4．瓦斯抽放技術

　　瓦斯抽放是控制瓦斯災害事故最有效的措施之一，根據(jù)不同礦區(qū)的特點，我國煤礦在“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化抽放瓦斯方法及工藝裝備，試驗成功了200-500m巖石水平長鉆孔抽鄰近層瓦斯，煤層水平(250m)長鉆孔及預裂控制爆破強化抽放本層瓦斯的綜合抽放技術等，使工作面瓦斯抽放率提高20％。

　　(1)順層長鉆孔成孔技術。順層鉆孔抽放瓦斯的關鍵技術是順層長鉆孔的成孔技術，而在煤層(特別是突出煤層)實施順煤層鉆孔時因噴孑L、卡鉆嚴重，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”期間研究了壓風排渣工藝、組合鉆具和強力鉆機(ZSM一250型順層強力鉆機)相結合的長鉆孔施工工藝技術和裝備，使得鉆孔深度普遍提高到100m以上，最深達到239m。壓風排渣工藝的關鍵在于確定合理的風壓和風量。為利用壓風將鉆屑順利排出，鉆孔內(nèi)排渣的風速通常要求達到20m／s以上，在鉆孔內(nèi)壓風通過斷面積一定的條件下，滿足排渣風速要求的風壓和風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確性，同時也能減少鉆孔出現(xiàn)垮塌和其他大變形的幾率。強力鉆機的目的是增加鉆進能力，研制的ZSM一250型強力鉆機，鉆桿直徑為63mm，配合風力排渣和組合鉆具，能夠滿足突出松軟煤層成孔深度250m的要求。該成套技術與裝備在四川省芙蓉礦務局琪泉煤礦進行了井下試驗，順層鉆孔深度最大達到239．6m，瓦斯預抽率達到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。目前這套技術和裝備正在芙蓉、松藻、豐城、淮南等局推廣應用，取得了很好的效果。

　　(2)巖層水平長鉆孔技術。巖層水平長鉆孔的主要目的是為了抽放采空區(qū)和鄰近層的瓦斯，我國許多煤礦原來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，研究了采場覆巖移動變形理論，以此為基礎，確定合理的鉆孑L布置層位和平面布置方式，結合MK一6、7型鉆機具的研制，試驗成功孔深500m以上的頂板巖層水平長鉆孔抽放鄰近層和采空區(qū)瓦斯技術，在陽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％，效果相當顯著。利用該技術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500m以上，為煤層氣開發(fā)提供了可靠的手段。

　　(3)長鉆孔預裂控制爆破技術。該技術是通過對煤層控制預裂爆破，迫使煤體產(chǎn)生裂隙以釋放應力和瓦斯，達到提高煤層透氣性和防治突出的目的。為了在爆破時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、作用時間長等特點，對煤層的致裂效果較好；研究的壓風噴射裝藥、雙雷管引爆雙導爆索、雙導爆索傳爆三級煤礦許用固體(粉狀)乳化炸藥，徑向和軸向不耦合裝藥的長鉆孔控制爆破技術，效果好、安全可靠，該技術在平頂山和陽泉進行了試驗研究，在平頂山十二礦實現(xiàn)了孔深70m左右的控制爆破。

　　(4)水力擴孔技術?？讖皆酱螅@孔煤壁暴露面積越大，越有利于應力釋放和瓦斯排放，單大直徑鉆孔施工面臨著垮孔嚴重、排渣困難、成孔長度短以及鉆機負荷呈幾何倍數(shù)增大等諸多技術問題。水力擴孔是先利用鉆機打成小孔徑鉆孔，再利用可噴出高壓水射流又能自行旋轉的高壓水射流器對鉆孔周圍的煤體進行旋轉式切割，通過鉆頭沿鉆孔軸向的運動形成對整個鉆孔的徑向連續(xù)擴孔。隨著鉆孔直徑的擴大，煤層暴露面積的增加，更多煤炭的排出，煤層卸壓范圍進一步增大，對于加大鉆孔的單孑L抽(排)瓦斯量有著顯著的作用。在中梁山北礦，擴孔后瓦斯抽放量提高0．6～1．0倍；在松藻礦務局，擴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。對采空區(qū)主要采用密閉插管和地面鉆孔抽放的辦法，但對有自然發(fā)火危險的煤層，應加強火災標志氣體或溫度的監(jiān)測，目前正在研制監(jiān)測火災標志氣體并自動控制調(diào)節(jié)抽放負壓和流量的裝置，解決瓦斯抽放與自燃的矛盾。

　　開采工作面采空區(qū)抽放主要采用埋管抽放、采空區(qū)靠開切眼側密閉抽放、地面、頂板、底板鉆孔抽放等方法。針對采空區(qū)抽放瓦斯?jié)舛容^低的特點，研制了CJK型自動抽排切換器。其原理為：通過抽放點抽放管路瓦斯?jié)舛?、礦井瓦斯抽放系統(tǒng)瓦斯?jié)舛燃芭欧哦苇h(huán)境瓦斯?jié)舛鹊谋O(jiān)測，實現(xiàn)在低濃度抽放中抽放點濃度或系統(tǒng)濃度有一個不低于設定值時，由抽放系統(tǒng)進行抽放。當兩值均低于設定值時則自動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稀釋；當排放處環(huán)境濃度超限則自動停止引排，以此實現(xiàn)在不使系統(tǒng)瓦斯?jié)舛鹊陀谠O定值、保證安全的條件下，對被抽放點瓦斯進行低濃度強化抽排。該裝置在陽泉煤業(yè)集團五礦綜放工作面初采期開放式采空區(qū)瓦斯強化抽放中得到了應用，效果非常明顯。

　　5．瓦斯煤塵爆炸防治技術

　　目前瓦斯粉塵爆炸是我國煤礦最重大的事故。為此，我國建立了大型實際規(guī)模模擬巷道及爆炸試驗基地，開展了各種粉塵爆炸機理、特性及防隔爆措施的試驗研究，在對我國主要煤田煤塵樣爆炸特性試驗的基礎上，開展了瓦斯、煤塵共存條件下爆炸特性的研究，著重探討了采掘機械切齒摩擦火花引燃引爆瓦斯煤塵問題，初步提出切齒結構與材質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)律的基礎上，在無火花風機引排上隅角瓦斯技術及配套裝置方面，風機葉片采用高強度抗靜電阻燃塑料加工，使旋轉件與外殼之間不產(chǎn)生摩擦火花；風機用電動機驅動，電動機與抽出風流完全隔絕，避免電機火花點燃高瓦斯風流。風機人口安裝有瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測傳感器以及摻新風自動調(diào)節(jié)裝置，確保風筒內(nèi)瓦斯?jié)舛炔怀^規(guī)定值。試驗研究表明，使用該裝置處理上隅角瓦斯具有較高安全性能。

　　研究中進一步完善了被動式隔爆水槽、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，擴大了隔爆的有效范圍(距爆源20～24m)且安裝移動方便。BJK—S型自動抑爆系統(tǒng)可實現(xiàn)遠距離對回采工作面或有爆炸危險場所的瓦斯、煤塵濃度、沉積煤塵強度連續(xù)監(jiān)控、超限報警并控制作業(yè)設備的斷電；可將瓦斯燃燒、弱爆炸等就地撲滅，有效地控制瓦斯煤塵爆炸。近年開發(fā)的YBW型無電源觸發(fā)式抑爆裝置，采用光電器導爆索爆破噴灑水質抑爆劑，最佳水霧形成時間小于150ms，水霧存在時間超過500ms，具有良好的成霧性能和日常維護工作量小、安裝應用方便的優(yōu)點。