煤礦井下采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)探析

王高陽

(山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司,山西高平 048400)

煤礦井下采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)探析

王高陽

(山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司,山西高平 048400)

煤礦井下采空區(qū)瓦斯的抽放,結(jié)合采空區(qū)的狀態(tài)能夠劃分成全封閉采空區(qū)瓦斯抽放以及半封閉采空區(qū)瓦斯抽放。為此,本文論述了全封閉采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)以及半封閉采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)。

煤礦 采空區(qū) 瓦斯抽放 技術(shù)

高瓦斯近距離煤層群保護(hù)層采煤工作面回采結(jié)束封閉后，從鄰近煤層、煤柱、圍巖和工作面遺煤等處的瓦斯涌出并未因此而終止，仍然有很多的的瓦斯繼續(xù)涌入封閉后的采空區(qū)，并且將延續(xù)一段時(shí)間。一般可1-2a或者更長的時(shí)間，這就造成了采空區(qū)積存了大量的高濃度瓦斯，嚴(yán)重影響礦井的安全生產(chǎn)。采空區(qū)的密封很難做到完全嚴(yán)密。隨著礦井氣象條件的變化，通風(fēng)系統(tǒng)的調(diào)整等相關(guān)因素的影響，導(dǎo)致采空區(qū)內(nèi)的瓦斯從密閉墻體周邊圍巖或隔離煤柱的裂隙往外漏出，造成密閉墻前或巷道內(nèi)瓦斯超限、積聚，給礦井安全生產(chǎn)帶來威脅，從而增加礦井通風(fēng)負(fù)擔(dān)和不安全因素。因此對采空區(qū)內(nèi)瓦斯進(jìn)行可控、安全地抽采，既能降低采空區(qū)內(nèi)瓦斯給礦井安全生產(chǎn)帶來的威脅，又能合理利用采空區(qū)內(nèi)瓦斯能源，同時(shí)又減輕通風(fēng)負(fù)擔(dān)。通過不同采空區(qū)抽采方式的效果比較、分析和研究，選擇適合可控、安全的采空區(qū)抽采方式。

1 瓦斯抽放的目的和意義

隨著機(jī)采、綜采和放頂煤技術(shù)的應(yīng)用，開采強(qiáng)度隨之增大，使得工作面絕對瓦斯涌出量大幅度增加。為了解決高產(chǎn)、高效工作面多瓦斯涌出源、高瓦斯涌出量的問題，必須結(jié)合礦井的地質(zhì)開采條件，實(shí)施綜合抽放瓦斯。

1.1 瓦斯抽放的目的

(1)預(yù)防瓦斯超限，確保礦井的安全生產(chǎn)。(2)對于無保護(hù)層可采的礦井，預(yù)抽瓦斯可以作為區(qū)域性或局部防突措施來使用。(3)開采保護(hù)層并具有抽放瓦斯系統(tǒng)的礦井，應(yīng)抽放被保護(hù)層的卸壓瓦斯。(4)開發(fā)利用瓦斯資源，變害為利。

1.2 瓦斯抽放的意義

(1)瓦斯抽放是消除煤礦重大瓦斯事故的治本措施之一。(2)瓦斯抽放能夠解決礦井僅僅靠通風(fēng)難以解決的問題，降低礦井通風(fēng)成本。(3)瓦斯抽放能夠利用寶貴的瓦斯資源，變廢為寶。

2 閉采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)

2.1 新采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)

該采空區(qū)在采完不長時(shí)間，雖然已經(jīng)密閉，但是未能夠終止來自煤柱、丟煤、圍巖的瓦斯，還存在大量的瓦斯一直往采空區(qū)涌向，并且持續(xù)比較長的時(shí)間，一般能夠保持1年—2年以上。聚集在采空區(qū)的瓦斯灰往外泄露，離著開采區(qū)比較近，這極大地威脅著礦井的安全。為此，對這種新采空區(qū)實(shí)施瓦斯抽放具有重大的意義。在進(jìn)行抽放的時(shí)候，需要根據(jù)一系列礦井的應(yīng)用現(xiàn)狀實(shí)施相應(yīng)的技術(shù)，不但借助一系列的鉆孔，也應(yīng)在緊靠回風(fēng)側(cè)的防火墻進(jìn)行插管，從而實(shí)施瓦斯抽放。

2.2 老采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)

一般會儲存大量的瓦斯，而抽放這一部分瓦斯非常關(guān)鍵，這就要求加固跟老采空區(qū)相通的防火墻，然后插管。把抽放管路和插管連接起來，再進(jìn)行抽放。

2.3 報(bào)廢礦井瓦斯抽放技術(shù)

密閉報(bào)廢礦井井口，借助其中的一個井筒安裝管子插入密閉加以抽放，在各個水平上的抽放管路需要設(shè)計(jì)開口，以方便在深部充滿二氧化碳或水的過程中依舊實(shí)施抽放。

3 半封閉采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)

3.1 直接往采空區(qū)打鉆抽放技術(shù)

