高瓦斯特厚煤层瓦斯综合防治技术研究与应用

高瓦斯特厚煤层瓦斯综合防治技术研究与应用

沈建廷崔广永

陕西长武亭南煤有限责任公司

摘要：亭南煤矿位于彬长矿区内，依据煤炭科学研究总院沈阳研究院出具的《亭南煤矿矿井瓦斯基础参数测定研究报告》，煤层瓦斯含量6.64m3/t，煤层瓦斯压力0.63Mpa，属于高瓦斯矿井。工作面采取本煤层预抽、隅角抽采、高抽巷抽采等综合措施，有效治理工作面瓦斯，杜绝瓦斯超限现象，确保工作面安全生产。

关键词：高瓦斯、厚煤层、综合治理

一、引言

陕西长武亭南煤业有限责任公司是山东能源淄矿集团积极响应国家西部大开发号召，首批入陕投资的外部企业，矿井位于陕西省彬长矿区长武县亭口镇境内。矿井核定生产能力5.0Mt/a，井田面积35.5km2，平均煤厚11.5m,保有资源储量38674.3万t，可采储量15017.5万t，主产中灰、特低硫、低磷、中高发热量的优质烟煤。矿井采用立井单水平开拓，采用综合机械化放顶煤回采工艺。2018年度瓦斯等级鉴定结果：矿井绝对瓦斯涌出量85.64m3/min，相对瓦斯涌出量10.62m3/t，属于高瓦斯矿井。

二、综合治理瓦斯措施

为使瓦斯治理工作做到有规划、有顺序、有目标，最大限度的提高瓦斯抽采效果，通过分析和研究矿井瓦斯赋存规律，多措并举，综合治理。其具体做法主要有以下几个方面：

（一）充分发挥千米钻机作用，强化区域预抽工作。

充分发挥千米钻机施工钻孔长、方向可调的优势，成功地实现盘区下分层瓦斯抽采及掘前预抽，有效降低了掘进期间风流中的瓦斯浓度，大大降低了回采期间的风排量。同时定向钻进技术可绕过陷落柱、断层等危险区域，探查煤层地质情况，为合理布置采场提供可靠的地质资料。

图1千米钻孔施工示意图

（二）强化顺层钻孔施工，确保生产期间瓦斯不超限

在工作面回风顺槽利用普通钻机施工顺层钻孔，治理采煤面上分层的瓦斯，并确保预抽时间均在6个月以上，配合高抽巷及隅角抽放（见图2），较好的治理了生产区的瓦斯。目前，各采煤工作面隅角瓦斯控制在0.4%左右，回风流瓦斯控制在0.33%左右，风排瓦斯量在5.0m3/min以下。

图2顺层瓦斯抽采钻孔施共示意图

（三）宏观治理采空区，消除隐蔽致灾危险源

对于采空区的瓦斯治理，因为存在自然发火隐患，所以必须从宏观上兼顾防火工作。首先采取了通过封闭采空区的密闭墙、遗留的高抽巷、打高位孔等措施抽采采空区瓦斯（见图3）。在抽采瓦斯的同时，为防止采空区漏风而造成发火隐患，向采空区注氮气及液态二氧化碳等惰性气体“置换”瓦斯和氧气，并通过密闭墙上安设的“U”型压差计观测采空区内外压差，保持压力平衡，确定抽采量；其次，每天从采空区内取气样分析瓦斯、一氧化碳、氧气等气体变化情况。根据检测分析情况采取不同的应对措施，确保采空区安全稳定；另外，大量的高浓度采空区瓦斯抽出来之后，也为提高瓦斯发电量提供了充足的气源，成为了企业一个新的利润增长点。

（四）高位岩石抽采巷技术应用

在生产期间对工作面采空区瓦斯抽采技术是工作面瓦斯治理的重中之重，高位瓦斯抽采巷是我们借鉴引入的一种采空区瓦斯抽采方法。高位瓦斯抽放巷从无到有，我们边实践边研究，虚心学习兄弟单位好的经验和做法，取长补短。根据高抽巷的抽放效果，不断优化高位瓦斯抽放巷的层位布置，由原来布置在工作面煤层顶板以上25-30m，内错工作面回风顺槽20-30m，调整为布置在工作面煤层顶板以上8-15m，内错工作面回风顺槽10m-15m，并降低高抽巷停掘位置的层位。通过调整高抽巷的布置层位收到了很好的效果，抽采瓦斯流量在250m3/min左右，抽采量增加1.6倍。

（五）工作面隅角埋管抽采技术应用

工作面回风隅角埋管抽采瓦斯的主要原理是在工作面回风隅角形成一个负压区，使该区域内瓦斯由抽采管路抽走，这可以避免工作面回风隅角处局部位置因风流不畅（或微风）引起的瓦斯超限，还可解决因漏风使采空区向回风隅角涌出瓦斯而造成的瓦斯超限。为操作方便，靠近采面回风隅角段管路可采用扩散器与主抽采管路连接，将扩散器连接的铠装软管插入回风隅角，为保证软管吸入口处于回风隅角的上部，抽采软管与木棒绑在一起，用旧皮带或麻绳吊挂在支架上，为提高抽采浓度，回风隅角处应采用挡风墙或挡风帘。随着工作面的推进，拆下前端一段主管路，移动扩散器，如此反复。

（六）坚持抽采和利用并举的原则，以利用促抽采。

公司先后在张家咀村、中塬风井工业场地分别建有两套低浓度瓦斯发电站，总装机容量9500Kw。其中张家咀瓦斯发电站安装12台500GF1-3RW型发电机组，装机容量6000Kw；中塬风井瓦斯发电站现有5台700JZ-PWWD-TEM2-3型发电机组，装机容量3500Kw。实现了以抽采保安全，以安全增效益，实现瓦斯防治良性循环和可持续发展。电站自运行以来（截止2018年10月31日），共计发电1264.9万kwh，消耗纯瓦斯量5812万m3（工况），实现二氧化碳减排量58.44万t，按现行居民用电0.57元/度计算，累计创收5333.33万元。根据是国家相关文件，每利用1m3瓦斯，中央财政补贴0.3元，陕西省财政补贴0.1元。

通过综合治理瓦斯，矿井抽采率达到了60.23%，工作面抽采率达到了77.76%，杜绝了瓦斯超限和瓦斯事故，保障了矿井的安全高效生产。

三、结束语

随着矿井开采水平的延伸，矿井的瓦斯治理工作依然任重而道远，矿井将继续强化安全生产“红线意识”，大力开展科技创新活动，积极研究防治灾害的新技术、新材料、新设备，不断探索、创新瓦斯综合防治技术，扎实抓好矿井瓦斯综合治理和利用工作。

参考文献

[1]樊九林《高瓦斯综采面初采期间瓦斯综合防治技术》2010.04

[2]周廷扬，李启发《高瓦斯厚煤层分层开采瓦斯防治技术研究》2017.01