解銀樓

（煤炭工業(yè)石家莊設(shè)計(jì)研究院有限公司貴州分公司）

礦井瓦斯突出問(wèn)題是井下煤炭資源生產(chǎn)過(guò)程中的主要災(zāi)害之一，高瓦斯礦井瓦斯防治措施的合理性直接對(duì)煤炭的高效生產(chǎn)起到極大的促進(jìn)作用［1］。近年來(lái)，瓦斯治理備受關(guān)注，提出有效可行的瓦斯抽采方案是決定礦井安全高效生產(chǎn)的保證，廣大學(xué)者對(duì)于瓦斯防治技術(shù)做了大量的相關(guān)研究，所取得很多研究成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐當(dāng)中［2］。劉含文等［3］采用均壓、堵漏等方法有效封堵了涌出通道；郝建峰［4］采用地面鉆孔瓦斯抽放與井下注氮技術(shù)相結(jié)合的治理方法進(jìn)行瓦斯防治；張巨峰等［5］在新安煤業(yè)應(yīng)用均壓通風(fēng)技術(shù)、構(gòu)筑柔性可收縮承壓墻，延緩了密閉設(shè)施因圍巖大變形而受損漏風(fēng)。因此，近距離突出煤層群首采工作面瓦斯治理技術(shù)的研究為高瓦斯礦井提供理論依據(jù)與工程指導(dǎo)。

1 近距離突出煤層瓦斯分布特征

某礦井屬于深部近距離突出煤層群礦井，地質(zhì)條件復(fù)雜，且隨著埋深的增大，地應(yīng)力與瓦斯壓力的增大也增加了瓦斯突出的風(fēng)險(xiǎn)，礦井具有以下特征。

（1）煤層埋深較深。煤層最淺埋深440 m，井筒深度大于600 m，屬于深度開(kāi)采礦井，且地應(yīng)力增大也會(huì)導(dǎo)致煤層中的瓦斯壓力增大，增加煤與瓦斯突出的可能。

（2）有煤層瓦斯突出風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)測(cè)定，該礦井3個(gè)可采煤層瓦斯壓力均大于0.74 MPa，屬于煤與瓦斯突出礦井，具有瓦斯積聚和突出的可能。

（3）近距離煤層群賦存。該礦井3個(gè)可采煤層的平均層間距10～18 m，受采動(dòng)影響，臨近煤層瓦斯會(huì)涌入首采煤層的開(kāi)采空間，增大首采層的瓦斯涌出。因此，首采煤層的瓦斯治理難度遠(yuǎn)大于下一開(kāi)采層。

（4）井田地質(zhì)條件復(fù)雜。該礦井煤巖體較為軟弱，為裂隙和構(gòu)造的發(fā)育創(chuàng)造了條件，煤層周?chē)嬖诙喾N地質(zhì)構(gòu)造，發(fā)育有北東向的斷裂構(gòu)造以及褶皺，會(huì)影響煤層中瓦斯釋放的路徑和方式，加劇煤與瓦斯突出的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）煤層頂?shù)装鍘r性較軟弱?？刹擅簩用簩禹敯鍘r性以泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖和細(xì)砂巖為主，底板多為泥巖和砂質(zhì)泥巖，頂?shù)装褰詾檐浫鯉r類(lèi)，屬于穩(wěn)定性較差頂板，對(duì)超長(zhǎng)鉆孔施工有較大影響。

2 首采工作面瓦斯治理技術(shù)措施

對(duì)于煤與瓦斯突出礦井，在煤層開(kāi)采的初始階段，煤層中賦存的瓦斯涌出量較高，瓦斯爆炸危險(xiǎn)性大［6］。針對(duì)上述瓦斯多涌出的問(wèn)題，實(shí)施綜合瓦斯抽采方法，從多時(shí)空抽采瓦斯，減少瓦斯積聚，有效控制煤礦井下首采工作面瓦斯的涌出量以及涌出強(qiáng)度。

2.1 穿層鉆孔預(yù)抽采

針對(duì)首采工作面瓦斯治理，采用在底部煤層布置穿層鉆孔預(yù)抽采中上部煤層瓦斯的方案。相較于中上部煤層而言，底部煤層為中厚煤層且整體賦存情況穩(wěn)定，可以在大巷中直接施工打穿層鉆孔，不用于頂板或者底板中設(shè)置專(zhuān)用瓦斯抽采巷［7］。

