任凱鵬

摘要：我國井工礦井采深每年以10～20m的速度向深部延伸。隨著井工煤礦采深增加，煤層原始瓦斯含量逐步增高，造成工作面絕對(duì)瓦斯涌出量增高;另因工作面多采用U型通風(fēng)，對(duì)瓦斯治理多采用風(fēng)排瓦斯治理方案，導(dǎo)致回風(fēng)隅角易存在瓦斯聚積。此外，礦井采空區(qū)頂板管理現(xiàn)階段多采用直接垮落法，上覆巖層從上到下依次為彎曲下沉帶、裂隙帶以及垮落帶，在裂隙帶內(nèi)發(fā)育有縱橫交錯(cuò)的裂隙，裂隙內(nèi)存在瓦斯聚積，在工作面頂板來壓期間，易造成大量瓦斯涌出，給工作面安全生產(chǎn)帶來威脅。因此，綜采工作面瓦斯抽采為例，對(duì)采空區(qū)頂板裂隙帶及工作面回風(fēng)隅角瓦斯進(jìn)行抽采設(shè)計(jì)，通過針對(duì)性抽采措施實(shí)現(xiàn)瓦斯有效治理，保障工作面安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：煤礦開采;瓦斯;礦井通風(fēng);高抽巷

引言

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第153條規(guī)定，“采掘工作面的進(jìn)風(fēng)和回風(fēng)不得經(jīng)過采空區(qū)或冒頂區(qū)?！比欢V井大采高綜采工作面多采用“三進(jìn)兩回”“三進(jìn)一回”“四進(jìn)兩回”“兩進(jìn)一回”等偏Y型多巷通風(fēng)系統(tǒng)，工作面風(fēng)流一部分經(jīng)采空區(qū)流入尾巷橫川，將大量采空區(qū)瓦斯帶出，使工作面區(qū)域風(fēng)排瓦斯涌出量顯著增加，配風(fēng)量增大，存在采空區(qū)通風(fēng)隱患。與此同時(shí)尾巷橫川內(nèi)瓦斯體積分?jǐn)?shù)普遍較高，且不易控制，綜采工作面作業(yè)存在瓦斯安全隱患。因此，在回采工作面U型通風(fēng)條件下，工作面上隅角瓦斯非常容易超限，如何在U型通風(fēng)系統(tǒng)下有效防止上隅角瓦斯超限變得尤為重要。

1瓦斯涌出特征分析

工作面在初采期間推進(jìn)速度相對(duì)較慢、煤炭產(chǎn)量較低，隨著生產(chǎn)的持續(xù)開展，采面推進(jìn)速度以及煤炭產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)。特別是采面基本頂初次垮落期間（即采面初次來壓期間），工作面回風(fēng)巷內(nèi)瓦斯程度有所提升，因此在煤炭開采時(shí)應(yīng)強(qiáng)化對(duì)來壓期間瓦斯治理。

2高抽巷瓦斯治理的原理

在煤層開采后會(huì)形成采空區(qū)，采空區(qū)上方巖層在重力作用下會(huì)發(fā)生變形。巖層的變形隨著距離采空區(qū)高度的不同而不同。距離采空區(qū)越近，變形越大，巖層破損得越劇烈。距離采空區(qū)越遠(yuǎn)，巖層發(fā)生的變形越小，巖層完整性越高。這使得在采空區(qū)上方形成不同的變形區(qū)，通常可分為垮落帶、裂隙帶及彎曲下沉帶。垮落帶內(nèi)巖層非常破碎，裂隙帶內(nèi)巖層裂隙大量發(fā)育，而彎曲下沉帶內(nèi)巖層的完整性非常好，只發(fā)生輕微變形。垮落區(qū)瓦斯氣體通過層層壓迫，不斷上升至裂隙區(qū)和離層區(qū)，很容易造成局部位置瓦斯氣體過剩。為此，可在巖層裂隙帶上布置1條瓦斯抽采巷，由于這條巷道位于煤層頂板的上方，又稱高抽巷，如圖2所示。若在高抽巷內(nèi)施加一定的負(fù)壓，則采空區(qū)內(nèi)的瓦斯會(huì)順著巖層裂隙流入高抽巷。由于高抽巷位于裂隙帶內(nèi)，受工作面回采影響較小，可保證持續(xù)地抽采采空區(qū)中的瓦斯。對(duì)采空區(qū)內(nèi)瓦斯進(jìn)行抽采，可有效避免采空區(qū)內(nèi)及煤層破裂時(shí)的瓦斯涌入巷道，極大地減輕了工作面的通風(fēng)壓力。一些現(xiàn)場(chǎng)研究和理論研究表明，采用高抽巷后，工作面內(nèi)瓦斯?jié)舛鹊玫接行Э刂?，基本上杜絕了工作面上隅角處瓦斯超限的問題。值得注意是，采用高抽巷控制采空區(qū)瓦斯，不僅可以預(yù)防采空區(qū)內(nèi)煤層自燃，還有助于降低采空區(qū)密閉的工程量。

