双柳煤矿瓦斯突出治理技术探讨
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【摘 要】根据双柳煤矿瓦斯赋存特点，介绍了双柳煤矿现有的瓦斯治理技术，并提出了针对双柳煤矿的煤与瓦斯突出防治对策及措施。实践应用表明，双柳煤矿煤与瓦斯突出治理经验及技术是切实可行的，很多方面值得其他高、突矿井借鉴和学习。
【关键词】双柳煤矿；瓦斯突出；现状；防治对策
随着矿井煤层向深部的开采延深，煤层瓦斯压力越来越大、瓦斯含量越来越高，煤层的瓦斯灾害越来越严重。一些浅部为非突出的煤层进入深部后逐渐转变为突出煤层，瓦斯灾害问题不容忽视，因而充分认识双柳煤矿特定的自然条件，高度重视对矿井瓦斯灾害的治理，对于确保煤炭安全生产具有极其重要的意义。
1 矿区瓦斯概况
双柳煤矿是高瓦斯矿井，各煤层均富含瓦斯，吨煤瓦斯含量5.3-12.1m3/t，煤层瓦斯压力0.25-1.5MPa，透气性系数0.261～3.38m2/MPa2.d。煤层层数多、瓦斯含量大是其赋存特点。
2 煤与瓦斯突出综合治理技术
2.1 矿井及工作面通风技术
煤层综采工作面通风方式：采用“U”型通风系统，设置3条回采巷道，材巷进风，运巷回风，瓦斯抽采巷另布置独立的全风压通风系统。瓦斯抽采巷贯穿整个工作面推进长度，在瓦斯抽采巷内布置穿层钻孔抽放邻近层、采空区和围岩的瓦斯。
2.2 瓦斯抽采
双柳煤矿在近几年的矿井瓦斯防治工作中创立了一整套瓦斯治理技术，如瓦斯抽采巷、高抽巷、大直径卸压钻孔等；推广应用了大直径穿层钻孔、顺层长钻孔、小断面高抽巷抽放初采期近距离邻近层瓦斯、采空区埋管抽放采空区瓦斯等技术；逐步形成了“密钻孔、大孔径、高抽巷、大管路、邻近层和本煤层分源双系统独立抽采”的高效瓦斯抽采模式。
近年来为了解决掘进和回采时本煤层瓦斯对生产的影响，双柳煤矿强力实施本煤层瓦斯抽采技术，本煤层瓦斯抽放量迅速增加。主要采用顺层交叉、顺层平行、顺层扇型和穿层钻孔4种方式对高瓦斯煤层实施预抽。
2.3 防治煤与瓦斯突出
2.3.1 突出预测方法及指标、措施及实施
区域突出危险性预测：使用煤层瓦斯含量直接测定仪测定煤层瓦斯含量或使用煤层瓦斯压力测定仪测定煤层瓦斯压力，进行区域突出危险性预测。各矿采用的煤层突出危险性瓦斯含量、瓦斯压力临界值分别为8 m3/t和0.74MPa，也有的矿井采用小于此值的临界值；在遇构造或煤层倾角增大时，临界值则分别降到7.0 m3/t和0.6MPa。
工作面突出危险性预测：使用煤层瓦斯突出参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值、钻屑量S值和f值，其临界值分别为0.5mL/（g・min1/2）、6.0kg/m和0.5，也有矿井的K1临界值小于0.5mL/（g・min1/2）。遇构造或煤层倾角增大（大于20°）时，K1临界值取0.45mL/（g・min1/2）或者更小。
2.3.2 掘进工作区域防突措施及效果检验
所有突出矿井均执行两个“四位一体”综合防突措施。区域和工作面突出危险性的预测及措施效果检验指标为煤层瓦斯含量或瓦斯压力、钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻屑量S值、煤的坚固性系数f值及煤层、瓦斯、地质情况等。防突工作坚持“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的原则，制定出相应的区域“四位一体”综合防突措施和局部“四位一体”综合防突措施。
1）区域防突措施
加强工作面瓦斯抽放参数（ 煤层透气性系数、抽放半径、钻孔瓦斯流量衰减系数） 的测定工作，结合工作面瓦斯地质图，合理布置抽放钻孔。在地质构造破坏带，需要专门制定、补充区域综合防突措施和局部综合防突措施，增加抽放钻孔密度，确保抽放钻孔的长度，保证抽放效果。
2）区域防突效果检验
煤层预抽后，工作面每60米为一个区域，每20m布置1个煤层瓦斯含量测定孔（顶板往下1.5m），测定完煤层瓦斯含量后及时封孔进行煤层瓦斯压力测定。
使用煤层瓦斯含量直接测定仪测定瓦斯含量或使用煤层瓦斯压力测定仪测定瓦斯压力进行效果检验。当效果检验数值均小于临界值，判定为措施有效，反之应判定为措施无效，必须继续抽放，再次进行效果检验，直至措施有效为止。正常情况时，瓦斯含量按7.5m3/t控制，瓦斯压力按0.74MPa控制；遇构造或煤层倾角增大时，瓦斯含量按7.0m3/t控制。
2.3.3 掘进工作面防突措施及效果检验
1）工作面防突措施
在掘进工作面无论预测预报是否超标，一般布置24个排放孔（如果有软分层必须将第一排布置软分层中），控制巷道轮廓线外8.0m范围。巷道正前排放孔为13m，允许推进7.0m，预留6.0m超前距，遇构造时工作面允许掘进5.0m，预留8.0m超前距，停止掘进施工前探钻孔，查明构造类型，采取相应的揭煤措施。
