低透高瓦斯煤层安全开采关键技术研究.docx

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低透高瓦斯煤层安全开采关键技术研究

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张红宾

摘要：文章主要是分析了低透高瓦斯内层群卸压开采抽采瓦斯的相关理论，同时讲解了低透高瓦斯煤层群开采的关键技术，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键词：高瓦斯煤层全;安全开采;技术

一、前言

近年来，我国煤矿井下开采深度的不断增加以及开采强度的逐渐增大，导致地质条件也随之而变得复杂。瓦斯作为一种爆炸性气体会对井下工作人员的生命安全造成很大的威胁。在高瓦斯突出矿井中常发生瓦斯爆炸的情况，这会给煤矿企业带来了非常严重的经济损失，且会导致人员伤亡情况，为此需要采取到科学合理的措施来有效确保到高瓦斯煤层群的生产。

二、低透高瓦斯煤层群的概况

随着煤矿的开采量不断提高以及煤矿开采深度的不断增加，地质条件的复杂性使得煤矿生产的安全性要求也越来越高，所以如何有效解决低透高瓦斯煤层群安全开采过程中的瓦斯灾害，为矿井生产提供有力的安全保障，成为了人们关注的焦点问题。但是瓦斯作为一种经济、环保的高效能源，可以给生产生活带来许多便利，因此对于瓦斯的处理问题不单单是依靠抽放的方式避免瓦斯灾害给矿井生产带来的威胁，更重要的是在改善矿井生产的同时合理的开发利用这种燃料资源。现阶段煤矿与瓦斯共同开采技术是对传统瓦斯治理技术的一种革新，从低透高瓦斯煤层群中抽采利用瓦斯已经进入了矿井生产的正常工艺流程。从而有效的提升矿井生产的经济效益和社会效益。

三、保护层开采卸压抽采瓦斯机制

长期理论研究和突出危险煤层的开采实践证明，对于低透高瓦斯煤层群条件，开采保护层和預抽被保护区煤层瓦斯是有效防治煤与瓦斯突出和实现安全本质型生产的区域性措施，该方法可以避免长期与突出危险煤层处于短兵相接状态，提高了防治煤与瓦斯突出措施的安全性和可靠性。突出危险煤层透气性通常比较低，直接进行原始煤体抽采瓦斯消突，需钻孔布置密集、抽放时间长，且效果差。利用保护层开采形成的卸压作用，可极大地提高被保护煤层的透气性。根据保护层开采的具体情况，配合各种形式的卸压瓦斯抽采，能够抽出大的卸压瓦斯，不但能消除被保护区域煤体的突出危险性，而且能够减小保护层和被保护层工作面回采的瓦斯涌出，保障回采过程的安全、高效。另外，抽出的大量高浓度瓦斯可以开发利用，如发电和民用，减少了大量温室气体的排放，不但促进了高效洁净能源的利用，而且保护了人类的生存环境。保护层开采后，岩体中形成自由空间，破坏了原岩应力平衡，岩体向采空区方向移动，发生顶板冒落与下沉和底板鼓起等现象。煤层与岩体发生卸压、膨胀，同时产生大小不同的裂缝，透气性增大，卸压瓦斯得以排放，瓦斯压力和含量下降，煤体变硬，进而达到消除煤层突出危险性的目的。传统保护层开采技术的核心是被保护层的卸压作用和卸压瓦斯通过开采形成层间裂隙的自然排放，目的是为了消除被保护层的煤与瓦斯突出危险性。随着保护层开采技术的发展，其技术核心已经转化为被保护层的卸压作用和卸压瓦斯的强化抽采。这样既可以降低保护层工作面回采过程中的瓦斯涌出，实现保护层工作面的安全回采;又可以降低被保护层的瓦斯压力和含量，变高瓦斯突出危险煤层为低瓦斯无突出危险煤层，实现被保护层煤和瓦斯资源的安全高效开采。

四、低透高瓦斯煤层群开采的关键技术

在对低透高瓦斯煤层群进行开采的过程中，需要采取有效的措施来预防瓦斯爆炸事故的发生。瓦斯的合理利用由于矿井中的瓦斯是客观存在的，尤其是在低透高瓦斯煤层群当中瓦斯灾害更加需要引起重视，所以要防止瓦斯爆炸事故的发生，主要目的就是通过抽放来减小煤体中赋存的瓦斯含量，即切断瓦斯涌出的源头或者减少瓦斯来源。而且对于低透高瓦斯煤层来说，瓦斯抽放的效果显得尤为重要，为了能够增加瓦斯的回收利用率，需要将传统抽放的方式改为全面卸压开采抽采瓦斯的方法。卸压开采抽采瓦斯的技术要点如下：

（一）低透高瓦斯煤层群保护层开采卸压抽采瓦斯

在低透高瓦斯煤层群当中，保护层的开采和瓦斯抽采是解决危险煤层与瓦斯突出和实现安全生产的有效措施。由于保护层透气性较低，直接对原始煤层进行瓦斯抽采不仅需要布置密集的钻孔、而且抽放时间长，效果不佳。此外，传统的低透高瓦斯煤层群开采技术主要是以自然排放的方式消除瓦斯灾害，这种方法显然不利于瓦斯的有效利用。通过对保护层的实际情况进行分析可以发现，煤层开采的过程中破坏了岩体周围的结构，此时支承压力、支承边界条件、顶板悬露面积都在发生变化，沿着煤层开采的方向由于受到支承压力的影响，顶、底板岩层需要经过压缩、膨胀等过程，从而产生顶板冒落以及下沉现象，并且伴随着大量裂缝的产生，此时瓦斯可以迅速流动并汇集到岩体裂隙区域内，因此可以通过卸压抽采的方式，把瓦斯抽采钻孔布置在裂隙区内，由于瓦斯具有浮动性和渗流性，大量的瓦斯会沿岩体裂隙通道汇集在-起，从而在岩体环形裂隙圈内形成瓦斯积存库。把抽采钻孔布