河南长虹矿业有限公司瓦斯综合防治技术

刘地生

（中国平煤神马集团梨园矿，河南汝州 467500）

河南长虹矿业有限公司（以下简称长虹公司），原名平顶山市梨园矿务局长虹矿，1988年建矿，1998年投产，设计生产能力21 万吨/年。2001年4月因种种原因，被平顶山市政府下令停产整顿。2003年3月由平、洛两地政府牵头、协调，由平煤集团梨园矿务局与洛阳伊电能源公司共同筹建成立河南长虹矿业有限公司。2005年六月股权变更，由平煤集团控股。2007年7月洛阳伊电能源公司退出经营，由平煤集团梨园矿直接管理。

1 瓦斯地质概况

长虹矿业有限公司井田位于暴雨山矿区内，详查暴雨山矿区的瓦斯地质资料，暴雨山井田内瓦斯分带较明显，自二1 煤层露头向深部依次出现瓦斯风化带和瓦斯带，瓦斯风化带大体在煤层底板标高+100 米以上，含量在4m3/t 以下，在+100 米水平以下属于，沼气成分＞80%，含量在4-12.7m3/t，并且瓦斯含量与煤层厚度有比较大的关系，在同一深度，相同地质条件下，煤层厚度 大则瓦斯含量高，反之较小。瓦斯含量与地质改造有关，改造简单，储气条件好，有利于瓦斯的富集，以含量计算法预测长虹公司井田内的矿井相对瓦斯涌出量，到0 米标高瓦斯含量为9.94m3/t，瓦斯相对涌出量14.69 m3/t。2007年6月经河南理工大学鉴定，河南长虹矿业有限公司定应定为煤与瓦斯突出矿井，二1 煤层应定为煤与瓦斯突出煤层。长虹公司从西向东，瓦斯分布呈递增趋势。由于西区受落差大于1000 米切断煤层的纸坊断层影响，西区二1 煤上覆岩层，中细粒砂岩孔隙度较大，煤层坡度大（25°～48°），地下水大，这些条件都利于瓦斯的运移、逸散，不利于瓦斯的赋存，因而西区瓦斯低。

1.1 区域划分

河南理工大学对长虹井田二1 煤层突出危险性进行了区域划分。划分为三个瓦斯地质单元。

（1）瓦斯地质单元Ⅰ

该单元西起井田西边界断层纸坊断层，东至11 勘探线，南起二1 煤层露头，北至井田边界-200m 等高线。二1 煤层-128m标高以上划为无突出危险区域，-128m 标高以下划为突出危险区域。

（2）瓦斯地质单元Ⅱ

该单元西起11 勘探线，东至14 勘探线以西200m 处，南起矿井井田边界和二1 煤层露头，北至边界北界-200m 等高线。

根据瓦斯分布情况和动力显现情况对该单元进行区域划分：①标高+120m 以上为无突出危险区域；②标高+120～+60m之间为突出危险区域，该区域受挤压作用严重，煤层厚度发生变化，具有一定的突出危险性，在二1 煤层东翼煤巷掘进过程中，发生过1 次瓦斯动力现象和多次喷孔、煤炮等动力显现；③标高+60～-73m 之间为无突出危险区域，该区域瓦斯含量小于8m3/t；④标高-73m 以下为突出危险区域，该区域瓦斯含量大于8m3/t。

（3）瓦斯地质单元Ⅲ

该单元西起14 勘探线以西260m 处，东至矿井井田边界15勘探线，南起矿井井田边界，北至井田边界-200m 等高线。

区域划分结果：

单元Ⅰ：二煤-70m 标高以浅为无突出危险区，-70m 标高以深为突出危险区；

单元Ⅱ：二煤标高-73m 以浅为无突出危险区，标高-73m以深为突出危险区；

单元Ⅲ：全部为突出危险区。

2 长虹公司区域瓦斯治理技术

2.1 区域瓦斯治理 原则与依据

矿井瓦斯综合治理措施必须坚持合法性、安全性、经济性相结合的原则。

合法性原则指瓦斯综合治理必须符合相关的安全生产法律法规和相关的技术标准。主要依据有《煤矿安全规程》、《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿瓦斯抽采基本指标》等，以及河南省和集团公司的有关要求和相关的技术标准。

在制定安全技术措施时，即要考虑安全性，又要考虑经济合理性，当安全技术措施与经济利益发生矛盾时，应优先考虑安全技术措施的要求。措施要具有针对性和可操作性，其基础是成熟适用的瓦斯治理技术的单项应用或组合应用。

