预抽煤层瓦斯区域防突措施优选与应用

 预抽煤层瓦斯区域防突措施优选与应用

陈文斌

平安煤矿瓦斯治理国家工程研究中心有限责任公司单位省市：安徽淮南  单位邮编：232000

摘要：在我国一次性能源消费中煤炭一直占主导地位，瓦斯作为煤炭开采过程中的伴生产物，一直是威胁矿井安全生产的主要灾害之一，并且随着煤层开采条件的变化和开采工艺的变革，瓦斯灾害的防治难度不断增大。在新中国的发展过程中，煤矿资源贡献了巨大的力量，随着开采深度的增加，煤矿开采所面临的风险也越来越大，近些年来由于煤矿的安全事故所引发的伤亡现象层出不穷，已经成为人们重点关注的社会问题，解决和处理好煤矿生产的安全问题，做好瓦斯的处理是煤矿企业需要重点关注的对象。基于此，本文将重点分析预抽煤层瓦斯区域防突措施的优选与应用。

关键词：预抽煤层瓦斯区域；防突措施；优选应用

1. 煤与瓦斯突出机理分析

煤与瓦斯的突出主要是从距离工作面的某一个位置出发，以此为圆心，向着周围拓展，突出活动的中心就是应力的集中点。媒体中含有大量的高压性的瓦斯，其内能的含量是非常高的，如果开始了地下的采掘工作，那么岩层和煤层之间的相互约束力会减少，那么瓦斯就可能在瞬间得到了释放，这样的情况就很容易造成工作面的巨大应力变化，因此，就势必会引起瓦斯与煤的突出现象。

为了保证社会安定，使社会经济不受到影响，就需要采取有效的安全管理措施对煤矿开采工作进行严格管理，若不能强化对生产安全的管理，就有可能会导致瓦斯爆炸事故的发生，严重损伤煤矿的经济，更严重者，还会严重威胁工作人员的人身安全，管理煤矿瓦斯是其中最紧要的部分，若不能采取措施对瓦斯的含量和压力值进行有效的管控，那么就有可能会导致瓦斯爆炸事故的发生。因此，企业管理人员应该重视管理煤矿瓦斯安全，采用先进的技术来提高瓦斯治理效率，以保证工作人员的安全和社会稳定。

2. 预抽煤层瓦斯区域防突措施优选与应用

2.1案例分析

选取淮南矿业集团张集矿1124（3）预抽区为例，通过预抽煤层瓦斯区域防突措施方案优选，确定并实施“一孔两消”区域防突措施，取得了较好的瓦斯治理效果。

张集矿核定生产能力分别为12.3Mt/a，主采煤层自上而下依次为13-1、11-2、8、6、1煤层，其中13-1、11-2、8、6煤层为突出煤层，矿井为突出矿井。矿井13-1煤层首选开采远距离下保护层（11-2煤层）结合卸压抽采的区域防突措施；在不具备保护层开采条件下，采用预抽煤层瓦斯区域防突措施。1124（3）工作面开采13-1煤层，煤层标高－604.0~-633.7m，煤厚4.8m，倾角4°；该区域13-1煤瓦斯含量4.8314t，瓦斯压力0.92MPa，为突出煤层突出危险区。必须采取预抽煤层瓦斯区域防突措施，经效果检验合格，方可采掘作业。

2.2区域防突措施优选

①方案一

1124（3）切眼、1124（3）运输顺槽里段煤巷条带采用穿层钻孔预抽煤层瓦斯，1124（3）工作面里段180m回采区采用顺层钻孔预抽煤层瓦斯（见图1）。1124（3）底板巷从1124（3）轨道顺槽拨门施工，该巷道位于13-1煤底板20m，内错1124（3）切眼、运输顺槽15m，采用锚网支护，断面12m2，长度253m。1124（3）切眼、1124（3）运输顺槽里段煤巷条带穿层钻孔从1124（3）底板巷施工，孔底间距9m，钻孔控制到煤巷两侧轮廓线外至少各15m，设计32组，每组7个钻孔，共224个钻孔，钻孔平均孔深32m，钻孔量7168m。1124（3）工作面里段180m回采区顺层钻孔从1124（3）运输顺槽施工，设计钻孔间距9m，钻孔数18个，孔径准113mm，孔深98m，钻孔量1764m。

