矿区瓦斯治理技术

2024-09-16

矿区瓦斯治理技术（共6篇）

矿区瓦斯治理技术篇1

龙山煤矿位于河南省安阳县水冶镇南约6 km处, 井田东起F165断层, 西至F304断层。南以煤层露头和老窑开采为界, 北部以煤层底板等高线为界。井田走向长3.68 km, 倾斜宽2.65 km。设计生产能力为50万t/a, 核定生产能力45万t/a。23043工作面开采二叠系山西组二1煤, 煤质属优质无烟煤, 主要用作工业用煤, 同时也是上好的民用煤。该煤呈灰黑色—黑色, 条痕褐黑色, 玻璃光泽, 贝壳状断口为主, 参差状次之, 结构均一, 呈碎块状及粉末状。视密度为1.46 t/m3。煤层倾向135°, 倾角为3°～17°, 平均5°。上部为23042工作面采空区锈结顶板, 下部有1层夹矸, 总厚0.78 m, 为炭质泥岩, 富含植物茎叶化石, 工作面煤层原始瓦斯含量15.67～16.75 m3/t, 原始瓦斯压力1.89 MPa。该矿属严重煤与瓦斯突出矿井, 自建矿以来, 共发生瓦斯突出110 多次, 其中规模最大的一次发生在1999年4 月6 日, 涌出瓦斯16.7 万m3, 突出煤量1 070 t, 严重威胁煤矿安全生产和矿工生命安全。煤与瓦斯突出的防治是该矿安全生产管理的难题[1,2]。为了解决23043工作面煤与瓦斯突出问题, 该矿认真执行“四位一体”的综合防突措施, 为煤矿安全生产提供了保障。

1 区域突出危险性预测

23043工作面四周有老巷贯穿, 工作面瓦斯通过老巷已释放 (图1) 。由安阳鑫龙煤业 (集团) 灾害防治试验中心在23043新切眼每间隔30～50 m布置1个检验测试点取样对瓦斯参数进行测定分析, 在23043新切眼下帮共布置3个测试点, 钻孔直径为75 mm, 测定结果见表1。

由表1可以看出, 该工作面残余瓦斯含量最大值4.915 4 m3/t, 最小值3.782 5 m3/t, 均在8 m3/t以下, 不具有突出危险性。《防治煤与瓦斯突出规定》第三十九条规定:“经开拓后区域预测或者区域措施效果检验后为无突出危险区的煤层进行揭煤和采掘作业时, 必须采用工作面预测方法进行区域验证。”回采期间严格按要求进行区域验证 (该地区为三分层工作面, 瓦斯压力<0.74 MPa) 。

2 区域验证

采用复合指标法进行区域验证。沿采煤工作面每隔10～15 m布置1个验证钻孔, 钻孔距底板1.0～1.5 m, 孔径42 mm, 深6 m, 测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标。钻孔应当尽量布置在软分层中, 钻孔每钻进1 m测定该1 m段的全部钻屑量S, 并在暂停钻进后2 min内测定钻孔瓦斯涌出初速度q。测定钻孔瓦斯涌出初速度时, 测量室的长度为1.0 m。当q、S的所有测定值均小于临界值, 并且未发现其他异常情况时, 则判断该工作面为无突出危险工作面;否则, 为突出危险工作面。23043回采工作面 (外段) 区域验证、预测或效果检验钻孔布置如图2所示, 复合指标法预测回采工作面突出危险性临界值见表2。

3 局部综合防突措施

3.1 工作面突出危险性预测

工作面突出危险性预测方法与区域验证法方法相同, 经区域验证有突出危险或出现地质构造及异常现象时, 采取钻孔排放工作面防突措施。

3.2 工作面防突

经区域验证或工作面预测有突出危险后, 采取钻孔排放防突措施。排放钻孔施工参数及要求:①钻孔垂直工作面煤壁, 孔径75 mm, 孔深8 m, 孔间距2.4 m;②根据煤层走向和倾向确定钻孔倾角;③钻孔应尽量布置在煤层的软分层中;④每循环留5 m的措施超前距。

3.3 防突措施效果检验与安全防护

执行防突措施后, 进行防突措施效果检验。检验采用复合指标法:沿采煤工作面每隔10～15 m布置1个检验钻孔, 用于测定钻孔瓦斯涌出初速度和钻屑量指标, 钻孔距底板1.0～1.5 m, 孔径42 mm, 深6 m。

当所有钻孔q、S的测定值均小于临界值, 并且未发现其他异常情况时, 则判定该工作面为无突出危险工作面。否则, 为突出危险工作面, 必须采取对应措施, 直至措施有效方可施工。23043工作面回采期间, 采取设采区避难所、实施远距离放炮、建立压风自救系统、配备隔离式自救器等安全防护措施。

3.4 加强控制通风设施

(1) 23043工作面 (外段) 通风系统中不存在锐角通风和回风巷逆向交叉现象, 通风系统合理、稳定、可靠。工作面进、回风巷断面满足工作面配风需求。工作面进行风量调配时, 严禁在回风侧设置调节风窗或其他控风设施。

(2) 23043回风巷车场正反向风门墙体厚度不得小于0.8 m, 门框厚不得小于100 mm, 风门厚不得小于50 mm, 风门之间的距离不得小于5 m。放炮和无人时反向风门必须关闭, 人员进入时必须打开顶牢。通过风门的刮板输送机孔必须安设防逆风装置。放炮时必须关闭逆止阀。

(3) 为防止突出时风流逆转, 反向风门应处于常闭状态。

(4) 风门安装闭锁装置, 连锁绳采用直径不小5 mm钢丝绳, 两端用绳卡连接牢固, 保证2道风门不能同时打开。安装风门开关传感器和声光报警器, 并在监控终端显示, 当2道风门同时打开时发出声光报警。

(5) 在工作面回风设置风速传感器, 发现风流异常立即停止工作, 查找原因进行处理, 风量小于规程规定严禁施工。要加强检查和维修回采期间直接影响工作面风量的通风设施, 确保风门、风门墙体和防逆流装置完好。

