煤礦采空區的瓦斯抽采

唐偉杰

(龍煤七臺河礦業公司救護大隊，黑龍江 七臺河 154600)

1 采空區瓦斯抽采

1.1 采空區瓦斯抽采劃分

依據煤礦開采過程劃分，采空區的瓦斯抽采措施可分為回采生產過程中的抽采和采后密閉抽采；依據采空區狀態劃分，又分為半封閉抽采和全封閉抽采；按采空區瓦斯抽采方式，可分為鉆孔抽采法和巷道抽采法。

1.2 開采煤層頂板走向鉆孔瓦斯抽采

在開采煤層工作面回風巷每隔100 m施工一個鉆場，鉆場底板為開采層頂板。施工鉆孔深度為130～150 m，鉆孔終孔高度位于煤層頂板向上15～20 m，鉆孔具體布置如圖1所示。

圖1 走向鉆孔抽采采空區瓦斯鉆孔布置示意圖Fig.1 Layout of gas drilling in goaf

1.3 高抽巷瓦斯抽采

在開采層沿走向先施工一段高抽巷平巷，與工作面回風水平距離15～20 m，再起坡施工至距開采煤層頂板15～20 m處變平，施工至工作面走向邊界，高抽巷瓦斯抽采如圖2所示。高位巷治理瓦斯類型為全風壓高抽巷引排瓦斯和高抽巷密閉抽采瓦斯，目前主要是高抽巷外口打密閉墻穿管抽采采空區積存的瓦斯。高抽巷密閉抽采瓦斯管路布置如圖3所示。

圖2 高抽巷瓦斯抽采示意圖Fig.2 Schematic diagram of gas drainage in high drainage roadway

圖3 高抽巷密閉抽采瓦斯管路布置Fig.3 Layout of closed gas drainage pipeline in high drainage roadway

在終采線位置選擇頂幫完好處構筑一道密閉墻，磚墻厚1.0 m，四周掏槽0.2 m，中間注入粉煤灰。在構筑密閉墻的同時，預埋觀測管、注漿管和2條瓦斯抽采管路，左、右幫分別鋪設一條瓦斯抽采管路，管路鋪入密閉墻16 m，下方用H架支撐。高抽巷抽采適合無煤層自然發火或發火期長的回采工作面。

1.4 尾抽巷瓦斯抽采

在尾抽巷預設瓦斯抽采管路。工作面回采前，在尾抽巷構筑封閉墻，減少漏風，墻上要預留管子口。抽采負壓與流量必須與采空區的瓦斯量相適應，保證抽出氣體中的瓦斯濃度。若煤層具有自燃傾向性，必須經常檢查抽采的氣體成分，如果有CO出現，且濃度不斷上升，則存在采空區煤炭自燃的征兆，必須立即停止抽采，采取防煤炭自燃的技術措施。

2 綜合瓦斯抽采

在各地一些高瓦斯礦區，工作面絕對瓦斯涌出量大都在30～50 m3/min以上。部分礦區由于工作面推進速度快，采高大，鄰近層較多，工作面絕對瓦斯涌出量可達100 m3/min以上，有的甚至達200 m3/min以上。采用單一的瓦斯抽采方法不能保證工作面安全開采，所以瓦斯綜合抽采方法是有效的技術措施。綜合瓦斯抽采方法是不同抽采方法的結合。從空間上劃分，可分為井下瓦斯抽采和地面鉆井瓦斯抽采的綜合抽采方法；從抽采對象上劃分，可分為本煤層抽采、鄰近層抽采和采空區抽采的綜合抽采方法。巷道掘進過程中，為了施工安全，可超前向巖巷兩側或掘進工作面前方的溶洞裂隙帶打鉆孔，進行圍巖瓦斯抽采。

3 提高瓦斯抽采量的方法措施

對于透氣性系數低、較難抽出瓦斯的煤層，采用常規抽采瓦斯的方法難以實現預期效果。為提高瓦斯抽采量，目前采用的方法措施有以下幾種。

3.1 加大鉆孔直徑

增大鉆孔直徑可以有效增加鉆孔暴露面積，使瓦斯抽采量增加。

3.2 增加鉆孔的穿煤長度

由于煤層厚度是個定值，順層鉆孔長度的增加也有限，鉆孔越長，打鉆技術難度也就越大，因此，通過增加鉆孔的穿煤長度增加瓦斯抽采量也是比較有限。

3.3 增加鉆孔密度

增加鉆孔密度是縮短鉆孔間距，增加抽瓦斯鉆孔數量，在鉆孔間距比較合理時，有利于提高煤層瓦斯的抽采率。由于每個鉆孔在某一流動時間內都存在臨界控制范圍，只有在流動場內相互不干擾時才能增加鉆孔密度，才能有效提高瓦斯抽采量。

3.4 提高抽采負壓

提高抽采負壓是否能顯著增加抽采量存在分歧，但一些礦井提高抽采負壓后抽采量顯著提高。每個礦井、每個煤層合理的抽采負壓是不同的，要想獲得最佳抽采效果，必須按各個煤層或鉆孔抽采負壓與流量特性曲線來確定合理的負壓。同時，還必須考慮瓦斯泵的性能及抽采系統的密封程度。

3.5 延長抽采時間

鉆孔瓦斯抽采總量并非無限的，而有一個臨界值。工程實踐表明，透氣性低的煤層，由于衰減系數較大，抽采半年至一年時間，鉆孔抽采瓦斯總量就接近了鉆孔的臨界瓦斯抽采量。若再延長抽采時間，由于瓦斯抽采量的有限性，再抽采瓦斯也無實際意義，從礦井生產來看，也不可預抽時間太長。

3.6 增大煤層透氣性

對低透氣性煤層，提高煤層透氣性是增大瓦斯抽采量的重要因素。提高透氣性的措施主要有保護層開采、深孔爆破和交叉鉆孔等。