煤礦瓦斯抽采必要性及抽采技術(shù)

佟國(guó)棟

【摘要】在開采煤礦的過(guò)程中常會(huì)出現(xiàn)瓦斯，瓦斯的化學(xué)性質(zhì)較為活潑，遇明火易發(fā)生燃燒甚至是爆炸，危及煤礦開采的安全。瓦斯是一種存在于煤層之中的烴類物質(zhì)呈氣態(tài)，成分與天然氣相似甲烷的含量較多屬于新能源。所以在開采煤炭的過(guò)程中要注意瓦斯的氣態(tài)含量，及時(shí)進(jìn)行抽采。瓦斯抽采不但有利于保護(hù)煤礦的安全，還可以開發(fā)新能源，是一舉兩得的好事。本文將對(duì)煤礦瓦斯開采的必要性進(jìn)行分析，并介紹瓦斯抽取的方法。

【關(guān)鍵詞】煤礦瓦斯；抽采方法；必要性

我國(guó)的煤炭資源儲(chǔ)量豐富，在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，因此在煤礦的開采量一直較大。煤炭資源的使用方式多樣，是工業(yè)生產(chǎn)中的能源的主要提供者，但隨著煤炭開采數(shù)量的增加，煤炭開采的難度也在不斷上升，煤礦的深度和廣度也在不斷加大。煤炭是不可再生的能源，煤炭的儲(chǔ)量在不斷減少，這也使得開發(fā)新能源成為發(fā)展的重中之重。瓦斯是煤礦開采的伴生物質(zhì)，以前都把它當(dāng)成是有害氣體，但隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)瓦斯是一種新能源，能夠?yàn)榻鉀Q能源危機(jī)提供新的研究熱點(diǎn)，這也使得瓦斯走入了能源之列。但瓦斯由于易燃易爆，在煤礦的開采過(guò)程中一定要采取必要的手段進(jìn)行抽采，以免礦毀人亡。

1、煤礦瓦斯抽采的必要性

1.1確保生產(chǎn)安全性

瓦斯是無(wú)色透明的有害氣體，在水中的溶解度很低，沒(méi)有氣味，可以在空氣中快速散逸，同時(shí)一定濃度的瓦斯會(huì)影響人的呼吸功能，引發(fā)窒息死亡。瓦斯的主要成分是甲烷，有很高的熱值，化學(xué)性質(zhì)較為活潑。瓦斯一直存在于煤層中，隨著煤礦的開采出現(xiàn)。因此在煤礦開采過(guò)程中要及時(shí)進(jìn)行瓦斯?jié)舛葯z測(cè)，設(shè)置抽放層，降低瓦斯的含量。這是因?yàn)橥咚挂坏涂諝饨佑|并混合達(dá)到一定的濃度，遇到明火或火花就會(huì)被迅速引燃，在加上礦坑的空間較小，在較小的空間內(nèi)大量氣體燃燒就會(huì)發(fā)生爆炸。如果瓦斯的儲(chǔ)量較大，那么整個(gè)礦井都會(huì)被破壞，施工人員很難逃生。近幾年來(lái)，煤礦爆炸的事件屢見不鮮，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，煤礦事故中多數(shù)是由瓦斯爆炸引發(fā)的。煤礦開采越來(lái)越深面積越來(lái)越大環(huán)境也變得更為復(fù)雜，這就對(duì)煤礦開采的安全性造成更大的影響。為了保證煤礦生產(chǎn)的安全。就需要對(duì)瓦斯進(jìn)行抽放，減少巷道內(nèi)瓦斯的含量控制火源加強(qiáng)宣傳，保證開采的安全。

1.2環(huán)境保護(hù)的需要

瓦斯并不是一種純凈物，它是由二氧化碳和甲烷等氣體構(gòu)成的混合物，其中碳元素含量含量較高。我們都知道含碳的物質(zhì)會(huì)造成溫室效應(yīng)，以前指的都是二氧化碳，但實(shí)際上甲烷的溫室效應(yīng)更高，是二氧化碳的20-60倍，已經(jīng)成為溫室效應(yīng)的頭號(hào)制造者。溫室效應(yīng)主要是因?yàn)槎趸技淄榈葴厥覛怏w的含量大量增加，使得地球地面的溫度逐漸升高，引起全球變暖的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象雖然不明顯但在持續(xù)進(jìn)行，溫度對(duì)整個(gè)地球生物圈的影響非常大，甚至是導(dǎo)致冰川融化陸地減少，對(duì)整個(gè)人類的生存造成威脅。與此同時(shí)甲烷還會(huì)破壞對(duì)流層的臭氧層，制造臭氧空洞，使得紫外線的強(qiáng)度激增。控制瓦斯的含量減少散逸是保護(hù)環(huán)境的需要，是響應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)和持續(xù)發(fā)展需要，是關(guān)乎人類生存的大事。

1.3瓦斯是新能源，有開采的使用意義

人們對(duì)瓦斯的印象似乎一直是危險(xiǎn)的有害的，但是在新世紀(jì)瓦斯也有了新的標(biāo)簽和定義。瓦斯的熱值很高，易于燃燒，燃燒產(chǎn)物是二氧化碳，這使得瓦斯搖身一變成為新能源的代表。將煤礦開采抽取的瓦斯應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中不但能增加經(jīng)濟(jì)效益還可以減少對(duì)空氣的污染實(shí)現(xiàn)了雙贏。隨著瓦斯經(jīng)濟(jì)效益的不斷提高，國(guó)家也越來(lái)越重視瓦斯的抽采工作，出臺(tái)了很多的法律法規(guī)加大對(duì)瓦斯開采的扶持力度。所以說(shuō)瓦斯的抽采是生產(chǎn)的需要是國(guó)家政策的需要。

