高瓦斯綜采工作面瓦斯綜合治理研究

曹春海

(陽泉煤業(yè)集團長溝煤礦有限責(zé)任公司，山西 晉中 032700)

引 言

隨著礦井開采深度的日漸增加，致使礦井瓦斯危害問題變得嚴重。因此，為了讓綜采工作面保持安全，做到安全生產(chǎn)，應(yīng)采用安全技術(shù)，提升治理效果。本文以平頂山某煤業(yè)公司為例，對瓦斯情況甚至工作面進行分析，探究出相對有效以及科學(xué)治理措施。

1 工作面概況及瓦斯情況

1.1 工作面概況

本工作面主要位于礦井三水平中某一采區(qū)，其埋藏深度大約為800 m，并且該工作面煤層主要是丁組5.6合層煤[1]，因此，煤層結(jié)構(gòu)簡單，從總體來看，煤層厚度大約在3.5 m左右，其中頂板主要是灰色砂質(zhì)泥巖，底板則是泥巖。從煤層走向來看，大約是在283°，其中采面走向主要為2 713 m，最高可采儲量可達200多萬t。其中丁組煤層屬于自燃煤層，其自燃發(fā)火期通常為4～5個月，值得注意的是，煤塵極易引起爆炸，所以在對個別丁組煤層進行生產(chǎn)時，需要對自燃發(fā)火期予以縮短，減少工作面發(fā)火時間，讓其保持在2個月以內(nèi)，進而讓煤層工作面做到安全生產(chǎn)。從2007年工作面投產(chǎn)開始，在生產(chǎn)時，瓦斯總體涌出量還是比較大的，以回風(fēng)流為例，其瓦斯?jié)舛饶軌蜻_到0.7%～0.8%，因此，為了對瓦斯超限狀況進行預(yù)防，在增大風(fēng)量的基礎(chǔ)上，有效限制整個采面推進速度。例如，在2008年8月～11月，推進距離明顯縮短，僅為72 m。工作面瓦斯具體涌出情況，如圖1所示。

圖1 工作面瓦斯具體涌出情況圖

1.2 瓦斯爆炸原因

瓦斯爆炸特點往往不同地點，會有不同原因，但是對諸多瓦斯爆炸事故進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)具有一些特點，比如，瓦斯爆炸通常是特大事故，所以損失也巨大。其中事故地點主要發(fā)生在采煤或者掘進工作面中，由于瓦斯爆炸會產(chǎn)生較大破壞度，并且波及范圍也較大，因此，了解瓦斯爆炸相關(guān)原因尤為重要。在此期間，煤塵引燃屬于瓦斯爆炸最為主要因素，如果瓦斯積聚較多，會讓煤塵出現(xiàn)引燃，進而出現(xiàn)爆炸。有時通風(fēng)系統(tǒng)出現(xiàn)不合理或者通風(fēng)管理存在不善，都會造成瓦斯積聚，例如，在2005年時，全國發(fā)生30多起瓦斯爆炸[2]，并且很多都是特大型瓦斯爆炸，而通風(fēng)問題是其主要原因。比如，出現(xiàn)風(fēng)流短路或者多次串聯(lián)以及循環(huán)風(fēng)，致使供風(fēng)地點出現(xiàn)風(fēng)量不足，進而出現(xiàn)瓦斯積聚。對于礦井來說，通風(fēng)機不可缺少，在對其安裝時，產(chǎn)生安裝位置不當這一現(xiàn)象，比如，風(fēng)筒沒有延伸到供風(fēng)點以及有效風(fēng)量不足，這些都會造成瓦斯積聚。因此，對于礦井而言，特別是高瓦斯礦井，不僅要做好常規(guī)通風(fēng)措施，還要做好瓦斯抽放作業(yè)，以此降低瓦斯?jié)舛?。由于國?nèi)煤層地質(zhì)條件普遍不好，并且滲透率較低，所以很難借助常規(guī)技術(shù)手段進行抽放，在此情形下，關(guān)注瓦斯抽放尤為關(guān)鍵，只有對瓦斯抽放保有正確認知，提高瓦斯抽放率，才能減少瓦斯事故。