(6) 保证主要通风机连续正常供风。机电队应加强风机房设备的维护检修工作, 保证通风机的连续正常运转。

(7) 建立测风制度。根据工作面实际需要随时测风, 并将每次测风结果写在测风地点记录牌上。发现风量异常立即汇报处理。

(8) 加强工作面上、下安全出口前后及回风巷维修地点的顶板控制, 保证巷道畅通及巷道断面不少于设计断面的80%。回风巷物料码放不得超过巷道断面的1/3, 严禁堆放杂物。23采区总回风巷每月至少检查1次, 发现问题及时处理, 保证巷道通风断面。

(9) 加强上隅角瓦斯管理。根据瓦斯涌出情况及瓦斯涌出来源及时采取措施处理。处理方法:打锯末墙、吊挂风帘, 必要时采取上隅角抽放。

4 结语

龙山煤矿为严重的煤与瓦斯突出矿井, 矿井相对瓦斯涌出量25.11 m3/t, 自建矿以来发生煤与瓦斯突出110多次, 严重威胁着矿井安全生产。近年来, 该矿严格执行“四位一体”的防突措施, 遵守“不掘突出头, 不采突出面”, 坚持“区域瓦斯防突措施先行, 局部防突措施跟进”的原则, 23043工作面未发生煤与瓦斯突出现象, 可为其他采掘工作面瓦斯治理提供参考。

参考文献

[1]杨晓娜, 黄波.龙山煤矿预测预报煤和瓦斯突出的试验研究[J].中州煤炭, 2012 (4) :24-26.

[2]王启明.浅谈龙山煤矿煤层气的抽采利用[J].中州煤炭, 2008 (4) :25-27.

矿区瓦斯治理技术篇2

一、矿井生产接续情况：

2010我矿正常生产时有一个回采工作面和2个掘进工作面，1003回采工作面四月正式开始顺采，预计2010年5月份回采完毕，1005运输巷掘进工作面预计于2010年12月与回巷贯通，8101-1掘进工作面计划于2010年4月下旬开始，于2010年7月份形成工作面。

二、矿井瓦斯涌出规律及危险性分析

1、瓦斯来源分析：经新疆煤矿安全监察局批复，我矿现水平的瓦斯等级鉴定为低瓦斯矿井，工作面瓦斯来源主要为工作面采煤和工作面放炮落煤及巷道掘进时。整体来看，矿井正常生产落煤、巷道掘进时，矿井瓦斯涌出量有所加大，矿井产量是影响瓦斯涌出量的主要因素。

2、矿井瓦斯涌出规律及危险性分析：

1、工作面采用Ｕ型通风，采面上隅角的瓦斯浓度较其它地点为高，是容易积聚瓦斯的异常地点，为防治瓦斯的重点。

2、回采工作面放炮落煤期间，工作面采空区顶部的瓦斯容易积存，因此工作面放顶期间必须加强通风管理，确保安全。

3、采掘工作面过断层、煤体裂隙发育等地质构造带时，瓦斯及其它有害气体浓度会明显增加，必须高度重视。

4、采煤工作面放煤、放炮时采面瓦斯涌出量增加，对安全生产的威胁较大。

5、采煤工作面的瓦斯涌出还受大气温度、气压等环境因素的影响，特别是换季时，大气压力急剧下降，瓦斯涌出量会增加，要引起高度重视。

三、防治瓦斯重点区域：

回采工作面Ｕ型通风，因此回采工作面上隅角、巷道冒高点、密闭区域、掘进机械落煤部、停风、无风区、放炮落煤过程等是发生瓦斯积存的区域。

1、回采工作面：采煤上隅角、采空区顶部、瓦斯排放巷

2、掘进工作面：1005运输巷机掘面、8101-1炮掘面

四、瓦斯治理方案：

我矿属于低瓦斯矿井，根据矿实际情况，针对重点防止区域制定了以下瓦斯治理方案：

1.矿井安装了重庆梅安森ＫＪ73Ｎ监控系统并运行正常，发挥了监控系统应有的作用。采取安全监控系统对井下瓦斯实现24小时监测，采煤工作面实现瓦斯电闭锁，掘进工作面实行“三专两闭锁”，并实现了双风机、双电源，并能自动切换。

2、采掘工作面设专职瓦检员24小时现场盯班，对工作面比较容易积聚瓦斯的上隅角、回风巷进行实施巡回检查、每两小时向调度室汇报一次，在工作面上隅角悬挂便携式瓦斯报警仪。

3、针对回采工作面上隅角容易积聚瓦斯的特点，采取风幛引风法和排瓦斯巷引排瓦斯的治理方案。

4、针对采面落煤时瓦斯涌出量明显增大规律，做到“只认

瓦斯不认人”，瓦斯超时，采面必须立即停止工作进行处理，瓦检员要行使好绝对停产权。

5、严格执行以风定产，优化通风系统，确保采面风量稳定可靠。

6、针对目前通风距离较长的掘进工作面采用2×22ＫＷ或2×11ＫＷ大功率局部通风机和配套的800ｍｍ的大截面风筒，做到风筒末段至工作面距离不超过5米，按质量标准化的要求管理好局部通风，确保掘进工作面风量稳定可靠，有效地稀释瓦斯。

7、每月制定瓦斯检查计划及巡回检查路线图表，对采煤工作面严格执行24小时跟班检查及定时汇报制度。

8、专职的瓦检员及防灭火检查员每周对井下所有防火墙和挡风墙进行一次瓦斯检查。

9、跟班领导、放炮员、安检员、安全员、班组长、流动电钳工、技术员，下井必须佩带便携仪式瓦斯报警仪，对井下采掘工作面、有瓦斯涌出的地点可随时检查瓦斯浓度。

五、预防瓦斯的措施：

1、认真宣传安全生产方针，使全矿职工树立“安全第一”的思想，宣传瓦斯的危害及防治措施。

2、入井人员要严格按照“三大规程”作业，杜绝“三违”现象发生。

3、加强矿井通风系统管理，采掘工作面、硐室、及其它地点均要严格配风，消除不合理的“三风”（串联通风、扩散通风、老塘通风），合理分配风量，各采掘地点及硐室的供风量符合规程要求。

