合理抽采負(fù)壓在礦井實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用研究

單永科

摘 要：隨著社會(huì)各界對(duì)煤碳需求量的增加，煤礦礦井的開(kāi)采深度不斷增加，開(kāi)采范圍不斷地?cái)U(kuò)大。在礦井開(kāi)采深度不斷增加的基礎(chǔ)上隨之而來(lái)的是瓦斯含量與瓦斯壓力的上升。煤礦出現(xiàn)瓦斯爆炸等安全事故的幾率更高。為了避免瓦斯安全事故的出現(xiàn)，將煤層中的瓦斯進(jìn)行預(yù)抽處理是防治瓦斯突出的重要途徑和方式。文章主要就合理抽采負(fù)壓在礦井實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：瓦斯防突；安全事故；抽采負(fù)壓

在煤礦開(kāi)采工作中，先進(jìn)機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用以及先進(jìn)施工技術(shù)的使用，使得煤礦工作面的推進(jìn)速度越來(lái)越快，煤礦開(kāi)采效率越來(lái)越高，煤炭產(chǎn)量越來(lái)越大。同時(shí)，伴隨著煤炭礦井開(kāi)采的不斷推進(jìn)，因鉆孔而致使瓦斯含量也不斷增加，導(dǎo)致我國(guó)煤礦礦區(qū)工作面瓦斯涌出量顯著增加。對(duì)于瓦斯突出煤層，需要在煤礦開(kāi)采前對(duì)其進(jìn)行處理，以降低其突出的安全威脅。新安煤礦是典型的三軟煤層，利用瓦斯抽采技術(shù)能夠有效改善煤層的透氣情況，轉(zhuǎn)變煤礦應(yīng)力集中的狀態(tài)，讓礦井原有的瓦斯可以被釋放，進(jìn)而達(dá)到瓦斯抽采的目標(biāo)。

1 煤礦瓦斯抽采設(shè)計(jì)

煤礦瓦斯抽采的方式眾多，根據(jù)不同的劃分準(zhǔn)則，瓦斯抽采的方式分為很多種。根據(jù)煤層開(kāi)采時(shí)間分類，可以分為采前抽采、采中抽采、采后抽采。根據(jù)瓦斯抽采對(duì)象分類，可以將其分為本煤層抽采、鄰近層抽采、回采工作面抽采等。根據(jù)抽采方式劃分可以分為鉆孔抽采、地面鉆井抽采等[1]。對(duì)于某一個(gè)礦井或煤層來(lái)說(shuō)，不可能只是通過(guò)唯一的方法來(lái)進(jìn)行礦井瓦斯抽采工作。而是應(yīng)該針對(duì)煤層地質(zhì)、瓦斯賦存的實(shí)際情況來(lái)制定相應(yīng)的抽采技術(shù)方案。靈活選擇兩種或以上抽采方式進(jìn)行綜合瓦斯抽采活動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯抽采量的最大化[2]。經(jīng)過(guò)煤礦瓦斯抽采工作能夠讓抽采效果可以滿足煤礦工作面的安全工作需求，保證煤礦工作的安全生產(chǎn)，最終保證煤礦礦井的高效安全生產(chǎn)[3]。

根據(jù)本文研究的新安煤礦實(shí)際情況瓦斯抽采采用水力沖孔與瓦斯抽采。根據(jù)相關(guān)資料顯示，新安煤礦水力沖孔的影響半徑數(shù)據(jù)為6m。在區(qū)域內(nèi)一共鉆孔944個(gè)，鉆孔分布在巷道兩旁以及頂部，孔洞總深度為33399.9m，孔洞平均分布在14200工作面回采范圍中。待鉆孔施工完成后進(jìn)行水力沖孔。為了防止煤礦出現(xiàn)抽采的空白區(qū)域，在工作面設(shè)計(jì)扇形布控開(kāi)展瓦斯抽采工作。

2 煤礦瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化

2.1 地點(diǎn)選擇

14230上巷7、8、9、10、11、12#鉆場(chǎng)

14230下部底板巖巷4左、4右、5左、5右、6左、7左#鉆場(chǎng)

2.2 試驗(yàn)方案

14230上巷、14230下部底板巖巷6個(gè)鉆場(chǎng)分別作為測(cè)定單元，分別選不同負(fù)壓（7～10kPa、10～13kPa、13～16kPa、16～19kPa、19～22kPa、22kPa以上）分別測(cè)量其抽放濃度、流量。