該技術(shù)應(yīng)用較多的是在開采急傾斜厚煤層的過程中，它是借助下部煤層巷道，要么是通過回風(fēng)水平或運(yùn)輸水平的底板巖巷往采空區(qū)打鉆，抽放鉆孔到達(dá)采空區(qū)區(qū)域，進(jìn)而跟采空區(qū)之上和回風(fēng)側(cè)相靠近。該技術(shù)也適宜在緩傾斜與傾斜煤層使用。當(dāng)前，一部分礦井通過穿層鉆孔預(yù)抽瓦斯，倘若開采工作面的時(shí)候涌出很多的瓦斯，那么能夠借助一些鉆孔充當(dāng)采空區(qū)瓦斯抽放用。

3.2 在頂巖打水平鉆孔抽放技術(shù)

開采煤層頂板上面是涌入采空區(qū)瓦斯的來源，并且頂板是易碎巖石，在較難打鉆抽放的時(shí)候，需要由回風(fēng)巷往煤層之上挖掘一個斜巷，一直到達(dá)穩(wěn)定巖層，在斜巷末端充當(dāng)鉆場。需要根據(jù)實(shí)際情況確定孔深，一般是100m，直接頂厚度決定了煤層頂板至鉆孔中心的距離，一般是5m～10m，在推進(jìn)采煤工作面的影響下，鉆孔的底部位置一直處在冒落拱之上，可是孔口處于負(fù)壓的情形，如此的抽放技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)理想的效果。

3.3 往冒落拱之上打鉆抽放技術(shù)

該技術(shù)需要使鉆孔孔底處于冒落拱之上。該技術(shù)可以抽放1/2以上的瓦斯?jié)舛龋蠖加兄容^高的瓦斯抽放濃度，能夠?qū)崿F(xiàn)2m3-4m3/min鉆孔單孔流量。對保護(hù)層進(jìn)行開采的過程中，往往打鉆孔對周圍層卸壓瓦斯進(jìn)行抽放，并且在冒落拱之上進(jìn)行打鉆，以及對未開采的煤分層與冒落帶中上鄰近層的瓦斯進(jìn)行捕集。

3.4 插管抽放技術(shù)

該技術(shù)在冒落頂板前把帶孔眼的管子插入采空區(qū)實(shí)施抽放，在一般情況下，選擇75mm—100mm直徑的管子，位于采空區(qū)的一頭長是1m—3m。管壁有小孔且借助沙網(wǎng)包好，防止抽放時(shí)發(fā)生堵塞的情況。此管子應(yīng)盡量跟煤層頂部靠近，位于較高濃度瓦斯的位置。該技術(shù)抽出的瓦斯?jié)舛缺容^低，通常是15%，簡單方便，費(fèi)用較少。

3.5 頂板尾巷抽放技術(shù)

在開采工作面之前，在專門用作排瓦斯的巷道掘進(jìn)一個斜巷道，一直到開采層頂斷相應(yīng)的高度，最適宜在裂隙帶，然后做一個平巷道到達(dá)工作面相應(yīng)的距離，在推進(jìn)斜巷口密閉插管工作面超出斜巷區(qū)域相應(yīng)距離之后進(jìn)行抽放。

3.6 工作面尾巷抽放技術(shù)

該技術(shù)類似于頂板尾巷抽放技術(shù)，在推進(jìn)采煤工作面超出專門排瓦斯巷跟回風(fēng)巷之間的聯(lián)絡(luò)風(fēng)巷之后，砌筑密閉聯(lián)絡(luò)風(fēng)巷口。該技術(shù)能夠使得隅角瓦斯超限的情況得以解決。

4 綜合瓦斯抽放方法

隨著煤礦機(jī)械化水平的提高，以及綜采放頂煤開采方法的應(yīng)用，由于開采強(qiáng)度的大幅度提高，開采后(包括圍巖)、鄰近層，采空區(qū)等的瓦斯涌出量也急劇增加，有的工作面瓦斯涌出總量超過100m3/min，這樣大的瓦斯涌出量使原有的抽放方式，方法已經(jīng)不能消除工作面的瓦斯威脅。為了實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井(工作面)的高安全生產(chǎn)，要求抽瓦斯技術(shù)有一個新的突破，而解決高產(chǎn)高效礦井的高瓦斯涌出問題的方法只能是實(shí)行綜合抽放瓦斯。

5 結(jié)語

總之，全封閉采空區(qū)與半封閉采空區(qū)所涌出的瓦斯成因存在差異性，這導(dǎo)致不相同的瓦斯分布規(guī)律，務(wù)必結(jié)合一系列采空區(qū)的現(xiàn)狀，選用適宜的瓦斯抽放技術(shù)。

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[2]王玉武,富向,楊宏偉.采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)優(yōu)選及適用性分析[J].煤礦安全,2008,39(5)：77-80.

[3]李鐵良,陶玉梅,劉先平.采空區(qū)瓦斯涌出特征與抽放方法綜述[J].煤礦安全,2003,34(4)：23-24.

王高陽(1988-),男,漢族,2013年1月畢業(yè)于太原理工大學(xué)采礦工程專業(yè),現(xiàn)在山西蘭花集團(tuán)東峰煤礦有限公司通風(fēng)科工作,助理工程師。