2.2 瓦斯区域治理方案

2.2.1 保护层开采方案

开采保护层是防治煤与瓦斯突出最有效、最经济的区域性措施，在《防治煤与瓦斯突出规定》中规定，在突出矿井中开采煤层群时，必须开采保护层。一7 煤层位于二1 煤层下，两煤层相距20m 左右，开采一7 煤层可以对二1 煤层起保护作用，有利于实现二1 煤层的安全、高产、高效开采。一7 煤层是二1 煤层的保护层。一7 煤层的超前开采，使上、下地层产生强烈地拉张破坏，原来的挤压应力变成了拉张应力；其上覆煤岩层的破裂、上鼓，使得煤岩层的大量裂隙张开，地应力大范围的有效释放，无论是构造对瓦斯的封闭，还是地应力对瓦斯的封闭作用都可以有效解除，瓦斯压力会急剧下降，大量的吸附瓦斯被解吸，煤层透气性系数成百甚至上千倍的增加。因此，一7 煤层回采期间，被保护层二1 煤层储存的大量瓦斯将通过这些裂隙涌入保护层。有效地抽放保护层、被保护层的缷压瓦斯和一7—11090 采空区的瓦斯，不仅可以有效预防二1－11190 掘进期间的瓦斯突出和瓦斯超限事故，而且还可以大大降低二1－11190 回采期间的瓦斯，使之变为非突出煤层，为其安全、高产、高效开采提供条件。为此编制长虹公司一7—11090 工作面保护层开采方案（一7—11080 工作面开采方案与一7—11090 工作面相同）。先布置一7 煤工作面，若一7 煤平均厚度在0.5 米以上，则实施保护层开采；通过开采一7 煤工作面使采空区顶板塌陷，使被保护层煤体卸压增透起到消突的目的。

2.2.2 预抽煤层瓦斯

（1）保护层开采后，二1 煤层透气性提高，有利于瓦斯抽采，在回采工作面机风两巷施工顺层抽放钻孔，进行本煤层瓦斯预抽。顺层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施的钻孔应控制的条带长度不小于60m，巷道两侧的控制范围（倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m）。以上所述的钻孔控制范围均为沿层面的距离，当煤巷掘进和回采工作面在预抽防突效果有效的区域内作业时，工作面距未预抽或者预抽防突效果无效范围的前方边界不得小于20m；

（2）在掘进工作面推进过程中，施工深钻孔进行预抽，两帮控制（倾斜、急倾斜煤层巷道上帮轮廓线外至少20m，下帮至少10m；其他为巷道两侧轮廓线外至少各15m）。，超前控制不少于60m，预抽超前距不低于20m。

3 局部防突措施

3.1 掘进工作面

（1）在掘进工作面施工6个深孔卸压钻孔，孔径不小于Ф89mm，孔深40m，保持15m 的超前距；

（2）在掘进工作面巷帮做抽放钻场，相邻钻场间距（巷道同一帮）为40m，每个钻场内布置6个钻孔，孔径不小于89mm，孔深50m；

（3）在掘进工作面施工超前钻孔，孔径89mm，按有效排放半径0.6m 布置，控制两帮8m、正前10m 以外，保持10m 超前距；

（4）在超前钻孔施工完毕后，采用快速封孔器立即封孔，连接抽放系统进行抽放，最后1个钻孔的抽放时间不小于2h；

（5）要加大对断层等地质构造的探测力度，在断层及构造复杂区域要积极进行突出预测，并适当降低掘进速度、改进掘进工艺、加强巷道支护等，以提高掘进的安全性。

3.2 回采工作面

（1）在采面煤壁施工排放钻孔，每2m 一个，孔深不小于24m，孔径75mm 以上，超前距不低于20m；

（2）排放钻孔施工完毕后，进行煤体注水；注水压力一般为5.0～8.0MPa，封孔深度大于1.5m，注水时若发现煤壁或相邻注水孔出水即可停止注水；

（3）在回采工作面进行松动爆破，采用单排炮眼布置，沿工作面每隔1.5～3.0m 且距顶板不小于0.8m 布置一个炮眼，相邻两个循环的炮眼应相间布置。炮眼深度大于6m，封泥长度大于1.5m。

4 长虹公司区域瓦斯治理效果

通过区域瓦斯治理突出矿井的专用瓦斯抽采巷道掘进超前于抽采工程、瓦斯抽采工程超前于保护层开采、保护层开采超前于被保护层开采，通过区域瓦斯治理不仅能满足综合治理瓦斯所需要的时间、空间条件，而且能促进突出矿井的掘、抽、采关系协调发展，是长虹公司实现安全长效机制的坚实基础。

长虹公司通过采用开采保护层（一7 煤层）的区域瓦斯治理方法，解放二1 煤层储量120 万吨。采取区域性的瓦斯治理措施，从根本上解决瓦斯对生产的制约，杜绝煤与瓦斯突出事故的发生。

5 结语

长虹公司瓦斯综合治理技术的推广应用技术从2008年12月份开始，长虹公司技术人员收集资料整理编制实施方案开始施工，2009年底完成一7-11090 工作面2850 米区域瓦斯治理工程。快速开采解放层，保证了二1 煤的正常开采；开采保护层区域瓦斯治理实现“四个转变”；区域防突措施的实施，长虹公司突出矿井真正达到“抽、掘、采”平衡，实现“不掘突出头、不采突出面”的安全目标。为长虹公司高产、高效和经济发展做出了贡献。

[1]李中凯;刘宏;煤矿瓦斯爆炸的原因及防治[J];河南科技;2010年18 期

[2]李瑞新;防治煤矿瓦斯事故的方法探讨[J];山西煤炭;2010年01 期