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[摘 要]瓦斯预抽是治理高瓦斯及突出矿井瓦斯灾害的根本技术途径。通过对目前矿井煤层及瓦斯赋存情况分析，并进一步阐述高瓦斯及突出矿井瓦斯灾害的分级处理技术，为治理瓦斯灾害找到了有效的技术途径，可为类似的特大型高瓦斯、突出矿井综合治理瓦斯提供参考。
[关键词]煤矿；瓦斯灾害；高瓦斯；突出矿井；分级处理
中图分类号：TD713 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0274-01
随着煤炭需求增加，为了确保合理的煤炭供应结构，煤矿开采深度不断加大。然而，煤矿高效生产直接受煤矿灾害因素制约，在这种情况下加强瓦斯治理方法的研究、实践和总结，逐步形成以瓦斯抽放为主的瓦斯综合治理格局，有利于形成稳定的矿区安全生产形势。
一、高瓦斯及突出矿井瓦斯灾害的发生因素
1、自然条件
突出矿井瓦斯灾害发生的根本条件是矿井煤层瓦斯赋存条件，主要包括瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤层透气性、地质构造、瓦斯压力等条件。同时，影响这些矿井煤层瓦斯赋存条件的因素包括煤层倾角、煤层埋藏深度、煤的吸附特性等。例如，在煤层倾角较大情况下，煤层内瓦斯便易沿着地层向上排放，从而降低瓦斯含量。而在煤层倾角较小情况下，瓦斯排放困难，瓦斯含量增加。而对于煤层埋藏深度而言，在不受地质结构影响的煤层区域，当煤层埋藏深度不太大的情况下，煤层埋藏越深，其瓦斯压力与含量越大。同时，煤变质程度越大，煤层瓦斯含量越大。此外，煤层与周围岩层透气性越小，煤层瓦斯含量越大。
2、技术因素
作为矿井瓦斯治理的关键因素，矿井瓦斯治理技术对于突出矿井灾害治理具有重要作用，但其仍存在一些问题。治理技术主要包括矿井通风、生产布局、瓦斯治理、防突技术等。其中，防突技术是治理突出矿井瓦斯灾害的关键，包括局部防治、区域防治。局部防治技术即为煤巷掘进工作面、石门揭煤工作面所实施的突出防治，包括工作面防突措施、危险性预测、安全防护等。区域防治技术主要为煤层瓦斯抽采技术、保护层开采技术等，包括区域防突措施、突出危险性预测、区域验证。
二、预抽煤层瓦斯技术概述
预抽煤层瓦斯指的是利用高密度钻孔对煤层瓦斯进行预抽，从而抽采出周围煤体瓦斯，使煤体瓦斯含量、压力下降，保持在安全值范围。在预抽煤层瓦斯技术应用过程中，随着煤体瓦斯不断抽采，防止瓦斯积聚，并增高煤体机械强度，提高其抗破坏能力，消除瓦斯突出危险。同时，在预抽煤层瓦斯技术应用中，对于不同煤层、不同瓦斯含量，预抽方式不同，目前中国常采用的预抽技术有底板巷道穿层钻孔预抽技术、地面钻井预抽技术、顺层钻孔预抽技术等，这些技术可单一或联合使用。
在瓦斯治理中，根据3个井区的不同瓦斯赋存情况应采用不同技术方式，遵守分级治理、分区对待的原则，按照先治理瓦斯不突出井区再治理突出井区、先选择瓦斯含量低后含量高井区的顺序，采取不同模式的多级预抽技术，实现该煤矿综合治理，确保煤矿安全运营，实现稳产、高产目的。
三、高瓦斯及突出矿井瓦斯灾害分级抽采技术
1、地面钻井预抽技术
地面钻井预抽技术即为在地面钻井抽采煤矿瓦斯，从而减少采空区瓦斯总量，解决煤层工作面上隅角瓦斯超限问题。利用地面钻井预抽，在工作面回采后，便可通过地面钻井抽采采空区内瓦斯。在具体操作中：a） 在工作面中部设置钻孔位置，开孔直径约为310 mm；b） 将钻井施工至开采煤层顶板，终孔直径约为90 mm，两孔间距约为350 mm，单个钻井范围为300 m×300 m 。此外，地面钻井预抽技术适用于煤层瓦斯预抽时间大于15 a、瓦斯含量大于16 m3/t的区域，因此，在本次研究的1井区、2井区均可采用地面钻井预抽技术，以此降低瓦斯含量，减少瓦斯含量。
2、顺层钻孔预抽技术
