祝文德 秦建國 劉佳明

【摘 要】本文針對高瓦斯礦井瓦斯地質(zhì)影響因素、采動影響因素，探討了其對煤層瓦斯含量、涌出量的影響，并從瓦斯安全管理方面簡要的敘述了煤礦瓦斯治理的方向。

【關(guān)鍵詞】瓦斯地質(zhì)；瓦斯含量；涌出量；瓦斯治理

礦井瓦斯治理，必須預(yù)先從瓦斯來源和瓦斯涌出量方面進(jìn)行分析，既要考慮瓦斯地質(zhì)條件，也要分析采礦技術(shù)條件。當(dāng)用通風(fēng)方法不能有效解決工作面瓦斯問題時，就必須采取多種方法綜合治理瓦斯，瓦斯抽采技術(shù)已成為降低采掘工作面瓦斯涌出量和防止突出的重要和必要手段。

1 煤層瓦斯含量地質(zhì)因素

煤層瓦斯含量是一定量煤中所含有的瓦斯量，它是煤層的基本瓦斯參數(shù)，是計算瓦斯蘊(yùn)藏量、預(yù)測瓦斯涌出量的重要依據(jù)。影響礦井瓦斯含量的因素有很多，表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1 煤體變質(zhì)程度。煤體對瓦斯的吸附能力主要取決于煤體的孔隙率和煤質(zhì)，煤的變質(zhì)程度不同，孔隙大小不同，其所含瓦斯的量就不同。煤的變質(zhì)程度越高，煤體內(nèi)部孔隙率越低，吸附瓦斯的能力越強(qiáng)，但并不是煤體吸附瓦斯能力強(qiáng)就一定含瓦斯量大，最終瓦斯含量除了需要煤體有瓦斯的吸附外，還需要密閉的空間使其得以保存。

1.2 煤層賦存條件。煤層中的瓦斯的運動速度與煤層和圍巖的滲透性有關(guān)。滲透性越大，瓦斯就越容易逸散，反之瓦斯則容易保存在煤層之中；如果煤層的圍巖致密完整，煤層中的瓦斯就容易保存下來，反之，瓦斯容易逸散。瓦斯可溶解于水中，煤層含水越大，瓦斯相應(yīng)就越少。瓦斯還與煤層的埋藏深度和煤層傾角有關(guān)系，通常，瓦斯含量隨著煤層埋藏深度的增加而增大，而煤層的傾角越小，瓦斯含量則越大。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造。在地質(zhì)構(gòu)造附近瓦斯涌出量往往增加或減少。一般說來，開放性斷層有利于瓦斯排放，瓦斯含量減少；封閉擠壓性斷層甚至可以封閉儲存瓦斯，其瓦斯含量增大。地質(zhì)構(gòu)造是影響瓦斯存儲最重要的條件之一，封閉型地質(zhì)構(gòu)造有利于封閉瓦斯，開放性地質(zhì)構(gòu)造有利于排放瓦斯。

2 采煤工作面瓦斯涌出受采動影響因素

對于采煤工作面，瓦斯涌出的主要來源于本煤層和鄰近層、圍巖以及采空區(qū)。在工作面未受頂?shù)装宀蓜佑绊懬?，主要以本煤層瓦斯為主，通過煤壁、工作面落煤和采空區(qū)瓦斯涌出三種形式涌入工作面。工作面受采動作用后，采空區(qū)頂?shù)装迕簬r層發(fā)生移動變化、煤巖層泄壓，形成裂隙，位于頂?shù)装鍍?nèi)的含瓦斯煤巖層通過裂隙與工作面采空區(qū)導(dǎo)通，在瓦斯壓力及工作面通風(fēng)負(fù)壓的雙重作用下，大量鄰近層泄壓瓦斯涌入工作面采空區(qū)，再通過采空區(qū)涌入工作面。

工作面開采后，采空區(qū)頂?shù)装鍍?nèi)的裂隙發(fā)育及影響作用隨著向頂?shù)装鍍?nèi)的延伸逐漸減弱，則頂?shù)装鍍?nèi)鄰近層瓦斯向采煤工作面的排放率與間距呈反比，間距越小，鄰近層瓦斯涌出量越大，反之鄰近層瓦斯涌出量越小。

在開采煤層殘存可解析瓦斯量一定的情況下，工作面絕對瓦斯涌出量與工作面產(chǎn)量成正比，工作面產(chǎn)量越高，工作面落煤瓦斯越大，鄰近層受采動涌出的瓦斯越多，造成工作面絕對瓦斯涌出量越大。

3 大氣壓力變化因素影響

工作面瓦斯涌出情況看，瓦斯大量涌出時多發(fā)生在大氣壓力下降較為明顯的時期，采空區(qū)內(nèi)的壓力與巷道內(nèi)的通風(fēng)壓力需保持平衡狀態(tài)。當(dāng)大氣壓力突然下降時，井下巷道的通風(fēng)靜壓也相應(yīng)下降，采空區(qū)內(nèi)的壓力高于通風(fēng)靜壓，從而導(dǎo)致臨近采空區(qū)內(nèi)的瓦斯將大量涌入工作面采空區(qū)內(nèi)。

4 瓦斯防治治理手段及展望

4.1 合理布局井巷，安全組織生產(chǎn)。對于高瓦斯礦井多層開采，采煤工作面開采宜采用下行開采方式，即先采上部煤層，后采下部煤層，并始終保持水平，確保上層采空區(qū)瓦斯得到有效的卸壓釋放，以利于下部煤層的瓦斯治理；對于單一煤層回采，要優(yōu)化井巷布局，為工作面回采瓦斯治理提供條件，不能盲目的不規(guī)則回采，造成井巷生產(chǎn)布局不合理，給瓦斯治理帶來難度。

