深部礦井煤和瓦斯突出防治技術(shù)探析

李彥軍

深部礦井煤和瓦斯突出防治技術(shù)探析

李彥軍

（冀中能源峰峰集團羊東礦，河北 邯鄲 056200）

通過某礦煤層開采條件和瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)，試驗了煤和瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警、導(dǎo)向槽定向水利壓穿等技術(shù)，能完成煤和瓦斯災(zāi)害因素監(jiān)測和預(yù)警，使測定煤層瓦斯含量、探測器異常區(qū)都更確切，同時抽采瓦斯成效更顯著。

深部礦井；災(zāi)害監(jiān)控；預(yù)警技術(shù)；突出防治技術(shù)

隨著煤礦開采深度、開采面積和開采強度日益加大，煤礦地質(zhì)條件日趨復(fù)雜，煤礦瓦斯防治的要求不斷提高。某礦瓦斯災(zāi)害較為突出，事故頻發(fā)，對其安全生產(chǎn)形成制約。基于此，該礦建立了兩個“四位一體”防突技術(shù)體系示范工程，即主為區(qū)域四位一體，輔為局部四位一體。以工程示范帶動推廣應(yīng)用，為深部礦井突出災(zāi)害防治技術(shù)水平提高，以及減少因該事故導(dǎo)致的不必要傷亡提供參考依據(jù)。

1 項目簡述

某礦自建井和投產(chǎn)以來，由于瓦斯而發(fā)生的事故較多，為此造成的人員和財產(chǎn)損失也較為慘重。隨著當前煤礦持續(xù)向下開采，深部采區(qū)防治煤和瓦斯問題逐漸凸顯。某礦在該問題上一直比較重視，且投入也較多，形成了一套自己的瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)。

2 煤和瓦斯突出災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)分析

某礦構(gòu)建了煤和瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)，這對該工作順利開展起到了促進作用，但受系統(tǒng)技術(shù)局限的原因，預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用效果沒有達到預(yù)期。由此，煤和瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)在某礦應(yīng)運而生，實現(xiàn)了對煤和瓦斯突出災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)警。

第一，通過構(gòu)建專門的監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)庫，優(yōu)化了該礦煤和瓦斯突出綜合預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、預(yù)警平臺、已有預(yù)警數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，能達到監(jiān)控預(yù)警數(shù)據(jù)儲存要求［1］。此外，由于顯示功能模塊的增加，預(yù)警結(jié)構(gòu)能以圖形化進行展示。

第二，完善了監(jiān)測和檢測設(shè)備（瓦斯參數(shù)、突出參數(shù)、采掘進尺等相關(guān)設(shè)備）、數(shù)據(jù)分析軟件、WTC突出參數(shù)測定儀。無線數(shù)據(jù)傳輸接口增加了，開發(fā)了相應(yīng)的客戶端程序，能及時上傳防突預(yù)測數(shù)據(jù)及物理勘探結(jié)果，通過該礦的實際情況，定制且加工了鉆孔軌跡隨鉆測量配件，選擇了匹配激光測距傳感器的信號轉(zhuǎn)換器，能把其掛接在安全監(jiān)控系統(tǒng)。

第三，安裝了一些監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備。監(jiān)控預(yù)警服務(wù)器和工作站安裝在中心機房，無線基站安裝在變電所和車場，通過安全監(jiān)控系統(tǒng)、地面局域網(wǎng)、井下環(huán)網(wǎng)以及集成檢測、監(jiān)測、計算機等設(shè)備，建立煤和瓦斯突出監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)。

第四，通過對該系統(tǒng)進行實驗，其能自動監(jiān)測采掘工作面的實時進尺、自動上傳突出參數(shù)、自動采集瓦斯參數(shù)和物探信息、在線測量瓦斯抽采鉆孔軌跡。

該礦的該監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)提高了煤和瓦斯突出災(zāi)害信息的監(jiān)測管理和分析預(yù)警能力，切實做到了全方位預(yù)警。同時，該系統(tǒng)對煤礦監(jiān)測、控制和預(yù)防煤與瓦斯突出災(zāi)害具有較大幫助，也起到了一定的示范作用，值得推廣應(yīng)用。

3 深孔瓦斯含量測定技術(shù)分析

由于某礦瓦斯含量測定取樣不合理、人為干擾等原因，現(xiàn)場適用性試驗通過SDQ-73型深孔快速取樣裝置完成，同時規(guī)范現(xiàn)場操作和實驗室測定，修正損失量解吸模型。

第一，SDQ-73參數(shù)。鉆桿直徑為7.3cm，扭矩不小于1 000N·m，鉆頭直徑為9.3cm、11.3cm，取樣速度每分鐘大于1 000g。

第二，深孔取樣裝置正常鉆進時，四通和礦井壓風(fēng)聯(lián)通，壓風(fēng)通過閥門1和三通進入鉆頭和鉆桿正常排渣鉆進；深度達到時，關(guān)閉閥門2，打開閥門3和4，壓縮空氣有一部分到達孔底，有一部分到達噴射器，生成高負壓把鉆桿中的煤樣吸至收集罐里。到達孔底的空氣又分兩部分，一部分為孔底噴射器提供動力，然后把煤樣吸至鉆桿內(nèi)管，另一部分為輔助排渣。具體見圖1。

