煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)試驗(yàn)研究

王敬國

冀中能源股份有限公司東龐礦 河北邢臺 054201

我國的煤炭開采技術(shù)不斷更新，煤炭的開采深度也在不斷增加，近年來，由于煤礦機(jī)械化開采水平的不斷提升，以及新型采煤技術(shù)的推廣使用，采煤效率不斷提高，速度不斷加快，煤的產(chǎn)量也逐步提高。隨著采煤深度的不斷延伸，煤層中的瓦斯含量成逐漸增加的趨勢，使煤碳開采造成了較大的安全隱患。為了消除這個(gè)安全隱患，開采前需要對煤體進(jìn)行瓦斯有效的瓦斯抽采，但是單一的瓦斯抽采方式在抽取能力和抽取效率上無法滿足瓦斯抽采的實(shí)際需求，不能保證采掘工作面的安全開采。所以，采用綜合性瓦斯抽放方法進(jìn)行瓦斯抽采，才能保證礦井的安全生產(chǎn)。

1 煤礦瓦斯綜合抽采工作的重要性

煤炭瓦斯是在煤形成的過程中生成的，主要包括生物化學(xué)成氣和煤炭化變質(zhì)兩個(gè)階段，每一層瓦斯的含量也存在較大的差別。我國主要煤層瓦斯的滲透性較差，壓力低，煤炭開采過程中瓦斯抽采的難度也在不斷增加，加強(qiáng)煤礦瓦斯抽采技術(shù)的深入研究，對于提升煤礦的生產(chǎn)安全具有重要意義[1]。煤礦瓦斯抽采技術(shù)多種多樣，也存在較大的差異，根據(jù)時(shí)間劃分可以分為采前抽采、采中抽采以及采后抽采。根據(jù)抽采對象的不同，又可以分為煤層抽采、掘進(jìn)工作面抽采。根據(jù)抽采方式的不同，可以分為鉆孔式、地面鉆井式和埋管抽采式。不同的抽采技術(shù)之間存在緊密的聯(lián)系，根據(jù)開采煤礦的特點(diǎn)、地質(zhì)情況以及瓦斯含量等選擇出最適合礦井的瓦斯抽采方式，提升瓦斯抽采效果，保證煤炭安全生產(chǎn)。瓦斯爆炸在煤礦安全生產(chǎn)中屬于重大事故，瓦斯積聚可以引起瓦斯爆炸、瓦斯燃燒、甚至?xí)鹑酥舷⑺劳?，煤炭生產(chǎn)過程中排放的瓦斯還嚴(yán)重污染環(huán)境，也是能源的浪費(fèi)。瓦斯抽采是預(yù)防瓦斯超限，杜絕瓦斯積聚，確保井下良好的通風(fēng)，防止瓦斯突出的最有效措施；瓦斯抽采是現(xiàn)階段環(huán)保的要求，利用瓦斯發(fā)電及發(fā)熱是現(xiàn)在煤礦研究的重要課題；瓦斯抽采能有效降低煤礦開采時(shí)的瓦斯含量，降低煤層壓力，防治瓦斯突出事故的發(fā)生；瓦斯抽采可以有效控制瓦斯?jié)舛群凸ぷ髅娴幕仫L(fēng)流，降低采掘過程中的配風(fēng)量，同時(shí)可以降低礦井通風(fēng)的負(fù)擔(dān)，確保“一通三防”的安全、可靠性，確保礦井的安全生產(chǎn)。在回采結(jié)束后，對密閉采空區(qū)內(nèi)部進(jìn)行合理有效的抽采采空區(qū)瓦斯，可以保證煤礦內(nèi)部的良好通風(fēng)，避免瓦斯外泄，并進(jìn)行抽采瓦斯的綜合利用，可以提高資源利用率，在瓦斯抽采的不同環(huán)節(jié)都要注意與其相匹配的參考指標(biāo)，確保煤礦瓦斯抽采指標(biāo)滿足要求。在進(jìn)行煤礦開采工作的同時(shí)提高煤礦開采效率，保證井下工作人員的生命安全[2]。