測(cè)量方法：每天測(cè)量一次，第一天分別將各集氣箱負(fù)壓調(diào)至選定范圍，第一個(gè)集氣箱調(diào)至7～10kPa，第二個(gè)集氣箱調(diào)至10～13kPa依次類推，第二天分別測(cè)量各個(gè)集氣箱的抽采參數(shù)，并做好記錄，每次測(cè)量完畢，隨時(shí)將該集氣箱抽采負(fù)壓調(diào)至下一個(gè)范圍，即每個(gè)集氣箱在原來(lái)負(fù)壓的基礎(chǔ)上壓力提高3kPa。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從圖1不同負(fù)壓下每組鉆孔平均抽采瓦斯流量的變動(dòng)可以明顯看出，當(dāng)負(fù)壓從13kPa上升到16kPa的時(shí)候，瓦斯抽采流量伴隨著負(fù)壓的加大而不斷增大，當(dāng)負(fù)壓達(dá)到18kPa的時(shí)候，瓦斯抽采的流量不但沒(méi)有上升，反而下降了。造成這種情況的主要因素可能是由于負(fù)壓過(guò)高。因?yàn)榉饪锥位虺椴晒苓B接漏氣會(huì)導(dǎo)致抽采中斷，從而降低瓦斯?jié)舛龋沟猛咚辜兞勘榈亍；蛘呤怯捎诿簩油笟庀禂?shù)低，導(dǎo)致瓦斯補(bǔ)給不足。表1為在不同負(fù)壓在抽采15天的瓦斯抽采量。

從不同負(fù)壓下每組鉆孔抽采的15天的瓦斯抽采量可以明顯看出，每一組的鉆孔抽采15天的瓦斯抽采量與鉆孔每分鐘抽采量并不是呈現(xiàn)簡(jiǎn)單的正相關(guān)。導(dǎo)致這種情況不僅僅是由于伴隨著抽采時(shí)間的增加，鉆孔瓦斯量本來(lái)就是逐漸變小的情況外，另外還有其他影響因素。主要包括不同負(fù)壓下抽采效果的不同[4]。當(dāng)抽采負(fù)壓從1kPa上升到13kPa的時(shí)候，當(dāng)鉆孔抽采負(fù)壓逐漸變大，鉆孔抽采瓦斯量不斷增加[5]。而當(dāng)抽采負(fù)壓位于15～17kPa的時(shí)候，瓦斯抽采量位于最高峰，當(dāng)抽采負(fù)壓大于22kPa的時(shí)候，鉆孔抽采瓦斯量并沒(méi)有相應(yīng)的增加。因此，對(duì)于新安礦區(qū)的煤層條件，抽采系統(tǒng)負(fù)壓需要保持孔口的負(fù)壓在15～17kPa時(shí)，抽采濃度最大。

3 結(jié)束語(yǔ)

煤礦礦井瓦斯不單單是造成煤礦安全事故的根源，同時(shí)也是一種十分實(shí)用的清潔能源。在煤礦開(kāi)采的過(guò)程中如果可以通過(guò)合理的抽采計(jì)劃將瓦斯抽采處理并且善加利用就不單單可以減少煤礦安全事故的發(fā)生，還能夠充分利用瓦斯能源。通過(guò)本文的研究可以得出，在義煤新安煤礦14200工作面中不同范圍的抽采負(fù)壓下，瓦斯抽采量均有所變化，因此在瓦斯抽采過(guò)程中可以保持15～17kPa，此時(shí)的抽采濃度最大。

參考文獻(xiàn)

[1]韓甲業(yè).我國(guó)報(bào)廢煤礦瓦斯抽采利用現(xiàn)狀及潛力[J].中國(guó)煤層氣，2013，（4）：23-25，12.

[2]陳春陽(yáng).煤礦瓦斯抽采技術(shù)研究及應(yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（下旬刊），2014，（6）：117-118.

[3]王兆豐，劉慧鵬，楊宏民.伏巖煤業(yè)抽采負(fù)壓沿鉆孔深度變化規(guī)律[J].煤礦安全，2013，（10）：156-157，161.

[4]李日富.地面鉆井抽采負(fù)壓對(duì)采空區(qū)氣體流場(chǎng)分布影響[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2012，（7）：38-40，88.

[5]張雨，袁奎，邢真強(qiáng).注氮條件下不同抽采負(fù)壓對(duì)采空區(qū)氧化寬度影響[J].礦業(yè)工程研究，2015，（2）：9-16.

（作者單位：新安煤礦防突科）