煤礦瓦斯抽放效果影響因素分析及對策

陸承文

【摘要】本文對影響礦井瓦斯抽放率的幾個因素進行逐一分析，研究了影響瓦斯抽放效果的諸多因素，并針對性對提高礦井瓦斯抽放率的主要途徑進行了較深刻分析。

【關鍵詞】瓦斯；抽放率；封孔工藝；抽放方法

【中圖分類號】TD712 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0406-02

瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災害事故的根本措施，2002年，國家煤礦安全監察局制定了“先抽后采，以風定產，監測監控”的煤礦瓦斯治理方針，強化了瓦斯抽放治理及瓦斯災害的地位，盡管如此，瓦斯災害仍然被譽為煤礦第一大殺手。高瓦斯、高突出礦井多，使得煤礦安全生產中瓦斯災害極為突出。近幾年通過全省各級各部門全力整治，煤礦安全生產事故起數和死亡人數都在下降，但瓦斯在煤礦的安全生產中，仍是發生重大事故的“頭號隱患”，嚴重制約著煤炭資源的開采。

1、瓦斯抽放系統對礦井瓦斯抽放效果的影響

1.1 瓦斯泵的選型

瓦斯泵的流量必須滿足礦井抽放期間預計最大瓦斯抽出量的要求。同時，從安裝和經濟角度考慮，并有適當余量為原則，避免“大馬拉小車”或“小馬拉大車”的現象。

1.2 抽放方法的合理選擇

根據瓦斯來源和作用原理，分為單一抽放和綜合抽放。選擇合理的抽放方法，主要根據礦井（采區）瓦斯來源、煤層賦存情況、采掘布置、開采程序以及開采地質條件等。目前，采用單一的抽放方法往往不能有效的抽出瓦斯，必須根據現場實際情況采用順層孔、穿層孔、交叉孔、頂板高位鉆孔、采空區上隅角埋管的綜合性抽放方法，以有效治理采掘面瓦斯，提高瓦斯抽放濃度，增加抽放純量。

1.3 抽放鉆孔的布置

影響鉆孔的主要因素有：鉆孔的角度、長度、鉆孔個數、孔徑、間距等。對本煤層預抽瓦斯，根據煤層賦存條件、開采方法及開拓布置的不同，可以布置穿層鉆孔、順層孔（上、平、下向），采用75一100 mm鉆孔，煤層透氣性差時，可以適當加大孔徑。對卸壓層瓦斯的鉆孔，鉆孔的有效部分應處在各個卸壓層的充分卸壓帶，以保證有足夠的瓦斯補給源。

2、針對本煤層抽放存在問題。

2.1 鉆孔的孔深和孔徑問題

本煤層鉆孔抽放瓦斯主要取決于煤體在鉆孔內的暴露面積，此鉆孔的孔深和孔徑越大抽放效果越好。從目前情況看A礦本煤層鉆孔深度均不大抽放濃度也都不高，今后我們應向大孔徑、大孔深方向發展，將本煤層鉆孔直徑提高到113mm及以上孔深按切眼長度減20m設計，從而提高抽放效果。

2.2 鉆孔的布置問題

目前A礦本煤層鉆孔的噸煤鉆孔量只有O.016m3/t，與國家標準0.03～0.05 m3/t還有一定的距離，因此必須切實提高本煤層鉆孔的布孔密度，將原有lOm的鉆孔問題縮小到5m，真正達到應抽盡抽的效果。另根據A礦目前施工斜向孑L比垂直孔抽放效果好的經驗，對今后本煤層鉆孔應盡量布置成斜向孔與此同時應避免施工下山孔，以減少鉆孔積水與積渣對抽放的影響。為解決南五采區02，工作面下鄰近層2煤瓦斯涌向開采空間的問題，還應積極組織施工下鄰近層穿層鉆孔，對下鄰近層進行抽放。

2.3 封孔問題

封孔質量的好壞直接關系到鉆孔抽放的效果。由于巷道兩幫承受頂板壓力，煤壁往5m范圍內有一個卸壓帶，在此卸壓帶內，鉆孔容易通過產生的裂隙與巷道導通，造成漏氣，因此本煤層鉆孔封孔深度要求達到10m，在聚胺脂封孔不能解決的情況下，必須采用泥漿泵注水泥漿封孔，切實提高本煤層鉆孔的抽放質量。

3、提高礦井瓦斯抽放率的途徑

針對我國礦井抽放率低的原因，采取適當的措施提高礦井的瓦斯抽放率，不僅是礦井安全生產的要求，而且也是降低抽放成本，提高抽放效益的需要。為了提高我國礦井瓦斯抽放效果，國內的科研、高校、設計、生產單位等，從不同的方面開展了很多項研究，取得了可喜的成果。

