高瓦斯煤礦開采工作面瓦斯防治技術(shù)的運用

崔傳合

【摘 ?要】高瓦斯煤礦在進行開采時，其中存在大量的瓦斯氣體，為開采工作埋下較大的安全隱患，容易發(fā)生瓦斯爆炸事故，造成巨大經(jīng)濟損失，嚴重危害工作人員的生命安全。因此本文主要對瓦斯防治技術(shù)進行概述，分析高瓦斯煤礦瓦斯抽放中存在的問題，探究高瓦斯煤礦開采工作面瓦斯防治技術(shù)的運用，希望能夠促進我國煤礦開采行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】高瓦斯煤礦;瓦斯防治技術(shù);運用

我國擁有豐富的煤炭資源，然而煤礦的地下環(huán)境較為復(fù)雜，開采過程較為繁瑣且具有一定的危險性，很多煤礦為高瓦斯煤礦，假如通風不暢，很容易出現(xiàn)爆炸事故，不僅造成巨大的經(jīng)濟損失，還會危害工作人員的身體安全。瓦斯是古代植物在堆積成煤的初期，由纖維素和有機質(zhì)經(jīng)厭氧菌通過作用分解而形成，無色無味，成分主要是甲烷，容易在密閉空間內(nèi)遇明火爆炸。而且瓦斯還能起到助燃作用，比如煤炭在開采過程中，會產(chǎn)生大量的煤塵，當煤塵積攢到一定濃度之后，再加上瓦斯的存在，很容易引發(fā)粉塵爆炸事故。因此煤礦瓦斯抽采是保證煤礦安全生產(chǎn)的根本，可以在低瓦斯狀態(tài)下進行煤炭開采，減少瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

一、瓦斯防治技術(shù)概述

在新石器時代，人類就開始使用煤做燃料，煤炭逐漸成為十八世紀工業(yè)革命中主要的能量來源，城市照明、供暖、烹飪也逐漸開始使用煤炭，直到十八世紀末期，英國發(fā)明了許多采煤技術(shù)，使得煤礦開采進行大規(guī)模的商業(yè)開采時代。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及人們對能源需求的增加，煤礦的數(shù)量越來越多，而且產(chǎn)量也在逐漸增大，然而瓦斯抽放技術(shù)卻跟不上煤炭的開采，在進行煤礦開采過程中容易發(fā)生瓦斯爆炸事故，這就需要研究出更加科學有效的瓦斯防治技術(shù)，提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

二、高瓦斯煤礦瓦斯抽放中存在的問題

自二十一世紀開始，我國就根據(jù)煤炭瓦斯抽放技術(shù)進行研究和分析，并提出“先抽后采、監(jiān)測監(jiān)控、以風定產(chǎn)”的瓦斯防治方針，對我國煤炭開采行業(yè)起到一個規(guī)范作用。但是，隨著煤炭開采難度系數(shù)的增加，以及煤炭需求量的不斷提升，使得很多高瓦斯煤礦在進行瓦斯抽放過程中存在很多問題。高瓦斯煤礦開采工作面的瓦斯抽放主要巷道井下抽放，根據(jù)抽放對象，可以劃分為三種抽放方法，即本開采煤層瓦斯抽放、臨近煤層瓦斯抽放以及采空區(qū)瓦斯抽放。這些抽放方法較為傳統(tǒng)單一，對人力和物力的要求較高，抽放效率并不高，而且對于一些隱藏在縫隙的瓦斯氣體無法進行抽放。而且有的礦井雖然建有瓦斯抽采系統(tǒng)，但抽采不達標，抽采鉆孔密度、長度、時間不夠，以致掘進回采時瓦斯超限。煤與瓦斯突出礦井，沒有采取區(qū)域預(yù)抽或預(yù)抽未達標、開采解放層未同時抽采卸壓瓦斯或抽采未達標，導(dǎo)致煤與瓦斯突出事故的發(fā)生。

