浅析高瓦斯矿井瓦斯治理

祝文德 秦建国 刘佳明

【摘 要】本文针对高瓦斯矿井瓦斯地质影响因素、采动影响因素，探讨了其对煤层瓦斯含量、涌出量的影响，并从瓦斯安全管理方面简要的叙述了煤矿瓦斯治理的方向。

【关键词】瓦斯地质；瓦斯含量；涌出量；瓦斯治理

矿井瓦斯治理，必须预先从瓦斯来源和瓦斯涌出量方面进行分析，既要考虑瓦斯地质条件，也要分析采矿技术条件。当用通风方法不能有效解决工作面瓦斯问题时，就必须采取多种方法综合治理瓦斯，瓦斯抽采技术已成为降低采掘工作面瓦斯涌出量和防止突出的重要和必要手段。

1 煤层瓦斯含量地质因素

煤层瓦斯含量是一定量煤中所含有的瓦斯量，它是煤层的基本瓦斯参数，是计算瓦斯蕴藏量、预测瓦斯涌出量的重要依据。影响矿井瓦斯含量的因素有很多，表现在以下几个方面：

1.1 煤体变质程度。煤体对瓦斯的吸附能力主要取决于煤体的孔隙率和煤质，煤的变质程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。煤的变质程度越高，煤体内部孔隙率越低，吸附瓦斯的能力越强，但并不是煤体吸附瓦斯能力强就一定含瓦斯量大，最终瓦斯含量除了需要煤体有瓦斯的吸附外，还需要密闭的空间使其得以保存。

1.2 煤层赋存条件。煤层中的瓦斯的运动速度与煤层和围岩的渗透性有关。渗透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯则容易保存在煤层之中；如果煤层的围岩致密完整，煤层中的瓦斯就容易保存下来，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，煤层含水越大，瓦斯相应就越少。瓦斯还与煤层的埋藏深度和煤层倾角有关系，通常，瓦斯含量随着煤层埋藏深度的增加而增大，而煤层的倾角越小，瓦斯含量则越大。

1.3 地质构造。在地质构造附近瓦斯涌出量往往增加或减少。一般说来，开放性断层有利于瓦斯排放，瓦斯含量减少；封闭挤压性断层甚至可以封闭储存瓦斯，其瓦斯含量增大。地质构造是影响瓦斯存储最重要的条件之一，封闭型地质构造有利于封闭瓦斯，开放性地质构造有利于排放瓦斯。

2 采煤工作面瓦斯涌出受采动影响因素

对于采煤工作面，瓦斯涌出的主要来源于本煤层和邻近层、围岩以及采空区。在工作面未受顶底板采动影响前，主要以本煤层瓦斯为主，通过煤壁、工作面落煤和采空区瓦斯涌出三种形式涌入工作面。工作面受采动作用后，采空区顶底板煤岩层发生移动变化、煤岩层泄压，形成裂隙，位于顶底板内的含瓦斯煤岩层通过裂隙与工作面采空区导通，在瓦斯压力及工作面通风负压的双重作用下，大量邻近层泄压瓦斯涌入工作面采空区，再通过采空区涌入工作面。

工作面开采后，采空区顶底板内的裂隙发育及影响作用随着向顶底板内的延伸逐渐减弱，则顶底板内邻近层瓦斯向采煤工作面的排放率与间距呈反比，间距越小，邻近层瓦斯涌出量越大，反之邻近层瓦斯涌出量越小。

在开采煤层残存可解析瓦斯量一定的情况下，工作面绝对瓦斯涌出量与工作面产量成正比，工作面产量越高，工作面落煤瓦斯越大，邻近层受采动涌出的瓦斯越多，造成工作面绝对瓦斯涌出量越大。

3 大气压力变化因素影响

工作面瓦斯涌出情况看，瓦斯大量涌出时多发生在大气压力下降较为明显的时期，采空区内的压力与巷道内的通风压力需保持平衡状态。当大气压力突然下降时，井下巷道的通风静压也相应下降，采空区内的压力高于通风静压，从而导致临近采空区内的瓦斯将大量涌入工作面采空区内。

4 瓦斯防治治理手段及展望

4.1 合理布局井巷，安全组织生产。对于高瓦斯矿井多层开采，采煤工作面开采宜采用下行开采方式，即先采上部煤层，后采下部煤层，并始终保持水平，确保上层采空区瓦斯得到有效的卸压释放，以利于下部煤层的瓦斯治理；对于单一煤层回采，要优化井巷布局，为工作面回采瓦斯治理提供条件，不能盲目的不规则回采，造成井巷生产布局不合理，给瓦斯治理带来难度。

