浅谈煤矿高瓦斯矿井的防治措施

　　摘 要：我国的能源工业中，煤炭占我国一次能源生产和消费结构中的 70%左右，预计到 2050 年还将占 50%以上，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源。本文分析了煤矿瓦斯灾害频发的原因，就煤矿瓦斯治理方面存在的一些问题提出解决方法，并针对煤矿高瓦斯矿井瓦斯的防治措施提出个人的一些浅见，以供大家参考指正。

　　关键词：煤矿;高瓦斯;防治;措施

　　引言

　　高瓦斯矿是指矿井相对瓦斯涌出量大于10立方米/吨或矿井绝对瓦斯涌出量大于40立方米/分的矿井。煤矿瓦斯是煤矿安全生产中的最大隐患，也是造成生产成本过高、采掘效率低下的主要因数之一。因此，探讨瓦斯的各种防治措施，确保抽采达标，把煤矿瓦斯先抽后采真正落到实处，降低采掘工作面及其回风流中的瓦斯浓度，是做好安全生产工作的重点之一。

　　1 煤矿瓦斯灾害频发的原因

　　1.1 自然条件差，高瓦斯矿井多

　　大多数煤矿自然条件差，地质条件复杂。我国煤矿均为有瓦斯涌出的矿井，全国煤矿年瓦斯涌出量在 100 亿 m3以上。在统计的 635 处原国有重点煤矿中，高瓦斯和突出矿井有 280处，约占 44.1%。

　　1.2 生产装备机械化程度低

　　目前，我国煤矿整体装备水平相对落后。采掘机械化程度仅有 45 %左右，其中: 国有重点煤矿机械化程度为 82.72 % ，而数量众多的乡镇煤矿大多数还是采用原始、落后的开采方式。统计显示，目前全国煤矿死亡事故 70 %以上发生在机械化程度极低的乡镇煤矿。

　　1.3 其他原因

　　与煤矿相关的基础理论与生产技术相对滞后;专业技术人员严重短缺;瓦斯抽采利用的政策有待完善，经济效益很差和没有激励措施导致矿区对瓦斯抽采积极性不高;一些从业人员法制观念淡薄，违法违规建设、开采和作业还依然存在。

　　2 煤矿瓦斯的防治技术

　　2.1 煤矿瓦斯突出危险性的预测

　　能否防治煤与瓦斯突出在很大程度上取决于预测的可靠性和准确性。预测方法以地应力、瓦斯和煤体结构及力学特征为基础，概括起来分为三个方面：区域预测、局部预测和日常预测。区域预测是确定突出矿井和非突出矿井、突出煤层和非突出煤层或突出的危险区域;局部预测是确定突出区和非突出区;日常预测是根据各种矿井动力现象和突出历史资料进行突出带和突出可能性的工作。目前我国大量使用的是钻屑量 S、钻孔瓦斯涌出初速度 q、瓦斯解吸指标 Δh2、瓦斯放散指数ΔP 等钻孔静态预测方法。

　　2.2 瓦斯的抽排技术

　　(1)煤层瓦斯采前预抽。井下钻孔瓦斯抽放技术是在井下的巷道中设置钻场，顺煤层或穿煤层进行钻进抽取瓦斯，目前国内煤矿使用的主要方法有定向钻井抽取瓦斯法、穿层钻孔预抽放技术、巷道预抽本煤层瓦斯、顺层密集长钻孔抽放本煤层瓦斯、石门网格式钻孔集中预抽法、区域性网格式钻孔预抽瓦斯法、区域煤层钻孔抽采瓦斯技术、原始煤层强化抽采瓦斯技术等。

　　(2)卸压邻近层瓦斯边采边抽。20 世纪 60 年代以后，邻近层卸压瓦斯抽放技术在我国得到了推广应用，主要有网格式穿层钻孔抽放本煤层瓦斯法、顶板走向长钻孔抽放邻近煤层瓦斯法、定向钻井抽取瓦斯法、顺层密集长钻孔抽放本煤层瓦斯法及区域煤层钻孔抽采瓦斯技术、全方位立体抽采卸压瓦斯技术体系以及集成地面钻孔抽采采动区、采空区卸压瓦斯技术、穿层钻孔、顺层钻孔预抽技术，采空区埋管抽采瓦斯技术，瓦斯抽采专用巷道抽采本层及邻近层卸压瓦斯等技术，形成了井下与地面结合，本煤层与邻近层结合的全方位立体抽采卸压瓦斯技术体系。此项成果经专家鉴定“总体达到国际先进水平，部分成果达到国际领先水平”。最有效的卸压抽瓦斯方法是开采保护层等。

　　(3)采空区瓦斯先采后抽。采空区涌出的瓦斯，在矿井瓦斯来源中占有相当的比例，对这部分瓦斯如果只靠通风的办法解决，显然增加了通风负担，也不经济。对开采层采空区抽放方法有[2]：密闭抽放法、插(埋)管抽放法、向冒落拱上方打钻抽放法、在基本顶岩石中打水平钻孔抽放法、高位钻孔抽放法、高抽巷抽放法、直接向采空区打钻抽放法、顶板尾巷抽放法、工作面尾巷抽放法等。

