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摘 要：我国煤矿综采放顶煤开采技术具有高产、高效、低耗等优点，已经成为煤炭开采技术的主导方向之一，然而高瓦斯厚煤层综采放顶煤生产期间，特别是开采初期的瓦斯治理工作始终是煤矿生产过程中一大难题。
关键词；矿井；综放；高瓦斯；综合治理
对矿井高瓦斯工作面瓦斯治理进行了研究。结合实际工程，从回采前巷道掘进期瓦斯抽提优化和回采时单独瓦斯源抽提优化两个方面对瓦斯综合治理进行了总结和探索，并对其应用效果进行了检验。优化后的瓦斯控制技术能有效地防治瓦斯，对安全生产具有积极意义。
一、瓦斯爆炸原因分析
1.瓦斯爆炸特点分不同地点，不同原因，但大体上是一致的。且根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点：①瓦斯爆炸多为特大事故，造成的损失巨大；②事故地点多发生在采煤与掘进工作面；③瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大，破坏力极强；④多为火花引爆；⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生；⑥瓦斯爆炸多發生在乡镇煤矿；⑦基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故容易发生等。
2.事故原因分析。煤矿发生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，主要分为明火引燃和煤尘引燃。随着科学技术的发展及现代矿井管理力度的加大，一般井下工作中明火引燃的的事故较少与煤尘引燃。而煤尘引燃中的主要因素是瓦斯积聚的情况。具体情况分为：（1）瓦斯积聚的存在。煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。如2015年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通风系统不合理，存在风流短路、多次串联和循环风，造成供风地点风量不足而引起瓦斯积聚；有9起主要是因局部通风机安装位置不当，风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足而造成瓦斯积聚；有2起事故主要是因停电停风而引起瓦斯积聚；有1起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。（2）对那些高瓦斯的矿井，除了常规的通风措施外，还必须进行瓦斯抽放，以降低瓦斯浓度。不过，在瓦斯抽放的问题上，中国的煤矿再次表现得“先天不良”，绝大多数煤层地质条件不好，渗透率很低，用常规技术手段难以抽放。更要命的是，不少煤矿对瓦斯抽放的认识不到位，国内的瓦斯抽放率还不到10%。
二、瓦斯综合治理措施
分析工作面瓦斯来源主要为开采层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出和围岩瓦斯涌出；开采期间采场空间瓦斯主要来自于暴露煤壁、破碎落煤和工作面后方采空区瓦斯涌出。确定瓦斯治理主要针对采前煤体瓦斯预抽和生产期间采空区瓦斯治理。
1.采前煤体瓦斯预抽。首先通过抽采钻孔在抽采半径有效范围内对煤体进行抽采，促使煤体内的吸附态瓦斯向游离态转变释放，进而将部分游离态瓦斯在开采前抽出，实现降低该工作面煤层瓦斯含量，减少生产期间本层煤体可解吸瓦斯涌入采场空间的目的。根据该工作面煤层有效抽采半径（6m），2013年利用-280施工道、-310机道、三水平水仓等底板岩石巷道向18-2层煤体及F2断层带施工穿层抽采钻孔971个，2016年利用本煤层机道向煤体施工顺抽采层钻孔86个，钻孔布置做到工作面全覆盖、无空白。