2）工作面防突措施效果检验
采用钻屑指标法进行工作面防突措施效果检验，在工作面施工3个效果检验钻孔，效检孔使用直径42mm的风煤钻施工，效检孔孔深8-10米，一个钻孔位于巷道的中部，并平行于掘进方向，其他钻孔的终点位于巷道断面两侧轮廓线外3-4m。只有三个效检孔测定的数据均不超标时，然后进入下一循环效检。当效果检验确定为无突出危险工作面时，保留至少3米检验孔投影孔深度超前距，采取安全防护措施后掘进作业。当效果检验为突出危险工作面时，采取延长一个班排放瓦斯时间，再次进行效果检验，直到检验结果为无突出危险工作面时，方可正常掘进，每一检验循环允许掘进进尺完成后，必须严格执行局部“四位一体”综合防突措施。要求效检孔不得与其它钻孔穿透或同用。
2.3.4 安全防护措施
在采区和采掘工作面按规定设置了避难硐室，按规定安设了压风自救系统，下井人员全部佩带隔离式压缩氧自救器。掘进工作面在局扇与通风横贯之间设置有一组防突门。
掘进工作面严禁空顶作业，在综掘机两侧必须留有不小于0.8m宽的安全撤离通道，割煤期间煤头不得超过3人。
3 煤与瓦斯突出防治对策优化
虽然通过上述措施，基本上解决了矿区主要问题，但就煤与瓦斯突出防治的现状、特点和存在的问题并结合全国同类矿井防突的成功经验和目前我国防突技术的发展趋势，双柳煤矿做好煤与瓦斯突出治理工作仍需要从以下几方面着手：
3.1 建立健全瓦斯治理组织机构
煤矿必须建立瓦斯综合治理领导组织机构，成立以矿长为组长的瓦斯综合治理行政管理体系；必须建立以总工程师为首的防治瓦斯、防突技术管理体系；必须成立煤与瓦斯防突处；各突出矿井必须建立专业化防突队伍和防突区，矿长、总工程师必须要有从事同类矿井工作的经历，要配备专职通风副矿长；集团公司和煤矿均要建立健全“一通三防”机构设置及人员配备。
3.2 确保瓦斯治理资金及时到位
煤矿安全费用高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井分别提取35元/t和50元/t，但对瓦斯防治的投入应该重点保证，必须设置防治煤与瓦斯突出专项费用，专款专用，以确保防突工程、防突设备及仪器仪表的购买和维护、相关工作人员薪酬、高精技术人才的招聘和外聘、新技术新工艺的研发和推广应用等对资金的需求。
3.3 限制矿井产能
高、突矿井必须实现抽、掘、采接替平衡、抽采达标和“以抽定产”，矿井产能不得超过矿井瓦斯抽采能力，矿井瓦斯抽采系统必须稳定可靠、具一年以上的能力验证。
突出矿井产量不得超过5.0Mt/a。基建突出矿井严格执行“一矿、一井、一面”生产；现生产的突出矿井，三年内改造完成突出煤层“一井一面”生产。
3.4 重视矿井防突管理
防突管理：制定“一矿一策”、“一面一策”瓦斯防治措施，并严格组织落实。突出煤层坚决做到应抽尽抽，真正实现不掘突出头、不采突出面。采掘作业前，矿井对“一面一策”的落实情况进行验收，未按“一面一策”要求完成相应的瓦斯治理和防突工程的，不准作业。
3.5 瓦斯抽采和开采保护层
防突工作坚持区域防突措施先行，局部防突措施补充的原则，区域防突工作必须做到“多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标”。将突出煤层抽采为非突出煤层，高瓦斯煤层抽采为低瓦斯煤层，是治理瓦斯的根本出路。根据双柳煤矿防治煤与瓦斯突出的现状、存在的问题和有益的技术探索，双柳煤矿瓦斯治理和防突技术工艺应从以下几方面开展工作：
1）建立矿井地面钻井抽采和井下抽采相结合的综合瓦斯抽采系统，实现全方位的立体瓦斯抽采体系。根据矿井开采计划，对于未来3年以后开采的区域，必须有计划的提前安排地面钻井抽采煤层瓦斯。
2）对井下本煤层瓦斯和邻近层瓦斯采用多种不同抽采方式的综合治理方法，并实现高、低负压分源双系统独立抽放。
4 结论
双柳煤矿经过不懈努力，已总结出了一整套切实可行的煤与瓦斯突出治理经验和管理规章制度，配套设置有比较完善的“一通三防”机构，始终坚持“装备、管理、培训”并重的原则。
在瓦斯治理技术措施上，针对双柳煤矿高、突矿井采煤工作面瓦斯涌出量大小和开采煤层厚度不同，采用了“U+L”、“U”等不同形式的通风方式；采取了大直径穿层钻孔、高抽巷、瓦斯抽采巷等一系列瓦斯抽采技术；大强度的实施顺层钻孔预抽瓦斯，瓦斯超限次数明显减少，比2012年下降了74.2%，杜绝了重特大瓦斯事故。这些都说明双柳煤矿在瓦斯治理方面做了大量扎实有效的工作，一些好的做法仍然值得其它高、突矿井借鉴和学习的。
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