工作面上下層同時開采時的瓦斯綜合治理

      綜合治理我國大部分的煤礦埋在1000米之下的地方，而且我國的煤礦正在不斷地向下延伸，與此同時瓦斯的含量也在不斷地增加，瓦斯的壓力在不斷的增強(qiáng)，因此，特別容易產(chǎn)生瓦斯事故，所以在本篇文章中主要研究的是工作面上下層同時開采時的瓦斯綜合治理。

　　一、我國煤礦瓦斯治理技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

　　1.1煤礦瓦斯抽放技術(shù)

　　自1952年撫順龍鳳礦建立抽放系統(tǒng)，開始抽放瓦斯以來，我國瓦斯抽放工作走過了半個多世紀(jì)，瓦斯抽放技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷以下幾個階段。

　?。?）高透氣性煤層抽放瓦斯階段。20世紀(jì)50年代初期，在撫順高透氣性特厚煤層中首次采用井下鉆孔抽放瓦斯，獲得了成功，解決了撫順礦區(qū)高瓦斯特厚煤層開采的關(guān)鍵技術(shù)問題。在煤層透氣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于撫順煤田的其他礦區(qū)采用類似的方法抽放瓦斯時，未能取得撫順礦區(qū)的抽放效果。

　?。?）鄰近層抽放瓦斯階段。20世紀(jì)50年代末，采用井下穿層鉆孔抽放上鄰近層瓦斯在陽泉礦區(qū)獲得成功，解決了煤層群開采首采煤層工作面瓦斯涌出量大的問題，且認(rèn)識到利用采動卸壓作用對未開采的鄰近煤層實(shí)施邊采邊抽，可以有效地抽出瓦斯，減少鄰近層瓦斯向開采層工作面涌出，該技術(shù)在具有鄰近層抽放條件的礦區(qū)得到廣泛應(yīng)用，取得了較好的抽放效果。

　　（3）低透氣性煤層強(qiáng)化抽放瓦斯階段。在低透氣性高瓦斯和突出煤層，采用常規(guī)鉆孔抽放瓦斯技術(shù)效果不理想。為此，從20世紀(jì)70年代開始，國內(nèi)試驗研究了煤層中高壓注水、水力壓裂、水力割縫、松動爆破、大直徑鉆孔多種強(qiáng)化抽放技術(shù)。90年代又試驗研究了網(wǎng)格式密集布孔、預(yù)裂控制爆破、交叉布孔等抽放新技術(shù)。網(wǎng)格式密集布孔在煤礦得到了應(yīng)用，但多數(shù)方法因工藝復(fù)雜、實(shí)用性差等問題，在煤礦未能得到廣泛應(yīng)用。

　　（4）綜合抽放瓦斯階段。20世紀(jì)80年代開始，隨著機(jī)采、綜采，尤其是放頂煤采煤技術(shù)的應(yīng)用，采掘速度加快、開采強(qiáng)度增大，工作面瓦斯涌出量大幅度增加。為了解決高產(chǎn)、高效工作面瓦斯涌出問題，開始實(shí)施綜合抽放瓦斯，即在時間上，將預(yù)抽、邊采邊抽及采空區(qū)抽放相結(jié)合；在空間上，將開采層、鄰近層和圍巖抽放相結(jié)合。在工藝方式上，將鉆孔抽放與巷道抽放相結(jié)合、井下抽放與地面鉆孔抽放相結(jié)合、常規(guī)抽放與強(qiáng)化抽放相結(jié)合。實(shí)施綜合抽放瓦斯方法，最大限度提高瓦斯抽放率。

　　1.2煤與瓦斯突出防治技術(shù)

　　隨著1953年撫順煤炭研究所的成立，我國煤與瓦斯突出防治技術(shù)研究開始起步，其技術(shù)發(fā)展大致分為以下幾個階段。

　?。?）安全防護(hù)措施階段。20世紀(jì)50年代，防突技術(shù)研究以安全防護(hù)措施為主，目的是保證一旦煤與瓦斯突出發(fā)生時，避免造成人身傷亡事故，提出的主要防突措施有震動放炮，即在施工人員遠(yuǎn)離工作面的條件下，利用爆破作用，使工作面前方煤體應(yīng)力和瓦斯動力狀況突然改變。目前，震動放炮是石門揭煤主要安全防護(hù)措施。