2.生产期间采空区瓦斯治理。开采期间，由于经过预抽，煤体可解析瓦斯相对减小，工作面硬帮、采煤机落煤涌出的瓦斯量所占比例相对较小；工作面两道经喷碹处理，所涌出瓦斯量可相对忽略不计。而软帮放煤过程中，大量瓦斯解析释放后，积聚在采空区；加之受临层、旧区导通等因素影响，初始切眼又距F2断层较近，采空区瓦斯积聚必将较为富集。由于瓦斯本身扩散性，且矿井负压式通风、工作面上行通风，采空区瓦斯极易由上隅角及软帮向工作面涌出，故生产期间主要针对防止和减少采空区向工作面空间涌出采取治理措施。取的措施如下：在工作面上部施工一条走向高位巷进行瓦斯抽采，高位巷内错回风道8m平行布置，施工长度为68m；在回风反向布置高位钻场，向工作面方向施工高位钻孔进行瓦斯抽采，终孔位置超过高位巷20m，形成搭接；在上隅角预埋抽采管路，对上隅角进行埋管抽采。
3.初采期间高位巷技术改进开采初期，在初次来压前，软帮煤体及顶板不会形成自然垮落，工作面向前推进时，会产生一定的空间并积存大量瓦斯，且由于空间没有与高位抽采巷形成联通，抽采不能发挥作用，当初次来压或周期来压时，积存的瓦斯就会大量涌向工作面。生产期间，由于本层煤体及临层、旧区补给，采空区也极易积存瓦斯并向工作面涌出，造成工作面、特别是上隅角瓦斯超限，为解决上述问题，该工作面在瓦斯治理设计时对高位巷抽采进行了技术改进。
三、高瓦斯矿井综合治理技术
瓦斯综合治理技术主要包括两个方面：一是仅采用通风方法稀释瓦斯；二是采用先抽放、再用通风进行稀释，以确保工作面和回风流中的瓦斯浓度达到安全生产的要求。我东海煤矿提倡后者。因为在工作面瓦斯涌出量大，仅依靠通风稀释方法很难有效治理瓦斯的情况下，瓦斯抽放是瓦斯综合治理的有效技术途径
1.控制瓦斯爆炸事故的技术策略。瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有：优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
2.瓦斯爆炸事故的预防措施。（1）煤矿瓦斯抽放技术。①我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占矿井总数的46%，瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。如某煤矿利用抽放瓦斯进行发电，并取得了可观的经济效益和社会效益。②瓦斯抽放具有成本低，用途广等优点。目前很多地区已经很完全的自己可以进行瓦斯发电，瓦斯供热的应用。瓦斯能源将是未来主要的一种能源。③瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等；抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具，如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等。此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步改善。④利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。⑤煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。（2）矿井瓦斯浓度及火源监测技术。矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故的发生。抽放出来的瓦斯还可以作为一种重要的能源补充，缓解中国的能源紧张状况。美国的年抽出瓦斯量已超过400亿立方米，成为一个重要的能源开发产业。当然，比技术更重要的还是观念。田正仁说，有一个观念在美国煤炭行业已经深入人心：“一个安全的矿就是高产矿”（Asafemineisaproductivemine）。在国内，“安全生产”的标语比比皆是，但一些煤矿为了增加产量，干脆关掉瓦斯浓度的检测装置，“如果是这种情况，技术再先进又有什么用呢？”
总之，高瓦斯厚煤层综放工作面初采期间综合瓦斯治理技术在实践过程中的探索和改进，有效地解决了高瓦斯厚煤层在开采初期容易受周期工作面软帮初次来压发生瓦斯超限，以及生产期间采空区瓦斯向工作面上隅角涌出难题。治理技术简单易行，效果明显，对类似条件下采煤工作面的瓦斯治理具有重要参考和借鉴意义。
参考文献
[1]王国云.煤矿瓦斯煤尘爆炸原因和防治对策.2017.
[2]张凤英.浅析煤矿高瓦斯工作面瓦斯治理技术分析.2017.
