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煤矿瓦斯治理“先抽后采”的应用实践

范文

吴一富

摘要：由于我国煤炭资源赋存原因，煤矿开采技术发展极不平衡，机械化水平、作业环境、劳动强度和安全保障条件存在很大差异;煤炭资源安全条件不好，瓦斯、水、火、顶板等灾害严重威胁安全生产。我国煤矿事故多发、人员伤亡大，职业危害严重的状况尚未得到根本好转，经常发生瓦斯、水害等重大事故。本文主要阐述煤矿瓦斯“先抽后采”的意义和目的， “先抽后采”的瓦斯治理效果及应用实践。

关键词：煤矿瓦斯治理先抽后采瓦斯开采

中图分类号：TD712 文献标识码：A

随着我国煤矿开采深度的增加，煤层瓦斯含量和地应力增大，突出危险程度更为严重;采掘新技术新装备的大量采用，煤矿的生产强度大幅度提高，生产技术也发生了极大变化，煤矿发生瓦斯突出事故的频率越来越高。因此，煤矿在生产过程中要对瓦斯事故引起高度重视，采取有效的措施，防治瓦斯事故的发生，这不仅提高企业的经济效益，还能够提高企业社会效益，同时对于瓦斯的开采，还能创造更多的价值。

1 煤矿瓦斯“先抽后采”的意义和目的

1.1意义

近几年国家对瓦斯治理和监管力度不断提高，瓦斯爆炸事故明显下降;相对而言，煤与瓦斯突出事故逐渐成为影响煤矿安全形势持续好转的主要灾害事故。目前，我国煤矿大多是瓦斯矿井煤层群开采，现有的瓦斯矿井特点，主要是开采深度增大、瓦斯压力大、瓦斯含量高，具有低透气性、可压密性和易流变性特征，其煤层瓦斯不易在开采前抽采，但在采掘过程中煤层瓦斯的放散量大、放散速度快，在一定条件下易发生煤与瓦斯突出，瓦斯涌出或煤与瓦斯突出控制不当将导致瓦斯爆炸事故的发生，从而造成更大的灾难。

1.2目的

随着对开采保护层配套技术、各种抽采瓦斯钻孔施工技术等取得显著进展，为突出矿井区域防突措施的推广应用，实现煤与瓦斯共采提供了很好的技术条件。但实施开采保护层和预抽煤层瓦斯等措施所花的时间长和投入费用大，所以绝大部分突出矿井没有采取区域防突措施而直接實施局部防突措施，仍依靠“拚刺刀”的方式防治突出，以至近年来突出事故没有得到有效遏制。因此，坚持源头治理、标本兼治的原则，主要依靠开采保护层、大面积预抽煤层瓦斯等区域防突措施，大幅度降低煤层的瓦斯含量和地应力，从根本上达到防治煤与瓦斯突出的目的。同时瓦斯属于优质的清洁能源，在煤炭开采过程中把瓦斯抽采利用，这样不仅能够提高施工的安全风险，还能够获得优质能源。

2 “先抽后采”的瓦斯治理的效果

例如：某煤与瓦斯突出生产矿井，在进行煤与瓦斯突出鉴定巷掘进过程中，未严格按照“四位一体”的防突措施开展防突工作，在突出预测预报超限、未采取有效的局部防突措施消除工作面前方煤体的突出危险性情况下，进行掘进作业，放炮诱发煤与瓦斯突出事故，造成16人死亡、19人受伤。某煤与瓦斯突出生产矿井，在区域和局部防突措施效果检验无效、未继续进行或补充实施区域或局部防突措施的情况下，组织综采工作面回采，采煤机割煤诱发煤瓦斯突出，导致事故发生，造成1人死亡、7人受伤。某具有煤与瓦斯突出的生产矿井，煤巷掘进工作面在区域防突措施无效、局部防突措施不到位、超出允掘距离施工时，扒渣机作业诱发煤与瓦斯突出事故，造成6人死亡、2人受伤。以上三起煤与瓦斯突出事故均为未严格执行“四位一体”的综合防突措施，未执行“先抽后采、抽采达标”的瓦斯治理的原则而造成的。

2.1提高煤矿的生产效率

随着煤炭产业迅速发展，煤矿机械化程度不断提高，矿井开采深度不断增加，煤层瓦斯含量和地应力逐渐增大，煤矿突出危险性也愈来愈严重，这就要求政府相关部门、煤矿企业坚持依法治突的原则，立足于严格管理，建立严格的监督管理制度，才能避免出现煤与瓦斯突出的发生。目前，只有加大瓦斯抽采力度，采取“先抽后采、预抽达标”的方式才是避免煤与瓦斯突出事故发生的唯一的途径，只有这样才能实现煤矿的安全生产，才能大幅度提高煤炭产量，才能不断提高煤矿的生产效率。

