煤礦瓦斯抽放工藝探析

陳磊

【摘 要】在井下煤炭開采過程中，礦井可能出現(xiàn)大量瓦斯涌出現(xiàn)象，為預防發(fā)生瓦斯爆炸和瓦斯突出事故需對瓦斯采取抽放措施。瓦斯抽放工藝是指采用專用設施把煤層、巖層和采空區(qū)等瓦斯抽出的專業(yè)工藝，筆者重點對煤礦瓦斯治理過程中瓦斯抽放工藝技術展開探討，以供參考。

【關鍵詞】煤礦；瓦斯抽放；工藝；探析

引言

煤礦瓦斯抽放是指利用專業(yè)設備將煤礦煤層、巖層和采空區(qū)的可燃氣抽出的過程，瓦斯抽放技術已經(jīng)廣泛應用于我國煤礦生產(chǎn)過程中，一方面減輕了大型通風設備的負擔，降低了大型安全事故的發(fā)生幾率，另一方面可以變廢為寶，將可燃氣作為燃料供給工業(yè)生產(chǎn)，具有較好的經(jīng)濟效益。本文通過對煤礦瓦斯抽放工藝的研究，對煤礦安全生產(chǎn)具有一定的指導意義。

1、瓦斯抽放的目的和意義

1.1目的：礦井瓦斯抽放的目的是以減少和減輕瓦斯威脅，使煤礦可以進行安全生產(chǎn)，抽放瓦斯時應利用機械設備和專用管道造成的負壓，將煤巖層中存在或釋放出來的瓦斯抽出來，輸送到地面或其它安全地點并對其加以利用。若風流中的瓦斯?jié)舛冗^高，則會嚴重威脅礦井的安全，抽放的目的就是通過抽放降低瓦斯?jié)舛?，以提高礦井安全。

1.2意義：瓦斯抽放能減少瓦斯的涌出量，避免發(fā)生瓦斯燃燒或爆炸的情況，保證礦井的安全生產(chǎn)，減少事故的發(fā)生和人員傷亡；瓦斯也是一種能源，可用于工業(yè)生產(chǎn)和人民生活服務，變害為利，創(chuàng)造良好的社會效益和經(jīng)濟效益；瓦斯抽放并得以利用可以減少瓦斯對大氣的污染，從而保護生態(tài)環(huán)境。

2、瓦斯抽放原理分析

瓦斯抽放工藝中的主要應用是在地面建立瓦斯泵站，經(jīng)井下抽放瓦斯管道系統(tǒng)與抽放鉆孔連接，泵運轉(zhuǎn)時造成負壓，將瓦斯抽出，供給用戶。瓦斯的抽放會出現(xiàn)兩種情況，其中之一是抽出的瓦斯量小，在量小的情況下瓦斯抽出可以直接排放到大氣當中，在煤礦開采過程中瓦斯的產(chǎn)生主要來源于采空區(qū)，其中采空區(qū)又叫回采工作面，這是煤礦瓦斯抽放的重點，這是由于采空區(qū)瓦斯流量較大并且來源穩(wěn)定，煤礦采空區(qū)抽放方法還是很多也不能統(tǒng)一，但是在不同的要求條件下抽放要求和抽放效果也不同。采空區(qū)的治理方法主要是采用抽放這種方式。

3、瓦斯抽放方法選擇

瓦斯抽放的方法需要從多個方面進行綜合的分析和方法的選擇，其中基本原則就是要適應當下開采煤層的儲存狀態(tài)以及開采煤礦巷道的布置情況，要綜合根據(jù)當?shù)氐刭|(zhì)條件以及開采技術進行分析和科學的選擇。

3.1 抽放開采煤層本身的瓦斯

在開采厚煤層時瓦斯的主要產(chǎn)點就是開采層本身，常見的掘進方式就是在正式的煤礦掘進前，從底板巖石巷道打鉆穿透煤層，插入鋼管并密封，然后通過專業(yè)機械將瓦斯從插管中抽出，不同的情況下要根據(jù)具體的瓦斯儲存進行抽放方法的選擇。

3.2 抽放鄰近煤層中的瓦斯

在多煤層的礦井開采中，頂?shù)装鍘r層和煤層泄壓之后瓦斯的流動性會大幅度的增強，瓦斯將會大量的涌入工作面，對生產(chǎn)的安全性造成威脅，這種瓦斯的抽放方式就需要在回采前進行鉆孔到頂板或者底板的臨近煤層，回采的過程中瓦斯就會大量流入鉆孔。

3.3 抽放采空區(qū)的瓦斯

礦井的采空區(qū)大量涌出瓦斯的情況下就需要在采空區(qū)周圍密閉墻上插入抽放管；通過巷道向采空區(qū)打鉆孔進行瓦斯的抽放，另外，在條件合適的情況下可以選擇在地面進行鉆孔的方式，這種鉆孔方式具有的優(yōu)勢就是可以在采掘工作之前進行，抽放時間不會太過緊張，但是還存在一些缺點，缺點就是鉆孔較深，鉆孔容易存水，需要及時清理。