4、通风科测风人员要按时测定好井下各地点风量，做好测风报表，对井下供风量不足的地点发生瓦斯积聚或超限。

5、严格设计并加强施工管理，不人为地造成盲巷，必须在24小时内予以封闭。

6、巷道贯通，排放瓦斯必须制定专门的安全技术措施，并严格按措施执行。

7、加强局扇管理，严格执行《煤矿安全规程》关于局部通风管理的有关规定。

8、采掘工作面放炮要严格执行“一炮三检”及“三人联锁”放炮制度，严禁违章装药，违章放炮。

9、瓦斯员要杜绝空班漏检，一旦发生瓦斯超限，立即按规定予以处理，要特别注意检查并处理回采工作面上隅角和巷道冒高点的瓦斯。

10、彻底消除电器设备失爆隐患，杜绝引爆火源。

11、矿严格管理安全监控设备，保证监控系统正常运转。做到对井下和各采掘工作面瓦斯、一氧化碳、温度、风速实施二十四小时连续自动监测。

12、采、掘工作面瓦斯传感器瓦斯浓度达到1%时能够立即发出报警，瓦斯浓度达到1.5%时能够自动切断采、掘工作面所有非本质安全型电源。

13通风科安全监测工做好瓦斯等传感器的日常标校、维护工作。

14、进一步完善矿井隔爆设施。

15、健全井下通讯设施，确保抢险救灾信息传递工作正常进行。

16所有下井人员必须一律佩戴自救器。

17、加强职工培训，提高职工的安全意识。

六、采煤工作面瓦斯管理安全措施：

1、采煤工作面要配备专职瓦斯检查员，严格执行现场交接班制度，24小时盯岗制度。

2、瓦斯检查员必须每班认真检查上隅角气体情况，并每班给调度室汇报3次，并做好检查记录。如出现瓦斯局部积聚、超限等特殊情况时，要及时向调度室汇报，并立即责令采面停止一切工作，处理完积聚瓦斯后方可恢复工作。

3、工作面风量必须严格按计划配风，测风人员对采面风量按照规定每旬测定一次外，其它时候也要根据实际情况随时进行测风，保证风量稳定、可靠。

4、工作面严格执行“一炮三检”制度。每次进行放炮作业都必须做好瓦斯检查，并认真填写“一炮三检”记录。

5、采面上、下出口，特别是在上隅角附近20米范围内进行打眼、放炮，端头支架迁移，上隅角放顶回收、支护等作业时，瓦斯检查员必须先严格检查瓦斯，只有在瓦斯不超限时方可进行

打眼放炮等工作，坚决杜绝瓦斯超限作业。

6、强化电气设备管理，特别是采面及上隅角附近所用的煤电钻及电缆必须保证完好，杜绝电气失爆。采煤队安排电工负责定期检查并做好记录。

7、工作面上隅角及时回柱放顶，严禁滞后。

8、工作面严格执行“只认瓦斯不认人”制度，瓦检员有绝对的停产、撤人的权利。气体超限可立即停产处理。严格执行《煤矿安全规程》第136条、138条、139条有关规定。

9、上隅角出现瓦斯浓度达到2%，体积0.5ｍ以上的积聚现象必须按《规程》138条规定，在附近20米以内停止工作，撤除人员，溜子也立即停止运转，瓦检员负责，经处理浓度降到2%以下方可开工。

10、采面回风流瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%，或是一氧化碳浓度超过0.0024%时，严格按照《规程》第136条规定及时向调度室汇报并必须停止工作面作业，撤除人员，采取措施，进行处理。

11、每次出现以上第九、十条情况时，瓦检员必须做好瓦斯处理结果记录，交接班时必须认真仔细交接采面瓦斯情况，并填写好交接班记录。

12、根据上隅角易积存瓦斯的特点，必须采取如下措施进行处理，一是利用导风幛引风的方式排除上隅角瓦斯，二是利用高压水枪射水增加风流流速来稀释积存的瓦斯。

13、上隅角每次放顶、回柱前，必须用乳化液枪先将上隅角顶、帮冲洗一遍，并经瓦检员检查气体不超限后方可开工。

14、上隅角浮煤必须班班清扫干净，采空区浮煤必须攉干净，严禁浮煤压入在老塘内。

15、上隅角每班由施工队领导或安全员负责携带便携式瓦斯报警仪，悬挂在上隅角离顶300ｍｍ、防邦200ｍｍ处（信置根据实际情况定），连续检测气体情况，发现瓦斯超限，按上述每十条执行。

16、工作面安全监控系统设备严格按规定加强管理，传感器必须每7天调校一次，采煤工作面瓦斯传感器每7天进行一次瓦斯超限断电实验，保证瓦斯断电系统功能完好，传感器的挂设位置必须符合规定。工作面瓦斯传感器离工作面距离不得大于10米。

17、严格落实“一通三防”齐抓共管责任制，对破坏“一通三防”设施者进行严惩。

18、安检人员必须对措施执行情况进行检查，特别是采空区浮煤清扫情况和采煤队有关人员便携式瓦斯报警仪的携带和使用情况等。

七、掘进工作面瓦斯管理安全措施：

1、强化局部通风管理，严格按计划配风，局部通风机严格按规定及安全质量标准化求安装使用，杜绝局扇循环风和掘时工作面风量不足。

2、掘进工作面局扇必须专人管理，以确保正常运转，严禁无计划停风，任何人不得随意停开局扇或断开风筒，严禁损坏局部通风设施。

3、严格按安全质量标准要求接设风筒，做到接头严密不漏风，无破口，吊挂平直，逢环必挂等。

4、工作面必须实行“三专两闭锁”，当局扇停止运转时或工作面瓦斯超限时，都能自动切断供风巷道的一切非本质安全型电源。

5、交接班临时停工时，不得停风，因检修或其它原因有计划停风时必须按局扇停风措施撤出人员，切断电源，恢复通风前必须瓦检员到位，检查工作面、风机及启动装置附近10米范围内瓦斯浓度，当检查结果符合规程规定，方可开动局扇进行通风，否则必须制定排除瓦斯措施进行处理。

6、爆破作业严格执行“一炮三检”、“三人连锁”放炮制度，放炮员和班组长的便推携式瓦斯报警仪必须随身携带，当回风流中瓦斯浓度达到1%时严禁放炮。

7、工作面安全监控系统设备严格按规定加强管理，瓦斯传感器定期调校，并进行瓦斯超限自动断电的瓦斯电闭锁实验，保证监控系统功能完好。传感器的挂设位置必须符合规定，瓦斯传感器离工作面距离不超过5米。