3井下綜采面高抽巷瓦斯治理策略

3.1實(shí)行先抽后采，重視技術(shù)管理

實(shí)行“先抽后采”，有助于實(shí)現(xiàn)“從被動(dòng)治理到主動(dòng)預(yù)防”的轉(zhuǎn)變，在開采工作中，要堅(jiān)持安全第一、預(yù)防為主的方針，對(duì)于采煤工作面的瓦斯綜合治理，則需要堅(jiān)持“先抽后采、以風(fēng)定產(chǎn)、動(dòng)態(tài)監(jiān)控”的原則。在開采工作中，對(duì)瓦斯應(yīng)抽盡抽，多措并舉，樹立“保護(hù)生命、保護(hù)資源”的先進(jìn)理念，以技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)采煤采氣一體化。將地面抽放和井下抽放結(jié)合起來，同時(shí)建立完善的抽放獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制體系。在技術(shù)管理和應(yīng)用方面，現(xiàn)在我國已經(jīng)有很多新技術(shù)不斷投入使用，例如松軟突出煤層長鉆孔打鉆技術(shù)、工作面前方構(gòu)造探測(cè)技術(shù)等，從而實(shí)現(xiàn)瓦斯綜合治理技術(shù)的進(jìn)步。

3.2布置高抽巷的關(guān)鍵

依據(jù)高抽巷瓦斯治理原理，高抽巷應(yīng)布置在頂板裂隙區(qū)的中間位置，在這一區(qū)域，瓦斯氣體比較容易匯集，并且?guī)r石還沒有遭到較大的破壞，對(duì)于高抽巷發(fā)揮抽采作用極佳。高抽巷雖然對(duì)瓦斯治理有著較好的效果，但是選擇合適的參數(shù)也十分關(guān)鍵。高抽巷理想的巖層層位是位于采空區(qū)上方的裂隙帶中。若高抽巷位于垮落帶，則巷道很容易被破壞，難以發(fā)揮有效的瓦斯抽采作用。若高抽巷位于彎曲下沉帶，雖然能保證巷道的完整形態(tài)，但是沒有瓦斯流動(dòng)的通道，則很難對(duì)瓦斯進(jìn)行有效抽采。因此，高抽巷層位的選擇十分關(guān)鍵，即確定巷道與頂板的距離。

3.3對(duì)抽放系統(tǒng)進(jìn)行改良

一般情況下，在煤層抽放過程中，其鉆孔深度不會(huì)超過60m，而兩側(cè)巷道抽放的范圍則達(dá)到110m，其中采煤工作面中間還預(yù)留150m，這些都是導(dǎo)致采煤工作面瓦斯事故的安全隱患，這就需要及時(shí)消除抽放空白帶。對(duì)此，可以對(duì)現(xiàn)有的抽放系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用采面淺孔動(dòng)壓抽放，其不僅可以預(yù)防潛在的突發(fā)事故，同時(shí)更可以很好地進(jìn)行瓦斯綜采治理。其中的淺孔動(dòng)壓抽放應(yīng)當(dāng)在采動(dòng)壓力區(qū)來進(jìn)行，將其中的瓦斯抽放出來。在采動(dòng)過程中形成的壓力可以讓煤壁形成裂隙，進(jìn)而讓瓦斯從裂隙當(dāng)中釋放出來。另一方面，空白帶也是瓦斯流動(dòng)的主要通道路徑，從某種程度來看，該區(qū)域如果具有較好的空氣流動(dòng)條件，就會(huì)抽出更大量的瓦斯，從而解決煤層透氣性不足的問題。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煤炭開發(fā)成為發(fā)展趨勢(shì)，為保證安全生產(chǎn)，勢(shì)必要改進(jìn)通風(fēng)系統(tǒng)，將隱患在源頭消滅，為工作人員的人身財(cái)產(chǎn)安全負(fù)責(zé)到底。煤礦的安全生產(chǎn)離不開專業(yè)的工程、專業(yè)的設(shè)計(jì)、專業(yè)的施工，真正做到從實(shí)際出發(fā)，不放過一絲隱患，才能保障生產(chǎn)安全，保障國家財(cái)產(chǎn)安全。良好的工作進(jìn)程依附于合理的創(chuàng)新管理方法，做好人才培養(yǎng)、實(shí)行高效快捷的管理模式、不斷精益求精的管理理念，是社會(huì)發(fā)展的原動(dòng)力。

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