解銀樓

（煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計研究院有限公司貴州分公司）

礦井瓦斯突出問題是井下煤炭資源生產(chǎn)過程中的主要災(zāi)害之一，高瓦斯礦井瓦斯防治措施的合理性直接對煤炭的高效生產(chǎn)起到極大的促進(jìn)作用［1］。近年來，瓦斯治理備受關(guān)注，提出有效可行的瓦斯抽采方案是決定礦井安全高效生產(chǎn)的保證，廣大學(xué)者對于瓦斯防治技術(shù)做了大量的相關(guān)研究，所取得很多研究成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐當(dāng)中［2］。劉含文等［3］采用均壓、堵漏等方法有效封堵了涌出通道；郝建峰［4］采用地面鉆孔瓦斯抽放與井下注氮技術(shù)相結(jié)合的治理方法進(jìn)行瓦斯防治；張巨峰等［5］在新安煤業(yè)應(yīng)用均壓通風(fēng)技術(shù)、構(gòu)筑柔性可收縮承壓墻，延緩了密閉設(shè)施因圍巖大變形而受損漏風(fēng)。因此，近距離突出煤層群首采工作面瓦斯治理技術(shù)的研究為高瓦斯礦井提供理論依據(jù)與工程指導(dǎo)。

1 近距離突出煤層瓦斯分布特征

某礦井屬于深部近距離突出煤層群礦井，地質(zhì)條件復(fù)雜，且隨著埋深的增大，地應(yīng)力與瓦斯壓力的增大也增加了瓦斯突出的風(fēng)險，礦井具有以下特征。

（1）煤層埋深較深。煤層最淺埋深440 m，井筒深度大于600 m，屬于深度開采礦井，且地應(yīng)力增大也會導(dǎo)致煤層中的瓦斯壓力增大，增加煤與瓦斯突出的可能。

（2）有煤層瓦斯突出風(fēng)險。根據(jù)測定，該礦井3個可采煤層瓦斯壓力均大于0.74 MPa，屬于煤與瓦斯突出礦井，具有瓦斯積聚和突出的可能。

（3）近距離煤層群賦存。該礦井3個可采煤層的平均層間距10～18 m，受采動影響，臨近煤層瓦斯會涌入首采煤層的開采空間，增大首采層的瓦斯涌出。因此，首采煤層的瓦斯治理難度遠(yuǎn)大于下一開采層。

（4）井田地質(zhì)條件復(fù)雜。該礦井煤巖體較為軟弱，為裂隙和構(gòu)造的發(fā)育創(chuàng)造了條件，煤層周圍存在多種地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)育有北東向的斷裂構(gòu)造以及褶皺，會影響煤層中瓦斯釋放的路徑和方式，加劇煤與瓦斯突出的風(fēng)險。

（5）煤層頂?shù)装鍘r性較軟弱?？刹擅簩用簩禹敯鍘r性以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，底板多為泥巖和砂質(zhì)泥巖，頂?shù)装褰詾檐浫鯉r類，屬于穩(wěn)定性較差頂板，對超長鉆孔施工有較大影響。

2 首采工作面瓦斯治理技術(shù)措施

對于煤與瓦斯突出礦井，在煤層開采的初始階段，煤層中賦存的瓦斯涌出量較高，瓦斯爆炸危險性大［6］。針對上述瓦斯多涌出的問題，實(shí)施綜合瓦斯抽采方法，從多時空抽采瓦斯，減少瓦斯積聚，有效控制煤礦井下首采工作面瓦斯的涌出量以及涌出強(qiáng)度。

2.1 穿層鉆孔預(yù)抽采

針對首采工作面瓦斯治理，采用在底部煤層布置穿層鉆孔預(yù)抽采中上部煤層瓦斯的方案。相較于中上部煤層而言，底部煤層為中厚煤層且整體賦存情況穩(wěn)定，可以在大巷中直接施工打穿層鉆孔，不用于頂板或者底板中設(shè)置專用瓦斯抽采巷［7］。