底部煤層采用順層鉆孔解放首采面的2條巷道，在掘進(jìn)方向2條順槽中每隔50 m 設(shè)置1個(gè)鉆場(chǎng)，鉆場(chǎng)總體呈菱形分布，鉆場(chǎng)布置如圖1所示。在鉆場(chǎng)向上部煤層打穿層預(yù)抽采鉆孔，要求鉆孔穿透中上部煤層全厚，使預(yù)抽采煤層都可以有效控制瓦斯。穿層鉆孔布置圖見(jiàn)圖2。

2.2 工作面回采預(yù)抽采

為減少工作面回采時(shí)瓦斯涌出量，根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，在工作面兩側(cè)順槽布置平行預(yù)抽鉆孔，鉆孔間距5 m，平均孔深75 m。順層鉆孔布置如圖3所示。

2.3 采空區(qū)埋管抽采

煤層開(kāi)采后會(huì)導(dǎo)致圍巖受到采動(dòng)影響產(chǎn)生裂隙，在近距離突出煤層群中即表現(xiàn)為圍巖以及上下鄰近煤層中賦存的大量瓦斯都會(huì)通過(guò)采動(dòng)裂隙涌入本煤層采空區(qū)，導(dǎo)致采空區(qū)中產(chǎn)生瓦斯積聚爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，影響礦井安全生產(chǎn)［8］。

采空區(qū)瓦斯積聚采用埋管法進(jìn)行治理，在工作面回風(fēng)順槽上部鋪設(shè)1條瓦斯抽采管路，每隔一段距離設(shè)置1 個(gè)三通，周?chē)捎媚径庵ёo(hù)，防止破壞。隨著工作面的不斷推進(jìn)，留置的瓦斯抽采管路有一段處于采空區(qū)中，以相鄰2 個(gè)三通之間為1 個(gè)循環(huán)，工作面推進(jìn)至三通處時(shí)，關(guān)閉其與上一個(gè)三通之間管路的閥門(mén)，同時(shí)開(kāi)始下一個(gè)循環(huán)，不斷抽取采空區(qū)內(nèi)的瓦斯，采空區(qū)抽采如圖4所示。

3 首采工作面瓦斯治理效果

該礦井應(yīng)用瓦斯綜合防治技術(shù)，從多位置、多角度預(yù)抽采首采煤層以及鄰近煤層的瓦斯，有效解決了近距離突出煤層首采工作面瓦斯涌出量大的問(wèn)題，對(duì)于保障煤礦生產(chǎn)安全和提高煤礦生產(chǎn)效率具有重要意義。

通過(guò)鄰近煤層穿層鉆孔預(yù)抽采以及本煤層順層鉆孔抽采，煤層中的瓦斯含量和壓力得到有效控制，回采工作面瓦斯壓力降至0.39 MPa，瓦斯?jié)舛冉抵?.87 m3/t，整體瓦斯?jié)舛鹊陀诎踩拗担行Ф糁屏送咚雇怀觥⑼咚狗e聚爆炸等重大事故的發(fā)生，提高了煤礦的安全生產(chǎn)水平。

采取上述瓦斯治理措施后，首采層2條巷道瓦斯?jié)舛让黠@下降，基本穩(wěn)定在0.34%～0.49%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛任挥?.4%以?xún)?nèi)。瓦斯抽采有效減少了煤礦中的瓦斯積聚，使得煤礦的通風(fēng)和瓦斯排放更加順暢，提高了煤礦生產(chǎn)效率；另一方面，通過(guò)瓦斯綜合治理，有效控制煤礦中的瓦斯排放量，減少溫室氣體的排放，達(dá)到節(jié)能減排的目的。首采煤層巷道瓦斯?jié)舛瘸椴汕昂髮?duì)比如圖5所示。

4 結(jié)論

（1）通過(guò)對(duì)近距離突出煤層瓦斯分布特征進(jìn)行了分析，提出了首采工作面瓦斯治理的技術(shù)措施，主要包括穿層鉆孔預(yù)抽采、工作面回采預(yù)抽采以及采空區(qū)埋管抽采，在理論上解決了瓦斯對(duì)首采工作面正常回采的影響。

（2）將瓦斯治理措施運(yùn)用于工程實(shí)踐，通過(guò)瓦斯監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以得出，首采層2條巷道瓦斯?jié)舛让黠@下降，基本穩(wěn)定在0.34%～0.49%，回風(fēng)流瓦斯?jié)舛任挥?.4%以?xún)?nèi)，減少了瓦斯積聚，驗(yàn)證了瓦斯治理措施的可行性。