煤礦高瓦斯治理及防突措施研究

常靜蕊

（平頂山市天安煤業(yè)股份有限公司十礦職教中心，河南 平頂山 467000）

近年來，隨著國家對煤礦安全生產(chǎn)要求的提高，各礦井都已普遍認(rèn)識到治理瓦斯及有效防止發(fā)生煤礦瓦斯突出事故的重要性，礦井瓦斯管理等級越來越高，特別是一些大型礦井，都在努力踐行著低瓦斯礦井按高瓦斯礦井管理要求進(jìn)行管理，對于高瓦斯礦井參照高標(biāo)準(zhǔn)管理要求進(jìn)行管理，都在力求管控好煤礦開采全過程瓦斯，把礦井瓦斯事故徹底消除，以更好地確保礦井安全生產(chǎn)。

一、影響煤層瓦斯變化的因素

瓦斯氣體為一種無色無味氣體，當(dāng)其濃度達(dá)到一定程度后，極易發(fā)生燃燒與爆炸。當(dāng)前就礦井的各類安全生產(chǎn)事故而言，各類瓦斯事故越來越多，有效防范各類瓦斯事故已成為確保安全生產(chǎn)的一項(xiàng)重要任務(wù)。而近年來，隨著煤礦科技的發(fā)展，煤礦開采的機(jī)械化水平越來越高，很多礦井都引入了重型機(jī)械裝備，礦井開采強(qiáng)度、深度不斷增大，產(chǎn)生的瓦斯氣體越來越多。為進(jìn)一步確保礦井安全生產(chǎn)，傳統(tǒng)的以風(fēng)定產(chǎn)模式已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化的以瓦斯抽采量來定產(chǎn)。這就對礦井瓦斯治理及防突工作提出了更高要求。

在礦井開采作業(yè)中，隨開采深度的加深及煤層厚度的增大，煤層瓦斯含量也會越來越高，巷道掘進(jìn)作業(yè)產(chǎn)生的瓦斯氣體也會越來越多，巷道安全掘進(jìn)難度不斷增大，加之煤礦采掘過程中偶遇褶曲結(jié)構(gòu)或斷層結(jié)構(gòu)，使得礦井瓦斯事故逐步增多。其中地質(zhì)構(gòu)造中的褶曲結(jié)構(gòu)會嚴(yán)重影響礦井瓦斯賦存，在背斜部位、向斜部位及軸部、傾伏段等處都易有大量瓦斯積聚，在采掘煤礦時(shí)，這些地段較易發(fā)生瓦斯事故。當(dāng)煤層走向發(fā)生變化時(shí)，煤層內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會出現(xiàn)變化，頂板與底板易產(chǎn)生一大夾角，這樣不但會進(jìn)一步增大煤體中的瓦斯壓力，同時(shí)煤體瓦斯含量也會增大。在地質(zhì)構(gòu)造中，斷層結(jié)構(gòu)也會影響瓦斯積聚，當(dāng)斷層為封閉性斷層時(shí)，通常會含有大量瓦斯氣體，易存在較嚴(yán)重的瓦斯突出安全危害。若斷層具有很好的透氣性，這樣即使嚴(yán)重?cái)D壓煤層，也不會造成煤層瓦斯含量增大。此外，當(dāng)煤層地質(zhì)狀況較復(fù)雜時(shí)，各種類型斷層間的彼此擠壓，也有可能破壞煤層結(jié)構(gòu)，加大煤層瓦斯含量。

二、高瓦斯煤層巷道掘進(jìn)瓦斯治理措施

當(dāng)前，在治理高瓦斯煤層掘進(jìn)巷道瓦斯氣體時(shí)，常用的治理對策主要有下列三種：增大掘進(jìn)工作面實(shí)際供風(fēng)量；應(yīng)用邊掘邊抽方法治理瓦斯；對巷道實(shí)施噴涂作業(yè)。應(yīng)用這些治理方法來治理高瓦斯礦井巷道掘進(jìn)瓦斯，可取得良好的治理效果，但在實(shí)際應(yīng)用中人們發(fā)現(xiàn)這些方法也存在不少缺陷：1.對于通過增大掘進(jìn)工作面供風(fēng)量來治理巷道瓦斯而言，當(dāng)前人們應(yīng)用最多的措施是布設(shè)兩趟風(fēng)筒，來使掘進(jìn)工作面實(shí)際供風(fēng)量增大。采用該方法治理礦井瓦斯時(shí)，主要存在下列兩種缺陷：布設(shè)兩趟風(fēng)筒占用空間較大，易影響掘進(jìn)頭作業(yè)空間；風(fēng)筒布置數(shù)量的增加，易造成掘進(jìn)頭實(shí)際供風(fēng)量過大，對工作人員施工作業(yè)造成影響；風(fēng)筒維護(hù)作業(yè)量增大；在風(fēng)筒過長的情況下，在巷道外部由于沿途瓦斯的不斷釋放，易引發(fā)礦井瓦斯超限[3]；2.采用邊掘邊抽方法治理礦井瓦斯。因瓦斯抽采時(shí)間的限制而對瓦斯抽采效果造成影響，是該方法主要存在的缺陷；采用巷道噴涂法治理礦井瓦斯。當(dāng)前化學(xué)材料是人們進(jìn)行巷道噴涂時(shí)主要應(yīng)用的噴涂材料。這些化學(xué)材料一方面會污染掘進(jìn)工作面，另一方面是成本較高，再者進(jìn)行噴涂封堵操作后的巷道，在使用巷道時(shí)巷道表面噴涂層易發(fā)生開裂，可能又會使瓦斯涌出。

