[摘 要]瓦斯是煤礦的主要自然災(zāi)害之一，長(zhǎng)期以來(lái)一直嚴(yán)重威脅著煤礦的安全生產(chǎn)和礦井的經(jīng)濟(jì)效益。本文介紹了深部開(kāi)采瓦斯的危害，論述了深部開(kāi)采瓦斯防治面臨的困難，并提出了深部開(kāi)采瓦斯的治理措施。
　　[關(guān)鍵詞]深部開(kāi)采；瓦斯；治理措施
　　中圖分類(lèi)號(hào)：S653 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）24-0248-01
　　煤炭是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，在我國(guó)煤炭是重要的能源，煤炭在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間都會(huì)占據(jù)著主要能源的位置。但在開(kāi)采煤炭時(shí)，礦井中瓦斯超限及瓦斯積聚發(fā)生頻繁，而且這些問(wèn)題時(shí)刻威脅著從業(yè)人員的生命安全。經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)加劇了煤炭工業(yè)的發(fā)展，也使人們重視煤礦瓦斯的治理工作，以確保煤炭工作的健康、穩(wěn)定發(fā)展。
　　一、深部開(kāi)采瓦斯危害
　　1、瓦斯窒息。深井開(kāi)采礦山壓力大，若瓦斯涌出量較大時(shí)，則通風(fēng)系統(tǒng)管理不善；通風(fēng)巷道風(fēng)流反向、采空區(qū)或煤層中高濃度瓦斯涌出；工作人員誤入未及時(shí)封閉停風(fēng)的巷道；或因停風(fēng)導(dǎo)致瓦斯積聚而沒(méi)有采取相應(yīng)措施等，都可能造成人員誤入，缺氧窒息而亡。
　　2、瓦斯燃燒。煤層瓦斯含量較高，生產(chǎn)過(guò)程中瓦斯涌出量較大，通風(fēng)不能將瓦斯及時(shí)稀釋并排出，并在局部地點(diǎn)形成瓦斯積聚，一旦接近火源就可能發(fā)生瓦斯燃燒，造成火災(zāi)，火災(zāi)引起瓦斯爆炸等一系列災(zāi)難性事故。
　　3、瓦斯爆炸。瓦斯爆炸發(fā)生的條件是瓦斯積聚達(dá)到爆炸極限濃度、引爆火源和足夠的氧氣。井下的照明、爆破火焰、電氣火花、摩擦火花等都可能成為引爆火源。在煤礦的生產(chǎn)過(guò)程中，很難完全杜絕這些火花的產(chǎn)生。在井下瓦斯超限和局部瓦斯積聚達(dá)到爆炸極限濃度時(shí)，接近火源都有可能發(fā)生瓦斯爆炸，甚至引起煤塵、瓦斯聯(lián)鎖爆炸。
　　二、深部開(kāi)采瓦斯防治面臨的困難
　　1、深部礦井環(huán)境復(fù)雜。深部采掘?qū)е碌貞?yīng)力重新分布，時(shí)空關(guān)系復(fù)雜多變，高應(yīng)力釋放、轉(zhuǎn)移和強(qiáng)卸荷作用引起的煤巖體破碎、塊度分布極其復(fù)雜；此外，大范圍開(kāi)采對(duì)煤巖體形成反復(fù)擾動(dòng)，使煤巖體經(jīng)歷多次變形、破壞過(guò)程，其介質(zhì)屬性非常復(fù)雜。
　　2、組間距離遠(yuǎn)，組內(nèi)距離近，沒(méi)有合適保護(hù)層可采。在煤層深部開(kāi)采瓦斯時(shí)，普遍存在的煤層瓦斯賦存特征是：煤組間距大，保護(hù)層開(kāi)采效果差；組內(nèi)間距小，保護(hù)層開(kāi)采危險(xiǎn)性大。