8、风筒末端到工作面的距离不得大于5米，保证迎头风量。

9、电气设备严禁失爆，发现电气问题，电工要及时处理。

中国煤矿瓦斯治理技术发展现状篇3

【关键词】煤矿；瓦斯；治理技术；发展；现状

煤炭资源是我国经济发展的能源基础之一，在我国的重要的能源种类中，煤炭在未来很长的时间之内都会发挥着主要的作用。在煤炭开采过程中，矿井内瓦斯超过限制标准及瓦斯聚合现象发生的非常频繁。有时有很多矿井内会有瓦斯爆炸的事故发生，严重威胁着矿内工作人员的安全，甚至危害着人们的生命。随着经济的不断增长，促进了煤炭工业的繁荣发展，煤矿瓦斯治理技术也得到了重视与发展，以保证煤矿工作的安全与持续发展。

一、瓦斯治理工作过程中存在着的问题

伴随着我国煤矿行业对煤炭开采深度的不断增加，在地下煤层中的瓦斯含量变得越来越多，压力也随之增加，极大的提高了瓦斯治理工作的复杂性和技术难度。当前，矿井内没有完善的通风系统是部分煤矿企业存在的主要问题。主要体现在某些矿井的新采区在不具备完善的排水和通风系统时就实施了煤炭开采工作。还有部分煤矿井开采深度增加了许多但是没有完善排水、通风系统，引发了瓦斯安全事故。另外，有些煤矿还没有严格落实瓦斯抽放的管理系统。尽管有的煤矿拥有非常成熟的瓦斯抽放技术，但是没有很好的应用效果。

二、中国煤矿瓦斯治理技术现状

（一）保护层开采和卸压瓦斯抽采技术：所谓的保护层，是指为避免附近煤层所带来的突出危险而提前开采的岩层或煤层；上保护层的位置在突出危险煤层的上边，下保护层在突出危险煤层的下边。因为对保护层进行开采可以带来采动作用，还能够抽采卸压瓦斯，可导致附近的突出危险煤层里具有突出危险的区域变成没有突出危险的区域，具有突出危险煤层是通常所说的被保护层。

具有保护层开采条件的矿井，对保护层进行开采和抽采瓦斯时，要在3-5年前做好开采和抽采的规划目标，对矿井开采的计划进行调整，按照规划目标，完成矿井开采、掘进与回采的实施方案，制订完善科学的瓦斯抽采与治理的技术支撑体系，要正常衔接保护层的工作面，平衡好“抽、掘、采”各项工作。在对保护层进行开采时，保证安全实施瓦斯抽采是实现安全开采保护层的重点工作，对被保护层进行卸压瓦斯强化抽采能够有效避免被保护层带来的突出危险性，能够减少煤层的瓦斯含量，最终实现高瓦斯煤层变成低瓦斯煤层。要确认被保护层的突出危险性被消除后，才对保护层和被保护层实施开采作业。在瓦斯抽采的过程中，通常要采用一定的瓦斯治理技术，实现开采工作的安全和高效。

开采下保护层完成后，上覆于下保护层的岩体会产生垮落带、弯曲带和断裂带。比如陕西省韩城市桑树坪煤矿，在缓倾斜煤层情况下，垮落带的上限高度为相对层间距6-8，断裂带上限高度为相对层间距10-30。

对下保护层进行开采时，一定要保护好被保护层所具备的开采条件，因此被保护层的位置要处于弯曲带和断裂带。对上保护层进行开采时，被保护层的位置要处于底鼓变形带内。通常情况下，被保护层的位置不一样，就会存在较大差异的煤（岩）体裂隙发育情况，就会采用不同的瓦斯抽采技术。

煤（岩）体位于弯曲带内，因为整体下沉，很多裂隙就会呈平行层理的状态，卸压瓦斯就会很容易的顺着平行层理方向进行流动，这种条件下相对有效的瓦斯抽采技术有地面钻井法、顶板或底板巷道网格式上向穿层钻孔法。煤（岩）体位于断裂带内，裂隙会呈平行层理状态，也会呈垂直和斜交层理状态，由于卸压瓦斯受抽采负压的影响，流动方向既可以是沿平行层理的方向，也能够沿垂直或斜交层理方向，这种条件下相对有效的瓦斯抽采技术包括：地面钻井法、顶板或底板穿层钻孔法、倾向高位钻孔法、走向高位钻孔法、倾向高抽巷法、走向高抽巷法等。煤（岩）体位于底鼓变形带内，因为膨胀导致变形，裂隙多呈平行层理状态，卸压瓦斯就会很容易顺着平行层理方向进行流动，这种条件下相对有效的瓦斯抽采技术是顶板或底板巷道网格式上向穿层钻孔法。

这些瓦斯抽采技术和钻孔（或巷道）的数据参数要依据开采技术、煤层情况、和顶底板岩性质的变化而变化。

（二）强化预抽煤层瓦斯技术：如果突出危险煤层是单一的，不具备保护层的开采条件情况下，就要采用强化预抽煤层瓦斯技术，避免瓦斯和煤突出，减少煤层中瓦斯的含量。

当前，采用的技术是：先把突出煤层的底板岩巷给开挖完成，后一阶段的岩巷经过边界上山与前一阶段岩巷互相连通，形成一个全负压的通风循环系统，在岩巷的底板每相隔一定距离与边界上山内进行施工钻场，在钻场里进行突出煤层的施工，对煤层瓦斯进行预抽，在开切眼与工作面机巷构建一条保护带以消除煤和瓦斯的突出危险性，挖掘煤层的巷道构成工作面系统。接着从风巷和工作面机巷实施交叉钻孔或顺层钻孔的施工，对开采区内的煤层瓦斯进行预抽，减少煤层中瓦斯的含量，同时区域性将开采区的突出危险性实现消除。

如果煤层的单一突出危险非常严重，比如具有超过千吨级的特大型煤矿，煤层瓦斯突出的，通产采用双底板岩巷，采用网格式上向穿层钻孔技术，对全部工作面中的瓦斯进行预抽，目的是减少煤层中的瓦斯含量，同时区域性将开采区的突出危险性实现消除。为增加采用网格式穿层钻孔技术抽采瓦斯的效果，通常采用的是松动爆破、煤层压裂、水力冲孔、水力割缝、水力扩孔等技术。

