4．瓦斯抽放技術(shù)

　　瓦斯抽放是控制瓦斯災(zāi)害事故最有效的措施之一，根據(jù)不同礦區(qū)的特點(diǎn)，我國(guó)煤礦在“八五”、“九五”期間，形成了本層、鄰近層、穿層和采空區(qū)等多種瓦斯抽放方法。研究了綜采工作面超前強(qiáng)化抽放瓦斯方法及工藝裝備，試驗(yàn)成功了200-500m巖石水平長(zhǎng)鉆孔抽鄰近層瓦斯，煤層水平(250m)長(zhǎng)鉆孔及預(yù)裂控制爆破強(qiáng)化抽放本層瓦斯的綜合抽放技術(shù)等，使工作面瓦斯抽放率提高20％。

　　(1)順層長(zhǎng)鉆孔成孔技術(shù)。順層鉆孔抽放瓦斯的關(guān)鍵技術(shù)是順層長(zhǎng)鉆孔的成孔技術(shù)，而在煤層(特別是突出煤層)實(shí)施順煤層鉆孔時(shí)因噴孑L、卡鉆嚴(yán)重，成孔深度往往只有40。70m，不能滿足采煤工作面順層鉆孔抽放瓦斯的需要深度。為此，“九五”期間研究了壓風(fēng)排渣工藝、組合鉆具和強(qiáng)力鉆機(jī)(ZSM一250型順層強(qiáng)力鉆機(jī))相結(jié)合的長(zhǎng)鉆孔施工工藝技術(shù)和裝備，使得鉆孔深度普遍提高到100m以上，最深達(dá)到239m。壓風(fēng)排渣工藝的關(guān)鍵在于確定合理的風(fēng)壓和風(fēng)量。為利用壓風(fēng)將鉆屑順利排出，鉆孔內(nèi)排渣的風(fēng)速通常要求達(dá)到20m／s以上，在鉆孔內(nèi)壓風(fēng)通過(guò)斷面積一定的條件下，滿足排渣風(fēng)速要求的風(fēng)壓和風(fēng)量主要取決于鉆孔深度。組合鉆具的主要功能是提高鉆孔的定向準(zhǔn)確性，同時(shí)也能減少鉆孔出現(xiàn)垮塌和其他大變形的幾率。強(qiáng)力鉆機(jī)的目的是增加鉆進(jìn)能力，研制的ZSM一250型強(qiáng)力鉆機(jī)，鉆桿直徑為63mm，配合風(fēng)力排渣和組合鉆具，能夠滿足突出松軟煤層成孔深度250m的要求。該成套技術(shù)與裝備在四川省芙蓉礦務(wù)局琪泉煤礦進(jìn)行了井下試驗(yàn)，順層鉆孔深度最大達(dá)到239．6m，瓦斯預(yù)抽率達(dá)到32％，與網(wǎng)格式穿層鉆孔相比，可節(jié)約噸煤成本4．3～6．2元。既保障了煤礦安全，又節(jié)約安全投資，降低了生產(chǎn)成本。目前這套技術(shù)和裝備正在芙蓉、松藻、豐城、淮南等局推廣應(yīng)用，取得了很好的效果。

　　(2)巖層水平長(zhǎng)鉆孔技術(shù)。巖層水平長(zhǎng)鉆孔的主要目的是為了抽放采空區(qū)和鄰近層的瓦斯，我國(guó)許多煤礦原來(lái)主要利用頂板巷道滿足這一要求，如果利用鉆孔代替巷道，將節(jié)省大量投資。為此，研究了采場(chǎng)覆巖移動(dòng)變形理論，以此為基礎(chǔ)，確定合理的鉆孑L布置層位和平面布置方式，結(jié)合MK一6、7型鉆機(jī)具的研制，試驗(yàn)成功孔深500m以上的頂板巖層水平長(zhǎng)鉆孔抽放鄰近層和采空區(qū)瓦斯技術(shù)，在陽(yáng)泉五礦單孔抽出瓦斯量最大23．92m3／min，孔內(nèi)瓦斯?jié)舛茸罡?0％，平均單孔抽出瓦斯量19m3／rain，平均濃度60％，效果相當(dāng)顯著。利用該技術(shù)在晉城寺河礦施工順煤層鉆孔(煤層，值在1以上)，成孔深度達(dá)500m以上，為煤層氣開(kāi)發(fā)提供了可靠的手段。