4.2 根据工作面的地质条件，以及煤层瓦斯的赋存条件，强化瓦斯地质工作，从技术层面上治理工作面瓦斯，加强矿井各煤层的基础参数测定统计工作，完善煤矿瓦斯地质基础工作，准确记录回采各个阶段的瓦斯涌出情况，包括遇断层、褶皱、火成岩等地质构造带期间的瓦斯运移情况，从而能够对不同煤层不同时间不同开采条件的瓦斯涌出情况进行详细统计，并制定相应合理完善的瓦斯防治技术方案，从源头上治理瓦斯。

4.3 综合抽采技术。根据井巷布置条件，煤层赋存条件采取相应的瓦斯抽采方式，形成合理完善的地面和井下抽采系统，对工作面可采取如下抽采措施：顺层钻孔、穿层钻孔抽采、上、下顶底板高抽巷、尾巷、瓦斯道抽采、地面采空区钻孔抽采、上层、临近层采空区导入钻孔抽采、高位钻场水平长钻孔抽采、回顺采空区埋管抽采、井下移动瓦斯泵抽采和等多种方法的综合抽采，实现井上下、多方位、立体交叉抽采瓦斯，实践证明，针对不同煤层不同井巷因地制宜的采取相应有效的抽采方式对工作面的瓦斯治理起到了至关重要的作用。

4.4 采取合理有效的通风方式，确保工作面通风系统的正常稳定，并能根据不同煤层不同采面的瓦斯赋存条件，合理配备工作面风量，确保工作面风速、瓦斯浓度符合规定，并能够有效的使采煤工作面抽采与工作面通风达到一个动态平衡，从而使工作面瓦斯抽采和利用均达到最佳状态。但对于容易自然的煤层，更要注重考虑工作面风量、防火、抽采三者之间的平衡关系，并要加大采空区发火的预防和日常观测、管理。

4.5 抽采设备、系统完备，布置合理。对于高瓦斯矿井，近些年煤炭产量日益增加，原来的老的抽采设备已不能完全满足瓦斯治理的需要，必须加大抽采设备的投入，从抽采设备硬件上治理瓦斯问题。

4.5.1 提高地面、井下瓦斯抽采泵的抽采能力，配备大流量的抽采泵，是瓦斯治理硬件的重要条件。

4.5.2 配备合理完善的多条井上、下抽采管路系统，井上下抽采管路系统实现高、低浓瓦斯、高低压管路系统联合抽采，从而使煤层瓦斯应抽尽抽，降低风排瓦斯量，有效杜绝上隅角、回风流瓦斯浓度超限问题。

4.5.3 引进使用先进的“大功率、大扭矩、定方向”抽采钻机，增大钻孔孔径和孔长，保证钻孔施工质量，扩大钻孔抽采断面积，提高抽采钻孔服务时间，提高钻孔成孔率，同时还要加强钻孔的封孔质量，引进使用先进的钻孔封孔设备，替代原有原始的封孔方法，降低抽采钻孔的漏气现象。

4.5.4 逐步替换原有陈旧的小管径抽采管路，布置接设大管径抽采管路，增大抽采管径，降低抽采阻力，提高抽采效率。

4.5.5 加强抽采管路附属设备的安设和使用，包括自动抽采管路阀门控制系统、管理自动放水装置、封孔装置、抽采管路参数观测监测装置等。

4.6 健全管理体制，加强现场瓦斯管理。许多事故的发生，都是由于管理的不到位造成的。所以，要加强对矿上职工的安全教育，健全管理体制，管理水平和职工的安全意识对于煤矿的长期安全生產非常重要。从严瓦斯治理责任制的落实，把瓦斯治理和安全生产的责任逐层逐级落实，明确具体职责，实行精细化管理，逐步形成了完善的管理体系。

5 结语

我国煤矿开采地质条件复杂，矿井瓦斯事故在煤矿各类事故中占有很大的比例。因此，在煤矿生产过程中要加强管理，提高认识，管理好通风装备设施、抽采设备设施，瓦斯采取连续不断的监测。只有把安全放在首位，健全各项规章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故将会大幅度地减少，才能给煤矿生产创造良好安全的环境，才能将瓦斯变废为宝加以利用。

[责任编辑：王洪泽]