被保护层的工作面因为被保护层开采的影响，在工作面走向或倾向部分区域内没有得到卸压的保护，这就需要补充强化预抽煤层瓦斯技术。

（三）中国煤矿瓦斯治理技术发展趋势：煤与瓦斯突出这种矿井瓦斯动力问题非常复杂，截至到目前，还不能完全掌握不同地质条件和不同开采条件下的突出发生规律。尽管有很多假说支持煤与瓦斯的突出机理，但综合作用说是被普遍认同的，煤与瓦斯突出是瓦斯压力、地应力与煤的力学性质互相作用的产生结果。矿井的开采深度在不断的增加，就不断增加了煤与瓦斯突出的瓦斯压力和地应力，同时带来了煤体强度下降、煤与瓦斯突出阻力减少的问题，造成了煤与瓦斯突出危害程度不断加重。为了更好应对煤与瓦斯带来的严重灾害，在当前的技术条件下，首选技术的就应该是区域性瓦斯治理。因此，有很多煤矿依据自身的实际情况，提出了区域性瓦斯治理技术体系和战略目标，并在实际生产过程中得以实施。

随着对区域性瓦斯治理技术研究的不断深入和大范围普及推广，区域性瓦斯治理技术一定会成为实现安全开采的技术支撑。

四、结束语

尽管中国在瓦斯治理技术上实现了非常大的跨越，但必须保持清醒头脑，对这项技术要更好的利用。唯有降低煤矿灾害，才能更好保障煤矿职工的生命财产安全，才能保证煤炭产业持续健康发展，每个企业要增加煤矿瓦斯治理的财力支持力度，保证技术的应用和创新。

【参考文献】

[1]张盼福，吕爱平.综放采煤工作面瓦斯治理技术[J].中国矿山工程.2009（04）

[2]祖自银.近距离煤层群保护层开采瓦斯治理技术[J].煤炭工程.2009（08）

[3]肖存明，李嘉豪.瓦斯抽采钻井挤压变形破坏分析[J].煤炭技术.2011（01）

[4]郭平利.对综采工作面瓦斯治理的探索和认识[J].中小企业管理与科技（下旬刊）.2011（03）

[5]孙绪志，王汝.采煤工作面上隅角瓦斯治理技术[J].中国煤炭工业.2010（03）

矿区瓦斯治理技术篇4

关键词：定向钻孔,瓦斯抽采,千米钻孔

0 引言

随着矿井开采深度、开采强度的增大, 地质构造愈加复杂, 矿井瓦斯涌出量、瓦斯突出危险性增加, 瓦斯涌出呈不规律性。但是, 瓦斯又是经济的可燃气体, 是一种清洁、方便、高效的能源, 其发热量33.5~36.8 MJ/m3, 并且不存在环境污染问题。大力开发煤层气, 既可以充分利用地下资源, 又可以改善矿井安全条件, 提高经济效益, 并有利于改善地方环境质量和全球大气环境[1]。矿井目前瓦斯抽采钻孔施工效率较低, 和煤矿瓦斯灾害治理对瓦斯抽放的要求相比, 我国煤矿瓦斯抽放效果亟待提高[2]。钻孔施工设备不足, 施工过程和打钻深度受采掘的制约, 影响了矿井瓦斯的高效抽采。矿井瓦斯抽放是从源头上防止瓦斯事故的治本措施, 是减少瓦斯向采掘空间涌出, 降低井下空气中瓦斯浓度的有效方法[3]。但是我国目前的平均抽放率仅有23%, 低于俄罗斯、美国、澳大利亚等主要采煤国家的50%[4。因此需要先进的瓦斯抽采技术用于区域瓦斯治理, 提高瓦斯抽采率, 解决煤矿高瓦斯区域工作面瓦斯安全问题。

1 矿井概况

神华乌海能源公司乌达矿区目前有黄白茨、五虎山两个高瓦斯矿井, 拥有煤炭储量1.3×108 t, 瓦斯地质储量1.1×109 m3。五虎山煤矿主采9#、10#、12#煤层, 核定生产能力为200万t/a, 矿井绝对瓦斯涌出量为87.43 m3/min, 相对瓦斯涌出量38.2 m3/t, 采面最大绝对瓦斯涌出量为23.8 m3/min。黄白茨煤矿绝对瓦斯涌出量为50.81 m3/min。

钻孔施工设备为澳大利亚威利朗沃集团有限公司的VLD-1000系列长距离定向钻机, 是世界煤层钻进最先进的千米定向钻机。该钻机在钻机定位、钻具安装、煤层钻进、完孔接抽等方面具有完备、系统的技术工艺。每根钻杆直径70 mm、长3 000 mm;钻头直径96 mm, 钻孔实际直径110 mm, 封孔管直径108 mm, 长8 00 mm。

2 治理瓦斯钻孔施工总体方案

2.1 钻孔布置参数设置

瓦斯治理大致可分为本煤层瓦斯、邻近层瓦斯及采空区瓦斯, 要根据不同的瓦斯来源采取相应的技术进行瓦斯治理, 如图1所示。本项目针对乌达矿区五虎山和黄白茨煤矿开采煤层进行钻孔参数设置, 其中以五虎山矿12#煤层的瓦斯钻孔设计为例进行说明。

施工采用VLD-1000型定向钻机, 开孔直径145 mm, 然后用长度为6 000 mm, 直径100 mm孔管封孔, 壁间采用专用水泥密闭凝固后用直径96 mm钻头, 钻进至终孔。钻孔设计情况如图2所示。