2.2有效实现节能减排的效果

煤矿瓦斯是煤层本身自生的非常规气体，是一种洁净、方便、廉价的能源。我国煤矿瓦斯地质条件复杂，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井居多，每年瓦斯事故死亡人数占煤矿死亡总人数的比例较大，瓦斯事故仍然是煤矿的第一杀手，特别重大事故绝大部分是瓦斯事故，而抽放瓦斯是减少瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出事故的根本性措施。目前在煤矿开采过程中煤矿瓦斯直接向大气中排放，这既是能源的极大浪费，又对环境造成严重污染和破坏。为此采用技术上可行、经济上合理的方法，将煤层中的瓦斯抽采出来加以利用，这既能减少对环境的污染，又能降低煤层中的瓦斯含量，从根本上消除矿井瓦斯的灾害和隐患，同时又能获得廉价的能源供应。因此开发利用煤矿瓦斯能将防治矿井瓦斯、保护环境、优质能源供应三方面有机地结合起来，达到有效实现节能减排效果。

3煤矿瓦斯的抽取方法

目前，煤矿井下瓦斯抽采方法，一是本煤层瓦斯抽采方法。现有煤矿多采用穿层预抽煤层瓦斯的布置方式抽采本煤层瓦斯，只有在巷道进入煤层和采煤工作面中才采用顺层钻孔的布置方式抽采本煤层瓦斯，另外为了解决开采煤层采掘过程中瓦斯涌出问题，则采用边采（掘）边抽本煤层瓦斯的布置方式。二是邻近层卸压瓦斯抽采方法。邻近层瓦斯抽采大体可分为地面钻孔抽采法、井下钻孔抽采法和顶板巷道结合钻孔抽采法，但现阶段主要采用井下钻孔抽采法抽采邻近层煤层瓦斯。三是采空区卸压瓦斯抽采方法。采空区瓦斯抽采主要有密闭抽采法、回采采空区插（埋）管抽采法、向冒落拱上方打钻抽采法、直接向采空区打钻抽采法等。四是特殊条件卸压瓦斯抽采方法。对埋藏浅、瓦斯含量高的厚煤层或煤层群，若透气性较好的可采用地面钻孔预抽煤层瓦斯;对瓦斯涌出来源多、分布范围广，煤层赋存条件复杂的矿井，则应采用多种抽采方法相结合的综合抽采方法。五是煤巷掘进工作面瓦斯抽采方法。首先在掘进巷道两帮每隔一定距离错口开掘一个钻场，平行于巷道掘进方向预打一组抽采钻孔，同时在巷道掘进迎头预打一组抽采钻孔抽采迎头前方的卸压瓦斯，减少掘进工作面迎头的瓦斯涌出量。其次在掘进工作面顶（底）板巷道每隔一定距离布置钻场，钻场内布置一组穿钻孔（钻孔应穿透煤层）进行抽采。

4煤矿瓦斯治理“先抽后采”的应用实践

4.1保护层开采期间的煤矿瓦斯抽采

保护层工作面开采期间的瓦斯主要来于本煤层、采空区、邻近层的卸压瓦斯，其瓦斯抽采方法主要有环行裂隙圈内顶板走向穿层钻孔法、顶板走向顺层长钻孔、顶板走向高抽巷、采空区埋管、采空区尾抽等。开采保护层时，应当同时抽采被保护层和邻近层的煤层瓦斯。

4.2区域突出危险性预测

突出矿井在开采过程中，必须对所有突出煤层进行区域突出危险性预测。这是因为突出煤层各个区域的突出危险程度是有一定差别的，存在着有突出危险区和无突出危险区两种情况，这样就为煤矿安全管理人员提供更科学地对突出煤层进行差别化管理;在无突出危险区域可以节省区域防突措施的人力、物力、财力，并有利于缓解煤矿采掘接替緊张局面。另外，在进行区域危险性预测时，应优先选择瓦斯压力，只有在没有或者缺少瓦斯压力资料时才采用瓦斯含量指标，其瓦斯压力、瓦斯含量指标的临界值应该经过实际考察确定（或采用井下实测值）。

