浅谈高瓦斯矿井瓦斯治理及其管理

【摘 要】如何搞好高瓦斯矿井的瓦斯治理及“一通三防”工作，杜绝重特大瓦斯、煤尘事故是摆在煤炭企业面前的首要任务。本文探讨了高瓦斯矿井条件下的瓦斯治理措施，并对如何加强一通三防管理进行了详细的分析。

【关键词】高瓦斯矿井；瓦斯治理；抽采；一通三防

引言

新世纪以来随着煤炭供求关系的变化，煤炭市场呈现供不应求的局面，煤炭价格大幅度上涨，随之而来的负面影响是相当一部分煤炭企业（包括国有企业）受利益驱动重生产轻安全，盲目扩大生产规模，严重忽视“一通三防”工作，超通风能力生产，有的矿井因此而引发了重大瓦斯、煤尘爆炸事故，其教训是极其惨痛的。如何搞好高瓦斯矿井的瓦斯治理及“一通三防”工作，杜绝重特大瓦斯、煤尘事故是摆在煤炭企业面前的首要任务。

1 掘进期间的瓦斯治理

1.1 本煤层钻孔预抽瓦斯

目前国内常用本煤层抽采方法有扇形抽采钻孔、平行抽采钻孔及交叉抽采钻孔。而研究认为交叉抽采钻孔抽采本煤层瓦斯的效果高于扇形抽采钻孔和平行抽采钻孔，其提高预抽效果的机理为：

（1）当交叉钻孔的高程差、孔间距、夹角和交叉点数量适宜时，平行钻孔和斜向钻孔之间由于应力的空间叠加，钻孔的破坏区能形成相互影响带和充分影响带，在相当程度上增加了钻孔破坏区的体积，增大了孔周破坏区的连通性，相当于加大了钻孔直径，从而提高瓦斯抽采效果。

（2）由于孔周破坏区的连通性的出现，使得钻孔控制区内的煤层及煤层钻孔之间形成了有无数个互相连通点的负责联通网络，有效地克服了单纯平行钻孔或扇形钻孔布孔方式下由于塌孔而导致的钻孔抽不出瓦斯或抽出瓦斯量减小的缺陷；在交叉钻孔布置方式下个别或少部分钻孔的塌孔现象，不会造成因抽采钻孔内塌孔而报废钻孔，相当于增加了钻孔有效长度。

（3）交叉钻孔布置方式中，由于平行孔和斜向孔相间布置与单纯的平行钻孔或斜向钻孔布置方式相比，总有沿伪斜布置的斜向钻孔，而这些斜向钻孔很容易穿透煤层沿倾斜或伪斜方向上的节理等，使钻孔和煤层的解理、节理以及裂隙的连通概率、频度得以增加，煤层裂隙和钻孔的连通性得以进一步改善，增大了钻孔抽采瓦斯的作用范围，同时也增大了煤层的透气性。

（4）交叉钻孔布置方式中，由于存在迎面斜向钻孔，在回采过程中与平行钻孔相比，受采动影响时间长，并且总要有些钻孔段处在工作面前方卸压带内抽采瓦斯，其作用时间比平行钻孔长得多，将斜向钻孔从预抽瓦斯过渡到边采边抽，可提高煤层瓦斯抽采效果。交叉钻孔布置见图1。交叉钻孔由于存在空间交叉，能够提高钻孔及其周围煤体的裂隙连通性，有利于钻孔周边煤体卸压释放瓦斯范围的扩大和煤体解吸瓦斯速度的提高。在相同的煤层钻孔密度和孔径情况下，交叉钻孔的瓦斯抽采效果优于平行钻孔，而本次试验效果分析表明无论是从抽采流量或浓度上交叉孔、平行孔都优越于扇形抽采孔。