　　（2）防突措施階段。20世紀(jì)60年代開始，北票、中梁山等礦務(wù)局全面開展開采保護(hù)層的工業(yè)試驗，并取得了較好的防突效果。70年代末，全面開展局部防突措施研究，試驗提出了超前鉆孔、松動爆破、煤層注水、水力沖孔、水力沖刷、金屬骨架等多種防突措施，目前超前鉆孔和松動爆破措施是突出煤層開采應(yīng)用最為廣泛的局部防突措施。

　?。?）突出預(yù)測階段。1979年，煤科院撫順研究所與北票、白沙礦務(wù)局合作，在我國首次提出用于掘進(jìn)工作面突出預(yù)測的鉆屑解吸指標(biāo)法及解吸指標(biāo)△h2、鉆屑量指標(biāo)S；1984年煤科院重慶研究所提出了鉆屑解吸指標(biāo)K1值。20世紀(jì)80年代，國內(nèi)從事瓦斯治理研究的科研院所都在從事突出預(yù)測科研工作，突出預(yù)測技術(shù)在國家“七五”重點(diǎn)科技攻關(guān)中得到完善。

　?。?）“四位一體”綜合防突階段。從1988年開始，以《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》以下簡稱《細(xì)則》的頒布為標(biāo)志。該階段將突出預(yù)測和措施效果檢驗納入到防突工作中來，全面實(shí)施包括突出危險性預(yù)測、防突技術(shù)措施、措施效果檢驗和安全防護(hù)措施的“四位一體”綜合防突技術(shù)，突出次數(shù)由20世紀(jì)80年代的年突出千次，降低到200-300次/a。

　　二、工作面上下層同時開采的瓦斯治理

　　2.1降段煤垛治理工作面瓦斯

　　根據(jù)煤層賦存條件及鄰近層瓦斯的影響，初次放頂后，隨著采空區(qū)瓦斯涌出量的增加，回風(fēng)巷瓦斯?jié)舛壬仙?，上隅角瓦斯上升的現(xiàn)象最明顯，絕對瓦斯涌出量都在10m3/min以上，來自采空區(qū)的瓦斯占總涌出量的70%以上。開采2個月以后，2個工作面錯距只有30多米，由于采動影響，下層195工作面上隅角瓦斯開始增大，瓦斯主要來自采空區(qū)，也來源于鄰近的35#層，如采取加大風(fēng)量的方式反而使從工作面中部進(jìn)入采空區(qū)的漏風(fēng)量增大，使上隅角的瓦斯?jié)舛冉挡幌聛?，因此，在工作面上巷降段留煤垛，使上隅角下移。同時，利用檔風(fēng)嶂和碼編織袋的方式使高濃度瓦斯留在原上巷工作面未排柱以里。

　　2.2利用局部抽放泵抽工作面上隅角瓦斯

　　在工作面上巷設(shè)局部抽放系統(tǒng)，利用YD-6型真空泵抽降段方式產(chǎn)生的高瓦斯區(qū)里的瓦斯。主管路采用200mm的鐵管，進(jìn)入工作面上出口部分用200mm膠管，吸入口在工作面未排柱以里3～5m處，隨著工作面的移動，抽放點(diǎn)也移動，在設(shè)下一個檔風(fēng)墻前，要把前一個檔風(fēng)墻扒開，抽放效果較好，排出口瓦斯?jié)舛?0%，排出量40m3/min。上下工作面的錯距增至40m后，工作面采空區(qū)的瓦斯相互影響不明顯。

　　2.3利用尾排巷排采空區(qū)瓦斯

　　由于工作面上下層同時開采，超前工作面的采空區(qū)瓦斯對落后的采面有較大的影響，特別是采區(qū)的瓦斯量有明顯的增加。尤其是上隅角的瓦斯量需用兩趟管路抽放，才能保證上巷不超限。因此，利用尾排系統(tǒng)排一部分瓦斯，來緩解上巷的排瓦斯能力。但同時控制好兩個工作面尾排的風(fēng)量，使兩個工作面的負(fù)壓基本平衡。當(dāng)其中一個工作面瓦斯較大時可調(diào)節(jié)尾排和在上巷增設(shè)抽排管路的方式解決。下層196工作面采空區(qū)涌出量增大后，在196工作面也采取了降段和上隅角抽排的方式。

　　三、總結(jié)

　　在本篇文章中首先研究了我國煤礦瓦斯治理技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，即煤礦瓦斯抽放技術(shù)以及煤與瓦斯突出防治技術(shù)，其次研究了工作面上下層同時開采的瓦斯治理，即降段煤垛治理工作面瓦斯、利用局部抽放泵抽工作面上隅角瓦斯以及利用尾排巷排采空區(qū)瓦斯。