关键词；矿井；综放；高瓦斯；综合治理
对矿井高瓦斯工作面瓦斯治理进行了研究。结合实际工程，从回采前巷道掘进期瓦斯抽提优化和回采时单独瓦斯源抽提优化两个方面对瓦斯综合治理进行了总结和探索，并对其应用效果进行了检验。优化后的瓦斯控制技术能有效地防治瓦斯，对安全生产具有积极意义。
一、瓦斯爆炸原因分析
1.瓦斯爆炸特点分不同地点，不同原因，但大体上是一致的。且根据多年对煤矿瓦斯爆炸事故统计分析，可以发现有如下一些特点：①瓦斯爆炸多为特大事故，造成的损失巨大；②事故地点多发生在采煤与掘进工作面；③瓦斯爆炸造成的破坏波及范围大，破坏力极强；④多为火花引爆；⑤高瓦斯矿井、低瓦斯矿井均有发生；⑥瓦斯爆炸多發生在乡镇煤矿；⑦基建、技改矿井和转制矿井瓦斯爆炸事故容易发生等。
2.事故原因分析。煤矿发生瓦斯爆炸事故是由很多原因造成的，主要分为明火引燃和煤尘引燃。随着科学技术的发展及现代矿井管理力度的加大，一般井下工作中明火引燃的的事故较少与煤尘引燃。而煤尘引燃中的主要因素是瓦斯积聚的情况。具体情况分为：（1）瓦斯积聚的存在。煤矿井下造成瓦斯积聚的原因很多，但主要有通风系统不合理和局部通风管理不善是瓦斯积聚的主要原因。如2015年34起特大瓦斯爆炸事故中，有22起主要是因通风系统不合理，存在风流短路、多次串联和循环风，造成供风地点风量不足而引起瓦斯积聚；有9起主要是因局部通风机安装位置不当，风筒未延伸到供风点或脱落引起供风点有效风量不足而造成瓦斯积聚；有2起事故主要是因停电停风而引起瓦斯积聚；有1起是盲巷积聚的瓦斯被引爆。（2）对那些高瓦斯的矿井，除了常规的通风措施外，还必须进行瓦斯抽放，以降低瓦斯浓度。不过，在瓦斯抽放的问题上，中国的煤矿再次表现得“先天不良”，绝大多数煤层地质条件不好，渗透率很低，用常规技术手段难以抽放。更要命的是，不少煤矿对瓦斯抽放的认识不到位，国内的瓦斯抽放率还不到10%。
二、瓦斯综合治理措施
分析工作面瓦斯来源主要为开采层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出和围岩瓦斯涌出；开采期间采场空间瓦斯主要来自于暴露煤壁、破碎落煤和工作面后方采空区瓦斯涌出。确定瓦斯治理主要针对采前煤体瓦斯预抽和生产期间采空区瓦斯治理。
1.采前煤体瓦斯预抽。首先通过抽采钻孔在抽采半径有效范围内对煤体进行抽采，促使煤体内的吸附态瓦斯向游离态转变释放，进而将部分游离态瓦斯在开采前抽出，实现降低该工作面煤层瓦斯含量，减少生产期间本层煤体可解吸瓦斯涌入采场空间的目的。根据该工作面煤层有效抽采半径（6m），2013年利用-280施工道、-310机道、三水平水仓等底板岩石巷道向18-2层煤体及F2断层带施工穿层抽采钻孔971个，2016年利用本煤层机道向煤体施工顺抽采层钻孔86个，钻孔布置做到工作面全覆盖、无空白。
2.生产期间采空区瓦斯治理。开采期间，由于经过预抽，煤体可解析瓦斯相对减小，工作面硬帮、采煤机落煤涌出的瓦斯量所占比例相对较小；工作面两道经喷碹处理，所涌出瓦斯量可相对忽略不计。而软帮放煤过程中，大量瓦斯解析释放后，积聚在采空区；加之受临层、旧区导通等因素影响，初始切眼又距F2断层较近，采空区瓦斯积聚必将较为富集。由于瓦斯本身扩散性，且矿井负压式通风、工作面上行通风，采空区瓦斯极易由上隅角及软帮向工作面涌出，故生产期间主要针对防止和减少采空区向工作面空间涌出采取治理措施。取的措施如下：在工作面上部施工一条走向高位巷进行瓦斯抽采，高位巷内错回风道8m平行布置，施工长度为68m；在回风反向布置高位钻场，向工作面方向施工高位钻孔进行瓦斯抽采，终孔位置超过高位巷20m，形成搭接；在上隅角预埋抽采管路，对上隅角进行埋管抽采。
