礦井采掘工程中瓦斯抽采技術與安全管理

張照倫

【摘 要】在煤礦重大惡性事故中，煤與瓦斯突出事故、瓦斯爆炸事故、瓦斯和煤層燃燒事故占有很大的比例，而杜絕這類事故的首要手段就是瓦斯治理，在打鉆進行瓦斯抽采的過程中，由于技術上和施工工藝上的缺陷，從而導致瓦斯抽采效果不佳，瓦斯抽采不達標，經常發生瓦斯事故導致人員傷亡。

【關鍵詞】瓦斯抽采；礦井；開采

一、前言

瓦斯抽采瓦斯可以減少開采時的瓦斯涌出量，從而減少瓦斯隱患和各種瓦斯事故。是保證安全生產的一項預防性措施。其次，抽放瓦斯可以減少通風負擔，能夠解除通風不易解決的瓦斯難題，降低通風費用。尤其針對瓦斯涌出量很大的礦井或采區，瓦斯抽放在技術上和經濟上都是必須的。第三，煤層中的瓦斯同樣是一種地下資源，將瓦斯抽采出來送到地面作為燃料和原料加以利用，可以起到保護環境和提高經濟效益的作用。近年以來，隨著開采水平逐漸向深部延深，礦井開采深度的增加，煤層瓦斯壓力和瓦斯含量也在逐年加大，一些礦井由低瓦斯礦井逐漸轉變為高瓦斯礦井或是煤與瓦斯突出礦井，瓦斯抽采不達標、瓦斯抽采管理部到位，是導致瓦斯事故的主要原因。

二、礦井采掘工程中瓦斯抽釆技術

（一）順層鉆孔及穿層鉆孔抽采技術

目前對于大部分礦井來說，防治煤與瓦斯突出及瓦斯治理主要依靠施工鉆孔對突出危險區域及高瓦斯區域進行卸壓抽放，雖然采取了措施，但事故仍然在頻頻發生。主要是沒有結合實際采取有效的治理措施。

1.順層鉆孔抽采

在施工順層鉆孔對區域煤體抽采瓦斯的過程中，要結合煤層性質，合理進行鉆孔布置，特別是對于煤層透氣性較差的煤層，要采取方法增加煤層透氣性，或是縮小鉆孔抽采半徑；對于地應力大、煤層松軟、鉆孔施工過程中塌孔嚴重的鉆孔，采取全程下套管的方法，鉆孔施工完畢之后，根據煤層特性，確定合適的封孔深度，采用“兩堵一注”帶壓封孔，漿液能有效對封孔段裂隙進行填充，確保鉆孔的氣密性，大大提高鉆孔抽采效果，根據經驗，按照此方法封抽的鉆孔，單孔濃度能提高15%只40%。

2.穿層鉆孔抽采技術

在區域防突措施中，穿層鉆孔作為其中的一種，它能有效對煤巷掘進條帶瓦斯進行卸壓抽放，確保煤巷掘進過程中的安全，但在部分煤礦中，由于瓦斯抽采巷布置不合理性，導致鉆孔施工難度加大，導致瓦斯治理不到位，從而發生瓦斯事故，根據經驗，瓦斯治理巷預抽煤層掘進條帶瓦斯選擇底板瓦斯抽采巷為宜，主要原因是頂板瓦斯抽采巷施工鉆孔容易造成鉆孔偏移，鉆孔施工過程中俯孔較多，不僅鉆孔施工困難，而且封抽鉆孔積水嚴重，抽采效果較差，在瓦斯抽采巷的鉆孔布置中，底板瓦斯抽采巷是同等頂板瓦斯抽采巷抽采效果的1.5-3倍。

（二）采空區抽采技術

按照煤礦采空區類別，在采煤生產中，瓦斯抽采可分為回采工作面采空區瓦斯抽采、老采空區瓦斯抽采、報廢礦井瓦斯抽采。

1.密閉抽采方法

密閉抽采法是抽采采空區瓦斯的一種常用和有效方法。此抽采法把采空區或回采工作面的進、回風巷都加以密閉，密閉墻厚為一至三米，灌筑砂、泥漿等材料，確保嚴密不漏風。再把抽采管穿過回風巷的密閉墻，伸入采空區內進行抽采，伸入以10m以上為好。抽采時，要對密閉內的氣體成分、濃度、抽采負壓等參數經常進行監測與控制，避免增大漏風造成采空區浮煤自燃。這種方法抽出的瓦斯濃度能達25%-50%以上。

