煤与瓦斯突出煤层防治技术研究及应用

煤与瓦斯突出煤层防治技术研究及应用

王博

义煤集团新安县云顶煤业河南471832

摘要：突出矿井开采过程中，为防止煤与瓦斯突出，解决采掘接替难的问题，采取了防突综合治理技术。实际应用表明，煤层瓦斯含量明显降低，采掘接继难的问题得以改善，保证了矿井的安全、高效生产。

关键词：瓦斯综合治理；揭煤区域防突措施；区域防突措施；采空区抽采

1矿井概况及防突技术简介

1.1矿井概况

义煤集团新安县云顶煤业有限公司（以下简称云顶煤业）位于洛阳市新安县城西北约15km的铁门镇云顶村境内，东距洛阳市42km，西距义马市26km，井田面积4.94km2，矿井始建于2005年10月，核定生产能力为80万吨/年。矿井主采二1煤层，煤层倾角8-12°，平均厚度3.79m，煤层自燃倾向性为Ⅲ类不易自燃；矿井水文地质类型属中等，通风方式为中央边界式，2018年1月3日升级为突出矿井。

1.2防突技术简介

煤与瓦斯突出是煤矿井下生产的一种强大的自然灾害，能在一瞬间向采掘工作面空间喷出巨量煤与瓦斯流，不仅严重地摧毁巷道设施，毁坏通风系统，而且使附近区域的井巷全部充满瓦斯与煤粉，造成瓦斯窒息或煤流埋人，甚至会造成煤尘和瓦斯爆炸等严重后果，因此防治煤与瓦斯突出技术的研究及应用刻不容缓。煤与瓦斯突出具有较强的随机性和动态特征，因此造成了防突工作的困难，所以防突首先要加强预测，根据准确有效预测，及时采取有效的技术防范措施，采取有效的安全防护措施，从而保证职工的生命安全和矿井的安全生产。

2煤层防突综合治理技术

2.1揭煤区域防突措施

云顶煤业揭煤工作面距离煤层顶（底）板法距10m前测定瓦斯含量和瓦斯压力等瓦斯基础参数进行区域预测。在掘进至工作面距离煤层顶（底）板法距7m位置前按要求执行区域防突措施，施工区域防突钻孔，进行瓦斯预抽。揭煤区域防突钻孔的最小控制范围是揭煤处巷道轮廓线外12m，同时还应当保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m,钻孔直径不小于94mm。钻孔施工完毕后应当及时封孔、连接抽采，并确保钻孔封孔严实和准确记录钻孔接抽时间。抽采钻孔必须严格按设计要求施工，并进行验收，同时记录各钻孔开工时间、竣工时间、钻孔施工参数以及钻孔施工过程中的异常现象（如喷孔、顶钻、卡钻等）等内容。

2.2煤巷掘进区域防突措施

云顶煤业13采区掘进工作面采取预抽煤层瓦斯作为区域防突措施，煤巷掘进前采取穿层钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。设计底抽巷布置在二1煤底板，根据《防治煤与瓦斯突出规定》和《河南省煤矿岩巷穿层抽采瓦斯技术管理暂行规定》要求，综合考虑地质条件、矿压、钻孔工程量、掩护范围等因素，底抽巷与煤层底板法向距离保持在10~15m，底抽巷与煤巷平距设计为10~20m（帮对帮）。底抽巷净宽4.2m，净断面13.6㎡。在底抽巷内每间隔6m布置一排穿层钻孔，每排设计13个穿层钻孔，控制煤巷轮廓线外不小于30m，钻孔直径不小于94mm，钻孔终孔间距为6m。钻孔要穿透煤层进入煤层顶板不少于0.5m。钻孔施工完毕后应当及时封孔、进行抽采。

2.3回采工作面区域防突措施

由于矿井煤层透气性差，为了提升瓦斯抽采效果，可根据需要采取卸压增透措施。采取底抽巷穿层钻孔预抽煤层瓦斯区域防突措施时，可选择水力冲孔作为卸压增透措施，利用岩巷为安全屏障，采用高压水射流破碎钻孔周围煤体，掏出一部分煤体和瓦斯，引起钻孔周边煤（岩）体地应力降低、卸压，使煤体裂隙增加，煤层透气性增高，实现安全快速区域消突。

2.4上隅角、采空区瓦斯抽采

工作面回采过程中，采用上隅角埋管及高位钻孔等方式抽采上隅角及采空区瓦斯，具体抽采方法如下:1)上隅角埋管抽采。在上隅角沿液压支架排头架第一架开始紧贴后溜向外搭设煤袋墙，且煤袋墙与顺槽巷帮呈45°~60°夹角。然后将顺槽内抽放管路埋入上隅角煤袋墙内，进行封闭式抽采上隅角瓦斯[1]。2)高位钻孔抽采。在巷道高位钻场内使用钻机向采空区裂隙带(采高6～8倍高度的层位)施工高位钻孔，终孔位置布置在回采面巷以里30～80m范围，采用“两堵一注”方式进行封孔，保证抽采效果。

2.5高压注水综合防突技术

煤体的透气性可随煤体的压裂破坏得到增强并大量放散游离瓦斯，消除或降低煤层的突出危险。在掘进循环进行之前，应在巷道正头布设适当数量的钻孔以准确判定防突特征[2]。为增加注水范围，钻孔口应适当向外围偏斜或平行于前行方向。并且，可利用封孔煤层注水器实现自动封孔，其注水压力以不出现煤层水力压裂并达到淋湿煤体为宜，以有水渗出和煤体湿润为准判定注水时间。在该矿生产过程中，超前排放钻孔与该技术联合使用取得了更好的防突效果。

结语：

云顶煤业为突出矿井，在采取综合防突治理技术后，有效的降低了瓦斯压力和瓦斯含量等指标，消除了突出隐患，大幅度提高了掘进效率。但随着煤矿采深的增大，地质构造复杂、煤层透气性低、瓦斯含量压力倍增等问题迎面而来，因此要进一步加强瓦斯灾害防治工作，做好防突与地质工作的结合，细化技术及现场管理，推动矿井防突工作持续稳步提升。

参考文献：

[1]孟贤正,王中华,陈国红,张永将.深部单一严重突出煤层煤巷掘进卸压防突技术[J].煤炭科学技术,2016,44(12):75-80.

[2]王海东.突出煤层掘进工作面CO_2可控相变致裂防突技术[J].煤炭科学技术,2016,44(03):70-74.

[3]孙庆刚,张德矿,韩甲业,桑逢云.煤与瓦斯突出防治技术途径探讨[J].中国煤层气,2015,12(02):3-7.