河南長虹礦業(yè)有限公司瓦斯綜合防治技術

劉地生

（中國平煤神馬集團梨園礦，河南汝州 467500）

河南長虹礦業(yè)有限公司（以下簡稱長虹公司），原名平頂山市梨園礦務局長虹礦，1988年建礦，1998年投產，設計生產能力21 萬噸/年。2001年4月因種種原因，被平頂山市政府下令停產整頓。2003年3月由平、洛兩地政府牽頭、協(xié)調，由平煤集團梨園礦務局與洛陽伊電能源公司共同籌建成立河南長虹礦業(yè)有限公司。2005年六月股權變更，由平煤集團控股。2007年7月洛陽伊電能源公司退出經(jīng)營，由平煤集團梨園礦直接管理。

1 瓦斯地質概況

長虹礦業(yè)有限公司井田位于暴雨山礦區(qū)內，詳查暴雨山礦區(qū)的瓦斯地質資料，暴雨山井田內瓦斯分帶較明顯，自二1 煤層露頭向深部依次出現(xiàn)瓦斯風化帶和瓦斯帶，瓦斯風化帶大體在煤層底板標高+100 米以上，含量在4m3/t 以下，在+100 米水平以下屬于，沼氣成分＞80%，含量在4-12.7m3/t，并且瓦斯含量與煤層厚度有比較大的關系，在同一深度，相同地質條件下，煤層厚度 大則瓦斯含量高，反之較小。瓦斯含量與地質改造有關，改造簡單，儲氣條件好，有利于瓦斯的富集，以含量計算法預測長虹公司井田內的礦井相對瓦斯涌出量，到0 米標高瓦斯含量為9.94m3/t，瓦斯相對涌出量14.69 m3/t。2007年6月經(jīng)河南理工大學鑒定，河南長虹礦業(yè)有限公司定應定為煤與瓦斯突出礦井，二1 煤層應定為煤與瓦斯突出煤層。長虹公司從西向東，瓦斯分布呈遞增趨勢。由于西區(qū)受落差大于1000 米切斷煤層的紙坊斷層影響，西區(qū)二1 煤上覆巖層，中細粒砂巖孔隙度較大，煤層坡度大（25°～48°），地下水大，這些條件都利于瓦斯的運移、逸散，不利于瓦斯的賦存，因而西區(qū)瓦斯低。

1.1 區(qū)域劃分

河南理工大學對長虹井田二1 煤層突出危險性進行了區(qū)域劃分。劃分為三個瓦斯地質單元。

（1）瓦斯地質單元Ⅰ

該單元西起井田西邊界斷層紙坊斷層，東至11 勘探線，南起二1 煤層露頭，北至井田邊界-200m 等高線。二1 煤層-128m標高以上劃為無突出危險區(qū)域，-128m 標高以下劃為突出危險區(qū)域。

（2）瓦斯地質單元Ⅱ

該單元西起11 勘探線，東至14 勘探線以西200m 處，南起礦井井田邊界和二1 煤層露頭，北至邊界北界-200m 等高線。

根據(jù)瓦斯分布情況和動力顯現(xiàn)情況對該單元進行區(qū)域劃分：①標高+120m 以上為無突出危險區(qū)域；②標高+120～+60m之間為突出危險區(qū)域，該區(qū)域受擠壓作用嚴重，煤層厚度發(fā)生變化，具有一定的突出危險性，在二1 煤層東翼煤巷掘進過程中，發(fā)生過1 次瓦斯動力現(xiàn)象和多次噴孔、煤炮等動力顯現(xiàn)；③標高+60～-73m 之間為無突出危險區(qū)域，該區(qū)域瓦斯含量小于8m3/t；④標高-73m 以下為突出危險區(qū)域，該區(qū)域瓦斯含量大于8m3/t。

（3）瓦斯地質單元Ⅲ

該單元西起14 勘探線以西260m 處，東至礦井井田邊界15勘探線，南起礦井井田邊界，北至井田邊界-200m 等高線。

區(qū)域劃分結果：

單元Ⅰ：二煤-70m 標高以淺為無突出危險區(qū)，-70m 標高以深為突出危險區(qū)；

單元Ⅱ：二煤標高-73m 以淺為無突出危險區(qū)，標高-73m以深為突出危險區(qū)；

單元Ⅲ：全部為突出危險區(qū)。

2 長虹公司區(qū)域瓦斯治理技術

2.1 區(qū)域瓦斯治理 原則與依據(jù)

礦井瓦斯綜合治理措施必須堅持合法性、安全性、經(jīng)濟性相結合的原則。

合法性原則指瓦斯綜合治理必須符合相關的安全生產法律法規(guī)和相關的技術標準。主要依據(jù)有《煤礦安全規(guī)程》、《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》、《煤礦瓦斯抽采基本指標》等，以及河南省和集團公司的有關要求和相關的技術標準。

在制定安全技術措施時，即要考慮安全性，又要考慮經(jīng)濟合理性，當安全技術措施與經(jīng)濟利益發(fā)生矛盾時，應優(yōu)先考慮安全技術措施的要求。措施要具有針對性和可操作性，其基礎是成熟適用的瓦斯治理技術的單項應用或組合應用。