　　3、礦區(qū)突出煤層煤質(zhì)松軟，煤層透氣性系數(shù)低，限制了打深孔和預(yù)抽煤層瓦斯效果。
　　4、瓦斯壓力大（最大超過(guò)6.6MPa），瓦斯含量高（部分煤層超過(guò)30m3/t），煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性大。
　　5、開(kāi)采深度大（個(gè)別礦井采深達(dá)1200m），沖擊地壓災(zāi)害日趨嚴(yán)重。
　　三、深部開(kāi)采瓦斯治理措施
　　深部開(kāi)采瓦斯綜合治理應(yīng)以防突和抽采為主：①抽采以鄰近層卸壓瓦斯抽采、本煤層瓦斯預(yù)抽及采空區(qū)瓦斯抽采為主；②深部煤層開(kāi)采的本煤層瓦斯含量較大，而且頂?shù)装鍘r層透氣性不好，瓦斯釋放條件較差，因此，防治突出措施將以降低減少本層瓦斯為主。目前，我國(guó)主要是按照“四位一體”綜合防突措施防治煤與瓦斯突出，具體分為區(qū)域綜合防突措施和局部綜合防突措施，其中區(qū)域防突措施主要有開(kāi)采保護(hù)層和瓦斯抽采2大類(lèi)，局部防突措施有水力沖孔、水力壓裂、水力擠壓、水力沖刷和煤層注水等水力化措施。
　　1、保護(hù)層開(kāi)采防治煤與瓦斯突出。
　　1）開(kāi)采保護(hù)層。它是最為有效的治理煤與瓦斯突出的區(qū)域性措施，其原理如圖1所示。
　　2） 開(kāi)采保護(hù)層結(jié)合瓦斯抽采。在開(kāi)采層間距小于30～50 m的煤層群時(shí)，層間沒(méi)有較厚的硬巖層，突出層卸壓后，大量瓦斯會(huì)通過(guò)層間裂隙涌向開(kāi)采層，進(jìn)而引起開(kāi)采層瓦斯超限，而靠通風(fēng)并不能解決瓦斯超限問(wèn)題。因此，需結(jié)合瓦斯抽采來(lái)降低瓦斯向工作面和上隅角的涌出。而開(kāi)采層瓦斯主要來(lái)源于采空區(qū)與鄰近層，所以采用采空區(qū)抽采結(jié)合鉆孔抽采，能夠減少本煤層開(kāi)采的瓦斯向上隅角和回風(fēng)巷排放的壓力，同時(shí)加快被保護(hù)層的瓦斯釋放速度，進(jìn)而提高采掘進(jìn)度。
　　3）利用鉆卸法開(kāi)采極薄保護(hù)層。鉆卸法是以打大直徑鉆孔為手段，通過(guò)利用地應(yīng)力、瓦斯壓力等破壞保護(hù)層的極薄煤層，從而達(dá)到開(kāi)采保護(hù)層的目的。其具體做法是在突出煤層上方極薄煤層的運(yùn)輸巷或中間巷，沿極薄煤層仰斜打一些平行間距不大的大直徑鉆孔，使煤層的應(yīng)力重新分布，煤柱產(chǎn)生集中應(yīng)力，當(dāng)煤柱均被壓碎，則在突出煤層的上方形成一個(gè)連續(xù)的卸壓空間，進(jìn)而起到開(kāi)采保護(hù)層防治突出的作用。
　　2、突出煤層瓦斯抽采。降低突出煤層瓦斯壓力及含量與改變煤層地應(yīng)力，是防治煤與瓦斯突出的手段之一。在無(wú)保護(hù)層可開(kāi)采的情況下，瓦斯抽采是最有效的防治煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的手段，它以減少煤層瓦斯含量、降低煤層瓦斯壓力為目的。通過(guò)合理抽采，不僅可以防治煤與瓦斯突出，而且濃度較高的瓦斯也能夠民用，從而為煤礦企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)收益。
　　瓦斯抽采分為預(yù)抽、鄰近層和采空區(qū)抽采，預(yù)抽又分為穿層鉆孔條帶抽采、順層鉆孔抽采和網(wǎng)格式穿層鉆孔抽采、地面長(zhǎng)鉆孔抽采和綜合抽采。
