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蒋家河矿高瓦斯低透气性厚煤层瓦斯治理技术与实践探究

一、引言

1.1研究背景与意义

煤炭作为我国的主要能源之一，在国家能源结构中占据着举足轻重的地位。蒋家河矿作为煤炭生产的重要基地，其安全生产对于保障能源供应、促进地方经济发展以及维护社会稳定具有不可忽视的作用。然而，随着开采深度和强度的不断增加，蒋家河矿面临着严峻的瓦斯治理挑战。

瓦斯，主要成分是甲烷，是煤炭开采过程中释放出的一种有害气体。高瓦斯低透气性厚煤层的瓦斯治理问题尤为复杂，瓦斯涌出量大且难以有效抽采，给矿井安全生产带来了极大的威胁。瓦斯爆炸、瓦斯突出等事故不仅会造成严重的人员伤亡和财产损失，还会对环境产生负面影响，导致矿井被迫停产整顿，影响煤炭的稳定供应。因此，解决蒋家河矿高瓦斯低透气性厚煤层的瓦斯治理问题迫在眉睫。

有效的瓦斯治理能够显著降低瓦斯事故的发生概率，保障矿工的生命安全，使煤矿生产能够在安全的环境下有序进行，为煤炭行业的可持续发展奠定坚实基础。同时，瓦斯治理技术的进步也有助于提高煤炭资源的回收率，减少资源浪费，符合国家可持续发展战略的要求。此外，成功的瓦斯治理还能降低温室气体排放，对环境保护具有积极意义，有助于推动煤炭行业向绿色、低碳方向转型。

1.2国内外研究现状

国外在瓦斯治理技术方面起步较早，美国、澳大利亚等采煤发达国家在高瓦斯矿井瓦斯治理方面积累了丰富的经验。美国凭借先进的地质勘探技术，能够精准掌握煤层瓦斯赋存状况，从而实现高效的瓦斯抽采。澳大利亚则注重开采工艺与瓦斯治理的协同发展，采用长壁开采等先进工艺，配合完善的通风系统和瓦斯抽采技术，有效降低了瓦斯浓度。在瓦斯抽采技术上，国外普遍应用地面钻孔抽采、水平井抽采等技术，这些技术在高透气性煤层中取得了良好的抽采效果，显著提高了瓦斯抽采效率，降低了瓦斯事故发生率。

我国在瓦斯治理技术方面也取得了长足的进步，形成了一套适合我国国情的瓦斯治理技术体系。在通风技术上，研发了多种通风方式和通风设备，能够根据不同矿井的实际情况进行合理选择和优化配置，确保矿井通风系统的稳定可靠。在瓦斯抽采技术上，针对我国煤层普遍存在的“三低”（低浓度、低压力、低渗透）特点，深入研究了水力压裂、煤体松动爆破等技术，以提高煤层透气性，增强瓦斯抽采效果。同时，积极推广本煤层预抽、采空区抽采、高位钻孔抽采等多种抽采方法，根据不同的地质条件和开采情况进行组合应用，取得了较好的治理效果。

然而，无论是国内还是国外，在高瓦斯低透气性厚煤层的瓦斯治理方面仍存在一些不足之处。对于低透气性煤层，现有的瓦斯抽采技术效果仍不尽人意，抽采效率较低，难以满足安全生产的需求。地质条件的复杂性给瓦斯治理带来了诸多不确定性，准确预测瓦斯涌出量和分布规律仍然是一个难题，这使得瓦斯治理方案的制定缺乏足够的科学依据。此外，瓦斯治理技术的成本较高，限制了一些新技术的推广应用，如何在保证治理效果的前提下降低成本，也是亟待解决的问题。

1.3研究内容与方法

本研究围绕蒋家河矿高瓦斯低透气性厚煤层瓦斯治理技术展开，具体研究内容包括：深入分析蒋家河矿综放工作面瓦斯涌出规律，明确瓦斯来源、涌出特点以及采空区瓦斯涌出所占比例等；对试验工作面瓦斯涌出量进行预测，并研究瓦斯运移特点，为瓦斯治理方案的制定提供理论依据；制定ZF202工作面瓦斯综合治理方案，包括采前预抽方案、回采时卸压抽采方案、专用瓦斯抽放巷的设置以及上隅角骨架风筒辅助抽采等；对ZF202工作面瓦斯治理效果进行分析，评估各项治理措施的有效性，总结经验教训，为后续瓦斯治理工作提供参考。

在研究方法上，综合运用理论分析、现场实测和数值模拟相结合的方法。通过理论分析，研究瓦斯赋存、运移的基本原理和相关理论，为瓦斯治理技术的研究提供理论基础；开展现场实测工作，在蒋家河矿相关工作面布置监测设备，实时监测瓦斯涌出量、浓度等参数，获取第一手数据资料，真实反映瓦斯涌出和运移情况；利用数值模拟软件，建立瓦斯运移模型，对不同瓦斯治理方案下的瓦斯分布和运移规律进行模拟分析，预测治理效果，优化治理方案，为实际生产提供科学指导。

二、蒋家河矿瓦斯赋存及开采条件分析

2.1矿井概况

蒋家河矿位于陕西省咸阳市彬州市境内，地处彬长煤田南部边缘，行政区域属韩家镇管辖。井田北侧与大佛寺井田毗邻，东侧、南侧、西侧均以煤层零点边界线为界，井田面积约为23.02平方千米。

该矿设计生产能力为90万吨/年，经过技术改造和生产工艺优化，目前实际生产能力已有所提升。矿井采用两立一斜开拓方式，主井和副井为立井，主井井深580米，承担着煤炭提升的重要任务；副井井深596米，主要负责人员、设备及材料的运输；风井斜长640米，为矿井通风提供通道，确保井下空气的流通和新鲜。

蒋家河矿煤质优良，属中低灰、低硫、低磷、高热值、不粘结煤，