2.2 瓦斯區(qū)域治理方案

2.2.1 保護層開采方案

開采保護層是防治煤與瓦斯突出最有效、最經(jīng)濟的區(qū)域性措施，在《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》中規(guī)定，在突出礦井中開采煤層群時，必須開采保護層。一7 煤層位于二1 煤層下，兩煤層相距20m 左右，開采一7 煤層可以對二1 煤層起保護作用，有利于實現(xiàn)二1 煤層的安全、高產、高效開采。一7 煤層是二1 煤層的保護層。一7 煤層的超前開采，使上、下地層產生強烈地拉張破壞，原來的擠壓應力變成了拉張應力；其上覆煤巖層的破裂、上鼓，使得煤巖層的大量裂隙張開，地應力大范圍的有效釋放，無論是構造對瓦斯的封閉，還是地應力對瓦斯的封閉作用都可以有效解除，瓦斯壓力會急劇下降，大量的吸附瓦斯被解吸，煤層透氣性系數(shù)成百甚至上千倍的增加。因此，一7 煤層回采期間，被保護層二1 煤層儲存的大量瓦斯將通過這些裂隙涌入保護層。有效地抽放保護層、被保護層的缷壓瓦斯和一7—11090 采空區(qū)的瓦斯，不僅可以有效預防二1－11190 掘進期間的瓦斯突出和瓦斯超限事故，而且還可以大大降低二1－11190 回采期間的瓦斯，使之變?yōu)榉峭怀雒簩?，為其安全、高產、高效開采提供條件。為此編制長虹公司一7—11090 工作面保護層開采方案（一7—11080 工作面開采方案與一7—11090 工作面相同）。先布置一7 煤工作面，若一7 煤平均厚度在0.5 米以上，則實施保護層開采；通過開采一7 煤工作面使采空區(qū)頂板塌陷，使被保護層煤體卸壓增透起到消突的目的。

2.2.2 預抽煤層瓦斯

（1）保護層開采后，二1 煤層透氣性提高，有利于瓦斯抽采，在回采工作面機風兩巷施工順層抽放鉆孔，進行本煤層瓦斯預抽。順層鉆孔預抽煤巷條帶煤層瓦斯區(qū)域防突措施的鉆孔應控制的條帶長度不小于60m，巷道兩側的控制范圍（傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側輪廓線外至少各15m）。以上所述的鉆孔控制范圍均為沿層面的距離，當煤巷掘進和回采工作面在預抽防突效果有效的區(qū)域內作業(yè)時，工作面距未預抽或者預抽防突效果無效范圍的前方邊界不得小于20m；

（2）在掘進工作面推進過程中，施工深鉆孔進行預抽，兩幫控制（傾斜、急傾斜煤層巷道上幫輪廓線外至少20m，下幫至少10m；其他為巷道兩側輪廓線外至少各15m）。，超前控制不少于60m，預抽超前距不低于20m。

3 局部防突措施

3.1 掘進工作面

（1）在掘進工作面施工6個深孔卸壓鉆孔，孔徑不小于Ф89mm，孔深40m，保持15m 的超前距；

（2）在掘進工作面巷幫做抽放鉆場，相鄰鉆場間距（巷道同一幫）為40m，每個鉆場內布置6個鉆孔，孔徑不小于89mm，孔深50m；

（3）在掘進工作面施工超前鉆孔，孔徑89mm，按有效排放半徑0.6m 布置，控制兩幫8m、正前10m 以外，保持10m 超前距；

（4）在超前鉆孔施工完畢后，采用快速封孔器立即封孔，連接抽放系統(tǒng)進行抽放，最后1個鉆孔的抽放時間不小于2h；

（5）要加大對斷層等地質構造的探測力度，在斷層及構造復雜區(qū)域要積極進行突出預測，并適當降低掘進速度、改進掘進工藝、加強巷道支護等，以提高掘進的安全性。

3.2 回采工作面

（1）在采面煤壁施工排放鉆孔，每2m 一個，孔深不小于24m，孔徑75mm 以上，超前距不低于20m；

（2）排放鉆孔施工完畢后，進行煤體注水；注水壓力一般為5.0～8.0MPa，封孔深度大于1.5m，注水時若發(fā)現(xiàn)煤壁或相鄰注水孔出水即可停止注水；

（3）在回采工作面進行松動爆破，采用單排炮眼布置，沿工作面每隔1.5～3.0m 且距頂板不小于0.8m 布置一個炮眼，相鄰兩個循環(huán)的炮眼應相間布置。炮眼深度大于6m，封泥長度大于1.5m。

4 長虹公司區(qū)域瓦斯治理效果

通過區(qū)域瓦斯治理突出礦井的專用瓦斯抽采巷道掘進超前于抽采工程、瓦斯抽采工程超前于保護層開采、保護層開采超前于被保護層開采，通過區(qū)域瓦斯治理不僅能滿足綜合治理瓦斯所需要的時間、空間條件，而且能促進突出礦井的掘、抽、采關系協(xié)調發(fā)展，是長虹公司實現(xiàn)安全長效機制的堅實基礎。

長虹公司通過采用開采保護層（一7 煤層）的區(qū)域瓦斯治理方法，解放二1 煤層儲量120 萬噸。采取區(qū)域性的瓦斯治理措施，從根本上解決瓦斯對生產的制約，杜絕煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

5 結語

長虹公司瓦斯綜合治理技術的推廣應用技術從2008年12月份開始，長虹公司技術人員收集資料整理編制實施方案開始施工，2009年底完成一7-11090 工作面2850 米區(qū)域瓦斯治理工程。快速開采解放層，保證了二1 煤的正常開采；開采保護層區(qū)域瓦斯治理實現(xiàn)“四個轉變”；區(qū)域防突措施的實施，長虹公司突出礦井真正達到“抽、掘、采”平衡，實現(xiàn)“不掘突出頭、不采突出面”的安全目標。為長虹公司高產、高效和經(jīng)濟發(fā)展做出了貢獻。

[1]李中凱;劉宏;煤礦瓦斯爆炸的原因及防治[J];河南科技;2010年18 期

[2]李瑞新;防治煤礦瓦斯事故的方法探討[J];山西煤炭;2010年01 期