2.回采采空區插管、埋管抽采方法

回采采空區插管抽采法是將帶孔眼的管子在頂板冒落前直接插入采空區內進行抽采，插入采空區的管子直徑在75mm～100mm之間，位處采空區內一端長2m～3m。管壁穿有小孔并用紗網包好，避免抽采中出現堵塞現象。此管要盡可能靠近煤層頂部，置于瓦斯濃度較高的地點。此種瓦斯抽采方法抽出的瓦斯濃度一般只有10%～25%，而操作簡單方便、成本較低。

為了確保抽采效果并對預埋管抽采管口進行控制，應采取以下方法中的一種。（1）雙埋管法。在第一條埋管埋入采空區達30m時，預埋第二條管路；此方法的優點在于控制簡單，缺點是管材消耗較大。（2）氣動閥門控制法。通過遠控實現采空區內部各個抽采管口的氣動閥門的開閉。此方法能節省預埋管路，按實際情況對瓦斯抽采口進行調節。但需要安設價格相對較高的氣動閥門，施工工藝質量要求也很高。（3）遠控膠囊控制法。這種方法基本原理同氣動閥門控制法，節省預埋管路，價格較低，能按具體情況對瓦斯抽采口進行凋節。

3.向冒落拱上方打鉆抽采法

在開采保護層過程中，在打鉆抽采鄰近層卸壓瓦斯時，同時打鉆到冒落拱上方，主要目的是捕集處于冒落帶中的上鄰近層和未開采的煤分層中的瓦斯。孔底應位于直接頂上方5m～10m處。鉆孔之間的間距取10m～20m，抽采鉆孔的瓦斯濃度為25%左右，在封孔高度等于開采層厚度的5-6倍時，瓦斯濃度達到40%左右。

4.在基本頂巖石中打水平鉆孔抽采法

在涌入采空區的瓦斯來自開采煤層的頂板之上，而頂板為易于破碎的巖石，打鉆抽采存在困難，要采用從回風巷向煤層上部掘一斜巷，進入穩定的巖層為止；在斜巷的末端作鉆場，逆工作面推進方向打與煤層平行的鉆孔，孔徑為90mm～100mm，孔長按實際情況確定，在100m左右。從鉆孔中心到煤層頂板的距離則取決于直接頂厚度，通常為5m～10m。回采工作面在推進中，鉆孔底端始終處在冒落拱上部，而孔口處于負壓狀態，所以，這種抽采方式能取得較好的抽采效果。

三、加強高瓦斯礦井及煤與瓦斯突出礦井設計工作

礦井建設單位與設計單位加強溝通聯絡，根據特定的地質條件和煤層瓦斯情況合理優化礦井設計。（1）煤與瓦斯突出礦井的設備選型，如單一依據勘探地質報告資料對礦井主要通風設施、主要瓦斯抽采設施等進行設計選型，往往投產后即顯現能力不足。應該結合煤層賦存條件和礦井開拓部署，均按照大功率、高可靠性的原則，對礦井主要扇風機、礦井瓦斯抽采設備、檢測監控系統等主要安全設備和設施進行選型。（2）合理選取保護層。在礦井設計時，詳細分析研究勘探地質和瓦斯資料，合理確定開采順序，選取沒有突出危險或突出危險性相對較弱的煤層作為保護層開采；不具備開采保護層條件時，則嚴格采用由上到下的順序開采方法。開采保護層后，使其上下相鄰的有突出危險的煤層受到采動影響而減少或喪失突出危險，實現安全施工。（3）主要巷道的斷面設計。礦井設計時，充分考慮礦井初期瓦斯治理的難度，合理確定瓦斯抽采率，盡量加大井巷斷面，提高礦井通風保障能力。

四、結語

總之，我國已成為世界上瓦斯災害最嚴重的國家，在復雜地質構造條件和嚴重瓦斯災害威脅下，礦井建設要以通防和防突為重點，加強設計優化，合理確定安全煤量，合理選取保護層，加強安全防護措施，這也是避免礦井建設重大通防事故的有效途徑，也提高了礦井建設質量和建設速度。

【參考文獻】

[1] 肖永洲，李作明，管志召，等.黔北煤田地質特點及采取對策[J].煤炭科學技術，2008，36（3）.

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