圖1 取樣系統(tǒng)

4 鉆孔和坑道突出危險區(qū)透視技術(shù)應(yīng)用分析

為了得出電磁波異常和瓦斯地質(zhì)異常之間的關(guān)系，強化對異常區(qū)的監(jiān)控，對鉆孔和坑道突出危險區(qū)透視技術(shù)應(yīng)用進行分析。為檢驗該技術(shù)在某礦的適用性，本文對28161回采面進行實驗，該回采面回風(fēng)巷是煤巷，巖巷是頂抽運輸巷，其和28161運輸巷上方相距10m，探測工作在煤巷和巖巷同時進行，各占一半。

探測接收測點間的距離以5m為宜，發(fā)射點的間距以50m為宜，一個發(fā)射點和二十一個接收測點相對應(yīng)。28161工作面透視工作在抽采巷（28161）和運輸巷（28141）間運行，一共布置14發(fā)射點，139個接收測點。在這里，28161抽采巷和28141下段運輸巷測點編號分別為0-63，0-74，具體見圖2。

圖2 28161工作面現(xiàn)場施工布置及射線分布

探測時，開展了28161工作面無線電波的透視工作，其波動頻率為0.3、0.5、1.5MHz，其深度達1 020m，無線電波透視總長達2 545m，經(jīng)探測，發(fā)現(xiàn)八處異常。當探測數(shù)據(jù)大于或者小于背景場強10dB時，對異常地質(zhì)區(qū)域探測識別較為有效，效果最顯著的為高頻1.5MHz。在此基礎(chǔ)上，通過地質(zhì)資料分析瓦斯富集在三個工作面切眼方向附近，就綜合瓦斯異常探測效果得出，切眼附近瓦斯富集區(qū)對三個頻率而言相對都比較顯著，特別是1.5MHz，進而得出無線電波透視異常和瓦斯地質(zhì)異常呈正相關(guān)。最后，把結(jié)果數(shù)據(jù)傳至預(yù)警系統(tǒng)。

5 導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)和裝備分析

該礦特點為瓦斯含量大且壓力高，且煤質(zhì)比較松軟。28161工作面作為試驗區(qū)，其運輸巷頂板瓦斯抽采巷瓦斯含量是18.34m3/t，壓力為0.85MPa，煤的堅固系數(shù)維持在0.5～2.0，兼具煤和瓦斯突出的危險。煤層均厚3.5m，傾角大約為7°～14°，煤層透氣性系數(shù)是0.310～0.456m2/（MPa2·d），常規(guī)百米鉆孔瓦斯流量為0.24m3/min。這次實驗一共安排了五組鉆孔，開孔是從抽采巷底板和下幫，直到穿過煤層底板，然后接著施工5m巖孔。

考慮到煤層是突出煤層，防治煤巷掘進和采面回采時，煤和瓦斯突出的主要辦法就是穿層鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯。以往的抽瓦斯方法比較落后，導(dǎo)向槽定向水力壓穿防突技術(shù)能以水力壓穿的方式使鉆孔間煤體裂隙溝通，同時帶出較多煤屑，能完成煤體整體卸壓的任務(wù)，增加其透氣性。

由28161運輸巷頂板瓦斯抽采巷22個鉆孔實驗得出，應(yīng)用控制孔導(dǎo)控定向水力壓裂技術(shù)后，壓穿孔數(shù)達到近70%，起裂壓力達7～10MPa，單孔的影響范圍提高了一倍還多，瓦斯抽采濃度也由原來的25.67%升至65.12%，單位巷道長度鉆孔數(shù)量比原來少了近67%，時間也縮短了23%左右，緩解采掘接替緊張的情況，既為深部礦井瓦斯治理提供技術(shù)支撐，降低施工成本，也取得了良好的經(jīng)濟效益。

［1］袁瑞甫.深部礦井沖擊-突出復(fù)合動力災(zāi)害的特點及防治技術(shù)［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2013（8）：6-10.

Analysis of Coal and Gas Outburst Prevention and Control Technology in Deep Mine

Li Yanjun
（Jizhong Energy Fengfeng Group Yangdong Mine，Handan Hebei 056200）

Through a coal mine mining conditions and gas disaster control technology,test the disaster moni?toring and early warning,water pressure and directional guide groove wear technology of coal and gas out?burst,can complete the factors of coal and gas disaster monitoring and early warning,the determination of coal seam gas content,the detector anomaly zones more accurately,and the gas drainage effect is more sig?nificant.

deep mine；disaster monitoring；early warning technology；prominent prevention and control tech?nology

TD324

A

1003-5168（2017）10-0095-02

2017-09-01

李彥軍（1978-），男，大專，工程師，研究方向：煤礦礦井通風(fēng)。