图1 1124（3）预抽区区域防突措施方案1示意图

②方案2

采用“一孔两消”区域防突措施，即从1124（3）轨道顺槽施工顺层钻孔预抽1124（3）未保护区煤层，实现1124（3）切眼、运输顺槽里段掘进区域和1124（3）工作面里段180m回采区域消突（见图2）。1124（3）预抽区“一孔两消”区域防突钻孔控制到1124（3）切眼、运输顺槽外不少于15m，设计钻孔间距3m，钻孔数69个，孔径准113mm，孔深25~141m，钻孔量9059m。

图2 1124（3）预抽区区域防突措施方案2示意图

比较1124（3）预抽区区域防突措施（见表1），方案1瓦斯治理措施安全可靠，但工程量大、工期长、投入高、施工环节多；方案2瓦斯治理措施能够满足现场需要，工程量小、工期短、投入低。从安全、质量、工期、经济等因素综合考虑2个方案，最终1124（3）预抽区区域防突措施选择方案2。

3. 应对煤矿防突的措施

3.1做好防突措施效果检验和安全防护措施

要想有效开展防突工作，使防突效果达到预期，要求工作人员不仅要做好防突措施。同时，还需要采取措施验证防突方法是否有效，并对防突措施的效果进行严格检查。同时，在开采煤矿时，并不一定会完全发挥出突出预测和防突措施的效果。因此，为了避免错误的预测，就一定要对安全防护措施进行严格把关，在保证检测结果合格之后，才可以安全防护突出危险的工作面。

3.2高压注水综合防突技术

使用高压注水综合防突技术进行防突工作的工作原理，就是在煤巷的正头设置长钻孔，并利用高压注水技术将水注射到煤体当中，保持煤体的湿润，有效提高煤体的可塑性，一旦煤体因为经受压力而被破坏，从而使煤体的通透性有所提升，并排出煤矿当中游离的瓦斯气体，可以使煤体突出危险的防治效果有所提升。高压注水防突工作的开展应该在掘进循环施工之前，首先就应该开展防突钻孔工作，应该充分考虑实际情况来设置钻孔的深度和方向。同时，对于注水的范围应该进行合理设置，在完成以上工作之后，还要进行封口工作，以保证该技术的有效性。

3.3预抽区域空白带处理措施

在瓦斯预抽过程中，由于钻孔施工条件的影响，预抽区域可能产生空白带。为了减少和避免空白带区域，应该采取相应的措施。在抽放钻孔设计完成后，应该严格按照抽放钻孔设计参数设置钻机参数。每个钻孔施工完成后，应该根据钻孔施工参数，绘制钻孔施工图，并与钻孔设计图进行对比，找出空白区域。

根据空白带的形成原因，空白带一般有两种形成情况。一种是在钻孔施工过程中，由于钻机跑偏，导致钻孔间距增大而出现空白带，这种情况要求立即在调整钻孔施工参数，或者在两个钻孔之间补打一个钻孔即可解决问题；另一种情况是由于钻机钻进能力达不到钻孔设计长度，在工作面后方形成大面积空白带，针对这种情况，应采取如下措施：

①要求对钻孔施工作出准确记录，并绘制钻孔施工图。②准确掌握钻孔施工后留下的空白带区域。③在掘进工作面条带预抽过程中如果通过效果检验发现存在空白带区域，则在掘进工作面重新施工顺层抽放钻孔，进行预抽，效果检验合格后再组织掘进。④当顺槽形成后，利用顺槽对工作面空白带区域施工顺层抽放钻孔进行空白带区域预抽。

结 语：

煤矿的开采过程是一个高风险的过程，近些年来发生的瓦斯爆炸现象所造成的人员伤亡问题依然触目惊心，无论是从煤矿生产的角度还是社会的角度来看，瓦斯问题、煤矿的安全生产问题一直以来都是社会重点关注的焦点问题。本文针对预抽煤层瓦斯区域防突措施优选与应用进行简单分析，提出几点有效的防突措施，希望能够为煤矿安全生产提供帮助。

参考文献：

[1]陈建，李朝，张臻豪.淮南矿业集团防治煤与瓦斯突出技术及管理经验［J］.中国安全生产科学技术，2014，10（S1）：147-152.

[2]徐畀泽，李希建．煤与瓦斯突出冲击波对防突风门破坏的研究［J］．矿业研究与开发，2021，41(03):80－83．