高瓦斯矿井瓦斯治理途径的探讨

摘要：大峰露天煤矿红梁采区是高瓦斯矿井，多年来通过不断完善瓦斯综合治理工作体系，有计划地开展瓦斯抽放工作，健全相关的监测系统，逐步使红梁采区由高瓦斯矿井降为低瓦斯矿井，为安全生产提供了有力的保障。

关键词：瓦斯 治理 抽放 安全

1 矿井概况

红梁井田内仅一个采区，共有一、二、三、五、七层煤，一层煤已回采完毕，大峰矿开采的二层为主采煤层，平均煤厚20.98m，属不易自燃煤层，该煤层最短自然发火期为80天，煤尘无爆炸性。采区设计共布置5个采煤工作面，其中3个（0201、0202、0204）已回采结束，目前正在生产的工作面是010204、010205（详见采掘工程平面图1所示）。采煤方法采用走向长壁倾斜分层、金属网假顶全部垮落法，采掘工艺为炮采炮掘。矿井采用斜井开拓，采用斜井胶带运输，单水平上下山开拓，主运输系统为胶带运输。矿井通风方式采用混合式，通风方法采用抽出式。

2 矿井瓦斯赋存条件分析

由于受汝箕沟向斜的影响，矿井瓦斯赋存主要表现为东翼较大，西、北翼较小的特点，瓦斯绝对涌出量68.69 m3/min，相对涌出量40.42m3/t，煤层瓦斯压力为0.45MPa、

煤层瓦斯含量为1.46～4.12m3/min。煤层透气性系数为10.99m2/Ma2.d，煤层瓦斯压力1.2MPa，抽放半径为12m，属易抽放煤层。

汝箕沟向斜轴部斜穿010204工作面，所以该区域瓦斯储量较大，因此瓦斯治理的重点放在010204工作面。根据地质资料，在平均厚度20.34m，460万吨原煤储量里，煤层瓦斯储量达到1.2亿m3，该工作面2003年开始准备，掘进期间瓦斯涌出量最高达到6.8m3/min；010205工作面煤层平均厚度22.03m，2002年开始准备，掘进期间瓦斯涌出量最高达到3.2m3/min，因此对该工作面未进行瓦斯抽放等工作，开采时主要通过加强通风等措施，保证010205工作面的正常回采。

3 治理瓦斯的方法及措施

3.1 开拓及准备掘进中后巷煤体瓦斯抽放，解决后巷瓦斯超限。2003年开始延深东翼二层煤，随着不断掘进工作面迎头风量达800m3/min。工作面向后20m内的瓦斯浓度仅为0.4%，而后巷浓度高达1%左右，导致难以正常施工。通过采用后巷原始煤层抽放的方式，对后巷的瓦斯进行处理。

3.2 施工耳窝（钻场），对掘进工作面进行掘前预抽、边抽边掘，解决工作面瓦斯超限。随着巷道施工长度的增加，工作面迎头瓦斯涌出量也逐渐增加，最终达到1000m3/min左右。工作面处的瓦斯浓度为0.7%，工作面向后10m浓度高达1%，局部出现2%，瓦斯涌出量达10m3/min以上。瓦斯增大的趋势通过采用通风抽放的方式难以抑制，为了确保施工安全，对掘进工作面采用超前预抽进而减少瓦斯涌出量。

3.3 采前预抽，并调整生产接续，延长预抽期。在工作面，由于煤体瓦斯剩余储量比较大，进而影响和制约煤炭的继续开采。我们通过调整接续计划，推迟瓦斯浓度过大工作面的开采时间，将预抽放瓦斯时间增加到30个月，在一定程度上降低了煤层瓦斯赋存量。

3.4 在风、机两巷加密钻孔，实现网状钻孔布置，提高瓦斯抽放量。随着时间向前推移，瓦斯抽放浓度从70%降到24%左右，瓦斯抽放纯量从50m3/min降到16m3/min。受预抽钻孔布置的影响，为了进一步提高瓦斯的抽放量，进而缩短预抽时间，最终降低瓦斯排放成本。我们通过制定科学的瓦斯抽放方案，改革现有的抽放工艺及抽放方法，对钻孔实行立体网状布置，进而提高瓦斯抽放量。

