摘要：瓦斯治理存在抽放钻孔预抽时间长、抽采率低、工作面瓦斯治理困难等问题，已经严重影响矿井的正常生产接续。随着开采深度增加，吉宁煤矿的瓦斯治理难度也愈加严重，为提高瓦斯抽采率和缩短瓦斯抽采时间，寻找新的适合于吉宁矿的瓦斯治理技术，从根本上解决预抽效果差的问题，改变瓦斯难治的局面。矿井采用瓦斯溶蚀剂技术治理工作面瓦斯，从研究结果看，瓦斯溶蚀剂未达到预期效果。
关键词：瓦斯溶蚀剂 较难抽放煤层 低透气性煤层
1、概况
山西华晋吉宁煤业有限责任公司吉宁矿开采2#、10#煤层（现开采2#煤），2#煤位于山西组中下部，全区稳定可采，煤层厚度5.69～7.20m，平均厚度6.22m，属厚煤层。2#煤层煤尘有爆炸危险性，自燃倾向性为自燃，自燃等级为Ⅱ级。根据中国矿业大学矿山开采与安全教育部重点实验室2011年5月编制的《山西华晋吉宁煤业有限责任公司矿井2#煤层瓦斯参数及煤层透气性系数测定研究报告》资料显示，2#煤层平均瓦斯含量8.23m3/t，残存瓦斯含量2.74m3/t，透气性系数为0.023008～0.085813m2/MPa2·d，钻孔瓦斯流量衰减系数为0.059d-1，属较难抽放煤层。
2、瓦斯溶蚀剂
瓦斯消溶剂利用生物菌、生物酶相结合的方法来解决瓦斯治理问题。生物酶是生物催化剂，从生物体中产生提取，经过改性处理后，会有选择性的对某些生化反应起催化作用。在生物催化剂正常条件下，所产生的酶化反应是化学反应速度的10-20万倍。采用生物酶的方法，再通过靶向嗜瓦斯菌的参与，可在常温条件下，促进瓦斯消溶、化合、转化。生物酶嗜瓦斯菌生物化学反应示意公式如下：
液态嗜瓦斯菌，在高压环境下（大于2MPa），能在2-4小时内将煤层中的游离瓦斯和非游离瓦斯消化、溶解、吸收，生成对煤质和人体无不良影响的氨基化合物，从而快速降低煤层瓦斯含量和瓦斯压力，达到消除瓦斯动力和减少瓦斯涌出量的目的。
主要技术性能指标：（1）消溶瓦斯量：1kg消溶剂消溶100-115m3甲烷；（2）渗透半径6-8m：煤层透气性系数在0.02m2/MPa2*d以上的煤层，和瓦斯抽放比较，钻孔数量减少70-80%；（3）瓦斯消溶剂注入煤层后消溶瓦斯所需时间小于2小时；（4）煤层水分增加到3-4%，工作面煤尘减少50-70%；（5）注液区煤层的瓦斯含量降低50-70%；（6）瓦斯压力降低40-50%；（7）工作面瓦斯浓度降低30-50%。
3、瓦斯溶蚀剂使用情况
11月16日在右翼2#瓦斯治理巷迎头103米处采用ZDY4000L钻机施工了2个钻孔，采用2寸PVC管进行封孔，封孔长度8米。
.png)
采用麻花钻杆在右翼2#瓦斯治理巷里程100米处巷道左右帮对煤体采样化验和溶蚀剂使用钻孔附近0.5m、0.3m、0.2米煤体进行采样化验，采样钻孔孔深6m。采样分析结果为右翼2#瓦斯治理巷里程100米处左帮煤层瓦斯含量为9.6947m3/t，右帮煤层瓦斯含量为8.5719m3/t，距溶蚀剂钻孔0.5m处煤层瓦斯含量为9.6981m3/t，距溶蚀剂钻孔0.3m处煤层瓦斯含量为9.1049m3/t，距溶蚀剂钻孔0.2m处煤层瓦斯含量为9.0549m3/t，通过化验分析，使用溶蚀剂前煤体瓦斯含量平均为9.2249m3/t。
.png)
右翼2#瓦斯治理巷103米处进行瓦斯溶蚀剂试验8小时后开始掘进，之后在里程160、170米处工作面迎头利用麻花钻杆进行采样化验，160米处采样化验分两种，一种是在工作面迎头靠左帮利用麻花钻杆取880ml煤样进行分析,煤层瓦斯含量为8.6641m3/t，另一种是先在煤样罐内装300ml的瓦斯溶蚀剂混合液体，再在工作面迎头靠右帮利用麻花钻杆取580ml煤样，反应20min后再进行分析,煤层瓦斯含量为8.4856m3/t；在工作面170米处采样化验是在煤样罐内装300ml的瓦斯溶蚀剂混合液体，再在工作面迎头利用麻花钻杆取580ml煤样，反应17小时后再进行分析,煤层瓦斯含量为7.5433m3/t。