2 瓦斯抽采方式

2.1 采空區(qū)埋管對回采工作面隅角的瓦斯進(jìn)行抽采

高突礦井的工作面回采過程中，隅角瓦斯治理難度較大，成為嚴(yán)重制約回采的重要因素，進(jìn)行隅角瓦斯治理可選擇采空區(qū)埋管的方式，為確保埋管抽采效果和安全，采區(qū)在管路上安裝瓦斯抽采自動監(jiān)控設(shè)備，根據(jù)日常實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行流量控制，達(dá)到良好的瓦斯抽采效果，有效的杜絕回采工作面在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的瓦斯超限。經(jīng)過實(shí)際的應(yīng)用，隅角埋管的瓦斯抽采純量平均為0.6-1.3m3/min，隅角瓦斯?jié)舛扔?-1.5%降低到0.6%以下。

2.2 綜合抽采方案

在礦井可采區(qū)域內(nèi)采用保護(hù)層開采技術(shù)，并對煤層選用底板巖巖巷網(wǎng)格式向上穿層鉆孔發(fā)進(jìn)行抽采工作，或施工底板巖巷進(jìn)行保護(hù)層瓦斯抽采，這種方式能夠快速有效地降低該層的瓦斯量，最大限度地消除危險(xiǎn)性。在不可采區(qū)域，使用預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)對瓦斯進(jìn)行抽采，能夠保障煤層工作面的快速有效采掘。

2.3 采中抽采

預(yù)采結(jié)束后形成工作面，順層鉆孔繼續(xù)保持進(jìn)行抽采工作，從相鄰的順槽較高位置向工作面方向鉆孔，每相隔70m左右的距離設(shè)置一個(gè)高位瓦斯抽采鉆場，鉆場內(nèi)設(shè)置9-15個(gè)孔，按扇形排列，終孔位置在頂板下15-30m之間。在工作面進(jìn)行采煤作業(yè)過程中，需要保持兩個(gè)高位鉆場有效的對隅角裂隙涌出的瓦斯進(jìn)行抽采，同時(shí)為防止塌孔對瓦斯抽采的影響，可在施工好的高位鉆孔內(nèi)預(yù)下篩管，可確保高位有效地抽采效果[3]。

2.4 鉆割一體化增透卸壓抽采技術(shù)

我國的煤層主要為低透氣性煤層，瓦斯抽采非常困難，單一的低透氣性煤層常規(guī)的抽采方法無法發(fā)揮作用，鉆孔的影響范圍較小，施工量大，抽放效率低，鉆割一體化增透卸壓抽采技術(shù)可以擴(kuò)大鉆孔有效影響范圍，從而提升瓦斯抽采效果。鉆割一體化技術(shù)是將高壓磨料射流技術(shù)與鉆孔施工技術(shù)相結(jié)合，在鉆孔過程中鉆機(jī)配合鉆桿送入的風(fēng)或水進(jìn)行排粉，從而完成鉆進(jìn)作業(yè)[4]。鉆進(jìn)結(jié)束后，轉(zhuǎn)機(jī)停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)行退鉆作業(yè)，高壓泵站加壓，在水壓達(dá)到預(yù)定壓力之后，清水與高壓磨料產(chǎn)生的磨料粒子相混合，從而完成由直向鉆孔到側(cè)向割縫的切割，通過閥門控制高壓磨料與水的開關(guān)，達(dá)到隨時(shí)鉆進(jìn)和割縫的要求，從而實(shí)現(xiàn)鉆割一體化。

3 結(jié)語

煤礦井下開采速度和效率的不斷提高，而使瓦斯涌出量增大，使煤炭開采作業(yè)的危險(xiǎn)因素增加，單一的瓦斯抽采控制技術(shù)已經(jīng)無法保證徹底解決瓦斯給礦井帶來的威脅，必須采用綜合抽采，即多種抽采方式的組合運(yùn)用。本文根據(jù)抽采時(shí)間和采收掘進(jìn)時(shí)間的分類方法采用采后抽采、采中抽采以及采前抽采的組合應(yīng)用。煤礦瓦斯關(guān)系著煤礦的安全生產(chǎn)，對于井下工人的生命安全具有重要影響，因此煤礦瓦斯抽采技術(shù)的研究和更新對于煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。