重庆能投渝新能源有限公司石壕煤矿重庆401449
摘要：瓦斯是一种无色无味的气体，主要含有甲烷，相对于空气的密度为0．55。其和水几乎不相容，且渗透能力很强，有在空气中迅速扩散的性质。在空气中达到一定的浓度时，就会爆炸，时刻威胁着矿工的安全。瓦斯资源的抽采利用具有经济、环保、安全等方面的意义，因而，我国必须走煤层气与煤炭协调开发的道路，进行科学开采，提高科学产能。
关键词：远距离保护层；瓦斯治理创新技术
远距离保护层开采，两层煤瓦斯压力、煤层变形量、抽采量、浓度等参数的考察，确定远距离上保护层开采、坚硬顶底板条件下，被保护煤层的瓦斯治理效果及卸压瓦斯抽采规律。为了保证瓦斯保护层工作面安全回采，给解放突出煤层创造时空条件，需要采取多种有效的瓦斯综合治理。
1.概况分析
矿井煤系地层以泥岩、粉砂岩为主，煤层瓦斯具有较好的生储盖条件。工作面标高为-593~-657m。走向长550m，倾斜长185m，煤厚为2.7m，根据实验室对瓦斯吸附常数及煤的工业分析测试结果，采用间接法计算煤层瓦斯含量，并得出煤层瓦斯压力、瓦斯含量随埋深处于1.27~1.58MPa之间，煤层瓦斯含量为6.68~7.73m3/t其煤层瓦斯压力已经超过了瓦斯抽放基本指标规定的0.74MPa，煤层瓦斯含量也接近其规定的临界值（8m3/t）。因此，保护层工作面回采期间受到本煤层以及邻近层瓦斯涌出的影响，安全开采形势严峻。在工作面采取了地面钻孔、远距离穿层钻孔、顺层钻孔、高位钻孔、斜交孔、老空区埋管、高抽巷和水平孔全方位立体交叉综合抽放手段，形成了地面与井上抽放相结合、穿层和本层抽放相结合、保护层开采与卸压瓦斯抽放相结合的瓦斯治理模式，为高瓦斯工作面的安全高效开采奠定了基础。
2.远距离上保护层开采瓦斯治理创新技术
2.1均压通风合理调整配风量控制瓦斯抽放量。均压通风是回采工作面防灭火的一项重要技术措施，回采工作面均为高瓦斯工作面，传统的观点认为，以风定产就得加大风量处理瓦斯，而大风量虽然能充分稀释工作面瓦斯，但是会造成采空区漏风量加大、加深，将采空区深部瓦斯扫出，大量漏风稀释采空区瓦斯，使得采空区高浓度瓦斯区减小、低浓度瓦斯区增大，抽采效果降低而且漏风量大，对防采空区自然发火非常有害。采取均压通风措施、合理控制抽采瓦斯量，可以改变通风系统中的压力分布，降低采空区漏风风路两端的风压差，减少漏风量和漏风深度，达到抑制煤炭自燃的目的。综采放顶煤工作面配风量应根据巷道煤壁瓦斯、采放落煤瓦斯、架前架后顶底板围岩卸压涌出的瓦斯量进行配风，同时合理采取抽采方法控制瓦斯抽采量，从而实现均压通风治理瓦斯，并且防止自然发火。同时为保证均压通风系统稳定，引进了风动控制的可视风门，并设置有风动闭锁装置，而保证了工作面通风系统稳定、可靠。高抽巷应在开采煤层顶板岩层或煤层中沿工作面走向方向施工，层位处于采空区裂隙带内，部分矿井裂隙带高度范围内赋有薄煤层，高位抽放巷可直接布置于该层之中，可加快顶板巷掘进速度、降低巷道费用，并可直接抽放该邻近层内的卸压瓦斯，减少其涌向开采层。一般内错工作面回风巷水平距离15～20m。
2.2控制瓦斯的燃烧和爆炸条件。经过研究得知，矿井中瓦斯浓度在7~8%时，瓦斯最容易燃烧并发生爆炸。瓦斯的引火温度在650~750℃之间。当空气中的氧气含量不超过12%时，瓦斯并不会发生爆炸。瓦斯引燃引爆的三个因素就是：氧气浓度、引燃温度和瓦斯浓度。因此，在瓦斯综合治理过程中要注意以上几个方面的控制。对于引火的控制可以对煤矿生产人员进行安全知识培训，并严格进行制度化管理，保证相关的工作人员具备安全生产管理所必须的知识，特别是井下工作人员，一定要按照相应的规范标准进行工作，避免出现明火使矿井发生瓦斯安全事故。对于瓦斯浓度的控制，煤炭企业应按照相应的安全生产标准，对生产设备进行定期的维修和检查，尤其是对矿井中的通风系统，要保证通风系统正常工作，降低巷道内瓦斯的浓度。同时，煤炭企业还应设置专业对瓦斯异常区域进行检查，方便管理人员和技术人员能够及时发展瓦斯问题并尽量的处理，防止瓦斯浓度过高产生安全事故。此外，对通风区域的风向也应派人观察，防止风向的变化使矿井内的瓦斯气体无法排出。