底板巷道穿层钻孔预抽技术在瓦斯预抽时间较短、瓦斯含量较高的煤层区域，可联合使用顺层钻孔预抽技术、底板巷道穿层钻孔预抽技术。在操作过程中：a） 可先采用底板巷道穿层钻孔预抽技术抽采瓦斯，在煤层底板巷内施工钻场，并在钻场施工穿层钻孔，且确保每个钻孔将整个煤层穿透，孔径为75 mm左右，孔深在70 mm到90 mm之间；b） 在确保底板巷道穿层钻孔预抽瓦斯达标后，利用顺层钻孔预抽技术，在煤层中掘进巷道进行顺层钻孔预抽，钻孔孔深长800 mm～1 000 mm。例如，在山西寺河煤矿1井区、2井区，瓦斯含量均大于16m3/t，为实现大面积区域预抽，可联合使用顺层钻孔预抽技术、底板巷道穿层钻孔预抽技术。同时，在顺层钻孔预抽技术过程中，可采用煤层斜交顺层钻孔，即在煤层工作面上、下顺槽处实施钻孔，且确保两钻孔斜交交叉，从而使相同断面的邻近钻孔平面相交，集中应力产生于相交区内，钻孔塑性区半径增加，煤层透气性增加，瓦斯抽采效果更好。底板巷道穿层钻孔预抽技术示意图如图1所示。
3、高位走向钻孔预抽瓦斯
顶板高位走向钻孔，即在煤层工作面回风巷位置每隔90 m～120 m设置1个高位钻场，并将10个～15个高位钻孔布置在每个钻场上，从而抽采本煤层、邻近层回采后采空区内瓦斯。同时，高位钻孔布置过程中，可分别将3排钻孔布置在开采煤层上部40 m、30m、20 m处，且每排均布置5个钻孔。此外，钻孔采用的是Ф108 mm钻头。具体施工示意图如图2所示。
结语
综上所述，煤矿实施先抽后掘技术、穿层钻孔预抽技术以及开采保护层技术后，可以有效地解决煤层突出与安全进度的矛盾。对于高瓦斯、突出矿井瓦斯灾害治理而言，可采取分级处理技术，根据施工条件、瓦斯含量，采用顺层钻孔递进式预抽、顺层钻孔预抽、底板巷道穿层钻孔预抽、地面钻井预抽技术等技术，并可灵活联合运用各技术，提高瓦斯抽釆效率，最大程度降低瓦斯含量，实现安全生产。通过研究新方法，不断提高瓦斯抽放的技术含量，以实现矿区的安全性与经济性。
参考文献
[1]李定启. 煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理现状评价方法及应用[D].中国矿业大学，2012.
[2]王平虎. 特大型高瓦斯、突出矿井分区分级瓦斯治理技术[J]. 矿业安全与环保，2013，02：54-56+60.
[关键词]煤矿；瓦斯灾害；高瓦斯；突出矿井；分级处理
中图分类号：TD713 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）33-0274-01
随着煤炭需求增加，为了确保合理的煤炭供应结构，煤矿开采深度不断加大。然而，煤矿高效生产直接受煤矿灾害因素制约，在这种情况下加强瓦斯治理方法的研究、实践和总结，逐步形成以瓦斯抽放为主的瓦斯综合治理格局，有利于形成稳定的矿区安全生产形势。
一、高瓦斯及突出矿井瓦斯灾害的发生因素
1、自然条件
突出矿井瓦斯灾害发生的根本条件是矿井煤层瓦斯赋存条件，主要包括瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤层透气性、地质构造、瓦斯压力等条件。同时，影响这些矿井煤层瓦斯赋存条件的因素包括煤层倾角、煤层埋藏深度、煤的吸附特性等。例如，在煤层倾角较大情况下，煤层内瓦斯便易沿着地层向上排放，从而降低瓦斯含量。而在煤层倾角较小情况下，瓦斯排放困难，瓦斯含量增加。而对于煤层埋藏深度而言，在不受地质结构影响的煤层区域，当煤层埋藏深度不太大的情况下，煤层埋藏越深，其瓦斯压力与含量越大。同时，煤变质程度越大，煤层瓦斯含量越大。此外，煤层与周围岩层透气性越小，煤层瓦斯含量越大。
2、技术因素
作为矿井瓦斯治理的关键因素，矿井瓦斯治理技术对于突出矿井灾害治理具有重要作用，但其仍存在一些问题。治理技术主要包括矿井通风、生产布局、瓦斯治理、防突技术等。其中，防突技术是治理突出矿井瓦斯灾害的关键，包括局部防治、区域防治。局部防治技术即为煤巷掘进工作面、石门揭煤工作面所实施的突出防治，包括工作面防突措施、危险性预测、安全防护等。区域防治技术主要为煤层瓦斯抽采技术、保护层开采技术等，包括区域防突措施、突出危险性预测、区域验证。