4.2 根據(jù)工作面的地質(zhì)條件，以及煤層瓦斯的賦存條件，強(qiáng)化瓦斯地質(zhì)工作，從技術(shù)層面上治理工作面瓦斯，加強(qiáng)礦井各煤層的基礎(chǔ)參數(shù)測定統(tǒng)計工作，完善煤礦瓦斯地質(zhì)基礎(chǔ)工作，準(zhǔn)確記錄回采各個階段的瓦斯涌出情況，包括遇斷層、褶皺、火成巖等地質(zhì)構(gòu)造帶期間的瓦斯運移情況，從而能夠?qū)Σ煌簩硬煌瑫r間不同開采條件的瓦斯涌出情況進(jìn)行詳細(xì)統(tǒng)計，并制定相應(yīng)合理完善的瓦斯防治技術(shù)方案，從源頭上治理瓦斯。

4.3 綜合抽采技術(shù)。根據(jù)井巷布置條件，煤層賦存條件采取相應(yīng)的瓦斯抽采方式，形成合理完善的地面和井下抽采系統(tǒng)，對工作面可采取如下抽采措施：順層鉆孔、穿層鉆孔抽采、上、下頂?shù)装甯叱橄?、尾巷、瓦斯道抽采、地面采空區(qū)鉆孔抽采、上層、臨近層采空區(qū)導(dǎo)入鉆孔抽采、高位鉆場水平長鉆孔抽采、回順采空區(qū)埋管抽采、井下移動瓦斯泵抽采和等多種方法的綜合抽采，實現(xiàn)井上下、多方位、立體交叉抽采瓦斯，實踐證明，針對不同煤層不同井巷因地制宜的采取相應(yīng)有效的抽采方式對工作面的瓦斯治理起到了至關(guān)重要的作用。

4.4 采取合理有效的通風(fēng)方式，確保工作面通風(fēng)系統(tǒng)的正常穩(wěn)定，并能根據(jù)不同煤層不同采面的瓦斯賦存條件，合理配備工作面風(fēng)量，確保工作面風(fēng)速、瓦斯?jié)舛确弦?guī)定，并能夠有效的使采煤工作面抽采與工作面通風(fēng)達(dá)到一個動態(tài)平衡，從而使工作面瓦斯抽采和利用均達(dá)到最佳狀態(tài)。但對于容易自然的煤層，更要注重考慮工作面風(fēng)量、防火、抽采三者之間的平衡關(guān)系，并要加大采空區(qū)發(fā)火的預(yù)防和日常觀測、管理。

4.5 抽采設(shè)備、系統(tǒng)完備，布置合理。對于高瓦斯礦井，近些年煤炭產(chǎn)量日益增加，原來的老的抽采設(shè)備已不能完全滿足瓦斯治理的需要，必須加大抽采設(shè)備的投入，從抽采設(shè)備硬件上治理瓦斯問題。

4.5.1 提高地面、井下瓦斯抽采泵的抽采能力，配備大流量的抽采泵，是瓦斯治理硬件的重要條件。

4.5.2 配備合理完善的多條井上、下抽采管路系統(tǒng)，井上下抽采管路系統(tǒng)實現(xiàn)高、低濃瓦斯、高低壓管路系統(tǒng)聯(lián)合抽采，從而使煤層瓦斯應(yīng)抽盡抽，降低風(fēng)排瓦斯量，有效杜絕上隅角、回風(fēng)流瓦斯?jié)舛瘸迒栴}。

4.5.3 引進(jìn)使用先進(jìn)的“大功率、大扭矩、定方向”抽采鉆機(jī)，增大鉆孔孔徑和孔長，保證鉆孔施工質(zhì)量，擴(kuò)大鉆孔抽采斷面積，提高抽采鉆孔服務(wù)時間，提高鉆孔成孔率，同時還要加強(qiáng)鉆孔的封孔質(zhì)量，引進(jìn)使用先進(jìn)的鉆孔封孔設(shè)備，替代原有原始的封孔方法，降低抽采鉆孔的漏氣現(xiàn)象。

4.5.4 逐步替換原有陳舊的小管徑抽采管路，布置接設(shè)大管徑抽采管路，增大抽采管徑，降低抽采阻力，提高抽采效率。

4.5.5 加強(qiáng)抽采管路附屬設(shè)備的安設(shè)和使用，包括自動抽采管路閥門控制系統(tǒng)、管理自動放水裝置、封孔裝置、抽采管路參數(shù)觀測監(jiān)測裝置等。

4.6 健全管理體制，加強(qiáng)現(xiàn)場瓦斯管理。許多事故的發(fā)生，都是由于管理的不到位造成的。所以，要加強(qiáng)對礦上職工的安全教育，健全管理體制，管理水平和職工的安全意識對于煤礦的長期安全生產(chǎn)非常重要。從嚴(yán)瓦斯治理責(zé)任制的落實，把瓦斯治理和安全生產(chǎn)的責(zé)任逐層逐級落實，明確具體職責(zé)，實行精細(xì)化管理，逐步形成了完善的管理體系。

5 結(jié)語

我國煤礦開采地質(zhì)條件復(fù)雜，礦井瓦斯事故在煤礦各類事故中占有很大的比例。因此，在煤礦生產(chǎn)過程中要加強(qiáng)管理，提高認(rèn)識，管理好通風(fēng)裝備設(shè)施、抽采設(shè)備設(shè)施，瓦斯采取連續(xù)不斷的監(jiān)測。只有把安全放在首位，健全各項規(guī)章制度，合理加大安全投入，瓦斯爆炸事故將會大幅度地減少，才能給煤礦生產(chǎn)創(chuàng)造良好安全的環(huán)境，才能將瓦斯變廢為寶加以利用。

[責(zé)任編輯：王洪澤]