工作面上下层同时开采时的瓦斯综合治理

      综合治理我国大部分的煤矿埋在1000米之下的地方，而且我国的煤矿正在不断地向下延伸，与此同时瓦斯的含量也在不断地增加，瓦斯的压力在不断的增强，因此，特别容易产生瓦斯事故，所以在本篇文章中主要研究的是工作面上下層同时开采时的瓦斯综合治理。

　　一、我国煤矿瓦斯治理技术的发展及现状

　　1.1煤矿瓦斯抽放技术

　　自1952年抚顺龙凤矿建立抽放系统，开始抽放瓦斯以来，我国瓦斯抽放工作走过了半个多世纪，瓦斯抽放技术的发展主要经历以下几个阶段。

　　（1）高透气性煤层抽放瓦斯阶段。20世纪50年代初期，在抚顺高透气性特厚煤层中首次采用井下钻孔抽放瓦斯，获得了成功，解决了抚顺矿区高瓦斯特厚煤层开采的关键技术问题。在煤层透气性远远小于抚顺煤田的其他矿区采用类似的方法抽放瓦斯时，未能取得抚顺矿区的抽放效果。

　　（2）邻近层抽放瓦斯阶段。20世纪50年代末，采用井下穿层钻孔抽放上邻近层瓦斯在阳泉矿区获得成功，解决了煤层群开采首采煤层工作面瓦斯涌出量大的问题，且认识到利用采动卸压作用对未开采的邻近煤层实施边采边抽，可以有效地抽出瓦斯，减少邻近层瓦斯向开采层工作面涌出，该技术在具有邻近层抽放条件的矿区得到广泛应用，取得了较好的抽放效果。

　　（3）低透气性煤层强化抽放瓦斯阶段。在低透气性高瓦斯和突出煤层，采用常规钻孔抽放瓦斯技术效果不理想。为此，从20世纪70年代开始，国内试验研究了煤层中高压注水、水力压裂、水力割缝、松动爆破、大直径钻孔多种强化抽放技术。90年代又试验研究了网格式密集布孔、预裂控制爆破、交叉布孔等抽放新技术。网格式密集布孔在煤矿得到了应用，但多数方法因工艺复杂、实用性差等问题，在煤矿未能得到广泛应用。

　　（4）综合抽放瓦斯阶段。20世纪80年代开始，随着机采、综采，尤其是放顶煤采煤技术的应用，采掘速度加快、开采强度增大，工作面瓦斯涌出量大幅度增加。为了解决高产、高效工作面瓦斯涌出问题，开始实施综合抽放瓦斯，即在时间上，将预抽、边采边抽及采空区抽放相结合；在空间上，将开采层、邻近层和围岩抽放相结合。在工艺方式上，将钻孔抽放与巷道抽放相结合、井下抽放与地面钻孔抽放相结合、常规抽放与强化抽放相结合。实施综合抽放瓦斯方法，最大限度提高瓦斯抽放率。

　　1.2煤与瓦斯突出防治技术

　　随着1953年抚顺煤炭研究所的成立，我国煤与瓦斯突出防治技术研究开始起步，其技术发展大致分为以下几个阶段。

　　（1）安全防护措施阶段。20世纪50年代，防突技术研究以安全防护措施为主，目的是保证一旦煤与瓦斯突出发生时，避免造成人身伤亡事故，提出的主要防突措施有震动放炮，即在施工人员远离工作面的条件下，利用爆破作用，使工作面前方煤体应力和瓦斯动力状况突然改变。目前，震动放炮是石门揭煤主要安全防护措施。

　　（2）防突措施阶段。20世纪60年代开始，北票、中梁山等矿务局全面开展开采保护层的工业试验，并取得了较好的防突效果。70年代末，全面开展局部防突措施研究，试验提出了超前钻孔、松动爆破、煤层注水、水力冲孔、水力冲刷、金属骨架等多种防突措施，目前超前钻孔和松动爆破措施是突出煤层开采应用最为广泛的局部防突措施。

　　（3）突出预测阶段。1979年，煤科院抚顺研究所与北票、白沙矿务局合作，在我国首次提出用于掘进工作面突出预测的钻屑解吸指标法及解吸指标△h2、钻屑量指标S；1984年煤科院重庆研究所提出了钻屑解吸指标K1值。20世纪80年代，国内从事瓦斯治理研究的科研院所都在从事突出预测科研工作，突出预测技术在国家“七五”重点科技攻关中得到完善。

　　（4）“四位一体”综合防突阶段。从1988年开始，以《防治煤与瓦斯突出细则》以下简称《细则》的颁布为标志。该阶段将突出预测和措施效果检验纳入到防突工作中来，全面实施包括突出危险性预测、防突技术措施、措施效果检验和安全防护措施的“四位一体”综合防突技术，突出次数由20世纪80年代的年突出千次，降低到200-300次/a。

　　二、工作面上下层同时开采的瓦斯治理

　　2.1降段煤垛治理工作面瓦斯

　　根据煤层赋存条件及邻近层瓦斯的影响，初次放顶后，随着采空区瓦斯涌出量的增加，回风巷瓦斯浓度上升，上隅角瓦斯上升的现象最明显，绝对瓦斯涌出量都在10m3/min以上，来自采空区的瓦斯占总涌出量的70%以上。开采2个月以后，2个工作面错距只有30多米，由于采动影响，下层195工作面上隅角瓦斯开始增大，瓦斯主要来自采空区，也来源于邻近的35#层，如采取加大风量的方式反而使从工作面中部进入采空区的漏风量增大，使上隅角的瓦斯浓度降不下来，因此，在工作面上巷降段留煤垛，使上隅角下移。同时，利用档风嶂和码编织袋的方式使高浓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

　　在工作面上巷设局部抽放系统，利用YD-6型真空泵抽降段方式产生的高瓦斯区里的瓦斯。主管路采用200mm的铁管，进入工作面上出口部分用200mm胶管，吸入口在工作面未排柱以里3～5m处，随着工作面的移动，抽放点也移动，在设下一个档风墙前，要把前一个档风墙扒开，抽放效果较好，排出口瓦斯浓度10%，排出量40m3/min。上下工作面的错距增至40m后，工作面采空区的瓦斯相互影响不明显。

　　2.3利用尾排巷排采空区瓦斯

　　由于工作面上下层同时开采，超前工作面的采空区瓦斯对落后的采面有较大的影响，特别是采区的瓦斯量有明显的增加。尤其是上隅角的瓦斯量需用两趟管路抽放，才能保证上巷不超限。因此，利用尾排系统排一部分瓦斯，来缓解上巷的排瓦斯能力。但同时控制好两个工作面尾排的风量，使两个工作面的负压基本平衡。当其中一个工作面瓦斯较大时可调节尾排和在上巷增设抽排管路的方式解决。下层196工作面采空区涌出量增大后，在196工作面也采取了降段和上隅角抽排的方式。

　　三、总结

　　在本篇文章中首先研究了我国煤矿瓦斯治理技术的发展及现状，即煤矿瓦斯抽放技术以及煤与瓦斯突出防治技术，其次研究了工作面上下层同时开采的瓦斯治理，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区瓦斯。