　　(3)長(zhǎng)鉆孔預(yù)裂控制爆破技術(shù)。該技術(shù)是通過(guò)對(duì)煤層控制預(yù)裂爆破，迫使煤體產(chǎn)生裂隙以釋放應(yīng)力和瓦斯，達(dá)到提高煤層透氣性和防治突出的目的。為了在爆破時(shí)使煤層致裂而又不破壞頂板，研究了專門的炸藥配方、爆破工藝等。試驗(yàn)表明：研究的低威力炸藥，具有起爆速度慢、爆炸峰值不高、作用時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)，對(duì)煤層的致裂效果較好；研究的壓風(fēng)噴射裝藥、雙雷管引爆雙導(dǎo)爆索、雙導(dǎo)爆索傳爆三級(jí)煤礦許用固體(粉狀)乳化炸藥，徑向和軸向不耦合裝藥的長(zhǎng)鉆孔控制爆破技術(shù)，效果好、安全可靠，該技術(shù)在平頂山和陽(yáng)泉進(jìn)行了試驗(yàn)研究，在平頂山十二礦實(shí)現(xiàn)了孔深70m左右的控制爆破。

　　(4)水力擴(kuò)孔技術(shù)?？讖皆酱?，鉆孔煤壁暴露面積越大，越有利于應(yīng)力釋放和瓦斯排放，單大直徑鉆孔施工面臨著垮孔嚴(yán)重、排渣困難、成孔長(zhǎng)度短以及鉆機(jī)負(fù)荷呈幾何倍數(shù)增大等諸多技術(shù)問(wèn)題。水力擴(kuò)孔是先利用鉆機(jī)打成小孔徑鉆孔，再利用可噴出高壓水射流又能自行旋轉(zhuǎn)的高壓水射流器對(duì)鉆孔周圍的煤體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)式切割，通過(guò)鉆頭沿鉆孔軸向的運(yùn)動(dòng)形成對(duì)整個(gè)鉆孔的徑向連續(xù)擴(kuò)孔。隨著鉆孔直徑的擴(kuò)大，煤層暴露面積的增加，更多煤炭的排出，煤層卸壓范圍進(jìn)一步增大，對(duì)于加大鉆孔的單孑L抽(排)瓦斯量有著顯著的作用。在中梁山北礦，擴(kuò)孔后瓦斯抽放量提高0．6～1．0倍；在松藻礦務(wù)局，擴(kuò)孔后瓦斯抽放量提高l倍以上，效果非常明顯。

　　(5)采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)。對(duì)采空區(qū)主要采用密閉插管和地面鉆孔抽放的辦法，但對(duì)有自然發(fā)火危險(xiǎn)的煤層，應(yīng)加強(qiáng)火災(zāi)標(biāo)志氣體或溫度的監(jiān)測(cè)，目前正在研制監(jiān)測(cè)火災(zāi)標(biāo)志氣體并自動(dòng)控制調(diào)節(jié)抽放負(fù)壓和流量的裝置，解決瓦斯抽放與自燃的矛盾。

