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煤矿瓦斯治理技术研究与对策探讨

作者：于得水

来源：《农家科技下旬刊》2014年第09期

摘 要：煤矿发生瓦斯灾害事故是煤矿企业的老大难问题，一直困扰着各大煤矿企业的安全生产和和谐稳定。瓦斯灾害事故的形成因素是多方面的，但关键是要通过管理和技术手段加以强化，提高防灾技术和装备水平。本文就多年工作实践，浅谈瓦斯防治技术的发展趋势和具体对策，提出了煤矿瓦斯治理工作的改进方向。 关键词：煤矿；瓦斯治理；技术研究；对策 一、煤矿瓦斯的防治总体方针

瓦斯作为煤矿的五大灾害之一，历届国家煤炭工业管理部门都非常重视瓦斯防治工作，把防治瓦斯作为煤矿安全生产的头等大事来抓，先后制定了许多有效的规章制度和配套措施，提出了针对高瓦斯掘进工作面的“三专、两闭锁”的措施、针对煤与瓦斯突出危险的采掘工作面的“四位一体”综合防突措施、针对瓦斯抽放矿井的“多钻孔、严封闭、综合抽”方针和“六个不准”等等。根据国内煤炭企业实际情况，国家煤矿安全监察局提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的总体方针。

二、瓦斯防突防治技术

（一）煤矿综合防突技术。在综合防突方面，我国基本建立了煤与瓦斯突出危险性预测、防治突出措施、防突效果检验和安全防护组成的“四位一体”的综合防突技术，形成了自成一派、具有特色的煤与瓦斯突出危险性预测技术体系。研发并成功应用了突出危险性实时监测技术、大面积预抽瓦斯、开采保护层的区域性防突技术。

（二）区域性防治煤与瓦斯突出技术。该技术可针对不同情况采取不同的区域性技术措施，消除煤层突出危险性，但利用保护层措施时，对首采层瓦斯治理、被保护层瓦斯抽放必须给予高度重视；对采取顺煤层长钻孔强化预抽瓦斯措施时，各条块区域的突出危险性预测、预抽工艺，预抽后的效果评价必须重视。

（三）煤与瓦斯突出危险性的预测预报技术。《煤矿安全规程》规定，发生过一次突出的矿井即为煤与瓦斯突出矿井，发生过突出的煤层即为突出煤层。如果矿井开采的煤层中预测为有突出危险，那么，也应该认定为有突出危险矿井。

我国煤层的突出危险性预测主要根据地质勘探资料进行分析，参照邻近矿井或条件类似矿井反映突出危险性的资料进行统计和类比分析，预测煤层的突出危险性。预测指标有煤层坚固性系数、瓦斯含量、瓦斯压力、构造特征及其分布等。对突出危险煤层，各采掘区域的突出危险性同样可根据以上方法和指标进行预测，但测点应加密，测点密度越大，预测准确性越高。

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三、煤矿瓦斯抽放技术研究分析

瓦斯抽放是控制瓦斯灾害事故最有效的措施之一，根据不同矿区的特点，我国总结形成了本层、邻近层、穿层和采空区等多种瓦斯抽放方法，研究了综采工作面超前强化抽放瓦斯方法及工艺装备，试验成功了500m以上厚岩石水平的长钻孔抽邻近层瓦斯，使工作面瓦斯抽放率提高了近50%。

（一）顺层长钻孔成孔技术。顺层钻孔抽放瓦斯的关键技术是顺层长钻孔的成孔技术。在突出煤层钻孔时因喷孔、卡钻严重，成孔深度往往不够，不能满足采煤工作面顺层钻孔抽放瓦斯的需要。为此，我国成功研究了压风排渣工艺、组合钻具和强力钻机（ZSM-250型顺层强力钻机）相结合的长钻孔施工工艺技术和装备，使得钻孔深度普遍提高。该成套技术与网格式穿层钻孔相比，可节约吨煤成本6元。既保障了煤矿安全，又节约安全投资，降低了生产成本，推广效果十分看好。