采用千米定向钻孔对开采煤层进行瓦斯抽采具有工程量小、工期短的优点, 从而比普通钻孔技术获得更长的瓦斯抽采时间。1205工作面钻孔设置情况如表1所示。

2.2 钻孔施工工艺

采用VDL-1000型定向钻机, 其具体施工工艺为: (1) 钻机定位。根据推测煤层倾角, 按设计开孔方位和设计钻机开孔倾角定位钻机, 使用专用的液压支柱及拉力为1.5 t的机械式紧线器固定钻机; (2) 煤层开孔。使用直径150 mm三牙轮岩石钻头开孔, 煤层中开孔深度6~12 m。成孔后使用直径100 mm专用封孔管和专用水泥注浆封孔, 封孔结束后4 h安装孔口设施; (3) 钻具安装。安装孔底马达、DGS钻杆和无磁铜钻杆, 校正马达弯头方向; (4) 岩石钻进。使用96 mm三牙轮钻头进行岩石钻进, 从孔口开始一般每6 m (2根钻杆) 测量1次孔底参数; (5) 煤层钻进。钻孔揭煤后洗孔, 待返水稳定后退出钻杆, 更换成96 mm (PCD) 钻头按设计方位及倾角进行钻进, 一般每6 m进行1次孔底参数测量; (6) 措施孔钻进。一般煤矿缺乏详细的煤层资料, 为保证实现煤层钻进, 在钻进中每75~100 m间距探煤层顶板一次, 以确定煤层状况并指导钻进。探顶结束后退钻杆至预留的分支点, 继续主孔钻进; (7) 钻孔封孔。钻进开孔时采用直径150 mm的钻头开孔, 然后下长6 m、直径100 mm的孔管封孔, 管壁与煤壁之间用专用水泥封闭。采用注浆机向壁间灌注水泥, 水泥凝固后, 用直径96 mm的钻头钻进; (8) 完孔接抽。完孔后安装孔板流量装置并将钻孔并入矿井主抽放系统进行联网抽放。接抽后第一个月内每周5次对钻孔流量进行测量, 从第2个月开始每周至少2次对钻孔瓦斯流量进行测量, 直到项目结束, 测量结果形成抽采日报表及月报表。

3 千米定向钻孔抽采效果及优势

千米定向钻孔技术分别应用在黄白茨、五虎山的瓦斯治理上, 所施工钻孔抽采效果良好, 平均抽采瓦斯浓度为61%, 最高达90.1%。由表2、3可知, 矿区瓦斯抽采效率达40%, 抽采瓦斯3.152×107m3, 对神华乌海能源公司的瓦斯治理工作起到了积极的作用。

104m3

煤层中的瓦斯主要有吸附和游离两种状态, 其中吸附态瓦斯占煤层瓦斯含量的80%~90%, 吸附状态与游离状态瓦斯处于一种动态平衡。定向钻孔可沿钻孔长度方向在周围煤体内形成一个卸压圈, 能够改变煤体原有的应力平衡状态, 从而打破煤体内瓦斯吸附-解析的动态平衡。由于钻孔负压与煤体的孔隙形成一定的压力梯度, 处于正压状态下的瓦斯会通过卸压圈裂隙不断流向钻孔空间, 补充流失的游离瓦斯以达到新的平衡。煤体吸附瓦斯向游离状态转换, 使周围煤体瓦斯得到有效排放, 引起煤体发生收缩变形、坚固性系数增大、透气性系数大幅增高、地应力与瓦斯压力梯度减小, 而千米定向钻孔影响范围扩大, 对提高抽采效果起到积极作用。

千米定向钻孔与普通倾向钻孔的抽放流量、抽采浓度效果比较如图3、4所示。从图3、4中可以看出千米钻孔最大瓦斯流量和瓦斯浓度分别是普通钻孔的3.6倍和8.5倍, 千米定向钻孔抽放效果大大优于普通钻孔。

4 结论

(1) 乌达矿区高瓦斯矿井五虎山煤矿和黄白茨煤矿应用千米定向钻孔技术大大提高了瓦斯抽采效率, 由以前的平均不足30%提高到40%以上, 瓦斯抽采浓度平均为61%, 单孔最大浓度达90.1%, 为乌达矿区高瓦斯煤矿安全生产提供了技术保障。

(2) 千米定向钻孔施工方便, 操作简单, 施工工期短, 一定程度上可提高煤层透气性系数, 相对于普通钻孔, 施工能够提供较长的瓦斯抽放时间, 有利于提高瓦斯抽采率。

参考文献

[1]吴财芳, 曾勇, 秦勇.煤与瓦斯共采技术的研究现状及其应用发展[J].中国矿业大学学报, 2004, 33 (2) .

[2]王兆丰, 刘军.我国煤矿瓦斯抽放存在的问题及对策探讨[J].煤矿安全, 2005, 36 (3) .

[3]程建军, 程绍仁.煤矿瓦斯抽放存在问题及对策[J].煤炭工程, 2005 (1) .

矿区瓦斯治理技术篇5

安全措施计划

编制：生产科：总工：

马蹄沟煤矿生产技术科二〇一六年二月

一、矿井生产接续情况：

2016我矿正常生产时，第一、二、三季度矿井有一个回采工作面、四个掘进工作面。即3501工作面、3502回风掘进巷、1100材料运输掘进巷、3503皮带掘进巷、3502运输联络掘进巷。3501工作面预计2016年9月份回采结束，9月底安装3502工作面；第四季度矿井有一个初采工作面、三个掘进工作面。即3502工作面、3503皮带巷掘进工作面、3503回风巷掘进工作面、3504运输联络巷掘进工作面；

二、矿井瓦斯涌出规律及危险性分析

1、瓦斯来源分析：根据安监总煤装〔2011〕162号文件规定，矿井每2年必须进行一次矿井瓦斯等级鉴定，我矿于2014年8月进行了鉴定，根据鉴定结果我矿现水平的瓦斯等级鉴定为瓦斯矿井，工作面瓦斯来源主要为工作面采煤和及巷道掘进时。整体来看，矿井正常生产落煤、巷道掘进时，矿井瓦斯涌出量有所加大，矿井产量是影响瓦斯涌出量的主要因素。

2、矿井瓦斯涌出规律及危险性分析：

①、工作面采用U型通风，采面上隅角的瓦斯浓度较其它地点为高，是容易积聚瓦斯的异常地点，为防治瓦斯的重点。

②、回采工作面放顶落煤期间，工作面采空区顶部的瓦斯容易积存，因此工作面放顶煤期间必须加强通风管理，确保安全。

③、采掘工作面过过断层、煤体裂隙发育等地质构造带时，瓦斯及其它有害气体浓度会明显增加，必须高度重视。④、采煤工作面放煤、放炮时采面瓦斯涌出量增加，对安全生产的威胁较大。

⑤、采煤工作面的瓦斯涌出还受大气温度、气压等环境因素的影响，特别是换季时，大气压力急剧下降，瓦斯涌出量会增加，要引起高度重视。

三、防治瓦斯重点区域：

回采工作面U型通风,因此回采工作面上隅角、巷道冒高点、密闭区域、掘进机械落煤部、停风、无风区、放炮落煤过程等是发生瓦斯积存的区域。

1）回采工作面：采煤上隅角、支架后老塘侧、采空区顶部 2）掘进工作面：3502回风巷、3503皮带巷掘进面、3502运输联络掘进面。

3）其他：局部通风地点、栅栏封闭区、各采空区密闭处

四、瓦斯治理方案：

我矿属于瓦斯矿井，根据矿实际情况，针对重点防止区域制定了以下瓦斯治理方案：

1、矿井安装的监测监控系统运行正常，发挥了监控系统应有的作用。采取安全监控系统对井下瓦斯实现24小时监测，实时传送数据，发现异常及时报警处理。

2、采掘工作面设专职瓦检员24小时现场盯班，对工作面比较容易积聚瓦斯的上隅角、回风巷进行实施巡回检查、每4小时向调度室汇报一次，在工作面上隅角悬挂便携式瓦斯报警仪。

