煤矿瓦斯抽采技术研究

王忠忠

山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司山西高平048400

摘要：随着社会经济的快速发展，对煤炭资源的需求也急剧增加，煤矿开采技术也在迅速提高。然而，瓦斯灾害在地下挖掘的过程仍然是影响煤矿开采的主要因素。因此，天然气和其他有害气体灾害的有效控制是随着科学技术的发展，地下爆破和电动钻井技术逐渐成熟，只有不断地提高瓦斯抽采技术可以对井下瓦斯含量被控制，事故的发生是降低，提出了瓦斯抽放的方法，这对于在中国煤矿瓦斯抽放技术的可持续发展奠定了基础。

关键词：煤矿开采；瓦斯；抽采技术

引言

煤矿瓦斯事故是一种非常严重的灾害事故，中国煤矿安全开采面临的一重要问题就是如何防止煤矿瓦斯事故，对此，国内有关专家进行了不断探索和尝试，但是在矿井实际开采过程中，很多因素是不确定的，如瓦斯分布、储存和流动等因素。因此，防治矿井瓦斯事故的有效措施是瓦斯抽采，瓦斯抽采技术能够提高矿井开采的安全性，同时也能对工作人员的安全起到保障作用。

1、矿井瓦斯的形成及矿井瓦斯抽采技术发展历程

矿井瓦斯的含量不是固定的，会随着不同的区域和不同的地段而变化，开采过程中，矿井深度的增加导致瓦斯含量随之上升。中国煤矿开采目前面临的问题有瓦斯渗透力比较差、压力低及煤矿对瓦斯的吸附能力强等，使矿井的开采变得十分困难，瓦斯抽取的难度系数不断上升。因此，加强对矿井瓦斯抽采技术的研究有助于促进中国矿井的开采，另一方面，也能对开采工作人员的安全起到保障作用。中国瓦斯资源丰富，瓦斯资源量达到世界第三，但抽采利用仍然不足，2008年中国煤矿瓦斯涌出量高达250×108m³，其中风排的瓦斯量接近200×108m³，2012年全国有3284处高瓦斯与突出矿井。2016年实现煤层瓦斯抽采量170×108m3，利用量90×108m³。其中，井下瓦斯抽采量128×108m³、利用量48×108m³，地面煤层气产量45×108m³、利用量42×108m³。随着工业不断发展，中国煤矿瓦斯抽采技术也不断提高，其发展历程可以分为以下四个阶段：a)高透气性煤层瓦斯抽采阶段。20世纪50年代初期时通过采用高透气性煤层瓦斯抽采取得了成功；b)邻近层卸压瓦斯抽采。20世纪50年代中期首次采用邻近层卸压瓦斯抽采开采矿井，解决了煤层群开采过程中首先面临的瓦斯大量涌出的问题，随后其技术在中国得到广泛运用；c)低透气性煤层强化抽采瓦斯阶段。为了解决国内透气性较差的瓦斯矿井和较为突出危险的煤层，研究人员试验了低透气性煤层强化抽采瓦斯的方法，取得了一定的效果，但并没有广泛应用；d)综合抽采瓦斯的阶段。综合抽采瓦斯是目前常用的手段。所谓综合抽采，就是在一个采区内开采煤层瓦斯前进行卸压、预抽，邻近层瓦斯边采边抽及采空区瓦斯进行先采后抽等方法的综合运用，抽采效率最高的就是综合抽采瓦斯技术。目前，伴随矿井开采的问题，根据具体实际情况进行综合抽采瓦斯是最有效的手段。

