关键词：厚煤层开采；瓦斯治理；应用
引言
我国能源需求量较大，在需求量不断扩大的背景下，出现了较多的瓦斯爆炸事件。煤矿在开采的过程中会产生一定的瓦斯，如果不对瓦斯进行及时处理将会引起瓦斯爆炸，瓦斯爆炸对开采人员的安全带来非常大的威胁，产生负面的社会影响。矿井通风是瓦斯治理中最为有效的一种方法，在一定程度上能够降低矿井的瓦斯，但是在实际的操作过程中仍然存在一些技术上的问题，需要将技术上的问题解决，才能够达到较好的瓦斯治理效果。
1、瓦斯对于煤矿安全开采的威胁
首先是瓦斯导致矿井火灾。矿井煤层本身包含较高比例的瓦斯，因此在开采煤层的各个阶段中，煤矿瓦斯都可能造成矿井火灾的产生。对于较深的矿井开采而言，矿井内部如果欠缺必要的井下通风措施，那么瓦斯气体就会呈现明显的积聚现象，并且很容易被引燃[1]。从现状来看，很多矿井火灾很多来源于井下积聚的瓦斯，在明火引燃的状态下出现了瓦斯燃烧的情况。其次是过量瓦斯导致操作人员窒息。某些矿井内部并不具备健全的井下通风系统，因此大量瓦斯存积于矿井内部。煤矿系统由于欠缺完整的井下通风系统，那么无法做到及时抽出瓦斯或者稀释瓦斯，进而造成矿井涌出大量瓦斯的情形。对于井下的操作人员来讲，人体肺部如果进入了过量瓦斯，则会引发死亡现象以及肺部严重窒息的现象。并且，瓦斯存积的现象还可能造成矿井爆炸的事故。
2、瓦斯事故原因
对于高瓦斯厚煤层开采过程中出现的瓦斯突出事故，一般清况下，较为常见的原因主要是防突措施不足或未能有效落实，现场安全管理基础较差。之前，受市场环境及安全成本因素影响，对于高瓦斯厚谋层开采过程中的瓦斯突出问题首控投人不足，防突工作不深入，相应的通风系统不能抵御突出灾害，综合能力较差，一旦发生问题容易出现风流逆转、瓦斯异常，最终导致事故波及范围较大[2]。近年来，随着囯家对于煤炭行业的大力整治，对于高瓦斯厚煤层开采，一般都会设置相应的瓦斯抽放系统、矿井安全监控系统，各类矿井防突设施、安全防护设施都开始配备齐全，但高瓦斯厚煤层的开采生严与防突工作之间矛盾仍旧没有彻底解决，相应措施未能获得足够的瓦斯治理、瓦斯抽采时间，先抽后采制度贯彻执行不足，各地区抽、掘、采协调发展困难，对于现场高瓦斯厚煤层的开采工作构成较大威胁。
3、厚煤层综放开采初采阶段瓦斯综合防治措施
220112工作面位于中煤新集二矿二水平2201采区，东起2201采区轨道上山，西距00勘探线最近54.5m，北距220116工作面（2016年9月采毕）平均7.0m；南至1煤-580m底板等高线附近，南部为1煤组未动用区。220112风巷设计走向长度约1485m（平），风巷可采长度1347m，机巷可采长度1392m，倾斜长平均165m，220112工作面，工作面可采斜面积227130m2。
回采面的瓦斯来源于采落煤炭、采场丢煤、围岩及邻近采空区及煤层瓦斯涌出，针对已回采的1上煤，下距1煤平距1m，上距4-1煤层平均71m，4-1煤层瓦斯涌出对1上煤回采工作面瓦斯涌出量影响较小，可以忽落不计，故1上煤回采工作面瓦斯主要来源采落煤炭、采场丢煤、围岩、邻近采空区及1煤泄压瓦斯向工作面涌出影响，由于1煤层组中2层煤之间的局部夹矸较薄，夹矸平均厚度仅1m,在回采1上煤时，下层1煤受到采动影响较大，造成大量的吸附状态瓦斯转变为游离状态，向工作面涌出。根据预计工作面瓦斯涌出量22.7m3/min，根据2201采区1煤层赋存特点及目前巷道布置条件，220112工作面采用单一走向长壁式布置、后退式回采，顶板管理采用全部垮落法，通风方式采用上行通风。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3.1、确保矿井开采的安全性
煤矿井下开采应当能够体现最基本的矿井开采安全，对于潜在的煤矿生产隐患都应当做到彻底进行杜绝。具体在治理瓦斯的过程中，煤矿企业必须配备安全监控系统及瓦斯抽采在线监测系统，确保做到实时性的矿井瓦斯监测。同时，煤矿企业还要切实做到先抽后采，进而达到避免瓦斯积聚的目的，对于操作人员自身的安全予以全方位的保障。操作人员在进入矿井区域以前，首先应当保证该区域符合了特定的瓦斯压力指标。
