采煤工作面瓦斯综合治理技术研究

＊田 渊

（山西潞安郭庄煤业有限责任公司 山西 046100）

煤炭是我国最主要的能源来源，一直以来都是我国经济发展、社会建设的重要驱动力。但是煤矿开采过程中，由于以井下作业为主，所以安全事故频发，其中对井下工作者威胁最大的就是瓦斯问题。一旦出现瓦斯积聚、瓦斯超限等问题，就很容易导致引起爆炸事故，导致矿井塌陷。矿井下的工作人员在开采过程中难免面临瓦斯爆炸的威胁，所以这就需要我们采取技术措施来治理瓦斯，因而针对采煤工作面瓦斯治理技术进行探究有一定的现实意义。

1.瓦斯在采煤工作面出现的原因

(1)采煤工作面瓦斯的成因

采煤工作面瓦斯的成因主要分为三个方面，分别是采落煤、采空区以及煤壁，其中采落煤和煤壁所导致出现的瓦斯是最多的。随着开采时间的不断增加，瓦斯出现的强度也越来越小，其重要原因就在于落煤技术的应用。由于采煤的过程，对矿山形成压力，所以造成岩壁裂缝，进而导致瓦斯泄漏，与此同时，采煤技术应用不当，以及煤层自身存在的裂缝都会导致工作面溢出瓦斯。而采空区瓦斯又可以分为围岩和停留的采空区所形成的瓦斯，其工作面大多临近回风隅角。而采煤工作面在开采之初出现瓦斯，其原因在于采煤工作面开采方向的采落煤和煤壁，随着开采工作的进行，开采现场出现了风流场。

(2)瓦斯爆炸的成因

在不同地点出现的瓦斯爆炸事故其原因也是多种多样的，但是对过去瓦斯爆炸事故的成因进行统计和分析，我们仍然会发现一些共同点，例如瓦斯爆炸往往会引起特大事故，造成巨大损失；而在事故地点方面，也大多集中于采煤面和掘进工作面，同时由于瓦斯爆炸会造成严重破坏，所以波及范围也较广泛，所以对瓦斯爆炸相关成因进行分析极为关键。

一般来说，瓦斯爆炸最主要原因就是煤尘引燃，如果瓦斯积累较多，一旦出现煤尘引燃，就会造成爆炸事故。而瓦斯积聚则一般由于巷道通风不畅，举例来说，我国2020年已经没有重特大瓦斯事故，但纵观过去发生过的瓦斯爆炸事故，其大多都是由于通风不畅导致的瓦斯积聚问题。对矿井而言，通风设备是必不可少的，如果安装数量不足、安装位置不当，就会导致风量不足，进而形成瓦斯积聚。举例来说，风筒没有延伸到指定地点，就会影响有效风量。所以对矿井来说，要做好通风处理，同时也要重视瓦斯抽放，这样才能有效降低瓦斯浓度，这一点在高瓦斯煤矿尤为重要。我国的煤矿大多都为井下开采，同时地质条件较差、渗透率较低，所以采用常规的技术手段进行抽放也不会取得预期效果，这就需要我们对煤矿地质形成充分了解，从而最大程度上抽取瓦斯，从而避免瓦斯事故的出现。

2.综合治理瓦斯措施

从对综采工作面的瓦斯来源进行分析，就可以制定出治理的总体思路，首先进行分源治理，之后再进行综合配套治理，同时采用“先抽后采”的治理理念。其中需要将找到瓦斯的来源作为措施提出来，而综合配套则需要综合运用多种方法和措施，这样才能做到分源治理，降低煤层瓦斯含量。下面进行分别论述：