2、瓦斯综合治理技术

近年，随着中国煤矿安全生产水平逐步提高，瓦斯治理技术也越来越先进，已形成了多种多样的瓦斯抽采方法，这些抽采方法各有优缺点，具体适用范围也有所不同，但最终目的都是为有效治理矿井瓦斯气体，更好地保障矿井安全生产。在矿井瓦斯实际治理作业中，若只用一种瓦斯抽采方法，通常很难达到有效治理矿井瓦斯气体的目的，要想更全面、更彻底地治理矿井瓦斯气体，就必须重视综合应用各种瓦斯抽采方法来治理矿井瓦斯气体，只有让各种瓦斯抽采方法的应用优势得到充分发挥，才能各取所长，使最终的矿井瓦斯治理效果达到最佳，才能更好地保障矿井安全生产。此外，矿井还应及时按规定测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量及其他与突出危险性相关的参数，建立矿井瓦斯基础资料数据库；并在采掘非突出煤层过程中收集煤层瓦斯压力、煤的破坏类型、瓦斯放散初速度和坚固性系数等“四项指标”资料，发现有一项指标超标或突出预测敏感性指标出现超标的，该煤层按突出煤层管理，并及时进行煤层突出危险性鉴定。有条件的煤矿企业要积极开展煤炭与瓦斯敏感指标及其临界值考察工作，建立科学合理、适合矿区（井）实际的突出预测预报指标体系。限期开展突出煤层鉴定，各有关地区要认真做好煤与瓦斯矿区非突出矿井的突出鉴定工作，要责成突出矿区内所有高瓦斯矿井和低瓦斯矿井测定煤层瓦斯压力、瓦斯含量等基础参数，开展煤与瓦斯突出危险性评估，特别要加强对在建、技改和停产整顿矿井的瓦斯等级鉴定管理工作，具备鉴定条件的必须及时组织鉴定。煤矿企业必须如实提供鉴定所需的具有法律效力、真实、可靠和完整的相关资料。鉴定单位要认真核查矿井和煤层地质、瓦斯基础资料；对小煤矿进行鉴定时，要到矿井所在市（地）级和县级煤炭行业管理部门和煤矿安全监管部门了解矿井历史情况，收集相关资料；应严格依据相关鉴定程序开展鉴定作业，做出科学的鉴定结果并对鉴定结果负责。凡被鉴定或评估为非突出矿井的，必须由省级煤炭行业管理部门组织专家对鉴定和评估情况进行论证，从严把关。各地区应切合实际，明确非突出矿井进行突出鉴定的完成时限，在规定时限内未完成突出鉴定的矿井，一律按煤与瓦斯突出矿井进行管理。

3、煤矿采煤瓦斯抽采技术利用率提高措施

3.1选择合适合理的抽采参数

这里主要指的是钻孔直径参数，对邻近层进行瓦斯抽采时，如果对钻孔间距进行控制，使其相比之前要小一些，钻孔直径在树枝上如果偏大，这样对于钻孔数量越多的煤面来讲，瓦斯抽采也就相对安全一些。在此抽采过程中，邻近层瓦斯抽采是在泄压带内完成的，钻孔的位置也是在泄压带边角附近，钻孔数量要和瓦斯抽采时间相适应，避免瓦斯抽采时间不充足。无论是邻近层还是上邻近层，都要保证冒落带等出现在抽采区域内，避免这些破坏了地质结构的裂隙对瓦斯抽放产生影响。另外还要考虑各钻孔周围是否完整，保证瓦斯抽采的过程中是按照一定速度和一定量进行的，一旦出现裂缝问题，瓦斯就会泄露，同一区域的瓦斯含量和浓度就不会受到控制。钻孔位置不止在同一个层面上，毕竟瓦斯的涌出量不能确定，一切要以抽采安全和抽放效率为主。

3.2对钻孔布置方式进行选择

钻孔布置方式包括钻孔所在煤层，以及所在煤层的具体位置、钻孔数量、钻孔间距以及钻孔是否符合煤层抽采要求等。选择的钻孔布置方式是否符合钻孔要求，还要以瓦斯抽采时间是否充足为依据。不同位置钻孔形式也是不同的，比如在煤层底板处，就要选择穿层钻孔形式。在工作面顺槽和开切眼内选择顺层钻孔形式。在中厚煤层中，孔数和孔间距要和抽采时间成反比，在此煤层，抽采时间要求长。在顺层钻孔行驶中，钻孔的数量不能太少，钻孔间距和钻场间距是要受到控制的。在瓦斯抽采完毕，还要进行封孔，此时要对封孔质量进行控制，保证不会漏气，不会有新的瓦斯泄露。

结束语

煤矿企业要想取得长期可持续发展，必须做好各项安全工作，特别是矿井瓦斯抽采工作，选用的抽采方法一定要正确，同时应特别重视矿井瓦斯综合抽采技术的应用，抽采一定要全面、彻底，只有这样才能更好地保障矿井安全生产，才能为国家创造更多经济效益。

参考文献:

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