二、预抽煤层瓦斯技术概述
预抽煤层瓦斯指的是利用高密度钻孔对煤层瓦斯进行预抽，从而抽采出周围煤体瓦斯，使煤体瓦斯含量、压力下降，保持在安全值范围。在预抽煤层瓦斯技术应用过程中，随着煤体瓦斯不断抽采，防止瓦斯积聚，并增高煤体机械强度，提高其抗破坏能力，消除瓦斯突出危险。同时，在预抽煤层瓦斯技术应用中，对于不同煤层、不同瓦斯含量，预抽方式不同，目前中国常采用的预抽技术有底板巷道穿层钻孔预抽技术、地面钻井预抽技术、顺层钻孔预抽技术等，这些技术可单一或联合使用。
在瓦斯治理中，根据3个井区的不同瓦斯赋存情况应采用不同技术方式，遵守分级治理、分区对待的原则，按照先治理瓦斯不突出井区再治理突出井区、先选择瓦斯含量低后含量高井区的顺序，采取不同模式的多级预抽技术，实现该煤矿综合治理，确保煤矿安全运营，实现稳产、高产目的。
三、高瓦斯及突出矿井瓦斯灾害分级抽采技术
1、地面钻井预抽技术
地面钻井预抽技术即为在地面钻井抽采煤矿瓦斯，从而减少采空区瓦斯总量，解决煤层工作面上隅角瓦斯超限问题。利用地面钻井预抽，在工作面回采后，便可通过地面钻井抽采采空区内瓦斯。在具体操作中：a） 在工作面中部设置钻孔位置，开孔直径约为310 mm；b） 将钻井施工至开采煤层顶板，终孔直径约为90 mm，两孔间距约为350 mm，单个钻井范围为300 m×300 m 。此外，地面钻井预抽技术适用于煤层瓦斯预抽时间大于15 a、瓦斯含量大于16 m3/t的区域，因此，在本次研究的1井区、2井区均可采用地面钻井预抽技术，以此降低瓦斯含量，减少瓦斯含量。
2、顺层钻孔预抽技术
底板巷道穿层钻孔预抽技术在瓦斯预抽时间较短、瓦斯含量较高的煤层区域，可联合使用顺层钻孔预抽技术、底板巷道穿层钻孔预抽技术。在操作过程中：a） 可先采用底板巷道穿层钻孔预抽技术抽采瓦斯，在煤层底板巷内施工钻场，并在钻场施工穿层钻孔，且确保每个钻孔将整个煤层穿透，孔径为75 mm左右，孔深在70 mm到90 mm之间；b） 在确保底板巷道穿层钻孔预抽瓦斯达标后，利用顺层钻孔预抽技术，在煤层中掘进巷道进行顺层钻孔预抽，钻孔孔深长800 mm～1 000 mm。例如，在山西寺河煤矿1井区、2井区，瓦斯含量均大于16m3/t，为实现大面积区域预抽，可联合使用顺层钻孔预抽技术、底板巷道穿层钻孔预抽技术。同时，在顺层钻孔预抽技术过程中，可采用煤层斜交顺层钻孔，即在煤层工作面上、下顺槽处实施钻孔，且确保两钻孔斜交交叉，从而使相同断面的邻近钻孔平面相交，集中应力产生于相交区内，钻孔塑性区半径增加，煤层透气性增加，瓦斯抽采效果更好。底板巷道穿层钻孔预抽技术示意图如图1所示。
3、高位走向钻孔预抽瓦斯
顶板高位走向钻孔，即在煤层工作面回风巷位置每隔90 m～120 m设置1个高位钻场，并将10个～15个高位钻孔布置在每个钻场上，从而抽采本煤层、邻近层回采后采空区内瓦斯。同时，高位钻孔布置过程中，可分别将3排钻孔布置在开采煤层上部40 m、30m、20 m处，且每排均布置5个钻孔。此外，钻孔采用的是Ф108 mm钻头。具体施工示意图如图2所示。
结语
综上所述，煤矿实施先抽后掘技术、穿层钻孔预抽技术以及开采保护层技术后，可以有效地解决煤层突出与安全进度的矛盾。对于高瓦斯、突出矿井瓦斯灾害治理而言，可采取分级处理技术，根据施工条件、瓦斯含量，采用顺层钻孔递进式预抽、顺层钻孔预抽、底板巷道穿层钻孔预抽、地面钻井预抽技术等技术，并可灵活联合运用各技术，提高瓦斯抽釆效率，最大程度降低瓦斯含量，实现安全生产。通过研究新方法，不断提高瓦斯抽放的技术含量，以实现矿区的安全性与经济性。
参考文献
[1]李定启. 煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理现状评价方法及应用[D].中国矿业大学，2012.
[2]王平虎. 特大型高瓦斯、突出矿井分区分级瓦斯治理技术[J]. 矿业安全与环保，2013，02：54-56+60.