3.初采期间高位巷技术改进开采初期，在初次来压前，软帮煤体及顶板不会形成自然垮落，工作面向前推进时，会产生一定的空间并积存大量瓦斯，且由于空间没有与高位抽采巷形成联通，抽采不能发挥作用，当初次来压或周期来压时，积存的瓦斯就会大量涌向工作面。生产期间，由于本层煤体及临层、旧区补给，采空区也极易积存瓦斯并向工作面涌出，造成工作面、特别是上隅角瓦斯超限，为解决上述问题，该工作面在瓦斯治理设计时对高位巷抽采进行了技术改进。
三、高瓦斯矿井综合治理技术
瓦斯综合治理技术主要包括两个方面：一是仅采用通风方法稀释瓦斯；二是采用先抽放、再用通风进行稀释，以确保工作面和回风流中的瓦斯浓度达到安全生产的要求。我东海煤矿提倡后者。因为在工作面瓦斯涌出量大，仅依靠通风稀释方法很难有效治理瓦斯的情况下，瓦斯抽放是瓦斯综合治理的有效技术途径
1.控制瓦斯爆炸事故的技术策略。瓦斯爆炸事故的防治可分为预防爆炸和抑制爆炸。预防爆炸主要有：优化通风网络及通风系统，防治瓦斯积聚，进行瓦斯抽放，加强瓦斯浓度和火源监测，防止点火源的出现等；抑制爆炸主要采用隔爆抑爆装置将瓦斯爆炸限制在一定范围内，从而减少人员伤亡和灾害事故所造成的损失。
2.瓦斯爆炸事故的预防措施。（1）煤矿瓦斯抽放技术。①我国国有煤矿高瓦斯和瓦斯突出矿井占矿井总数的46%，瓦斯抽放是减少矿井瓦斯涌出量、防止瓦斯爆炸和突出的治本措施，同时也是开发利用瓦斯能源、保护大气环境的重要手段。如某煤矿利用抽放瓦斯进行发电，并取得了可观的经济效益和社会效益。②瓦斯抽放具有成本低，用途广等优点。目前很多地区已经很完全的自己可以进行瓦斯发电，瓦斯供热的应用。瓦斯能源将是未来主要的一种能源。③瓦斯抽放方法有本煤层抽放、邻近层抽放和采空区抽放等；抽放工艺有顺层长钻孔、大直径钻孔、地面钻孔、顶板岩石和巷道钻孔等。并研制出与之相配套的强力钻机及配套机具，如MK型长钻孔钻机和ZSM顺层强力钻机等。此外已研制出多种抽放泵及配套的监控系统和仪表等，大大提高了瓦斯抽放量和抽放率，使安全环境得到进一步改善。④利用多分支羽状适用技术，解决低渗煤层瓦斯治理问题，以提高抽采率。⑤煤矿瓦斯治理也应该与煤层气产业化紧密结合起来。（2）矿井瓦斯浓度及火源监测技术。矿井瓦斯浓度及火源的实时自动监测对于防止瓦斯爆炸非常重要，当发现瓦斯异常或有火源产生，立即采取措施可防止爆炸事故的发生。抽放出来的瓦斯还可以作为一种重要的能源补充，缓解中国的能源紧张状况。美国的年抽出瓦斯量已超过400亿立方米，成为一个重要的能源开发产业。当然，比技术更重要的还是观念。田正仁说，有一个观念在美国煤炭行业已经深入人心：“一个安全的矿就是高产矿”（Asafemineisaproductivemine）。在国内，“安全生产”的标语比比皆是，但一些煤矿为了增加产量，干脆关掉瓦斯浓度的检测装置，“如果是这种情况，技术再先进又有什么用呢？”
总之，高瓦斯厚煤层综放工作面初采期间综合瓦斯治理技术在实践过程中的探索和改进，有效地解决了高瓦斯厚煤层在开采初期容易受周期工作面软帮初次来压发生瓦斯超限，以及生产期间采空区瓦斯向工作面上隅角涌出难题。治理技术简单易行，效果明显，对类似条件下采煤工作面的瓦斯治理具有重要参考和借鉴意义。
参考文献
[1]王国云.煤矿瓦斯煤尘爆炸原因和防治对策.2017.
[2]张凤英.浅析煤矿高瓦斯工作面瓦斯治理技术分析.2017.