4、煤礦瓦斯抽放新工藝研究

4.1沿空留巷煤與瓦斯共采技術

所謂沿空留巷是隨著采煤工作面的推進，采用適當?shù)南锱猿涮罘椒?，隔絕采空區(qū)，沿采空區(qū)留下巷道，采用這種方法可以在回采工作面，采空區(qū)側(cè)留下一條尾巷，形成Y形通風，通過這條巷道排放瓦斯和熱量。在瓦斯涌出量比較大時，有利于安全生產(chǎn)和改善工作環(huán)境。另外，在所留的尾巷里可以布置瓦斯抽采鉆孔，實現(xiàn)前面開采本煤層煤炭資源，后面同時抽采上下鄰近層卸壓解吸瓦斯的煤與瓦斯共采布局。采用Y型通風，將空氣壓力場能位和瓦斯場流動運移向采空區(qū)后方挪移，很好的解決了上隅角瓦斯治理的問題。

4.2鉆割一體化增透卸壓抽采技術

我國煤層基本上都是低透氣性煤層，瓦斯抽采困難，特別是單一的低透氣性煤層，常規(guī)的瓦斯抽放方法難以發(fā)揮作用，主要存在的問題是：鉆孔有效影響范圍小。工作面鉆孔施工工作量大，抽放效率低，需要采取卸壓增透的方法，擴大鉆孔有效影響范圍，提高瓦斯抽放效果。鉆割一體化技術是將高壓磨料射流技術與鉆孔施工技術相結(jié)合在鉆機鉆進過程中，由鉆機配合鉆桿內(nèi)送入的風或者低壓水進行排粉，與鉆機共同完成鉆進作業(yè)。鉆進結(jié)束后，鉆機停止轉(zhuǎn)動，只進行退鉆作業(yè)。高壓泵站加壓，水壓達到預定壓力值后，清水與高壓磨料發(fā)生裝置產(chǎn)生的磨料粒子相混合，與此同時鉆頭壓控裝置完成射流直向鉆孔到側(cè)向割縫的切換.進行割縫作業(yè)。通過閥門控制高壓磨料射流水的開關，達到隨時鉆進隨時割縫的要求，從而實現(xiàn)鉆割一體化。

4.3網(wǎng)格式穿層鉆孔孔群增透瓦斯抽采技術

目前網(wǎng)格式穿層鉆孔已成為我國單一松軟低透嚴重突出煤層防突的主要方法，此方法需要在進行瓦斯抽采的煤層區(qū)域內(nèi)設定網(wǎng)格式穿層鉆孔位置，對設定的網(wǎng)格式穿層鉆孔位置逐個實施鉆空，形成孔群，鉆孔直徑一般為90毫米，以煤層中厚面為準，鉆孔間距為5至8米。該技術煤層預抽率可由原先的20%提高到40%以上，實現(xiàn)單一低透氣性煤層瓦斯的安全、高效、均勻抽采，變高瓦斯突出危險煤層為低瓦斯無突出危險煤層，具有廣泛的實用性。

5、瓦斯抽放工藝應用實例

某礦21141綜放工作面為特厚煤層，瓦斯涌出量大，治理工作面瓦斯難度較大，結(jié)合礦井實際需要，對21141綜放工作面瓦斯涌出來源開展低位鉆場高位鉆孔、高位鉆場大直徑水平長鉆孔、上隅角埋管、上隅角插管、局部高位瓦斯抽放尾巷等綜合抽放方式。

但由于該礦地應力大、煤層構(gòu)造復雜造成抽放鉆孔施工期間出現(xiàn)頂鉆、卡鉆，鉆孔施工困難，打不到位。于是鉆孔定位是鉆探施工中非常關鍵的一步。首先，資料的收集必須全面，對于煤層的地質(zhì)資料要充分調(diào)查和勘探，根據(jù)具體數(shù)據(jù)進行鉆孔設計參數(shù)，對開孔方位和傾角科學的選擇，開孔過程中充分利用煤層的天然走向和傾角。在鉆進的進程中要嚴格，按照規(guī)范進行，一旦由于特殊情況造成挪動或者偏差要及時糾正和重新穩(wěn)定鉆機。

在鉆進過程中應隨時根據(jù)孔口排渣及壓力儀表判斷孔內(nèi)情況，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。我們利用先進的磁性定位鉆孔傾斜測量儀及時進行了鉆孔內(nèi)多點偏斜檢測，并根據(jù)鉆孔百米傾斜率和我礦的煤層頂板的巖性，對其余幾個鉆孔的傾角進行了及時調(diào)整，并在隨后的鉆孔鉆進中對鉆具安裝了鉆桿偏斜糾正器，鉆孔成孔后能滿足設計要求。在深孔鉆中對于各種孔內(nèi)事故應按照實際礦井地質(zhì)情況采取預防為主的措施。

6、結(jié)語

總之，瓦斯抽放在煤礦開采中是一個極為關鍵的工藝，鉆孔抽采和插埋管治理、尾巷瓦斯治理這些都需要我們充分重視，從設備到工藝進行綜合改進管理，總結(jié)經(jīng)驗吸收先進理論，更好的保障瓦斯抽放的效率和安全，實現(xiàn)煤與瓦斯的安全共采。

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（作者單位：冀中能源峰峰集團大淑村礦防突區(qū)）