4.3工作面防突措施的效果检验

突出煤层采掘工作面预测后划分为突出危险工作面和无突出危险工作面（未进行突出危险预测的采掘工作面视为突出危险工作面），当预测为突出危险工作面时，必须实施工作面局部防突措施和工作面防突措施效果检验，只有经过效果检验有效后，方可进行采掘作业，否则必须重新执行区域或者局部综合防突措施，并再次执行措施的效果检验，直至措施有效。无突出危险工作面必须在采取安全防护措施，并保留足够的预测超前区域或防突措施超前距的条件下进行采掘作业。任何防突措施都是建立在卸压、排放瓦斯和提高煤体强度等基础上的，因此检验防突措施效果，首先应检验工作面前方煤体的应力状态和瓦斯状态的改变情况，以判断是否己消除了突出危险性，就是说防突措施效果检验是在所运用的防突措施影响范围内进行的预测。

目前，工作面防突措施效果检验均采用钻孔法（检验孔）进行效果检验。分布在工作面各部位的检验钻孔应当布置于所在部位防突措施钻孔密度相对较小、孔间距相对较大的位置，并远离周围的各防突措施钻孔或尽可能与周围各防突措施钻孔保持等距离，在地质构造复杂地带应根据情况适当增加检验钻孔。实践证明，任何一种防突措施只在一定条件下有效，当条件发生变化时，就可能失效，所以这就决定必须对所运用的防突措施在实际条件下的防突效果进行检验。防突措施效果检验是减少突出事故，保证煤矿生产必不可少的重要环节。其防治煤与瓦斯突出的基本流程，见图1。

5 煤矿瓦斯治理工作的几点看法

我国煤矿瓦斯灾害十分严重，瓦斯事故己成为制约煤炭产业健康安全发展、影响煤矿安全生产稳定好转的突出问题。因此，煤矿瓦斯治理技术的发展已到了迫在眉睫、刻不容缓的地步了。首先，煤矿瓦斯治理工作必须是地质工作先行。瓦斯地质工作是瓦斯治理的基础。其次，落实区域防突措施，加大瓦斯抽采力度。牢固树立“先抽后采（掘）、抽采达标”的思想，强化“可保必保、应抽尽抽”的理念，坚持开展“抽采效果评价”的工作，积极推广“以抽保用、以用促抽”的经验。再次，保障煤矿瓦斯治理资金、技术、装备的投入。要积极应用井下千米钻机、大功率履带钻机、大直径钻头等新装备，积极推广地面钻孔、井下巷道穿层钻孔抽采、采空区抽采等新工艺，坚持保护层开采、区域预抽、卸压预抽等新技术，提高抽采钻孔“二堵一注”带压封孔的施工水平。最后，强化从业人员瓦斯治理技能培训，加强现场管理。煤矿企业必须建立灵活的人才管理机制和激励机制，稳定专业人员队伍，防止人才流失，要从煤矿瓦斯治理和管理实际出发，因地制宜地引进一批高素质的管理人才;煤矿企业要以增强瓦斯治理安全意识、掌握现场实际操作技能为重点，开展多种形式的培训教育方式，提高煤矿从业人员安全意识;煤矿企业要严格落实瓦斯治理和《防治煤与瓦斯突出规定>的各项规定，牢固树立红线意识、底线思维、“零死亡”理念，严格落实安全生产责任制，确保煤矿安全生产。

总而言之，把“先抽后采”的瓦斯治理措施具体应用到煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井的瓦斯治理的过程中，需要结合各煤矿煤层瓦斯的实际情况。煤矿瓦斯治理“先抽后采”的应用，保护层煤矿瓦斯的抽采、井下煤层瓦斯的抽采、地面钻井前煤层瓦斯的抽采、煤矿瓦斯的抽采综合利用等应用。这样不仅能够保证煤矿企业健康安全的发展，同时也能保证社会的稳定，维护社会和谐。此外，作为煤矿从业人员也需要进行煤矿瓦斯治理抽采技术的教育培训学习，从而不断提升煤矿瓦斯抽采技术，为煤矿安全生产工作的开展创造一个安全的环境。

参考文献：

[1]袁亮煤矿安全规程解读[M]煤炭工业出版社.2016.

[2]王树鹤防治煤与瓦斯突出规定读本[M].煤炭工业出版社，2009.

[3]袁亮煤矿总工程师技术手册[M]煤炭工业出版社.2010.

[4]温纪凯煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实际应用[J].科技资讯，2017，15（ 31）：106-108.

[5]杨明明.浅析煤矿瓦斯治理“先抽后采”的实践与作用[J].烟台职业学院学报，2013，19 （4）：78-80.

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