3、针对回采工作面上隅角容易积聚瓦斯的特点合理调整工作面供风风量，有效吹散上隅角瓦斯积聚。

4、针对采面落煤时瓦斯涌出量明显增大规律，做到“只认瓦斯不认人”，瓦斯超时，采面必须立即停止工作进行处理，瓦检员要行使好绝对停产权。

5、严格执行以风定产，优化通风系统，确保采面风量稳定可靠。

6、针对目前通风距离较长的掘进工作面采用2×15kW或2×11kW大功率局部通风机和配套的Φ600mm的大截面风筒，做到风筒末段至工作面距离不超过5米，按质量标准化的要求管理好局部通风，确保掘进工作面风量稳定可靠，有效地稀释瓦斯。

7、每月制定瓦斯检查计划及巡回检查路线图表，对采煤工作面严格执行24小时跟班检查及定时汇报，掘进工作面和其它瓦斯检测地点严格执行瓦斯巡回检查和定时汇报制度。

8、专职的瓦检员及防灭火检查员每周对井下所有防火墙密闭和挡风墙进行一次瓦斯检查。

五、预防瓦斯的措施：

1、认真宣传安全生产方针，使全矿职工树立“安全第一”的思想，宣传瓦斯的危害及防治措施。

2、入井人员要严格按照“三大规程”作业，杜绝“三违”现象发生。

3、•加强矿井通风系统管理，采掘工作面、硐室、及其它地点均要严格配风，消除不合理的“三风”（串联通风、•扩散通风、老塘通风），合理分配风量，各采掘地点及硐室的供风量符合规程要求。

4、•通风科测风人员要按时测定好井下各地点风量，做好测风报表，对井下供风量不足的地点要及时汇报，通风科根据风量情况能够及时对风量进行调整，防止采掘工作面和其它瓦斯涌出地点发生瓦斯积聚或超限。

5、•严格设计并加强施工管理，不人为地造成盲巷，一旦出现盲巷，必须在24小时内予以封闭。

6、巷道贯通，排放瓦斯必须制定专门的安全技术措施，并严格按措施执行。

7、加强局扇管理，严格执行《煤矿安全规程》关于局部通风管理的有关规定。

8、采掘工作面放炮要严格执行“一炮三检”及“三人联锁”放炮制度，严禁违章装药，违章放炮。

9、瓦检员要杜绝空班漏检，一旦发生瓦斯超限，立即按规定予以处理，要特别注意检查并处理回采工作面上隅角和巷道冒高点的瓦斯。

10、彻底消除电器设备失爆隐患，杜绝引爆火源。

11、矿严格管理安全监控设备，保证监控系统的正常运转。做到对井下和各采掘工作面瓦斯、•一氧化碳、温度、风速实施二十四小时连续自动监测。

12、采、掘工作面瓦斯传感器瓦斯浓度达到1%时能够立即发出报警，瓦斯浓度达到1.5%时能够自动切断采、掘工作面所有非本质安全型电源。

13、通风科安全监测工做好瓦斯等传感器的日常标校、维护工作。

14、进一步完善矿井隔爆设施。

15、健全井下通讯设施，确保抢险救灾信息传递工作正常进行。

16、所有下井人员必须一律佩戴自救器。

17、加强职工培训，提高职工的安全意识。

六、采煤工作面瓦斯管理安全措施：

1）采煤工作面要配备专职瓦斯检查员，严格执行现场交接班制度，24小时盯岗制度。

2）瓦斯检查员必须每班认真检查上隅角气体情况，并每班给调度室汇报2次，并做好检查记录。如出现瓦斯局部积聚、超限等特殊情况时，要及时向调度室汇报，并立即责令采面停止一切工作，处理完积聚瓦斯后方可恢复工作。

3）工作面风量必须严格按计划配风，测风人员对采面风量按规定每旬测定一次外，其它时候也要根据实际情况随时进行测风，保证风量稳定、可靠。4）工作面严格执行“一炮三检”制度。每次进行放炮作业都必须做好瓦斯检查，并认真填写“一炮三检”记录。

5）采面上、下出口，特别是在上隅角附近20米范围内进行打眼、放炮，端头支架迁移，上隅角放顶回收、支护等作业时，瓦斯检查员必须先严格检查瓦斯，只有在瓦斯不超限时方可进行打眼放炮等工作，坚决杜绝瓦斯超限作业。

6）强化电气设备管理，特别是采面及上隅角附近所用的煤电钻及电缆必须保证完好，杜绝电气失爆。采煤队安排电工负责定期检查并做好记录。

7）工作面上隅角及时回柱放顶，严禁滞后。

8）工作面严格执行“只认瓦斯不认人”制度，瓦检员有绝对的停产、撤人的权利。气体超限可立即停产处理。严格执行《煤矿安全规程》第136条、138条、139条有关规定。

9）上隅角出现瓦斯浓度达到2%，体积0.5m3以上的积聚超限现象必须按《规程》138条规定，在附近20米以内停止工作，撤除人员，溜子也立即停止运转，瓦检员负责，经处理浓度降到2%以下方可开工。

10）采面回风流瓦斯浓度超过1%或二氧化碳浓度超过1.5%，或是一氧化碳浓度超过0.0024%时，严格按照《规程》第136条规定及时向调度室汇报并必须停止工作面作业，撤除人员，采取措施，进行处理。11）每次出现以上第九、十条情况时，瓦检员必须做好瓦斯处理结果记录，交接班时必须认真仔细交接采面瓦斯情况，并填写好交接班记录。