　　開(kāi)采工作面采空區(qū)抽放主要采用埋管抽放、采空區(qū)靠開(kāi)切眼側(cè)密閉抽放、地面、頂板、底板鉆孔抽放等方法。針對(duì)采空區(qū)抽放瓦斯?jié)舛容^低的特點(diǎn)，研制了CJK型自動(dòng)抽排切換器。其原理為：通過(guò)抽放點(diǎn)抽放管路瓦斯?jié)舛取⒌V井瓦斯抽放系統(tǒng)瓦斯?jié)舛燃芭欧哦苇h(huán)境瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)在低濃度抽放中抽放點(diǎn)濃度或系統(tǒng)濃度有一個(gè)不低于設(shè)定值時(shí)，由抽放系統(tǒng)進(jìn)行抽放。當(dāng)兩值均低于設(shè)定值時(shí)則自動(dòng)切換為壓氣引射器引射狀態(tài)，由引射器引排至排放段通風(fēng)稀釋；當(dāng)排放處環(huán)境濃度超限則自動(dòng)停止引排，以此實(shí)現(xiàn)在不使系統(tǒng)瓦斯?jié)舛鹊陀谠O(shè)定值、保證安全的條件下，對(duì)被抽放點(diǎn)瓦斯進(jìn)行低濃度強(qiáng)化抽排。該裝置在陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)五礦綜放工作面初采期開(kāi)放式采空區(qū)瓦斯強(qiáng)化抽放中得到了應(yīng)用，效果非常明顯。

　　5．瓦斯煤塵爆炸防治技術(shù)

　　目前瓦斯粉塵爆炸是我國(guó)煤礦最重大的事故。為此，我國(guó)建立了大型實(shí)際規(guī)模模擬巷道及爆炸試驗(yàn)基地，開(kāi)展了各種粉塵爆炸機(jī)理、特性及防隔爆措施的試驗(yàn)研究，在對(duì)我國(guó)主要煤田煤塵樣爆炸特性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了瓦斯、煤塵共存條件下爆炸特性的研究，著重探討了采掘機(jī)械切齒摩擦火花引燃引爆瓦斯煤塵問(wèn)題，初步提出切齒結(jié)構(gòu)與材質(zhì)等防止切割摩擦火花引爆的綜合措施。

　　為治理回采工作面上隅角瓦斯積聚而引發(fā)瓦斯爆炸事故，在研究上隅角瓦斯涌出規(guī)律的基礎(chǔ)上，在無(wú)火花風(fēng)機(jī)引排上隅角瓦斯技術(shù)及配套裝置方面，風(fēng)機(jī)葉片采用高強(qiáng)度抗靜電阻燃塑料加工，使旋轉(zhuǎn)件與外殼之間不產(chǎn)生摩擦火花；風(fēng)機(jī)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)與抽出風(fēng)流完全隔絕，避免電機(jī)火花點(diǎn)燃高瓦斯風(fēng)流。風(fēng)機(jī)人口安裝有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)傳感器以及摻新風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，確保風(fēng)筒內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀^(guò)規(guī)定值。試驗(yàn)研究表明，使用該裝置處理上隅角瓦斯具有較高安全性能。

　　研究中進(jìn)一步完善了被動(dòng)式隔爆水槽、水袋的性能、吊掛工藝及布置方式，XGS型隔爆水棚也能隔絕弱爆炸的傳播，擴(kuò)大了隔爆的有效范圍(距爆源20～24m)且安裝移動(dòng)方便。BJK—S型自動(dòng)抑爆系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離對(duì)回采工作面或有爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的瓦斯、煤塵濃度、沉積煤塵強(qiáng)度連續(xù)監(jiān)控、超限報(bào)警并控制作業(yè)設(shè)備的斷電；可將瓦斯燃燒、弱爆炸等就地?fù)錅?，有效地控制瓦斯煤塵爆炸。近年開(kāi)發(fā)的YBW型無(wú)電源觸發(fā)式抑爆裝置，采用光電器導(dǎo)爆索爆破噴灑水質(zhì)抑爆劑，最佳水霧形成時(shí)間小于150ms，水霧存在時(shí)間超過(guò)500ms，具有良好的成霧性能和日常維護(hù)工作量小、安裝應(yīng)用方便的優(yōu)點(diǎn)。