綜放工作面瓦斯抽采綜合治理技術

李 虎

（國家能源集團朔州煤業有限公司 山西朔州 036000）

引言

社會經濟的快速發展使得我國對能源的需求度日益增加，瓦斯作為一種相當重要的清潔能源，在經濟發展中發揮著極為顯著的使用價值，隨著科技技術水平的不斷提高，我國煤與瓦斯的抽采思想和共采技術也已得到了較大提升。通過不斷地進行現場工程探索，實地考察影響綜放工作面瓦斯涌出來源及各種因素，目前已經逐步形成了包括掘進、本煤層、上隅角、高抽巷等瓦斯預抽技術的綜放開采治理和質量管理體系，從根源上對瓦斯超限等問題開展治理。

1 影響綜放工作面瓦斯抽采中瓦斯超限的主要因素

結合相關理論分析和實地考察發現，影響綜放工作面瓦斯抽采中瓦斯超限的因素主要有兩個，一是工作面上的超厚煤層受到高強度的綜放開采，導致瓦斯噴涌，二是放頂煤工藝影響著采空區的采動致使其區域的瓦斯向工作面涌動。針對本煤層瓦斯治理，一般采用先抽后采、邊抽邊采的手段，針對采空區瓦斯治理，則可以選擇運用埋管抽采和均壓通風等技術手段。近年來，我國在工作面采空區的瓦斯治理方面取得了較大的成果，高位抽放巷、高位鉆場長鉆孔、地面鉆井等抽采技術也得到了廣泛利用。

2 綜放工作面瓦斯抽采綜合治理技術

2.1 順層鉆孔全程預抽瓦斯技術

由于受到地質構造應力的影響，煤層內部通常會出現各種裂縫，瓦斯能夠通過這些裂縫進行移動，順層鉆孔預抽是指在工作面煤層巷道內向煤體進行順層鉆孔施工，抽采其瓦斯以消除煤體的區域性危險。在工作面回采之前，以合理的間距在回風巷和運輸巷的煤體工作面之間設置水平鉆孔，使抽采鉆孔均勻的分布在整個工作面中，增強原煤的透氣性[1]。在鉆孔的負壓影響之下，煤層中存在的瓦斯會逐漸流動擴散至各個鉆孔之中，隨即被抽出。這種順層長鉆孔使用方法較為靈活，消耗材料較少、施工速度較快，成本較低，可以有效運用在不同地區不同要求的煤層瓦斯抽采工程中。在鉆孔過程中要控制壓力，保持勻速鉆進以確保鉆孔的良好成型，此外，還可以適當擴大鉆孔直徑，增加鉆孔數量和強度并及時用套管封孔以增多抽采通道，滿足瓦斯大抽采量的需求[5]。

2.2 高位走向鉆孔瓦斯抽采技術

開采煤層時，瓦斯積聚在離層的裂縫中，離層分布狀態和覆巖的斷裂也影響著瓦斯的流動，當采空區的面積達到一定程度時，層間貫通的導氣裂隙在平面上呈現出O型特征，成為回采期間瓦斯向采空區流入的主通道[2]。為了將積聚在采空區的瓦斯抽采出去，防止瓦斯向工作面與上隅角移動，可以運用高位鉆孔瓦斯抽采技術在高位環形處進行高抽巷鉆孔抽放。在此過程中，應詳細分析巖層性質和成孔性，盡量將鉆孔布置在較為穩定的巖層之中，確保鉆孔的完整性以達到抽采效果。

2.3 采空區密閉埋管抽采技術

隨著工作面的不斷推進，采空區的遺煤愈來愈多，上下鄰近層的卸壓范圍逐步擴大，瓦斯擴散、滲流入采空區，當工作面的風量無法使匯入的瓦斯濃度消減至百分之一一下時，上隅角的瓦斯濃度便會超限[3]。因此，為了控制上隅角瓦斯濃度，一方面需要加大工作面的風量，另一方面要減少采空區的漏風流向工作面，避免引發采區的通風系統不穩定。在實地開采過程中，在瓦斯尾巷的兩幫或者回風巷設立進行瓦斯抽采的管道，利用抽采負壓作用對瓦斯進行逐段抽采。高位走向鉆孔與采空區埋管抽采這兩種方式都是采用邊采邊抽的手段對上隅角瓦斯含量進行限制。

3 綜放工作面瓦斯抽采綜合治理技術的治理效果

瓦斯是一種重要的清潔能源，極具開發價值。目前瓦斯利用主要有兩種途徑，一是經過簡單處理后加以直接利用，將瓦斯燃燒之后釋放的熱能轉化為電能，濃度較高的瓦斯用于民用和供暖供電，濃度較低的瓦斯則用來發電。這種利用方式對瓦斯質量的要求不高，投資較少，經濟效益顯著。二是將瓦斯提濃后作為天然氣的替代品直接應用在化工產品的生產上。瓦斯的合理利用在很大程度上能夠節省煤炭資源、減少二氧化碳的排放、減輕對溫室效應的推動、降低瓦斯直接排放對環境的破壞力度。隨著社會經濟的發展和對能源的不斷需求，我國煤礦產業的生產規模持續擴大，礦井中也蘊藏著巨大的瓦斯含量。我國目前普遍采用的井工開采方式很容易產生礦井瓦斯，生產能力較強和開采深度較大的礦井中涌出的瓦斯量也相對較大，存在著有較大的安全隱患，也在很大程度上限制了礦井的持續發展[4]。

通風技術和通風設施的有效應用在很大程度上降低了采取瓦斯的涌出量。在井下引進綜合治理技術有助于保證開采工作的順利開展。通過運用順層鉆孔預抽技術，可以在回采之前達到超前預抽的效果，使預抽指標能夠滿足相關要求。利用上隅角插管抽采技術可以切實解決上隅角瓦斯積聚問題，在回采期間邊采邊抽，能夠使工作面上隅角和回風流的瓦斯濃度均保持在報警值內。雙控氣相壓裂、水力壓裂、沖孔造穴等技術目前也廣泛應用于各大突出礦井中，通過在區域內實施綜合防突措施，可以將有突出危險的煤層轉變為無突出危險的區域，能夠在很大程度上避免出現瓦斯事故，確保開采安全，保障煤礦生產的正常銜接。多種多樣的瓦斯治理技術使得瓦斯抽采效果得到了顯著提升，進一步滿足了現代化煤礦建設的開采需要。

結語

近些年來，國家大力支持建設資源節約和環境友好型社會，并為此制定了一系列針對瓦斯利用的政策方針，這些在很大程度上降低了企業的運營成本，促進了煤礦產業的持續健康發展，對瓦斯的合理利用有助于減少對環境的破壞，可以顯著提高對生態環境的保護力度。各相關單位應加大對潔凈煤技術研究開發的投資力度，積極組織專職技術人員攻堅克難、不斷改進鉆孔技術、增強消突效果，盡快突破瓦斯治理難題，提升瓦斯抽采效果[6]。在煤礦開采過程中，企業領導應致力于提高瓦斯治理能力，提升瓦斯治理水平，明確瓦斯治理標準，大力推廣創新型技術，提高核心競爭力。此外，管理者還需提高自身節能減排意識，強化節能減排管理體系，落實責任主體，以積極態度加快新型煤炭產業的建設步伐。