配套技術體系。近年來通過對礦井瓦斯的科學治理，在煤與瓦斯防治上取得了一些成績。

3.1.1 開采保護層

在煤層群開采過程中，很多煤層都具有突出風險的，但是還有很多煤層的危險比較小，這種情況下可以對后者進行優(yōu)先開采，然后再開采前者，先開采的煤層為保護層，而后開采煤層則為被保護層。這種方法則為我們通常所說的保護層開采方式，其防治瓦斯突出原理如圖1。

圖1 開采保護層煤與瓦斯突出防治原理圖

3.1.2 立體消突

“立體消突”是近年來提出的一種煤與瓦斯突出方式理念，主要是指針對瓦斯治理工程的時間與空間關系進行合理安排，并采用全方位的防治措施，有效克服短期防突措施在實施過程中暴露出的不足，進而從根本上消除突出存在的危險。

3.1.3 無煤柱開采技術

通常情況下都會采用常規(guī)留設條的方式布置巷道，因為保護層開采過程中都會留出保護煤柱，這種情況下會出現(xiàn)保護不充分的問題，進而出現(xiàn)局部應力集中問題，造成瓦斯突出事故的發(fā)生，因此，這種方法并不能說真正實現(xiàn)了“消突”。本礦區(qū)在開采保護層時利用了無煤柱開采技術，在開采過程中沿著空留巷，整個保護層采空區(qū)都形成了一個整體，采面共用一條瓦斯尾巷，這樣一來不僅可以使煤層突出危險性得到有效消除，同時保護層回收率也會得到有效增加。

3.1.4 井下特殊地帶掘進瓦斯治理

首先，在于工作面靠近的兩幫施工鉆場，然后在鉆場中施工鉆孔，抽放工作面前方的待掘煤體，并利用鉆機在掘進工作面展開深孔控制爆破，以達到煤體卸壓、增強透氣性的目的。這種方法目前已經(jīng)在本礦區(qū)中應用，從一定程度上使采面接續(xù)緊張的局面得到了緩解。

3.2 煤礦煤與瓦斯突出防治技術的進一步分析

3.2.1 積極學習防突基礎措施

①按照相關抽采指標要求，以《煤礦瓦斯抽采基本指標》為根據(jù)，對采掘工作面瓦斯抽采范圍進行控制；②配備足量的工程技術人員展開“一通三防”工程，并注意加強對瓦斯抽采及相關理論的學習和培訓，促進瓦斯抽采及防突管理技術水平的提高，使瓦斯抽采及防突措施的預見性得到提高；③對“四位一體”綜合防突措施進行充分理解與執(zhí)行，促進安全評價、預測預報及檢測檢驗之間的結合，這樣才能保證防突效果更佳明顯。

3.2.2 積極探索預測煤與瓦斯突出的技術

①煤與瓦斯突出的區(qū)域性非常明顯，在統(tǒng)一采區(qū)中的不同地點，突出危險性存在明顯差異，這種情況下，為突出預測技術留出了巨大的空間，我們應該積極展開分析和探討，對其技術應用進行充分掌握；②對新礦井、采區(qū)突出危險性進行鑒定，并將其分成突出危險區(qū)、安全區(qū)及威脅區(qū)等不同區(qū)域，并展開分區(qū)分情況管理；③對應力的集中水平、位置、外絲解吸收特征進行嘗試，并建立突出危險性臨界指標。

3.2.3 深入展開區(qū)域防突工作

煤與瓦斯突出是一種瓦斯動力現(xiàn)象，瓦斯壓力和地應力是引起媒體破壞的主要力量，其大小和采掘作用強度、煤層埋藏深度直接相關。利用模擬實驗及對相關影響因素重要性的分析與研究，可以使地應力探測預報知識更加豐富。在掘進過程中利用機械代替炮掘作業(yè)，對掘鉆一體化進行研究與開發(fā)，并在掘進作業(yè)中應用應力探測技術，進一步規(guī)范放炮施工作業(yè)。

4 結語

本文結合具體工程實際情況，通過一系列分析，形成綜放防治技術體系。煤與瓦斯突出的防治必須從其突出肌理上進行分析與研究，并利用綜合防突、立體消突、無煤柱開采技術等逐步替代原來單一的防突措施，并不斷加強對煤與瓦斯突出預測技術及地應力的研究，這些是當前煤與瓦斯突出問題防治方面的重點課題。

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1004-7344（2016）05-0171-02

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