12）根据上隅角易积存瓦斯的特点，必须采取如下措施进行处理，一是利用导风幛引风的方式排除上隅角瓦斯，二是利用高压水枪射水增加风流流速来稀释积存的瓦斯。

13）上隅角每次放顶、回柱前，必须用乳化液枪先将上隅角顶、帮冲洗一遍，并经瓦检员检查气体不超限后方可开工。

14）上隅角浮煤必须班班清扫干净，采空区浮煤必须攉干净，严禁浮煤压入在老塘内。

15）上隅角每班由施工队领导或安全员负责携带便携式瓦斯报警仪，悬挂在上隅角离顶300mm、离邦200mm处（位置根据实际情况定），连续检测气体情况，发现瓦斯超限，按上述第十条执行。

16）工作面安全监控系统设备严格按规定加强管理，传感器必须每7天调校一次，采煤工作面瓦斯传感器每7天进行一次瓦斯超限断电实验，保证瓦斯断电系统功能完好，传感器的挂设位置必须符合规定。工作面瓦斯传感器离工作面距离不得大于10米。

17）严格落实 “一通三防”齐抓共管责任制，对破坏“一通三防”设施者进行严惩。

18）安检人员必须对措施执行情况进行检查，特别是采空区浮煤清扫情况和采煤队有关人员便携式瓦斯报警仪的携带和使用情况等。

七、掘进工作面瓦斯管理安全措施：

1）强化局部通风管理，严格按计划配风，局部通风机严格按规定及安全质量标准化要求安装使用，杜绝局扇循环风和掘进工作面风量不足。

2）掘进工作面局扇必须设专人管理，以确保正常运转，严禁无计划停风，任何人不得随意停开局扇或断开风筒，严禁损坏局部通风设施。

3）严格按安全质量标准要求接设风筒，做到接头严密不漏风，无破口，吊挂平直，逢环必挂等。

4）工作面必须实行“三专两闭锁”，当局扇停止运转时或工作面瓦斯超限时，都能自动切断供风巷道的一切非本质安全型电源。

5）交接班或临时停工时，不得停风，因检修或其它原因有计划停风时必须按局扇停风措施撤出人员，切断电源，恢复通风前必须瓦检员到位，检查工作面、风机及启动装置附近10米范围内瓦斯浓度，当检查结果符合规程规定，方可开动局扇进行通风，否则必须制定排除瓦斯措施进行处理。

6）爆破作业严格执行“一炮三检”、“三人连锁”放炮制度，放炮员和班组长的便携式瓦斯报警仪必须随身携带，当回风流中瓦斯浓度达到1%时严禁放炮。

7）工作面安全监控系统设备严格按规定加强管理，瓦斯传感器定期调校，并进行瓦斯超限自动断电的瓦斯电闭锁实验，保证监控系统功能完好。传感器的挂设位置必须符合规定，瓦斯传感器离工作面距离不超过5米。

矿区瓦斯治理技术篇6

2312工作面采用“U”型下行通风, 有效风量476m3/min, 正常回采期间回风流瓦斯浓度0.68%~0.78%。瓦斯浓度处于临界状态, 经常因瓦斯瞬间超限停止生产, 单纯采用通风方法已不能解决瓦斯问题。

一、瓦斯来源分析

2312工作面瓦斯涌出包括三个部分:落放煤期间瓦斯涌出, 煤壁瓦斯涌出以及工作面采空区瓦斯涌出。通过对该工作面的瓦斯分析, 55%的瓦斯是从煤壁中释放出来的, 35%的瓦斯由从采空区涌出, 其他瓦斯涌出占10%, 因此如何有效治理及减少采空区瓦斯涌出量, 减缓落放煤及煤壁瓦斯瞬间释放, 对该工作面的瓦斯治理和安全生产有着非常重要的作用。

二、瓦斯治理技术

根据地质资料分析, 2312工作面属于瓦斯局部富集带, 煤层透气性差, 为了生产安全, 采用两种方法治理, 一是增加有效供风量, 稀释有害气体。二是通过煤层注水和瓦斯释放孔, 煤体提前释放瓦斯综合治理。

1. 工作面煤层注水。

压力水进入煤层会使工作面附近的煤体破碎, 水进入煤层内部的裂隙和空隙后, 可使原始煤体湿润, 改变煤的力学性质, 增加煤体的可塑性和柔性, 降低煤的疏松度。可以减少煤体内部的应力集中和瓦斯放散速度, 使应力分布变得比较均匀, 应力峰值集中移入煤体深处, 巷道工作面前应力集中系数降低, 在采掘过程中, 煤体弹性的释放变得缓慢。同时, 水进入煤体后封闭了瓦斯流动的通道, 并将瓦斯向煤体内部挤压, 提高了煤体的承受力 (煤的微孔直径越小, 承受压力的能力越大) , 降低了瓦斯破碎煤体的可能性。同时, 水侵入煤体的微孔隙后, 也使瓦斯的排出难度增加。根据实际测定, 运到地面的经过注水的煤层煤块, 其中残留的瓦斯量比干煤大2倍多。

煤壁浅孔注水技术参数及注意事项。

(1) 设备。ZGS-50/1.6B型手持式气动钻。

(2) 钻杆。φ43mm, L1.0m可接麻花钻杆。

(3) 工作面注水布置。注水孔采取单排眼布置, 相邻注水孔排距2m, 距顶板<0.3m, 注水孔长度1.5~2m, 仰角10°, 并把钻孔内的煤粉清出, 以便顺利放入封孔器。

(4) 煤层注水钻孔与打瓦斯释放孔应错开, 在煤层注水期间采煤队必须指派组长以上人员专门负责注水工作。

(5) 封孔采用橡胶棒快速封孔器封孔, 封孔器长1米, 封孔深度不小于1米。

(6) 单孔注水时间以煤壁湿润为准。

(7) 注水泵站压力18MPa, 利用现注水泵及管路注水。

通过煤体浅孔注水不仅可以降低工作面的温度, 还可以减少开采过程中粉尘的产生和飞扬。

2. 工作面超前打瓦斯释放孔。

该技术是利用钻孔周围形成的破坏圈, 使煤体卸压, 增加透气性, 煤体瓦斯解吸速度加快, 均匀释放瓦斯, 降低工作面前方的煤体应力和瓦斯应力, 使工作面沿着瓦斯释放孔布置形成瓦斯排放带, 消减落煤瞬间的瓦斯涌出峰值, 降低风排瓦斯压力, 达到均匀释放瓦斯的目的, 避免瓦斯超限的发生。

超前瓦斯释放孔参数及注意事项。