2.3远距离穿层钻孔抽放。由于7煤层顶板存在均厚120m的巨厚火成岩，火成岩的平均单轴抗压强度为144.21MPa，平均抗拉强度为10.91MPa，控制着其上覆岩层的整体运动，为矿井的主关键层。在该特殊地质条件下，巨厚火成岩能够长期保持不断裂，其下伏的离层与裂隙能够长期保持不断裂，裂隙成为瓦斯流动的通道，离层成为瓦斯的富集区域，可以直接从保护层10煤层施工远距离穿层钻孔至7煤层顶板来抽放大量的卸压瓦斯。工作面顶板走向穿层钻孔在10煤顶板岩巷内施工。高位岩巷位于工作面煤层顶板20~25m，平面位置距风巷25m左右，在高位岩巷可不施工钻场，在巷道断面上每组施工6个穿层钻孔，每隔60~100m施工一组钻孔，钻孔终孔走向间距控制在100m（实测其走向有效抽放距离为100~120m）。穿层孔作用是一方面可以阻止邻近层卸压瓦斯涌向工作面，另一方面对被保护层进行强抽，达到最大的消突范围和效果，为被保护层的安全采掘创造条件。利用其独特的地质条件，在高位岩巷内施工穿层钻孔进行抽放被保护层卸压瓦斯，不仅解决了保护层开采期间的瓦斯问题，同时扩大了被保护层的保护效果及范围，兼顾瓦斯利用，为瓦斯治理设计提供了依据，并减少了底板岩石巷道。
2.4开采解放层。开采解放层是防止高瓦斯煤层突出和瓦斯大量涌出的主要措施。其机理是：当瓦斯含量较小的非突出煤层先行开采后，可引起上下邻近层的松动卸压，从而释放瓦斯压力，引起被解放层内瓦斯的大量解析，部分瓦斯涌向解放层，部分瓦斯仍存留于被解放层内。此时，被解放层的突出危险性虽已被消除，但若不进行抽放，被解放层可能重新被压实或开采时仍有瓦斯大量的涌出，所以，应适时布置钻孔预抽松动后的煤层瓦斯。目前矿区采取底板穿层孔抽放措施，一则因为底板巷断面较小，节省投资；二则穿层孔位于岩层中，易于保持气密性。矿区高突矿井和部分矿井高瓦斯区域，已将开采解放层并预抽卸压瓦斯作为治理瓦斯危害的主要措施。预抽1～1.5a后。开采时瓦斯涌出量仍略小于被解放前的涌出量，并且煤层经消突后，可实行综放开采，大大地提高了该矿区内主采煤层的生产能力，对矿井高产高效、提高安全性和经济效益具有十分重要的意义。在高位钻孔及老采空区埋管抽放效果不好时的一个辅助措施。从工作面风巷向煤层顶板施工钻孔，终孔位于煤层顶板10~20m，施工深度到钻孔不返水为止，每组平均施工2~3个钻孔。该方法用来解决上隅角瓦斯浓度大问题。
3、展望
3.1瓦斯发电将是的主要技术途径，随着煤矿低浓度瓦斯管道输送安全保障系统相关标准的颁布实施，将极大地促进低浓度瓦斯利用的发展。今后需要对低浓度瓦斯发电机组进行改进完善，提高发电效率和安全可靠性。
3.2今后低浓度瓦斯利用将向综合利用方向发展，研制小型一体化利用装置，集瓦斯净化、浓缩、液化、发电于一体，实现瓦斯的综合利用和梯级利用，提高瓦斯利用的经济效益。即先利用低浓度瓦斯发电，利用发出的电将低浓度瓦斯浓缩成高浓度瓦斯，再将高浓度瓦斯进行液化分离，分离出来的还可以用于煤矿井下防止煤层自然发火。
随着矿井的逐年开采，开采深度逐年加深，高瓦斯矿井增多，了解高瓦斯矿井的基本特征和性质，对矿井瓦斯的预防和防治起到至关重要的作用。通过对开采初期6个月的抽放实践进行统计分析，回采期间风巷瓦斯浓度始终维持在0.3%以下，获得了良好的抽放效果。
参考文献：
［1］陈紧．保护层开采瓦斯综合治理技术［J］．煤炭科学技术，2018（11）：45－46．
［2］蒋先统．矿井瓦斯综合治理及其利用研究［J］．矿业快报，2015（9）：65－67．