3.5 施工中间巷，在中间巷布置抽放钻孔，消除抽放盲区。在二层煤风巷钻孔施工难度系数较大，因此孔深较浅。并且二层煤风巷施工抽放钻孔为俯角孔，导致机巷钻孔间存在抽放盲区。我们通过设置钻孔，利用钻孔抽放与巷道抽放相结合的方式对瓦斯进行处理，解决上述抽放盲区的难题，进而最大限度地提高瓦斯抽出率，降低工作面瓦斯涌出量。

3.6 边采边抽降低工作面煤体瓦斯赋存量。通过总结采煤工作面瓦斯涌出规律，得出：一分层相当于保护层，对一分层进行开采时，瓦斯涌出量比较大。通过边采边抽的方式对瓦斯进行处理，在钻孔附近对工作面进行开采时，受采动的影响，应力达到一种动态的均衡状态，影响到煤体的裂隙，导致煤层中吸附的瓦斯被解析成游离瓦斯，这时对瓦斯进行抽放是最佳的时机。

3.7 采用采空区瓦斯抽排技术，降低工作面风排瓦斯量。虽然巷道瓦斯经过30个月预抽，但是，随着工作面的前移以及采空区的逐渐增大，上隅角和回风流的瓦斯不断增加，通过边采边抽和加强通风的方法，早已无法降低采空区上隅角瓦斯的浓度问题。因此，我们利用采空区瓦斯抽排和上隅角瓦斯抽排对巷道瓦斯进行抽放。具体方法是：①为保证抽出的瓦斯不超过2.5%，在进风流中掺入了新鲜风。通过设置联络巷，该联络巷与风巷平行的集中巷隔一定距离（80～100m），当采过的工作面超过联络巷15m后，在联络巷口建立一道挡风墙，并且在挡风墙的中部安装1.5m长的硬质风筒，该风筒与专用瓦斯抽排风机和软质风筒相连，采空区的瓦斯通过抽排风机，直接进入风井。②在距上隅角50m以上的回风巷安装抽排风机，将硬质风筒或伸缩风筒与风机负压侧连接到上隅角，正压侧接软质风筒直至风井，当抽排风机开启时，瓦斯直接由隅角排入风井。实践证明，采取该法后工作面风排瓦斯量降低到4m3/min，风排瓦斯浓度降为0.5%，工作面得以安全生产。

4 瓦斯综合治理效果

从1998年开始，截至2009年底，我们先后施工抽放钻孔1769个，总长度近180000多米，共抽采瓦斯纯量13650.44万m3，风排瓦斯约6700万m3。2010年矿井瓦斯等级鉴定，绝对瓦斯涌出量为17.1m3/min，相对瓦斯涌出量为8.44m3/t，矿井瓦斯指标已达到低瓦斯矿井标准，符合《煤矿安全规程》及《煤矿瓦斯抽采基本指标》规定要求，可以不再进行瓦斯抽放，采用通风的方法解决瓦斯问题，同时鉴于矿井防灭火需要，红梁采区于2012年1月16日，停止了瓦斯抽放工作。经过近两个月的观察，矿井瓦斯变化平稳，未出现瓦斯涌出异常及超限现象。

但根据相关文件及一通三防工作的要求，矿井仍按高瓦斯矿井管理。在目前的回采过程中，瓦斯涌出主要表现为在放炮落煤期间的瓦斯释放及采空区的瓦斯。上隅角偶尔达到临界值（0.7%），需进一步加强瓦斯检查、通风、放炮及监测监控管理。矿井在生产过程中，未出现过瓦斯超限现象。这里统计有近三年等级鉴定测定结果表如下：

5 结语

大峰矿红梁采区通过十几年的掘前预抽、边掘边抽、采前预抽、边采边抽等综合治理瓦斯措施，最终使矿井由高瓦斯降为低瓦斯矿井。这些瓦斯治理的成功经验，希望为其它矿井在安全生产实践中，提供有益的借鉴。

参考文献：

[1]国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.煤矿安全规程[M].煤炭工业出版社，2011.3.

[2]柏建彪.井巷设计与施工技术[M].中国矿业大学出版社，2008.3.

[3]张国枢.通风安全学[M].中国矿业大学出版社，2007.1.

作者简介：

郭瑜（1965-），男，河南沈丘人，神华宁煤集团大峰矿培训中心科长，助理工程师。