3.1 合理選擇抽放方法

合理選擇抽放方法是提高抽放效果的關鍵，選擇抽放方法應深入分析煤層賦存條件、瓦斯來源及涌出規律、開采布置及開采程度、瓦斯利用前景等。按照瓦斯來源可以分為本煤層抽放瓦斯和臨近層抽放瓦斯；按抽放與采掘的時間配合可以分為預先抽放煤層瓦斯、邊采邊抽放瓦斯、采空區抽放瓦斯三類；按照抽放工藝可以分為鉆孔抽放瓦斯、巷道抽放瓦斯、鉆孔巷道混合抽放瓦斯、老空區密閉抽放瓦斯和地面鉆孔抽放瓦斯。不同煤礦的現場條件，采用抽放方式也會有很大的不同。一般來說，選擇抽放方法和形式的時候，要考慮瓦斯來源、煤質狀況、采掘因素、時間配合和抽放工藝等因素。其總的原則是：

①如果瓦斯存在于開采層本身，即可以采用鉆孔或巷道預抽形式直接把瓦斯從回采層中抽出。

②如果瓦斯主要存在于開采煤層的頂、底板鄰近煤層內，可以采用頂底板煤巖中的巷道，打一些穿至鄰近煤層的鉆孔將臨近層瓦斯抽出。

③如果在采空區或廢棄巷道內有大量的瓦斯涌出，即可以用采空區抽放形式加以消除。

3.2 選擇合理的抽放參數

①鉆孔直徑。

鉆孔直徑的大小對抽放瓦斯有一定的影響。大直徑孔的瓦斯抽出量遠遠大于小直徑孔，而且有較長的穩定時間。因此，在保證施工進度的前提下，盡量選擇大直徑的鉆具。

②鉆孔長度。對于開采層瓦斯抽放鉆孔的長度越大，露出煤面越多，瓦斯涌出量越大，抽放效果越好；對于鄰近層瓦斯抽放，鉆孔一般要穿過所要預抽的煤層，在考慮打鉆效率和打鉆質量的前提下，利用大功率鉆機施工長度較深的鉆孔。

③鉆孔角度。抽放本煤層瓦斯的時候，布置鉆孔的角度應注意以下幾個方面：a由于深部煤層的瓦斯含量比較大，瓦斯向上流動，所以下向式鉆孔瓦斯量較大，可以加速瓦斯排放。但下向孔中易積水，對瓦斯涌出有一定的阻力，且打鉆施工比較困難。b上向式鉆孔內不會積水，瓦斯涌出量也比較均衡，但在相同條件下比下向孔略小。c水平鉆孔處于上述兩種方式之間，可以克服上向孔和下向孔的缺點，各礦井可以根據實際情況制定相應鉆孔角度。

④抽放負壓。瓦斯抽放泵能力、運轉特性與負壓對抽放效果有很多影響，抽放負壓越大，抽放量越大，但當負壓到一定程度后，抽放效果就不會明顯增加，有時反而會影響抽放效果，要根據具體情況確定。

3.3 其它途徑

1）.放范圍：擴大抽放范圍：一是要合理增加鉆孔數目來擴大抽放面積；二是要增加抽放煤層及抽放區域。

2）.層透氣性：煤層透氣性是煤層對于瓦斯流動的阻力，通常用透氣性系數來表示。透氣性系數越大，瓦斯在煤層中流動越容易，瓦斯含量就少；反之，瓦斯易于保存，煤層瓦斯含量大。

3）.抽放方法：隨著煤礦機械化水平的提高，開采強度的大幅度提高，開采后鄰近層、采空區等的瓦斯涌出量也急劇增加，為了實現高產高效礦井的安全生產，要求抽放瓦斯技術有一個新的突破，所以綜合抽放方法已經是礦井進行瓦斯抽放的一個趨勢。

4、結束語

瓦斯抽放是防治煤礦瓦斯災害事故的根本措施，瓦斯抽放是解決和治理瓦斯的根本所在。瓦斯抽放效果的好壞關乎治理瓦斯的成敗。相關科技人員經過長期實踐認為礦井瓦斯抽放率主要與以下幾個因素有關：即煤層瓦斯含量、透氣性，抽放鉆孔布置，鉆孔封孔工藝，抽放系統及工作面通風方式。在相同抽放系統下，瓦斯抽出量大小與煤層瓦斯含量及涌出量，開采地質條件，瓦斯抽放工藝方法，抽放鉆孔長度，通風系統，煤產量大小及工作面長度，工作面推進速度，井下煤層開拓及開采間隔時間等因素有關。