　　2.3 综合瓦斯抽放

　　为了解决高产高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的问题，必须结合矿井地质开采条件，实施综合抽放瓦斯，即把开采煤层瓦斯采前预抽、卸压邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯采后抽等多种方法综合使用，在空间上及时间上为瓦斯抽放创造更多有利条件，在工艺及方式方面，将钻孔抽放及巷道抽放、井下抽放与地面钻孔抽放、常规抽放与强化抽瓦斯、垂直短钻孔抽放与水平长钻孔抽瓦斯等相结合的技术措施。采用综合抽瓦斯方法后可最大限度地利用时间及空间增加瓦斯抽放量、提高瓦斯抽放率、尽可能多地降低成本，缓解掘、抽、采的接替紧张状态。是当前高产高效矿井抽瓦斯技术的发展方向，也是关于治理瓦斯“密钻孔、严封闭、综合抽”技术方针的重要方面，更是矿井防止瓦斯事故的可靠的安全保障措施。如采用顶板走向钻孔抽放技术。

　　顶板走向钻孔抽放式通过从上风巷沿走向在煤层顶板向采空区上方施工钻孔抽放顶板裂隙空间积存的高浓度瓦斯。此法是采空区流场上部增加汇点以期瓦斯通过汇点流出，一方面切断上邻近层瓦斯向工作面涌出通道，另一方面拉动采空区下部瓦斯使其改变运移方向，减少向采煤面的涌入量。顶板钻孔的最佳层位在裂隙带下部，距上风巷平距15-20m左右。

　　(1)采用高抽巷治理技术。高抽巷是指在煤层顶板沿走向施工抽放的专用巷道，其作用和巷道层位选择跟顶板走向钻孔基本原理一致(两种方法可选一种)。一般布置在煤顶法距10-15m，距上风巷内平距不超过20m。

　　(2)采用瓦斯富集区域强化预抽放方法。地质构造区域是瓦斯富集区域，在地质构造区域打钻孔超前释放本煤层瓦斯，减少工作面采煤时瓦斯涌出。

　　(3)采用上隅角插管抽放方法。利用低负压、大流量瓦斯抽放系统，在回风巷敷设抽放瓦斯支管，在隅角黄泥垛前连接2-4根分支管，将其伸入黄泥垛里不同的位置(瓦斯大的地方)，对上隅角瓦斯实现多点抽放，截断采空区瓦斯涌出。

　　(4)采用尾巷排放技术。进行巷帮充填形成尾巷之后，工作面通风方式由“U”型通风转变成一进两回的“Y”型，采空区漏风方向发生变化，是采空区顶部裂隙中积存的瓦斯涌向尾巷，从而减少或避免采空区瓦斯向回采空间涌出。

　　2.4 提高抽放效果的方法

　　钻孔抽放煤层瓦斯效果差主要表现在煤层瓦斯抽放率低，因此提高钻孔抽放煤层瓦斯效果的技术途径主要是从两个方面着手考虑：

　　(1)改进钻孔抽放工艺参数：增加布孔密度，确定合理钻孔间距;改进布孔方式，合理确定钻孔位置;增加钻孔深度;提高抽放负压。

　　(2)提高煤层透气性：在进行瓦斯抽放时，煤层透气性系数是衡量瓦斯在煤层内流动难易程度的重要参数。未卸压煤层的抽放效果主要取决于透气性系数。为了增加煤层的透气性系数，国内外进行了大量煤层卸压研究，有水力压裂法、水力割缝法、深孔预裂爆破、交叉布孔法、用物理化学方法处理煤层等。

　　3 存在的问题

　　(1)煤矿安全技术基础薄弱，煤与瓦斯突出准确预测预报技术、瓦斯煤尘爆炸动态预警等技术急需解决的难题的突破都需要理论支持;

　　(2)生产设备、基础理论及生产技术水平相对于矿井不断向深处延伸所遇到的困难滞后;

　　(3)大部分矿井没有实现“一井多用”(采前预抽，采动区后抽，采空区再抽等);

　　(4)专业人员缺乏，从业人员法制观念淡薄。

　　4 结 论

　　(1)瓦斯防治是煤矿安全工作的重中之重，必须采取有利措施，有效防治煤矿重特大瓦斯事故的发生，以确保煤矿的安全生产。

　　(2)近年来，我们虽然积累了许多瓦斯防治经验，瓦斯防治的基础理论也取得了重大突破，但是随着我国经济对能源特别是煤炭需求急速增长，矿井生产水平逐年延伸，各种地质条件不断复杂化，已有瓦斯防治技术将面临严峻考验;煤炭工业基础理论滞后和从事与煤炭技术相关的创新型人才严重匮乏有直接关系，这就需要出台相关政策予以扶持和激励，以便有大量人才涌出。

　　参考文献：

　　1肖仁鑫;煤矿安全预测的研究与集成[D];昆明理工大学;2006年.

　　2闵远利;煤矿矿井瓦斯事故综合预防系统设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2006年.

　　3李叶枝;;探索瓦斯地质规律 促进煤矿安全生产[A];瓦斯地质新进展[C];2001年.