（二）岩层水平长钻孔技术。岩层水平长钻孔的主要目的是为了抽放采空区和邻近层的瓦斯，我国许多煤矿原来主要利用顶板巷道满足这一要求，如果利用钻孔代替巷道，将节省大量投资。近年来，我国成功研发了孔深500m以上的顶板岩层水平长钻孔抽放邻近层和采空区瓦斯技术，孔内瓦斯浓度最高90%，平均浓度60%，为煤层气开发提供了可靠的手段。 （三）长钻孔预裂控制爆破技术。该技术是通过对煤层控制预裂爆破，迫使煤体产生裂隙以释放应力和瓦斯，达到提高煤层透气性和防治突出的目的。为了在爆破时使煤层致裂而又不破坏顶板，研究了专门的炸药配方、爆破工艺等。实践证明：低威力炸药，具有起爆速度慢、爆炸峰值不高、作用时间长等特点，对煤层的致裂效果较好；研究的压风喷射装药、双雷管引爆双导爆索、双导爆索传爆三级煤矿许用固体（粉状）乳化炸药，径向和轴向不耦合装药的长钻孔控制爆破技术，效果好、安全可靠。

（四）水力扩孔技术。孔径越大，钻孔煤壁暴露面积越大，越有利于应力释放和瓦斯排放，单大直径钻孔施工面临着垮孔严重、排渣困难、成孔长度短以及钻机负荷呈几何倍数增大等诸多技术问题。水力扩孔是先利用钻机打成小孔径钻孔，再利用可喷出高压水射流又能自行旋转的高压水射流器对钻孔周围的煤体进行旋转式切割，通过钻头沿钻孔轴向的运动形成对整个钻孔的径向连续扩孔。随着钻孔直径的扩大，煤层暴露面积的增加，更多煤炭的排出，煤层卸压范围进一步增大，对于加大钻孔的单孔抽（排）瓦斯量作用明显。

（五）采空区瓦斯抽放技术。采空区抽放主要采用埋管抽放、采空区靠开切眼侧密闭抽放、地面、顶板、底板钻孔抽放等方法。其原理为：通过抽放点抽放管路瓦斯浓度、矿井瓦斯抽放系统瓦斯浓度及排放段环境瓦斯浓度的监测，实现在低浓度抽放中抽放点浓度或系统浓度有一个不低于设定值时，由抽放系统进行抽放。当两值均低于设定值时则自动切换为压气引射器引射状态，由引射器引排至排放段通风稀释；当排放处环境浓度超限则自动停止引排，以此实现在不使系统瓦斯浓度低于设定值、保证安全的条件下，对被抽放点瓦斯进行低浓度强化抽排。

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四、区域瓦斯治理方法

按照《防治煤与瓦斯突出规定》要求，突出矿井采掘工作做到不掘突出头、不采突出面，区域瓦斯治理方法要严格依据其第四十五条，按照优先顺序选取适合本矿实际的区域防突措施。优先顺序是经过多年的实践总结出来的，越靠前的区域防突措施危险性越小，越靠后的危险性越大。如最后一种顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯的措施，属于“短兵相接”的方法，单一采用该措施容易造成区域瓦斯抽放空白带，这是经过多次事故验证的。单纯从技术和安全层面来讲，所有矿井都会优先选择更加安全的区域防突措施，似乎这并不成为制约瓦斯治理的因素。但是更加安全的区域防突措施投入人力、财力、物力更大，消耗时间更长。 五、瓦斯煤尘爆炸防治技术

为治理回采工作面上隅角瓦斯积聚而引发瓦斯爆炸事故，在研究上隅角瓦斯涌出规律的基础上，在无火花风机引排上隅角瓦斯技术及配套装置方面，风机叶片采用高强度抗静电阻燃塑料加工，使旋转件与外壳之间不产生摩擦火花；风机用电动机驱动，电动机与抽出风流完全隔绝，避免电机火花点燃高瓦斯风流。风机人口安装有瓦斯浓度监测传感器以及掺新风自动调节装置，确保风筒内瓦斯浓度不超过规定值。试验研究表明，使用该装置处理上隅角瓦斯具有较高安全性能。

作者简介：于得水（1974-），男，助理工程师，现在吉林江源煤业有限责任公司工作。