3.2、常用的瓦斯综合治理措施
厚煤层分层开采期间，各处的工作面通风不畅会造成瓦斯积聚、超限，可以通过改变通风方式、减少漏风、提高风量等措施来解决瓦斯浓度较高的问题。钻孔抽放：可以利用钻孔进行煤层瓦斯抽放，其操作简单、工作量小、成本较低，应用较为广泛。钻孔可分为地面钻孔、顺层钻孔、穿层钻孔等几种方式。其中，高位钻孔、低位钻孔属于穿层钻孔方式；平行钻孔、交又钻孔属于顺层钻孔方式。高位钻孔在采动压力场中形成裂隙，作为瓦斯流动渠道，通过钻孔中的负圧，加快瓦斯流动，高位钻孔可以实现对厚煤层中的瓦斯进行超前抽放，能有效解决瓦斯超限冋题。巷道抽放：在高瓦斯厚煤层开采层顶部形成的裂隙带内，挖掘专用瓦斯巷道，以便抽放邻近卸压瓦斯。高位巷布置专用瓦斯巷道后起，抽放量逐步增那，若工作面推进距离较短，相应的瓦斯浓度能够得到有效控制[4]。
3.3、完善现场管控机制
积极配合上级单位对矿井进行技术会诊与隐患排查，不断对矿井的“一通三防”系统进行梳理诊断，并对会诊的问题与隐患及时调整；构建通风系统动态检查长效机制，每月开展隐患排查活动，对重点岗位、重点区域加强管理，发现问题及时整改；紧抓安全质量标准，从分工、检查、管理、考核等各方面着手，加强管理，紧抓责任，构建标准化长效机制；完善考核管理制度，强化井下瓦斯抽采考核，完善奖惩考核机制，充分调动瓦斯抽采的积极性，实现抽采效果最大化；构建安全问责机制，对安全事故严格问责，制定相关制度，保证矿井的长治久安。
3.4、千米大直径大直径走向钻孔抽采
220112工作面高抽巷剩余650m未施工，在高抽巷迎头施工5个大孔径钻孔治理工作面瓦斯，钻孔沿220112工作面方向向下控制距风巷下帮12m～40m范围内。1#钻孔开孔距风巷巷帮12m，剩下钻孔每7m布置一个，采用开孔直径≥Ф96mm，扩孔直径Ф156mm的钻孔施工方法。
经过考察，在抽采浓度方面，高抽巷因巷道的层位和位置相对固定，造成抽采浓度比较稳定，抽采浓度基本在10%左右，而大孔径走向钻孔因数量较多，可以控制钻孔在不同的层位和位置，钻孔浓度随工作面回采变化较大，但整体浓度比高抽巷高。在抽采量的需求方面，因高抽巷的断面较大，大直径走向钻孔受钻孔的孔径较小，故在抽采系统的选择上，大直径走向钻孔对抽采系统的要求小。在治理效果方面，大直径走向钻孔受顶板的岩性和成孔的质量等因素的影响，变化较大，但整体抽采效果大直径走向钻孔比高抽巷的效果好。
结束语
煤矿瓦斯具有易爆与易燃的特性，其广泛存在于煤矿井下的区域。煤矿企业通过推行瓦斯综合治理的举措，应当能做到在根源上避免矿井瓦斯爆炸，并且对于潜在的瓦斯爆炸风险也能做到有效加以防控。采用大直径走向钻孔治理工作面采空区瓦斯在时间方面，缩短工作面瓦斯治理工程施工工期，缓解工作面接替紧张的局面。目前在煤矿开采的具体实践中，作为煤矿企业需要做到结合煤矿井下的真实环境状况来治理煤矿瓦斯，在此基础上达到最大化的瓦斯治理实效。
参考文献：
[1]高文.煤矿瓦斯治理及防突问题应对探究[J/OL].当代化工研究,2019(10):72-73[2019-10-10].
[2]韩金鑫,李定启.煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工作面瓦斯抽采技术研究[J/OL].能源与环保,2019(09):5-9[2019-10-10].
[3]王中举,黄光利,张杰,韩伟.极近距离煤层综放开采瓦斯涌出治理技术研究[J/OL].能源与环保,2019(09):10-13[2019-10-10].
[4]施运龙.探讨煤矿开采过程中瓦斯综合治理工作[J].农家参谋,2019(19):177.
论文作者:张聪
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第12期
论文发表时间:2019/11/14
标签：瓦斯论文; 钻孔论文; 煤层论文; 工作面论文; 矿井论文; 煤矿论文; 井下论文; 《科学与技术》2019年第12期论文;