煤層瓦斯抽放影響因素及系統建立研究

許亮

【摘 要】瓦斯是造成煤礦開采工程安全事故的重要誘因之一，必須引起相關人員的高度重視。基于此，論文首先介紹了當前煤層瓦斯抽放中存在的問題，全面分析了影響煤層瓦斯抽放的諸多因素，并結合相關實踐經驗，從多個角度與方面就煤層瓦斯抽放系統的建立展開了探討。

【Abstract】Gas is one of the important inducements for the occurrence of safety accidents in coal mining engineering， which must be paid great attention to by relevant personnel. Based on this， the paper firstly introduces the problems existing in the current gas drainage in coal seams， comprehensively analyzes many factors influencing the gas drainage in coal seams， and combined with relevant practical experience， discusses the system establishment of the gas drainage in coal seams from multiple angles and aspects.

【關鍵詞】煤層;瓦斯抽放;影響因素;系統

【Keywords】coal seams; gas drainage; influencing factors; system

【中圖分類號】TD712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）11-0099-02

1 引言

隨著國家社會經濟的持續快速發展，能源結構逐步調整趨于優化，使煤礦開采工程行業迎來了前所未有的重大發展機遇。當前，煤礦開采技術不斷創新，開采設備趨于智能化、信息化、數字化，采掘量顯著增加，但由瓦斯所帶來的安全隱患卻始終威脅著煤礦開采工程的有序進行，瓦斯安全事故頻頻見諸報端。由于我國不同地域的地質構造存在明顯差異，無法在不同礦井采取統一化的瓦斯抽放方式。因此，根據不同煤礦的開采實際情況，建立與礦井實際相符的瓦斯抽放系統，成為業內廣泛關注的重大課題之一。

2 煤層瓦斯抽放中存在的問題

2.1 對瓦斯抽放系統的管理落實不到位，瓦斯抽放方法單一

部分管理人員對瓦斯抽放的關鍵性認識不足，瓦斯安全治理理念淡薄，片面追求經濟效益，不能立足瓦斯治理新形勢，及時將瓦斯抽放的新理念、新技術、新方法應用于礦井開采實踐，表現為瓦斯抽放方法的單一性。同時，部分煤層受地質結構的影響，透氣性不良，導致抽放鉆孔坍塌問題頻發，影響瓦斯抽放效果。加之個別礦井對瓦斯抽放系統的管理落實不到位，對瓦斯抽放安全的投入不足，無法起到應有的安全保障作用[1]。

2.2 封孔質量較差，與抽放系統不匹配

在煤層瓦斯抽放中，孔底負壓抽放是相對有效的技術方法之一。考慮到瓦斯引流及強制性抽放等方面的要素，其封孔質量的優劣與瓦斯抽放效果的好壞密切相關。在當前瓦斯抽放實踐中，部分礦井封孔采用水泥砂漿等材料，質量較差，密封性不理想，影響瓦斯抽放的整體效果。

2.3 抽放管路沒有實現聯網布置，各泵站調換抽放地點時施工困難

由于抽放管理未能實現聯網布置，在更換泵站抽放地點時，需先行對相應的三通和短節進行加工處理，并通過大量人力物力的消耗完成更換操作，施工流程相對復雜煩瑣，阻礙了抽放效率的提升。

3 影響煤層瓦斯抽放的因素分析

為提高瓦斯抽放系統建立的實效性與針對性，必須以煤層瓦斯抽放的影響因素為基礎與參考。整體而言，影響煤層瓦斯抽放的因素是多方面的，既有煤層形成背景因素，也有后期環境發展要素。只有深入分析與掌握這些影響因素，才能確保瓦斯抽放系統的可靠運行[2]。

3.1 地質構造

地質構造因素是影響瓦斯賦存的最重要因素之一。在大多數煤層中，瓦斯的存在狀態為游離式或吸附式，且含量隨著煤層變質程度的增加而增多。礦井的生產環境往往為褶皺結構，大量瓦斯存在于褶曲結構中，瓦斯存量越多，對煤礦開采的威脅越大。在斷層結構中，瓦斯含量變化起伏明顯，因瓦斯在開放性斷層的裂隙中的散逸速度較快，因而含量相對較低。而在密閉性的斷層中，由于裂隙數量不足，瓦斯散逸效果差，因而含量相對較多。

3.2 埋藏深度

不同的煤炭資源具有不同的埋藏深度。通常而言，隨著煤炭資源埋藏深度的加深，地應力逐漸增強，相應的瓦斯含量也趨于激增。在特定區域范圍內，煤層相對穩定固化，縫隙發育欠充分，極易使瓦斯大量積聚。實踐證明，在地質條件相對穩定的基礎上，埋藏深度越大的煤層往往具有更高的瓦斯含量，且瓦斯含量的變化起伏較小[3]。