(1)对抽放系统进行改良

一般情况下，在煤层抽放过程中，其钻孔深度不会超过60m，而两侧巷道抽放的范围则达到110m，其中采煤工作面中间还预留150m，这些都是导致采煤工作面瓦斯事故的安全隐患，这就需要及时消除抽放空白带。对此，可以对现有的抽放系统进行改造，采用采面浅孔动压抽放，其不仅可以预防潜在的突发事故，同时更可以很好地进行瓦斯综采治理。其中的浅孔动压抽放应当在采动压力区来进行，将其中的瓦斯抽放出来。在采动过程中形成的压力可以让煤壁形成裂隙，进而让瓦斯从裂隙当中释放出来。另一方面，空白带也是瓦斯流动的主要通道路径，从某种程度来看，该区域如果具有较好的空气流动条件，就会抽出更大量的瓦斯，从而解决煤层透气性不足的问题。在抽放过程中采取采抽结合的方式，在回采过程中应用浅孔动压手段，从而实现循环作业。一般来说，每次循环的推进距离为5m，同时要预留4m的超前距范围。

(2)重视采空区的管理

在采空区管理过程中，需要重视上隅角瓦斯涌出问题。而在治理上隅角瓦斯的过程中，不仅需要及时处理涌出的瓦斯，同时也要重视煤层易燃的特点。其原因在于，为了避免采空区形成自燃，就需要及时进行封堵，控制采空区的风量。在具体实践过程中，可以采用上隅角黄泥墙和下隅角黄泥墙的技术手段，从而控制采空区风量，如有必要还可以安装导风帘，从而形成引导和稀释作用。除此之外，出于进行定量管理的需要，还可以引入分级定量管理的手段，举例来说，对上隅角瓦斯涌出的情况可以进行三级管理，来保证瓦斯管理效果，具体见表1。

表1 上隅角瓦斯涌出分级

(3)实行先抽后采，重视技术管理

实行“先抽后采”，有助于实现“从被动治理到主动预防”的转变，在开采工作中，要坚持安全第一、预防为主的方针，对于采煤工作面的瓦斯综合治理，则需要坚持“先抽后采、以风定产、动态监控”的原则。在开采工作中，对瓦斯应抽尽抽，多措并举，树立“保护生命、保护资源”的先进理念，以技术为依托，实现采煤采气一体化。将地面抽放和井下抽放结合起来，同时建立完善的抽放奖励机制体系。在技术管理和应用方面，现在我国已经有很多新技术不断投入使用，例如松软突出煤层长钻孔打钻技术、工作面前方构造探测技术等，从而实现瓦斯综合治理技术的进步。

3.技术应用效果

在没有实施边抽边采、先抽后采之前，本矿井一共出现了8次瓦斯超限，瓦斯浓度达到1.8%，而正常情况下回风流瓦斯浓度也高达0.75%，在实施之后，则没有再出现瓦斯超限的问题，让巷道的安全掘进得到了有效的保障，带来了显著的经济效益。

首先，由于瓦斯涌出量降低，在巷道两侧施工抽放孔提前将巷道和迎头的瓦斯抽出，从而大大降低了工作面瓦斯含量，回风巷和工作面的瓦斯浓度也得到了控制，其中回风巷瓦斯浓度稳定在0.4%左右，在施工期间也没有发生一起瓦斯超限。巷道两帮施工瓦斯抽放钻场实现了边抽边采，所以瓦斯涌出量控制效果显著。具体如图1所示。

图1 开采区风流状态示意图

其次，掘进效率也得到了提升，让采掘衔接的压力也得到了控制。钻场迈步式布置，将间距控制在80m，从而实现对掘进工作面的全方位覆盖，让巷道掘进期间瓦斯超限问题得到了根本性的改善。同时瓦斯抽放钻孔工作面掘进作业可以同步进行，互相之间不会形成影响，月掘进施工效率从100m增加到280m，提高率达到180%，提高了煤矿掘进和开采效率。

4.总结

在前文分析中不难发现，瓦斯综合治理工作离不开对煤矿瓦斯地质的细致分析和研究，只有对煤矿采煤层瓦斯的分布情况有了全方位的了解，才能采取有效措施来加以应对。尤其是回采巷道采煤过程中，炮眼瓦斯的检测极为关键，结合测量结果来绘制煤矿瓦斯分布图，进而进行预测。对采煤工作面瓦斯的涌现规律进行分析，就可以很好地判断瓦斯是否会出现异常。本文针对回风隅角的瓦斯积聚处理方式进行了介绍，虽然可以较好地应对采煤工作面的瓦斯问题，但实际上也需要做到和实际情况相结合，这样才能保证瓦斯治理方案的合理性。