三、高瓦斯煤礦開采工作面瓦斯防治技術(shù)的運用

出現(xiàn)礦井相對瓦斯用儲量大于10 /t、礦井絕對瓦斯涌出量大于40 /min、礦井任一掘進工作面絕對瓦斯涌出量大于3 /min或者礦井任一采煤工作面絕對瓦斯用數(shù)量大于5 /min四種情況之一就屬于高瓦斯煤礦，對于高瓦斯煤礦開采工作面的瓦斯防治來說，不僅要有良好的通風措施，還要使用科學合理的瓦斯抽放技術(shù)，以此防止煤礦在開采過程中發(fā)生瓦斯爆炸事故。

按照抽放瓦斯來源可以分為三種，即本煤層瓦斯抽放、臨近層瓦斯抽放以及采空區(qū)瓦斯抽放。本煤層瓦斯抽放主要有兩種形式，主要是卸壓抽放和未卸壓抽放，卸壓抽放是借助采掘活動或其他措施的卸壓作用來抽采瓦斯的方法，可以實現(xiàn)邊抽邊掘、先抽后掘、邊采邊抽以及強化抽放;未卸壓抽放是抽放未受采動影響和未經(jīng)人為松動卸壓煤（巖）層的瓦斯，可以進行巷道抽放和鉆孔抽放，有順層鉆孔和穿層鉆孔兩種形式。

（一）交叉鉆孔預(yù)抽

可以使用交叉鉆孔預(yù)抽瓦斯的方式，對于礦井巷道空間較大的本煤層，可以在巷道進行瓦斯抽放工作，利用交叉鉆孔對條帶狀的煤層進行預(yù)抽瓦斯氣體，從而降低巷道中瓦斯的密度。在進行交叉鉆孔時可以根據(jù)鉆孔深度、瓦斯含量以及地層巖石層信息等確定布孔位置。據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在鉆孔過程中，喲與瓦斯流動以及礦體變形等情況的影響，使得鉆孔附近的體積相對增大，交叉鉆孔設(shè)計的高度一般為鉆孔直徑的8倍。

（二）水壓增大裂縫

另外，還可以利用水的張力，使得原本閉合的煤層出現(xiàn)裂縫，繼而增加煤層的滲透性，利于瓦斯的抽放。很多高瓦斯煤層的深度較深，而且越深巖層的完整性更高，瓦斯的密度以及容量更大，滲透性較差，也對瓦斯抽放工作帶來一定的影響。因此，需要利用高壓壓水設(shè)備來增大巖層的滲透性，可以在進行煤礦開采之前，在工作面設(shè)置一些勘探孔，并通過勘探孔想煤層巖層中注入高壓水壓，進而采用爆破技術(shù)，將勘探孔進行爆破處理，利用水的壓力，促使緊密的巖層數(shù)顯裂縫，達到增大滲透性的目的。

（三）水力擠出瓦斯

瓦斯主要是甲烷氣體，不溶于水，具有較強是滲透性，能夠穿過煤層，因此可以利用水力，將巷道中的瓦斯擠出來，能夠有效減少煤與瓦斯的接觸，減少安全事故的發(fā)生。利用水力可以改變煤礦巖層周圍的應(yīng)力，將主要剪應(yīng)力前移，拉長卸荷破碎帶，減少煤礦巷道承受的破壞力，進而提高抵抗瓦斯的能力。而且利用水力還能有效降低煤礦巖層的彈性，造成巖層變形，通過物理變形將瓦斯擠出來。另外，在巷道中注水的過程中，能夠擴張煤礦巖層存在的裂縫，將細小裂縫聯(lián)合起來形成連通，將小裂縫中存在的瓦斯氣體擠出來，從而減少巖層中的瓦斯壓力，避免在后期開采煤礦過程中發(fā)生爆炸事故。

總結(jié)

總而言之，高瓦斯煤礦開采過程中存在濃度較大的瓦斯氣體，假如不能有效將瓦斯進行抽放，容易造成嚴重的爆炸事故。高瓦斯煤礦開采工作面運用瓦斯防治技術(shù)，主要是進行瓦斯抽放，可以利用交叉鉆孔預(yù)抽、水壓增大裂縫以及水力擠出瓦斯等方式，將煤礦中的瓦斯進行抽放，減少瓦斯?jié)舛龋岣呙旱V開采工作面的安全性和穩(wěn)定性，有效預(yù)防瓦斯爆炸事故的發(fā)生。

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（作者單位：山東能源新礦集團趙官能源有限責任公司）