采掘工作面瓦斯治理綜合技術措施

文/郭愛國 馬維宏

采掘工作面瓦斯治理綜合技術措施

文/郭愛國 馬維宏

煤層氣(瓦斯)既是能源，也是煤礦安全生產(chǎn)的最大殺手。山西襄礦集團有限責任公司緊緊抓住“氣化山西”和轉型跨越發(fā)展的戰(zhàn)略機遇，加快推進煤層氣開發(fā)和煤炭地下氣化兩個新型產(chǎn)業(yè)，化害為利，變廢為寶，全力打造“氣化襄礦”。經(jīng)過多年實踐和不斷創(chuàng)新，襄礦集團建成了“因地制宜、分區(qū)治理、多措并舉、過程覆蓋”瓦斯治理模式。根據(jù)不同水平、不同采區(qū)的瓦斯賦存情況，采用通風、抽采各有側重的瓦斯治理措施，優(yōu)化、細化煤礦瓦斯治理手段，確保礦井安全生產(chǎn)。

一、區(qū)域瓦斯治理技術措施

1.進一步優(yōu)化520水平瓦斯治理模式

針對520水平N3、S6采區(qū)實測可解吸瓦斯含量在2m3/t左右，進一步調整520水平鉆孔施工銜接，優(yōu)化520水平回采工作面瓦斯治理模式，合理布置工作面有效抽采鉆孔，在取消工作面預抽鉆孔的基礎上，取消半煤巖瓦排巷裂隙帶鉆孔。同時，試驗、分析軌順裂隙帶鉆孔不同間距下的抽采效果，在滿足經(jīng)濟效益與瓦斯治理需要的前提下，減少裂隙帶鉆孔數(shù)量，實現(xiàn)抽采鉆孔精準化控制、精細化實施。

2.多措并舉強化470水平瓦斯治理

（1）發(fā)揮地面抽采井作用

襄礦集團公司累計完成抽采井壓裂79口，其中排采井24口，在S3下部延伸區(qū)域及22采區(qū)布置有11口排采井，在23采區(qū)布置有13口排采井，累計抽排純瓦斯量123.8萬立方米，充分利用已有壓裂、排采井的消突作用，為合理規(guī)劃三區(qū)打好了基礎。

（2）千米鉆機的應用

瓦斯徹底治理的根本之策在抽采，瓦斯抽采的關鍵則在鉆孔進尺。為此，襄礦集團引進澳大利亞VLD-1000型千米鉆機，在470水平一二水平瓦斯管路聯(lián)巷、2103工作面、470水平北翼2#回風聯(lián)絡巷施工長距離模塊鉆孔，超前治理礦井一級瓦斯管理區(qū)域。同時，為解決千米鉆機在特定煤層條件下煤層預抽鉆孔施工困難的問題，襄礦集團改變鉆孔施工思路，每一個鉆孔先施工500m巖孔作為主孔，再從90m開始,每隔80m從主孔往煤層里施工分支預抽孔，用網(wǎng)狀分支預抽孔進行瓦斯抽采,實現(xiàn)瓦斯治理最大化。

二、積極探索區(qū)域瓦斯治理新模式

1.回采工作面

目前，襄礦集團回采工作面以U型巷道+半煤巖瓦排巷布置為主。其中，520水平N3、S6采區(qū)工作面主要以施工裂隙帶抽采為主；470水平及N3下部延伸回采工作面采用本煤層采前預抽、邊采邊抽、進回風巷裂隙帶鉆孔、千米鉆機裂隙帶鉆孔、采空區(qū)埋管等抽采方式進行瓦斯治理。

為降低工作面回采瓦斯?jié)舛?，推動礦井集約高效生產(chǎn)，襄礦集團正在探索以U型巷道+高抽巷為主的瓦斯治理新模式。即，采用井上下齊抽、全過程覆蓋做到地面鉆井抽采與井下瓦斯抽采相結合，采前預抽、采中邊采邊抽、采后采空區(qū)全過程、立體化抽采，應用模塊化預抽鉆孔、順層預抽鉆孔、裂隙帶鉆孔、采空區(qū)閉內(nèi)埋管抽采等瓦斯治理綜合措施。