2 綜合治理瓦斯措施

從對綜采工作面中瓦斯涌出的一些來源進行分析，大致對瓦斯治理思路予以確定，采取先分源治理，然后綜合配套，最后進行組合的方法。其中調(diào)查清楚瓦斯涌出相關(guān)來源以及各種構(gòu)成元素是治理的前提，而綜合配套需要對各種方法或者措施加以運用，從而結(jié)合分源治理目標有效開展，改進治理效果。在對本次工作面實施瓦斯治理時，主要采取煤層抽放以及瓦斯管理相關(guān)手段。

2.1 加強對抽放系統(tǒng)的改造

在對本煤層進行抽放時，鉆孔深度在60 m左右，而兩巷抽放范圍大約為110 m，其中采面中間還需要預(yù)留出150 m抽放空白帶[3]，這些都給采面生產(chǎn)增添了隱患。所以，為了將抽放空白帶中的隱患進行消除，可以對抽放系統(tǒng)予以改造，實行采面淺孔動壓這種抽放方法，這樣既能對潛在突發(fā)事故給予防范，而且能對瓦斯綜采做到有效治理。其中淺孔動壓抽放需要在采動壓力區(qū)來實施，進行瓦斯抽放，通過采動壓力能讓煤壁出現(xiàn)裂隙，而這些裂縫一方面是瓦斯解析釋放主要前提條件，另一方面也是瓦斯進行流動的主要通道。從某些方面看，在這個區(qū)域內(nèi)會為瓦斯創(chuàng)造良好的流動條件，同時解析量也較大，因此抽出瓦斯量也會加大，進而對煤層透氣性差這一問題給予解決。其中抽放方法是采取采抽結(jié)合這種方法，也就是把淺孔動壓有效納入到回采這一工藝中，達到正規(guī)循環(huán)作業(yè)這一目的，一般情況下，每次循環(huán)可以允許推進5 m，同時留出4 m的超前距。

2.2 加強對采空區(qū)瓦斯的管理

在對采空區(qū)瓦斯實行管理時，應(yīng)做好上隅角瓦斯涌出這一作業(yè)，其中在對上隅角瓦斯進行治理時，既要對瓦斯涌出特性加以考慮，同時還要關(guān)注煤層易燃這一特性。因此，為了預(yù)防采空區(qū)出現(xiàn)自燃發(fā)火，需要采取封堵這一措施，降低采空區(qū)中的風(fēng)量。在對其具體實踐時，主要是采取下隅角黃泥墻，以及上隅角黃泥墻相關(guān)措施，這兩種方法能對采空區(qū)風(fēng)量進行堵截，必要時還可以運用導(dǎo)風(fēng)簾，從而起到引導(dǎo)以及稀釋作用。另外，為了便于進行定量管理，還能采取分級定量管理這種方法，例如，根據(jù)上隅角瓦斯具體涌出增量情況，實行三級管理，以此改進瓦斯管理效果。上隅角瓦斯涌出分級，如表1所示。

表1 上隅角瓦斯涌出分級

2.3 選擇合適的瓦斯抽放方法

上面提到，可以采取上隅角這種抽取方法，但各礦井瓦斯情況有所差異。所以，應(yīng)對瓦斯抽取方法予以恰當選取。其中迎面斜交孔這種抽取方法，能夠?qū)ζ毡橥咚惯M行適用，因此應(yīng)進行科學(xué)選取。首先，在使用迎面斜交孔這一方法時，應(yīng)先確定鉆孔參數(shù)，比如，對煤層頂板巖性進行確定，并掌握采空區(qū)冒落中的相關(guān)高度，這樣才能對鉆孔終孔位置進行確定。在本次煤層中，其位置應(yīng)在20 m左右，接著要對回風(fēng)巷煤壁予以考慮，預(yù)留出位置，從而有效規(guī)避煤層支撐影響角相關(guān)范圍，最后對其封孔。

3 結(jié)語

瓦斯爆炸屬于礦難中主要禍首，所以，在對高瓦斯煤礦實行綜采作業(yè)時，應(yīng)對綜采工作面系統(tǒng)考慮，做好高瓦斯治理相關(guān)工作，達到科學(xué)治理，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。