　　1）穿層鉆孔條帶瓦斯抽采是在突出煤層以外的巖石巷道或非突出煤層巷道打穿層鉆孔，它能降低預(yù)抽條帶瓦斯壓力，減少煤層瓦斯含量，使該條帶應(yīng)力重新分布，增加透氣性，降低煤層的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性，使突出煤層可以順利掘進(jìn)巷道，形成采煤工作面。
　　2）網(wǎng)格式穿層鉆孔適用于松軟低透氣性突出煤層的瓦斯抽采，能解決突出煤層打順層孔時(shí)噴孔、塌孔問(wèn)題。
　　3）在無(wú)底板巷道的突出礦井多采用順層鉆孔抽采瓦斯，順層鉆孔抽采的是本煤層瓦斯，是從已形成的進(jìn)風(fēng)或回風(fēng)巷抽采該工作面的瓦斯。本煤層抽采是為了降低煤層瓦斯含量緩解煤體應(yīng)力狀態(tài)，從而達(dá)到防治煤與瓦斯突出的作用。此抽采方法多數(shù)單層煤開(kāi)采常用來(lái)防治煤與瓦斯突出。因煤層瓦斯來(lái)源不同，隨著采深增加，瓦斯涌出量也在增加，采用單一抽采方式可能無(wú)法解決問(wèn)題，因此，在許多情況下采用綜合抽采方式。
　　3、防治煤與瓦斯突出的水力化措施。水力化措施是在抽采瓦斯的基礎(chǔ)上增加煤層透氣性，提高抽采率，盡快降低煤層瓦斯壓力和含量的一種手段。防治煤與瓦斯突出的水力化措施從工作方式上可分為2種：一種是在煤體中形成空洞，利用形成空洞后的地應(yīng)力重新分布，擴(kuò)大卸壓影響范圍，并利用形成的空洞疏通通道，排出煤層中的瓦斯。另一種是改善煤體的力學(xué)性質(zhì)，增加其強(qiáng)度，提高其穩(wěn)定性，擴(kuò)大其卸壓范圍，并將其脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄云茐摹＠�用水的不可壓縮性，來(lái)完成水力沖孔、水力壓裂、水力擠壓、水力沖刷和煤層注水。通過(guò)所達(dá)到的目的不同可將水力化措施分為2類(lèi)：將水作為濕潤(rùn)劑，向煤層注水濕潤(rùn)煤體，增加煤層的塑性、降低煤層的解吸速度，從而起到防治突出的目的；將水作為工具，在煤層中形成人工空腔，或使已形成的槽縫、裂縫擴(kuò)大，促使煤體位移，如水力沖刷、水力割縫、水力壓裂和水力擠出等。其主要目的是使煤體破裂和位移，從而使煤體中的應(yīng)力趨于緩和或重新分布，使瓦斯得到排放，從而起到防治突出的作用。
　　四、結(jié)語(yǔ)
　　隨著我國(guó)煤炭開(kāi)采強(qiáng)度的加大和開(kāi)采深度的延伸，煤礦深部開(kāi)采瓦斯防治面臨的一系列問(wèn)題將是我國(guó)當(dāng)前和今后煤礦安全生產(chǎn)中的重大問(wèn)題，必須未雨綢繆，加大科技創(chuàng)新的力度，以期解決關(guān)鍵技術(shù)難題，采用先進(jìn)的技術(shù)裝備，降低和防范深部開(kāi)采帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)深部煤礦安全、高效、低成本開(kāi)采。
　　參考文獻(xiàn)
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　　[3] 張思學(xué).瓦斯煤層綜合抽采技術(shù)[J].煤炭技術(shù)，2016.

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