底部煤層采用順層鉆孔解放首采面的2條巷道，在掘進(jìn)方向2條順槽中每隔50 m 設(shè)置1個鉆場，鉆場總體呈菱形分布，鉆場布置如圖1所示。在鉆場向上部煤層打穿層預(yù)抽采鉆孔，要求鉆孔穿透中上部煤層全厚，使預(yù)抽采煤層都可以有效控制瓦斯。穿層鉆孔布置圖見圖2。

2.2 工作面回采預(yù)抽采

為減少工作面回采時瓦斯涌出量，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，在工作面兩側(cè)順槽布置平行預(yù)抽鉆孔，鉆孔間距5 m，平均孔深75 m。順層鉆孔布置如圖3所示。

2.3 采空區(qū)埋管抽采

煤層開采后會導(dǎo)致圍巖受到采動影響產(chǎn)生裂隙，在近距離突出煤層群中即表現(xiàn)為圍巖以及上下鄰近煤層中賦存的大量瓦斯都會通過采動裂隙涌入本煤層采空區(qū)，導(dǎo)致采空區(qū)中產(chǎn)生瓦斯積聚爆炸的風(fēng)險，影響礦井安全生產(chǎn)［8］。

采空區(qū)瓦斯積聚采用埋管法進(jìn)行治理，在工作面回風(fēng)順槽上部鋪設(shè)1條瓦斯抽采管路，每隔一段距離設(shè)置1 個三通，周圍采用木垛支護(hù)，防止破壞。隨著工作面的不斷推進(jìn)，留置的瓦斯抽采管路有一段處于采空區(qū)中，以相鄰2 個三通之間為1 個循環(huán)，工作面推進(jìn)至三通處時，關(guān)閉其與上一個三通之間管路的閥門，同時開始下一個循環(huán)，不斷抽取采空區(qū)內(nèi)的瓦斯，采空區(qū)抽采如圖4所示。

3 首采工作面瓦斯治理效果

該礦井應(yīng)用瓦斯綜合防治技術(shù)，從多位置、多角度預(yù)抽采首采煤層以及鄰近煤層的瓦斯，有效解決了近距離突出煤層首采工作面瓦斯涌出量大的問題，對于保障煤礦生產(chǎn)安全和提高煤礦生產(chǎn)效率具有重要意義。

通過鄰近煤層穿層鉆孔預(yù)抽采以及本煤層順層鉆孔抽采，煤層中的瓦斯含量和壓力得到有效控制，回采工作面瓦斯壓力降至0.39 MPa，瓦斯?jié)舛冉抵?.87 m3/t，整體瓦斯?jié)舛鹊陀诎踩拗担行Ф糁屏送咚雇怀?、瓦斯積聚爆炸等重大事故的發(fā)生，提高了煤礦的安全生產(chǎn)水平。

采取上述瓦斯治理措施后，首采層2條巷道瓦斯?jié)舛让黠@下降，基本穩(wěn)定在0.34%～0.49%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛任挥?.4%以內(nèi)。瓦斯抽采有效減少了煤礦中的瓦斯積聚，使得煤礦的通風(fēng)和瓦斯排放更加順暢，提高了煤礦生產(chǎn)效率；另一方面，通過瓦斯綜合治理，有效控制煤礦中的瓦斯排放量，減少溫室氣體的排放，達(dá)到節(jié)能減排的目的。首采煤層巷道瓦斯?jié)舛瘸椴汕昂髮Ρ热鐖D5所示。

4 結(jié)論

（1）通過對近距離突出煤層瓦斯分布特征進(jìn)行了分析，提出了首采工作面瓦斯治理的技術(shù)措施，主要包括穿層鉆孔預(yù)抽采、工作面回采預(yù)抽采以及采空區(qū)埋管抽采，在理論上解決了瓦斯對首采工作面正?；夭傻挠绊?。

（2）將瓦斯治理措施運(yùn)用于工程實(shí)踐，通過瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)可以得出，首采層2條巷道瓦斯?jié)舛让黠@下降，基本穩(wěn)定在0.34%～0.49%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛任挥?.4%以內(nèi)，減少了瓦斯積聚，驗(yàn)證了瓦斯治理措施的可行性。