2.掘進工作面

礦井瓦斯管理分為三個級別，具體治理措施應分區(qū)、分級執(zhí)行。

（1）一級瓦斯管理區(qū)域。原始瓦斯含量在8m3/t以上，包括470水平23采區(qū)、N翼大巷、2105工作面、N3下部延伸區(qū)域、S3-13工作面局部。掘進工作面瓦斯治理思路為巖巷先行、超前預抽、交替掩護、階梯掘進。即利用多巷布置的有利條件，先掘巖巷，向兩側打鉆進行模塊化預抽鉆孔，為煤巷掘進提供掩護；巖巷兩側煤巷掘進后，在煤巷再向外側施工模塊化鉆孔預抽，為外側巷道提供掩護，形成階梯式掘進格局。

（2）二級瓦斯管理區(qū)域。原始瓦斯含量大于5m3/t，小于8m3/t，包括470采區(qū)南翼大巷掘進區(qū)域、S5下部延伸區(qū)域（S5-13、S5-15工作面）、S3下部延伸區(qū)域（S3-10、S3-11、S3-13工作面局部）。二級掘進工作面可根據(jù)工作面實際瓦斯涌出量，在通風解決不了的情況下，實施邊掘邊抽瓦斯治理措施。

（3）三級瓦斯管理區(qū)域。原始瓦斯含量小于5m3/t，包括S6、N3采區(qū)。三級掘進工作面只采用通風手段治理瓦斯。

三、多措并舉，科學制定瓦斯治理綜合管理措施

襄礦集團穩(wěn)扎穩(wěn)打，在認真做好瓦斯抽采各項工作的基礎上，還在安全管理、系統(tǒng)管理、超前管理、經(jīng)營管理、細節(jié)管理等方面積極探索、大膽創(chuàng)新，取得了新成果。

1.系統(tǒng)管理創(chuàng)新

掘進工作面瓦斯治理新思路：巖巷先行、超前預抽、交替掩護、階梯掘進。充分利用23采區(qū)1#回風下山與23采區(qū)軌道下山以半煤巖巷超前掘進，向兩側打鉆進行模塊化預抽鉆孔，為煤巷掘進提供掩護，形成階梯式掘進格局，前期效果顯著。

2.超前管理創(chuàng)新

充分利用千米鉆機施工長距離模塊化預抽鉆孔的優(yōu)勢，在470水平北翼2#回風聯(lián)絡巷施工鉆孔，超前治理470水平北翼大巷開拓期間瓦斯，鉆孔覆蓋區(qū)域長達500m。

3.安全管理創(chuàng)新

緊緊圍繞集團公司安全管理體系，抽采科對專業(yè)范圍內(nèi)涉及工作從系統(tǒng)超前規(guī)劃到現(xiàn)場管理進行了系統(tǒng)化、精細化、責任化分解，形成了抽采專業(yè)日常安全管控一體化流程，實現(xiàn)了日常工作由“個體化”安全向“系統(tǒng)化”安全的順利轉變。

4.細節(jié)管理，技術創(chuàng)新

短距離封閉式抽采罩。針對2105工作面瓦斯含量較高、煤體存在軟分層、預抽鉆孔施工困難的問題，抽采科與礦領導多次研究討論，創(chuàng)新性地提出了短距離封閉式抽采罩的方案，通過施工短距離模塊鉆孔與孔口抽采罩的配合使用，抽采效果良好。

抽采系統(tǒng)多級放水除渣系統(tǒng)。針對井下打鉆地點不同程度存在的抽采管內(nèi)煤塵堆積現(xiàn)象，抽采科成立技術攻關小組，研制了抽采系統(tǒng)多級放水除渣系統(tǒng)，實現(xiàn)了打鉆地點三級放水兩級除渣功能，并在2105皮順進行了現(xiàn)場試驗，每月打鉆地點施工可減少進入抽采系統(tǒng)的煤渣堆積量0.8t，有效解決了抽采管內(nèi)煤塵堆積問題。

建立鉆桿淘汰機制。通過對鉆桿使用壽命、磨損度等指標的規(guī)范，建立鉆桿動態(tài)跟蹤臺賬，強化科室動態(tài)監(jiān)管，嚴格執(zhí)行淘汰制度，取得了今年上半年掉鉆桿事故率為零的良好效果。

（作者單位：山西襄礦集團有限公司、山西襄礦西故縣煤業(yè)有限公司)

(責任編輯：周瓊)