3.3 煤層傾角

對于其他地質要素相對穩定的條件來說，煤層傾角的大小同樣是影響瓦斯含量的重要因素。隨著煤層傾角的增減，煤層內部賦存的瓦斯含量也表現出相應的變化。致使煤層瓦斯含量較高的原因是煤層頂底板中的賦存情況，煤層傾角越大，相應的瓦斯運動狀態越活躍，瓦斯的流動性更強，進而使全面煤層區域范圍內的瓦斯含量趨于降低。

3.4 煤層透氣性

煤層具有透氣性，煤層物理性質的不同決定了煤層透氣性的不同。一般而言，煤層的透氣性越優良，瓦斯流動性越理想，相應的瓦斯含量便會越少。反之，煤層透氣性越差，瓦斯流動困難，易形成集聚，濃度上升。研究表明，在煤與瓦斯突出的礦井中，煤層透氣性不足是造成瓦斯濃度過高的關鍵所在[4]。

4 煤層瓦斯抽放系統的建立探討

煤層瓦斯抽放系統的建立是一項技術性較強的綜合性工作，涉及要素眾多，需要綜合統籌考慮多方面影響因素，從宏觀著眼，微觀入手，通過應用科學合理的因素分析法，掌握每一項影響要素可能帶來的影響深度，進而厘清影響因素的先后次序關系。

4.1 建立瓦斯抽放系統的原則

在瓦斯治理實踐中，既要考慮實際抽放效果，又要講究技術性、經濟性、整體性、可操作性等，避免從單一方面考慮問題。首先，要將預先抽放與日常抽放相結合，以有效降低礦井瓦斯濃度，同時，抽放出的瓦斯可向能源動力轉化，提高了利用率，一定程度上增加了經濟效益。其次，要做到因地制宜，立足客觀實際環境，提高瓦斯抽放系統的適用性。在整個煤層中，均存在瓦斯賦存，在考慮回采工作面煤層的瓦斯治理時，不可漠視其他可能產生瓦斯的區域，例如，鄰近煤層瓦斯溢出、采空區密閉不良致使瓦斯突出等，這些要素對于瓦斯抽放系統的運行均有深刻影響。再次，要積極借鑒國內、國外先進理念，密切關注瓦斯抽放系統的最新方法與模式，提高抽放系統的科學性與規范性。對此，要全面搜集煤層地質信息，了解瓦斯賦存情況，全面梳理不同影響要素的先后關系，進而對瓦斯抽放系統的整體功能進行優化調整，全面提升抽放系統的運行狀態。最后，煤層瓦斯抽放系統建立完成并投入應用后，要注重后期管理與維護，安排專責部門負責檢查、記錄、管理，并形成有關資料，存檔備查[5]。

4.2 瓦斯抽放系統建立的方法

在煤礦開采工程中，瓦斯抽放系統的運行要以服務全礦井為出發點。抽放系統的合理性與否，直接關系到礦井生產工作的順暢程度。在大多數煤礦開采工程實踐中，瓦斯來源基本相同，包括工作面自身的瓦斯，也包括鄰近煤層與巖層中原本處于吸附狀態經擴散運動而釋放出的瓦斯。因此，瓦斯抽放系統的建立要充分考慮并準確測定各個不同來源的瓦斯。在抽放方法的選擇上，要選擇聯合抽放法，避免單一方法的片面應用，并注重日常管理。當近距離煤層群中的解放層被開采后，相鄰煤層的瓦斯往往難以第一時間被抽放，進而導致大量瓦斯溢出開采層工作面。在這種狀況下，若單純地使用鉆孔法僅抽放相鄰煤層的瓦斯，難以實現理想效果，因此，需要同時采取巷道抽放、采空區抽放等多種抽放方法。

5 結語

綜上所述，在當前各種技術條件下，煤層瓦斯抽放實踐中依舊存在著多方面的缺陷與不足，制約著煤礦開采工程的安全有序開展，同時，影響煤層瓦斯抽放的因素是多方面的，有關人員應該立足不同的煤礦開采工程的實際情況，充分遵循瓦斯抽放的基本規律，建立行之有效的煤層瓦斯抽放系統，并使其始終保持在高效運轉狀態，服務于煤礦開采工程實踐，為實現整個礦井的安全高效生產提供堅實可靠的基礎保障。

【參考文獻】

【1】趙利軍.針對我國煤礦瓦斯抽放問題的分析與解決問題的探討[J].中國科技博覽，2012（35）：647.

【2】朱亞彪，張居仁，郎丹山，等.淺談我國煤礦瓦斯抽放存在的問題、對策及技術展望[J].南北橋，2009（10）：150.

【3】張應學.無機輕質充填材料在治理煤礦瓦斯積聚區的現狀探討[J].中國新技術新產品，2010（06）：159-160.

【3】劉志飛.煤礦瓦斯抽放技術存在的問題及對策研究[J].機械管理開發，2017（1）：138-139.

【5】王家琪.煤礦瓦斯抽放存在的問題及對策探討[J].煤炭科技，2016（1）：52-53.