綜合抽采技術在工作面瓦斯治理中的應用

宋 進

平安煤礦瓦斯治理國家工程研究中心有限責任公司 安徽 淮南 232000

引言

目前，煤礦開采的機械化水平不斷擴大，煤炭開掘更加有效，由于煤礦開掘深度擴大，瓦斯含量增加，必然導致一些礦場的瓦斯流動，導致井的運營得不到滿意的回報，為了減少煤氣流量影響和提高工作效率，采掘區和其他地區壓力區的挖掘得采取新的設施，因此有必要對煤礦瓦斯綜合開采技術進行分析研究，選取進步的技術門徑，以確保煤礦安全運行，提升煤礦開采效率。

一、瓦斯治理中綜合抽采技術

煤炭開采技術是新型的煤礦技術，適用于不同類別的采礦。煤層的開采時間可分為采前收取、采中抽出和采后提取；分類將被劃分為鉆井、鉆孔和埋管，煤礦分割可分為煤層、回采工作面抽采、鄰瓦斯抽采等等，并非把所有抽采方式結合在一起使用。所以目前煤礦都是用綜合抽采技術，方可使得效率和經濟效率最大化。[1]。

二、瓦斯綜合抽采治理技術

2.1 順層鉆孔抽放技術 為使煤層殘余瓦斯氣體達到指標，必須降低開采時煤層的精確瓦斯氣體噴出量。作為例子，假定作業面的狀況，在作業面的返回風的順路的行進方向的右側進行順層的穿孔，鉆頭的模式圖如圖1所示。其切口外在16m回風通道內每5.5m對煤層穿孔進行施工；在千米鉆頭的方向穿孔未覆蓋區和煤層瓦斯含量較高的區域，每隔3.5m放置煤層穿孔，設計鉆頭的深度為200m(作業面傾向長度215m)。每個五個鉆孔都連接到一個連接到抽吸管的組。

2.2 常用的煤礦瓦斯綜合抽采技術 1)采前開采的目的是降低煤層瓦斯含量和壓力，降低瓦斯涌出的危險性。對于單個煤層，具體的開采方法是長鉆孔瓦斯抽放法、地面鉆孔抽采法、沿層鉆機長鉆孔瓦斯抽放法等。目前我國大部分煤層的空氣滲透性系數較低，鉆孔間距過大。所以，針對煤層群的開采條件，有必要實施卸壓瓦斯開采和保護層網格式開采技術。

b)采中抽采是為保證采煤安全，采煤開采一般直接取決于工作面通風方式。如:U型通風工作面，一般選擇采空區埋管開采法、頂板走向分層鉆探法、地表鉆探提取法、采空區插管法等，但對于Y型通風工作面，采空區巷道埋管開采法、采空區擋土法、地表鉆探法等的選擇是最合理的。工作面氣體排放超過約29m3/min時，無論采用何種通風方式，都必須選用高排水巷道的方法進行抽氣，達到高度的效率和安全性能最大。

c)采后抽采是抽采頂部裂隙內及密閉采空區的瓦斯，為了提高礦井瓦斯抽采率和利用有效礦井瓦斯，常用抽采方式有井下穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法和密閉埋管抽采法等[2]。

2.3 抽放鉆孔工作及封孔 該煤層選取液壓鉆機的大鉆頭必須嚴苛的按照計劃參數施工，也就是按標準參數嚴謹施工。瓦斯抽放孔的密封孔直接作用于瓦斯抽放效果。在實際操縱過程中，密封流程應滿足密封性好、操作便利、速度快、節省材料等特質。因此，煤礦采用常用的密封材料對煤層和高鉆孔進行封堵，封孔速度較快，對煤體和巖體的裂縫也有必需的封堵作用。每個鉆孔施工后，一些常用的密封孔，封孔時將密封管推入合適的位置，經安圭爾反應硬化后，孔板管道固定。

三、埋管抽放瓦斯方法

(1)采空區常用的瓦斯抽放方法是埋管排放。在工作面開采過程中，埋設的零件進入頂角區域排出瓦斯。埋管布置如下圖2所示。

圖2 埋管布置示意圖

(2)鉆孔連孔技術

在對煤層進行鉆孔和密封后，將閥門連接起來，并將彎頭固定。通過彎頭，密封孔和三通管連接到匯合管，鋼絲軟管向上連接到排放系統。

(3)抽放管路管理

抽取管路不斷地變短是隨著工作面的推進而推進，離眼視距近的管路必須階段性地脫離，端頭必須堵住頭部進行密封。工作表面的瓦斯氣體經過長時間工作系統的吸取，總瓦斯氣體提取率最低達到65.6%，滿足了工作表面回收過程中瓦斯氣體的抽吸和采掘標準要求，才能保證工作表面的安全生產。

四、瓦斯綜合抽采技術的重要性及應用

4.1 瓦斯綜合抽采技術的重要性 采煤前的瓦斯開采可以有效地降低采煤階段的瓦斯含量，有效地降低煤層壓力，從而保證采煤的安全性和有效性。綜上所述，采煤后瓦斯抽放不僅可以保證礦井良好的通風效果，而且可以避免井下瓦斯泄漏的發生，保證井下工人的安全。采空區瓦斯資源的綜合利用可以提高資源利用效率。綜上所述，煤礦瓦斯開采的各個環節都有匹配的參考指標。瓦斯綜合抽放技術的應用，不僅可以保證煤礦瓦斯抽放指標滿足要求，而且在提高煤礦開采效率的同時，也能保證井下工作人員的安全。

4.2 采中瓦斯抽采的應用

4.2.1 煤礦開采過程中，借助采中瓦斯抽采可有效避免掘進工作面上角出現瓦斯超限情況，為例保證采煤過程的順利進行。對于U型通風工作面，關鍵選擇采空區埋管回采和分層鉆孔頂板回采的舉措。在差別類型煤層挖掘和煤層瓦斯涌出量較大的處境下，日常是在頂角進行瓦斯抽放。可能會一般實行上隅角插管瓦斯抽采，比如說某個702工作面是井下水平長鉆孔的方式進行瓦斯抽采，空區瓦斯抽采就會取得不錯的效果。然而對于3#煤層，使用采空區長立管瓦斯抽采替代采空區埋管抽采做法，以減少工作面瓦斯涌出量并提高效率[1]。

4.2.2 對于3#和7#煤層封閉后進行采空區瓦斯抽采在采后瓦斯的抽采的應用，是考慮為礦井瓦斯電廠提供高濃度瓦斯進行發電，以實現能源全面利用。

4.2.3 一般來講，瓦斯平均抽采率達到了62.5%以及瓦斯量抽采足夠2431×斯抽采量時，有效降低煤礦開采的風險。例如:2015年某煤礦對該煤礦進行瓦斯綜合抽采，可有效提高煤礦瓦104m3，且在煤礦開采階段未見瓦斯超限現象，不僅實現了煤礦開采的安全、高效進行，還有高的利用率。

五、結束語

傳統的煤礦瓦斯抽采技術已無法滿足現實需求，在此背景下，綜合抽采技術得到了更好的發展和應用。采用采前、采內、采后等綜合開采技術，不僅可以有效地提高煤礦開采的安全性和效率，而且可以提高煤礦企業的經濟效益。