图1 交叉钻孔布置示意图

2 回采期间的瓦斯管理

2.1 利用高位岩石钻孔抽采瓦斯

综采工作面回采期间，高位瓦斯抽采是关键，在深入研究高位瓦斯抽采原理的前提下，对现有钻场进行了优化设计，增大了钻场挑高，缩短了钻孔长度，确定了适合综采工作面抽采的高位瓦斯抽采钻场设计，为以后7煤层综采工作面的钻场设计提供了参考依据。科学合理的布置钻孔位置，适当的将钻场进行挑高，确保了高位钻孔能够充公布置在煤层顶板的裂隙带内，确定适合7煤层钻孔的钻孔参数。增加相邻两钻场之间压茬距离，进一步加强抽采由于上一个钻场钻孔前段在垮落带内瓦斯抽采不理想区域内的瓦斯。

图2 75215工作面高位钻场钻孔优化布置示意图

2.2 利用采空区抽采管抽采瓦斯

采空区瓦斯抽采是解决煤矿采空区瓦斯问题有效途径。采空区瓦斯的涌出，在矿井来源中占有较大的比例，在煤开采过程中，特别是开采煤层群和厚煤层条件下， 邻近层、围岩、煤柱和工作面丢煤不但在工作面的开采过程中有涌出，而且工作面采完密闭后还会有瓦斯继续涌出。采空区抽采瓦斯技术是治理采煤面瓦斯的一条有效途径，为今后的瓦斯治理工作提供了有效方法，但具体使用时应注意控制抽采负压，保证瓦斯质量，由于采空区围岩受采动影响透气性大大提高，故抽采负压不宜过大。

2.3 预留管抽采瓦斯

预留管抽采瓦斯包括悬管抽采方式和插埋管抽采方式两种方式。

（1）悬管抽采方式

在上隅角的最后一个支架顶部，固定抽采管，该抽采管随综采支架一起移动，其进气口位于上隅角充填垛内综采支架的尾部，外端同抽排干管联接，运用机械方式使形成负压将采空区瓦斯抽出方法。

（2）插埋管抽采方式

在回风巷尾端充填垛上插埋的抽采管，进气口位于上隅角充填垛内，外端同抽排干管联接，每次移架后充填时，插管随之外移，运用机械方式使形成负压将采空区瓦斯抽出方法。

3 加强一通三防管理

“一通三防”技术管理必须贯穿于煤矿生产的全过程，且必须要有超前性、规划性和指导性。从矿井的长远考虑要搞好“一通三防”工作，就必须从矿井的开拓设计开始搞好矿井的通风设计。首先要对矿区的煤层瓦斯含量和涌出量进行详细勘察，以便掌握准确的第一手资料；然后根据矿井的生产发展规划、采区布局和衔接安排，合理地确定通风参数。矿井通风设计必须充分考虑到矿井发展的全过程，要有长远规划，既要满足通风容易时期的经济性，又要兼顾通风困难时期的安全性。在可能的范围内对所设计的通风参数进行优化，力求做到所设计的通风系统的网络结构、阻力和风量与矿井投产后的实际情况基本相符。在矿井主要通风机的选型过程中，必须充分考虑通风容易和通风困难两个时期，必须保证主要通风机的运行在这两个时期都处于高效运行区。4 结束语

当前煤矿生产规模在不断扩大，采掘机械化水平也越来越高，这就要求瓦斯治理方式及“一通三防”技术管理工作能适应大规模生产的需要。只有不断研究、不断引进新技术、新工艺，才能真正杜绝重特大瓦斯、煤尘事故的发生，才能保证“一通三防”工作能更好地为生产服务。

参考文献：

[1]范维唐.以瓦斯治理和“一通三防”为重点同心协力开创煤矿安全生产新局面[Z].中国矿业年鉴，2003.

[2]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京：煤炭工业出版社，2001.

作者简介：

王高中，1976年5月出生，江苏新沂人，毕业于中国矿业大学《采矿工程》专业，现为徐矿集团庞庄煤矿防冲防突科首席助理工程师。

支援，1972年5月出生，江苏铜山人，毕业于安徽理工大学《采矿工程》专业，现为徐矿集团庞庄煤矿通风三区首席助理工程师。

汤可彬，1967年2月出生，江苏邳州人，毕业于徐州煤炭工业学校《采矿工程》专业，现为徐矿集团庞庄煤矿安监部首席助理工程师。