2、煤礦瓦斯抽采方法分析

2.1開采層瓦斯抽采方法

抽取煤層瓦斯的方法很多，但每種方法都有一定的局限性，需要合理選擇。（1）采前預(yù)抽法。采前預(yù)抽就是在煤層開采之前就進(jìn)行瓦斯抽取，但這種方法受地質(zhì)的影響較大。需要煤層有較好的透氣性，否寫瓦斯很難被抽取出來(lái)，一般多在未卸壓煤層或是有巖層存在的煤層使用。（2）邊采邊抽。這種方法使用于已經(jīng)進(jìn)行卸壓的煤層，在開采的過(guò)程中，由于施工的影響，使得工作面的圍壁出現(xiàn)了較多的裂隙并且透氣性較好，這就為瓦斯的抽取提供了方便。一般在裂隙較多透氣性較好的地方進(jìn)行傾斜鉆孔，將里面的卸壓瓦斯抽取出來(lái)，抽采效果較好。（3）強(qiáng)化抽采。如果煤層的沒(méi)有較好的透氣性能就要采用強(qiáng)化抽采，使用深孔爆破水力割縫等技術(shù)強(qiáng)行對(duì)煤層卸壓，還可以在煤層內(nèi)充入二氧化碳增加瓦斯的流動(dòng)性，加快瓦斯的涌出量和抽采質(zhì)量。抽取方法都是有一定使用范圍的，在使用的過(guò)程中要根據(jù)實(shí)際的工作需要選擇合適的方法進(jìn)行抽取，可以多種方法混合使用。瓦斯畢竟是危險(xiǎn)的，在施工的過(guò)程中一定要以安全為前提。

2.2頂板巷道抽采方法

頂板巷道抽采方法，一般是在頂板的下部巖層裂隙較多的地方修筑高位抽排巷道。選擇裂隙較多的地方，這樣瓦斯可以持續(xù)不斷的滲出，并且裂隙較多的地方瓦斯的濃度較高，不易受風(fēng)力影響。頂板巷道抽采對(duì)密閉的要求較高，在巷道施工完成后要修筑密閉。密閉多為兩層并且中間用黃泥填筑，并且隨著開采工作面的不斷推進(jìn)，永久密閉的位置要逐漸調(diào)整，在此期間要將管道提前埋好。抽放口要與密閉保持一定的距離，同時(shí)要對(duì)抽放口進(jìn)行管護(hù)，可以使用銅網(wǎng)保護(hù)抽放口，另外在抽放管道和抽放系統(tǒng)之間要安裝閘門進(jìn)行調(diào)控。抽放層設(shè)置完畢還要整理隔離層，隔離層和工作面要保持一定的距離這樣可以減少瓦斯進(jìn)入工作面。

2.3鄰近層瓦斯抽采方法

在煤礦開采過(guò)程中為了加快開采的速度，很多時(shí)候是多煤層同時(shí)進(jìn)行。在鄰近層開采時(shí)由于上下兩層離的較近，上層開采對(duì)下層的影響較大，破壞巖壁的整體性，會(huì)有形變和裂隙出現(xiàn)，給瓦斯留下了進(jìn)入的通道，瓦斯會(huì)在工作面上大量聚集，對(duì)安全造成一定的影響。在實(shí)際的工作中常會(huì)在開采層內(nèi)進(jìn)行打樁，連同兩個(gè)層面或者開采面是交錯(cuò)的并不是完全重疊的，當(dāng)然還要根據(jù)實(shí)際的情況確定合理的抽采參數(shù)選擇恰當(dāng)?shù)某椴煞椒?，將瓦斯抽取到地面減少瓦斯進(jìn)入工作面。

3、結(jié)論

采煤工作面瓦斯治理采用綜合瓦斯抽采技術(shù)。凡瓦斯絕對(duì)涌出量大于5m3/min，或者用通風(fēng)方法解決瓦斯問(wèn)題不合理的采煤工作面，必須采用以高抽巷或頂板走向鉆孔為主、以穿層和順層孔、上隅角采空區(qū)抽采、地面鉆井等為輔的綜合治理瓦斯措施。瓦斯抽采方法按采煤工作面瓦斯涌出量分級(jí)進(jìn)行選擇，瓦斯涌出量在10m3/min以下的，采用上隅角埋管或局部頂板走向鉆孔抽采方法；瓦斯涌出量在20m3/min以下的，采用以頂板走向鉆孔為主，輔以埋管抽采技術(shù)；瓦斯涌出量在20—50m3/min的，應(yīng)使用高抽巷，輔以埋管抽采技術(shù)；瓦斯涌出量在50m3/min以上的，應(yīng)使用高抽巷、回風(fēng)巷穿層孔、上隅角埋管（或外錯(cuò)、內(nèi)錯(cuò)尾排）、尾抽、地面鉆井、工作面淺孔抽采等綜合抽采技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙璽.煤礦瓦斯抽采必要性及抽采方法分析[J].問(wèn)題討論，2014.