浅谈煤矿瓦斯防治技术

杨涛

（神火集团大磨岭煤矿，河南 郑州 450000）

2005年国家发改委发布了《煤矿瓦斯治理和利用整体方案》，首次从国家层面对煤气层这一概念实行统一，明确的提出采煤采气的一体化概念，并且将煤矿瓦斯抽放改成了煤矿瓦斯抽采，确定了先采气后采煤和采煤采气一体化的全新理念。目前我国井下瓦斯抽采规模小，瓦斯抽采的工作面 600 处，瓦斯抽采量仅为 73.5 亿立方米，且浓度较低无法得到充分利用，运用量仅为 25 亿立方米。但是近几年地面瓦斯抽采技术发展很快。2010年我国地面煤层气总产量是 14.5 亿立方米，其中有11 亿立方米得到了利用，但多数地面瓦斯抽采项目只是注重对瓦斯抽采，并未考虑将来煤矿开采的安全效益，并且瓦斯抽采和煤矿井生产以及井下瓦斯质量严重脱离，更严重的甚至会导致煤矿存在生产安全隐患。

我国煤矿开采经历了炮采、普采、高档普采和综采等阶段，由于生产成本和煤层赋存条件的限制，许多矿井机械化程度较低，间接影响了井下的瓦斯防治工作。另外瓦斯检测和设备的落后，导致井下瓦斯测定不准确，且不能及时预警将要发生的瓦斯事故，进一步提高了瓦斯防治工作的难度和瓦斯灾害的危险性系数。对此，必须建立瓦斯抽采全新实践理论，开发瓦斯抽采最新技术、设备、工艺等，争取尽快、大幅降低煤层瓦斯含量，确保煤层开采安全，这对我国煤气及煤矿生产都有着重要的现实意义。

一、通风防治

采用通风的手段防治瓦斯主要包括：合理布置巷道及通风系统、处理局部瓦斯。

（一）巷道布置及通风系统回采巷道布置在煤层中，为了降低瓦斯涌出量，主要巷道使用锚杆、锚索进行联合支护，喷射混凝土封闭巷道。

1.5层采用走向长臂采煤法进行放顶煤开采，全部垮落法处理采空区。工作面推进方式为后退式，运输平巷兼做进风巷，应保证各巷道的风速在规定范围内。

2.加强通风是防止瓦斯积聚的有效方法，保证持续通风，且风量稳定，保证采掘工作面的各个地点有足够的风量。

3.专门设置两条回风巷。在回风巷内不允许进行生产作业或安放其他电气设备。巷道维护时，要保证回风巷内瓦斯浓度在1.5%以下；风速应该大于0.5m/s；使用不燃性材料进行巷道支护，并采取相应措施防止巷道内出现任何火花。

（二）处理局部瓦斯

1.在采煤工作面上下端头的上隅角挂风障，引导工作面的风流从瓦斯易积聚处流过，降低巷道内瓦斯浓度，该方法简单有效。但是当出风侧的瓦斯浓度超标后，应立即减少风量。在井下配备移动瓦斯抽放泵，对上隅角处的瓦斯进行抽放处理。

2.采煤机附近瓦斯处理。在工作面采取有效降尘手段的前提下，适当增大通风，但是最大的风速要小于4m/s；增加采煤机的开机时间，减少采煤机截深。

3.巷道或迎头局部冒顶处瓦斯积聚处理。利用导风筒冲洗瓦斯积聚处、黄土掩埋消除瓦斯、导风板冲淡瓦斯。

二、瓦斯预抽

（一）抽放方法的选择5#煤层回采工作面使用两侧平行钻孔的方式进行瓦斯的预抽u4；5#煤层迎头处使用边掘边抽的方法，如果迎头位置出现了瓦斯涌出量异常时，使用的大直径、定向钻孔进行区域煤层预抽。

（二）煤层增透

由于5#煤层渗透系数低，瓦斯流动性差，要想增强抽放效果，缩短抽放时问，必须对煤层进行增透处理。目前我国常用的增透方法有深孔预裂爆破、脉动水力压裂、水力割缝等。其中深孔预裂爆破成本较高且致裂效果不理想，水力压裂技术对煤层整体性要求较高，而水力割缝技术成本低，操作灵活，因此采用水力割缝技术对5#煤层进行增透。

1.割缝设备。割缝设备主要由三部分组成，分别为：①管路阀组及控制系统；②射流器、高压密封钻杆、钻机等；③乳化液泵站。

2.增透原理。水力割缝的基本原理为：运用高压水射流割缝对钻孔内周围煤体进行切割，受钻杆旋转及抽拉运动影响在其表层画出一系列具有一定深度的螺旋缝槽，利用水流将切割下来的煤体驱出孔外。孔内则因割缝产生一定的空间，引起煤体卸压、增透，瓶颈效应随之消失，从而使得煤层中的瓦斯充分释放，以达到提高割缝孔及邻近普通孔瓦斯流量与浓度的目的。

（三）抽放系统

该煤矿一共设立了两套瓦斯抽放系统，一套低负压抽放系统，一套高负压抽放系统，即双系统、双线路。

1.低负压抽放系统

低负压抽放系统瓦斯排放线路为：1503工作面采空区一回风下山一回风大巷一回风立井一瓦斯泵站。安装两台2BEA-253-0型真空泵，电机额定功率为450kW，流量为720每立方米。抽放所使用的主管为850mm×8mm螺纹钢管，干管直径为520mm×6mm螺纹钢管，主要负责抽放5#煤层采空区内的瓦斯。

2.高负压抽放系统

高负压抽放系统瓦斯排放线路为：1504掘进面回风下山回风立井叶瓦斯泵站。安装两台2BEA-303-0型真空泵，电机额定功率为750kW，流量为720每立方米，抽放主管为850mm×8mm螺纹钢管，干管直径为520mm×6mm螺纹钢管，主要负责抽取掘进面的瓦斯。

（四）邻近层卸压瓦斯抽放

开采煤层群时，由于受采动影响]，相邻的煤层会出现不同成都的变形、破坏，甚至可能产生离层裂隙，增加相邻煤层的透气性，瓦斯可能会沿着这些裂隙流动到采空区。通过钻孔的方式抽放邻近层的瓦斯，可以有效降低采煤工作面的瓦斯涌出量。抽放的可行性和抽放效果主要取决于煤层的厚度、开采的层间距以及相邻层间的岩石性质。

三、结语

煤矿瓦斯灾害作为我国煤矿的主要灾害之一，严重制约着我国煤矿的安全生产和煤炭工业的可持续发展，随着煤炭工业的不断发展和科技水平的不断提高，煤炭管理部门和煤矿企业不断增加对煤安全生产的科研投入，通过分析我国瓦斯事故的特点、防治的及在的问题，以加强煤矿瓦斯综合治理、预防，控制煤矿瓦斯事故的发生，从而促进煤矿企业的安全生产。瓦斯作为煤矿五大灾害之一，严重影响矿井的安全生产，主要通过加强通风、预抽瓦斯来进行瓦斯防治，有效地降低了瓦斯事故的发生率，对其他矿井的瓦斯防治工作具有重要的借鉴意义。