高瓦斯礦井瓦斯控制技術(shù)研究

【摘要】隨著人們對能源需求量的逐步提升，我國的煤礦事業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。本文作者結(jié)合具體的案例，分別從高瓦斯煤礦工作面回采前、回采期間以及應(yīng)用效果這三個(gè)方面進(jìn)行瓦斯控制技術(shù)研究，希望對于瓦斯控制技術(shù)研究者有所幫助。

【關(guān)鍵詞】高瓦斯；煤礦工作面；瓦斯控制技術(shù)

現(xiàn)階段，為了有效的控制高瓦斯煤礦工作面的瓦斯含量，作者通過調(diào)研，結(jié)合正在籌建的礦井詳細(xì)分析了煤礦工作面的瓦斯控制技術(shù)。

一、高瓦斯煤礦工作面瓦斯控制技術(shù)

（一）回采前瓦斯控制技術(shù)

首先，要對工作面進(jìn)行順層孔以及底板穿層孔設(shè)計(jì)。注意，在設(shè)計(jì)的時(shí)候，利用穿層鉆孔以及順層鉆孔來實(shí)現(xiàn)預(yù)抽煤層瓦斯。其中，穿層鉆孔，主要是在離煤層底板法大約15—30m左右的位置設(shè)立瓦斯抽放巷，并在巷內(nèi)布置鉆場，繼而再在鉆場內(nèi)穿層抽放鉆孔，且保證在施工結(jié)束后鉆孔預(yù)抽4個(gè)月。其中，鉆場間隔為30m，鉆孔間距10m，直徑為94mm。另外，順層鉆孔，主要是在工作面風(fēng)巷和機(jī)巷中，進(jìn)行順層鉆孔，注意，鉆孔方向朝著工作方向，且控制鉆孔間距、長度以及直徑分別為5m、100m、133mm，壓茬20m。且在進(jìn)行抽采時(shí)，如果時(shí)間超出半年，煤層瓦斯含量以及壓力分別降為8m3/t和0.74MPa以下[1]。

然后，為了避免順層孔控制盲區(qū)，可以通過穿層孔補(bǔ)充的方式，實(shí)現(xiàn)共同抽采，有效的消除工作面的危險(xiǎn)性。主要的施工方法是在底板抽放巷內(nèi)進(jìn)行盲區(qū)內(nèi)鉆孔。其中，鉆孔終孔間距在5—10m之間，且封孔深度12m。

（二）回采期間瓦斯控制技術(shù)

在煤礦工作面回采期間，首先要進(jìn)行高位鉆孔。施工時(shí)，在風(fēng)巷側(cè)約100m的距離進(jìn)行高位鉆場施工，且保證每個(gè)鉆場均有一組高位鉆孔。注意，為了保證抽采的連續(xù)性，每組有9個(gè)鉆孔，且控制鉆孔壓茬距離在40m。另外，主要抽放采空區(qū)上隅角瓦斯，且定期進(jìn)行瓦斯取樣分析，檢測高位鉆場內(nèi)的CO和CH4的濃度[2]。

然后在風(fēng)巷中鋪設(shè)管路，進(jìn)行工作面上隅角埋管抽采。施工時(shí)，在靠風(fēng)巷幫以15m為間隔進(jìn)行站管掩埋。通常情況下，站管直徑8寸，均為鋼質(zhì)材料。因此，為了避免站管摩擦出現(xiàn)火花，其全部進(jìn)行草墊子包裹，然后在利用木垛進(jìn)行四周保護(hù)。注意，瓦斯抽采管路隨采隨拆，當(dāng)工作面每施工20m，即可斷開前一站管，并連接后一站管。

最后，在進(jìn)行地面鉆井輔助抽采時(shí)，因?yàn)榛夭芍?，工作面通常形成裂隙帶、彎曲下沉帶以及冒落帶，且在這些區(qū)域內(nèi)含有瓦斯。因此，保證鉆孔位于工作面中部，且距離15#煤層頂板約15--30m之內(nèi)，鉆孔間距為350m左右。另外，鉆孔開孔直徑以及終孔直徑分別控制在311mm和91mm。

二、利用煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯控制的技術(shù)研究

在進(jìn)行礦井工作面瓦斯控制時(shí)，其首要目的就是消除瓦斯積聚，有效的控制瓦斯?jié)舛龋_保煤礦工作面以及采區(qū)巷道中的瓦斯?jié)舛染谝?guī)定的安全限值以內(nèi)。其中，利用煤礦通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯控制是現(xiàn)階段常用的控制瓦斯?jié)舛鹊幕敬胧?。在進(jìn)行瓦斯控制的過程中，煤礦通風(fēng)系統(tǒng)必須穩(wěn)定、可靠，而且能夠及時(shí)向工作面供給足夠的風(fēng)量。另外，對于瓦斯涌出量較大的情況，通風(fēng)系統(tǒng)必須能夠解決工作面隅角區(qū)瓦斯?jié)舛葐栴}，避免出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸耷闆r。本文作者簡單介紹了下面兩種通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行瓦斯控制的技術(shù)，具體如下：