三、防止瓦斯突出事故發(fā)生的措施

在實(shí)際開采煤礦時(shí)，為更好地保障安全生產(chǎn)，一方面除了應(yīng)積極采取相關(guān)安全技術(shù)措施來有效防止，甚至消除瓦斯事故外，另一方還應(yīng)采取相關(guān)措施來防止發(fā)生煤礦瓦斯突出事故。基于多年瓦斯治理實(shí)踐，認(rèn)為對于煤礦瓦斯突出事故的防范，應(yīng)重點(diǎn)從區(qū)域瓦斯防突方面與局部瓦斯防突方面著手，結(jié)合礦井實(shí)際情況來制訂行之有效的防突對策。

（一）區(qū)域瓦斯防突對策

對于區(qū)域瓦斯防突工作而言，首先應(yīng)重視瓦斯防突工作，在進(jìn)行煤礦開采作業(yè)時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)好瓦斯抽采工作，先抽后采，只有把煤層中所含的瓦斯氣體盡可能地抽出，讓煤層中賦存的瓦斯量盡量少，才能把生產(chǎn)區(qū)域內(nèi)瓦斯壓力逐步釋放，最終降低施工作業(yè)面瓦斯壓力，消除瓦斯安全隱患，更好地保障安全生產(chǎn)，并可充分利用礦井瓦斯，給人們生產(chǎn)生活提供大量清潔能源[4]。其次，要想把區(qū)域瓦斯防突工作進(jìn)一步做好，還應(yīng)科學(xué)、合理地設(shè)計(jì)抽采瓦斯鉆孔，應(yīng)依據(jù)區(qū)域瓦斯情況及工作面瓦斯具體賦存量，把鉆孔的孔深及位置，角度，孔徑等都確定好。應(yīng)全面徹底地檢查煤層情況，把煤層瓦斯賦存量弄清楚后，再具體抽采煤層瓦斯。再者在進(jìn)行區(qū)域瓦斯防突作業(yè)時(shí)，應(yīng)重視進(jìn)行煤層注水，進(jìn)行煤層注水作業(yè)時(shí)，注水煤層的實(shí)際濕潤度應(yīng)盡量均勻，各注水孔應(yīng)平行布置，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔孔徑，孔徑最好應(yīng)控制在50 mm以上、100 mm以下，鉆孔孔深可控制在200 m左右。此外，應(yīng)依據(jù)煤層實(shí)際滲水性能，來對注水時(shí)間及具體注水量進(jìn)行科學(xué)、合理的確定，不僅應(yīng)確保煤體濕潤度足夠，使煤層含水量高于5%，而且也不能造成煤層由于水壓過大，而引發(fā)斷裂現(xiàn)象；

（二）局部瓦斯防突對策

近年來，隨著煤礦開采機(jī)械化水平的提高，開采強(qiáng)度越來越大，開采地質(zhì)條件惡化加速，開采作業(yè)面瓦斯涌出量逐步增多，為更好地防治礦井瓦斯突出，不僅應(yīng)做好礦井區(qū)域瓦斯防突工作，且應(yīng)做好局部瓦斯防突工作，應(yīng)依據(jù)局部煤體中實(shí)際瓦斯賦存情況，因地制宜采取有針對性的治理措施。具體治理措施主要可分為兩種：依據(jù)煤層實(shí)際情況，應(yīng)用相關(guān)措施來把可能引發(fā)煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)因素消除，如采用放炮振動松爆、注水疏松煤層等措施；通過降低煤層壓力，來把煤與瓦斯突出條件消除，如可采用抽采煤層瓦斯，進(jìn)行超前鉆孔等措施，來防治局部瓦斯突出。

四、結(jié)語

雖然礦井瓦斯事故具有一定的隱蔽性、突發(fā)性，但在實(shí)際生產(chǎn)中，礦井瓦斯事故具有可防可治性。通過論述可知煤礦地質(zhì)構(gòu)造與瓦斯突出事故關(guān)系密切，且瓦斯分布規(guī)律清晰可循性。只要長期堅(jiān)持裝備管理并重原則，應(yīng)用好防突裝備，同時(shí)應(yīng)做好職工技能培訓(xùn)工作，讓他們徹底熟悉設(shè)備性能，并具備高度負(fù)責(zé)意識，嚴(yán)格執(zhí)行先抽后采制度，準(zhǔn)確預(yù)測瓦斯，及時(shí)處理瓦斯，這樣完全可有效避免瓦斯事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)安全開采，讓煤礦企業(yè)安全效益與經(jīng)濟(jì)效益實(shí)現(xiàn)雙豐收。