通过数据对比分析，使用瓦斯溶蚀剂后，煤体瓦斯含量降低了0.5608m3/t，工作面割一排煤（排间距0.9m）释放的瓦斯量减少了16.65m3，回风瓦斯浓度降低了0.035%；使用瓦斯溶蚀剂并且煤样再与瓦斯溶蚀剂反应20min后，煤体瓦斯含量降低了0.7393m3/t，工作面割一排煤（排间距0.9m）释放的瓦斯量减少了21.95m3，回风瓦斯浓度降低了0.046%；使用瓦斯溶蚀剂并且煤样再与瓦斯溶蚀剂反应17小时后，煤体瓦斯含量降低了1.6816m3/t，工作面割一排煤（排间距0.9m）释放的瓦斯量减少了49.93m3，回风瓦斯浓度降低了0.1%（割一排煤所需时间为1小时，风量为800m3/min）。
通过分析右翼2#瓦斯治理巷使用瓦斯溶蚀剂后，解析的瓦斯量较少，未达到预期效果；瓦斯溶蚀剂与煤样反应时间越长，解析的瓦斯量越多，煤样与瓦斯溶蚀剂反应17小时后，回风瓦斯浓度降低了0.1%，解析瓦斯量仍然未达到预期效果。
瓦斯溶蚀剂注入煤体进行反应，解析瓦斯量较少，与煤样反应后，解析瓦斯量明显增加，说明煤体坚硬、裂隙较少，瓦斯溶蚀剂未与煤体充分接触；注液压力较小，未能时煤体裂隙进一步扩张，钻孔内瓦斯溶蚀剂有效反应距离较短，未达到预期效果。
4、掘进期间回风瓦斯浓度分析
在2#瓦斯治理巷使用瓦斯溶蚀剂8个小时后开始掘进，掘进至里程107米揭露F69断层，里程118米处F69断层全部揭露，目前2#瓦斯治理巷已掘进至里程210米处，已过了瓦斯溶蚀剂的有效反应范围，因此观测瓦斯溶蚀剂使用效果从里程120米至里程190米处。
11月30日钻探队在2#瓦斯治理巷里程146米处施工探放水钻孔，12月7日在里程186米处施工探放水钻孔，有效观测日期从11月27日至12月7日。
.png)
11月29日施工探放水钻孔期间，T2 显示值0.25%可以作为巷道瓦斯涌出，可以作为下一阶段不出煤期间瓦斯涌出的一个参考值；12月7日施工探放水钻孔期间，T2 显示值0.31%。
从表1可以看出，除探放水钻孔施工后2天瓦斯含量较少瓦斯，其余时间回风瓦斯浓度与使用瓦斯溶蚀剂前对比，回风瓦斯浓度减少量不大，未达到预期效果。
5、瓦斯溶蚀剂气体化验分析
瓦斯溶蚀剂反应、瓦斯溶蚀剂与抽放管内气体反应及瓦斯溶蚀剂与煤样反应气体均采用比长式检测管和束管监测两种气体监测方法。
通过气体对比表可以看出，瓦斯溶蚀剂反应可能产生刺激性气体，监测到CO和乙炔类气体，同时也观测到有CH4，浓度较小可以忽略不计；瓦斯溶蚀剂与抽放管内气体反应，瓦斯浓度由25%下降到2.616%，降低了9.5倍，CO2浓度由0.04%提高了0.686%，提高了170倍，O2浓度减少了4.2%，由此可以看出瓦斯溶蚀剂与气态瓦斯反应效果较为明显，主要生成气体为CO2和O2；瓦斯溶蚀剂与煤样反应，瓦斯浓度由0.42%升高到0.615%，升高了0.2%左右，CO2浓度由0.06%提高了5.109%，提高了85倍，O2浓度减少了3.2%，由此可以看出瓦斯溶蚀剂与煤样反应效果较为明显，主要生成气体为CO2；通过数据对比分析，瓦斯溶蚀剂与气态瓦斯反应较为明显，主要生产气体为CO2，由于煤体内游离CH4含量较少，通过瓦斯溶蚀剂与煤体直接反应治理瓦斯的手段未达到预期效果。
6、结论
（1）瓦斯消溶剂可以有效吸附高浓度游离甲烷，对于吸附在煤体内的甲烷作用不明显。
（2）甲烷参与反应时不消耗氧气，生成物有少量二氧化碳，微量一氧化碳和乙烷。
（3）瓦斯消溶剂与甲烷反应的同时与煤也产生反应，与煤反应过程主要吸收氧气，生成大量二氧化碳，还伴有微量一氧化碳和乙烷产生。
（4）瓦斯消溶剂在2#瓦斯治理巷将煤层瓦斯含量降低了0.62m3/t左右。
（5）瓦斯消溶剂的渗透能力有限，对于距离稍远的煤体无法有效降低瓦斯含量。
（6）瓦斯消溶剂对于浓度较低的甲烷反应速度很慢。
作者简介：
第一作者简介：卫国华（1989—），男，汉族，山西运城人，大专。
第二作者简介：李春龙（1990—），男，汉族，山西运城人，大专。
研究方向：煤矿瓦斯治理试验效果分析。