第一種，U型通風(fēng)系統(tǒng)。屬于比較常見的一種采煤工作面通風(fēng)系統(tǒng)，能夠避免漏風(fēng)引起的上隅角高濃度瓦斯集中現(xiàn)象，防止出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸尬ｋU(xiǎn)區(qū)。系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)。

第二種，U+L型通風(fēng)系統(tǒng)。如圖1所示為U+L型通風(fēng)系統(tǒng)瓦斯?jié)舛瓤刂茍D（1為進(jìn)風(fēng)巷，2為回風(fēng)巷，3為瓦斯巷尾，4為第一聯(lián)絡(luò)巷，5為第二聯(lián)絡(luò)巷），其屬于一進(jìn)兩回的通風(fēng)系統(tǒng)。其中，在系統(tǒng)靠近工作面的一條回風(fēng)巷中，瓦斯?jié)舛缺仨毎凑找?guī)定的安全限值進(jìn)行管理；而對于專用排瓦斯巷（尾巷），它是經(jīng)聯(lián)絡(luò)巷與采空區(qū)相連，瓦斯?jié)舛瓤刂剖且勒赵O(shè)計(jì)者進(jìn)行規(guī)定的，另外也要滿足一些防爆條件。這種系統(tǒng)具有風(fēng)量少、排放瓦斯量大的特點(diǎn)，具有較高的安全性能。

第三種，三進(jìn)兩回通風(fēng)系統(tǒng)。在進(jìn)行煤礦工作面設(shè)置時(shí)，采用五巷布置的方法，有兩條回風(fēng)巷以及三條進(jìn)風(fēng)巷。主要方法是，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行工作面設(shè)置時(shí)，在進(jìn)風(fēng)側(cè)布置兩條主進(jìn)風(fēng)巷，然后在回風(fēng)側(cè)布置一條輔助進(jìn)風(fēng)巷以及兩條回風(fēng)巷，并且兩者之間要有一個(gè)開路橫川，同時(shí)在工作面的切眼后方也要布置一個(gè)同回風(fēng)巷相通的開路橫川。這樣，在進(jìn)行瓦斯?jié)舛瓤刂茣r(shí)，主進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)的瓦斯?jié)舛仍谇醒郾幌♂?，分別經(jīng)兩條開路橫川回到回風(fēng)巷，在稀釋回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛鹊耐瑫r(shí)，也對上隅角進(jìn)行施加正壓，促進(jìn)了上隅角的部分風(fēng)流經(jīng)切眼后方的開路橫川回出。

三、高瓦斯煤礦工作面的瓦斯控制技術(shù)的應(yīng)用效果

在當(dāng)前情況下，首先進(jìn)行煤層開采，在這個(gè)過程中，因?yàn)椴蓜?dòng)影響，瓦斯可以通過裂隙進(jìn)行釋放。然后，進(jìn)行底板穿層鉆孔，其中，在煤層底板約15--30m之內(nèi)設(shè)置抽放巷道，并以30m的間隔設(shè)置鉆場，布置40個(gè)左右、孔底間距5m的穿層鉆孔，并保證其穿透煤厚。通常情況下，預(yù)抽時(shí)間3個(gè)月，單孔純量為0.2--0.5m3/分鐘，控制抽采濃度大約30%。最后，進(jìn)行順層鉆孔，其中，間距5m，孔徑97mm，孔深100m，壓茬20m。在順層孔施工盲區(qū)，采取底板穿層孔補(bǔ)打的方法，其中穿層孔的孔徑和順層孔孔徑一致，終孔間距控制在7m，在施工結(jié)束后進(jìn)行封孔，保證預(yù)抽半年，實(shí)踐發(fā)現(xiàn)瓦斯抽采率高達(dá)40%以上。

另外，關(guān)于采空區(qū)鉆孔，要在工作面風(fēng)巷內(nèi)設(shè)置高位鉆場，因?yàn)楣ぷ髅婊夭蓧喝菀讓?dǎo)致頂板出現(xiàn)裂隙，故可以借助裂隙通道抽采鄰近層及本煤層回采后形成的高濃度瓦斯。同時(shí)，利用移動(dòng)抽采系統(tǒng)，以及交替邁步的方式，在采煤工作面風(fēng)巷預(yù)埋管路，并進(jìn)行上隅角積聚的瓦斯的抽采。通常情況下，上隅角充填垛常采用編織袋裝填煤矸，能夠有效的控制高瓦斯工作面出現(xiàn)瓦斯超限或積聚的現(xiàn)象。

小結(jié)

綜上所述，高瓦斯煤礦工作面瓦斯控制技術(shù)，能夠有效的降低煤層殘余瓦斯壓力，保證工作面的安全回采，在煤礦工作面作業(yè)中具有十分重要的價(jià)值，值得繼續(xù)研究。