高瓦斯礦井煤層瓦斯抽采設計

摘 要：煤炭是工業生產中必不可少的原材料之一，我國的煤炭儲量雖然更豐富但是隨著近些年不斷開采導致煤炭含量越來越少，因此想要得到高質量的煤炭需要相關部門加深煤炭挖掘的深度。眾所周知炭洞越深其中蘊含的瓦斯量越多，若是相關企業沒有采取正確措施進行礦井煤層瓦斯的抽取就會導致出現人員傷亡的情況，因此本文主要參照我國的國情進而探討高效率的瓦斯抽采設計。

關鍵詞：高瓦斯;抽采設計;瓦斯抽采;本煤層預抽

在進行煤炭開采應該提前制定正確的方案，因為隨著井洞的不斷開采高濃度瓦斯泄露的可能性越大。雖然瓦斯也是工業生產中重要的能源但是如果沒有專業的抽采方式就很容易導致瓦斯大面積涌出進而造成一定的危險。同時在進行高瓦斯礦井管理時也需要多加小心，工作人員需要根據瓦斯的排放量確定不同等級的瓦斯礦洞進而采取科學的管理手段。如今我國的地表煤炭層幾乎都被開采過，而為了提高我國的可持續發展相關部門需要加深礦井深度以提高煤炭開采效率因此瓦斯的抽取工作是非常必要的。

1 瓦斯抽采設計的必要性

煤炭是不可再生資源，雖然近些年我國不斷的發展科學技術以減少煤炭的使用率，但是煤炭在我們的生活中還是必不可少的。一般開采煤炭的手段就是挖掘礦井，但是這種方式也會造成各種問題，例如長期的挖掘容易導致地表塌陷，排放出大量的有害氣體等。而瓦斯是一種滲透力非常強的氣體，它并不溶于水，同時瓦斯的定義相當廣泛，并不只是由一種氣體組成的，其中最常見的就是生活中的天然氣和煤礦開采過程中產生瓦斯。瓦斯是煤炭形成初期，大量的植物纖維素和周圍的有機物質在高溫且高壓的條件下因為微生物的作用被分解而成，是無色、無味的氣體。而瓦斯因為密度非常大如果采礦時間沒有注意造成其大面積的泄露就會導致工作人員缺氧而亡，嚴重的情況下會發生爆炸。而傳統的煤炭開采工作中，很多工作人員都沒有意識到瓦斯泄露的嚴重性而是任其飄散，不僅會造成大氣污染情況而且會引起人員傷亡。因此為了保障煤炭開采工作能夠高效率的進行，瓦斯抽取設計是非常有必要的。

2 本煤層瓦斯抽取

2.1 掘進工作面瓦斯抽采

不同深度的瓦斯含量是不同的，一般而言深度越深瓦斯的濃度越好抽采工作越難進行。因此為了保障瓦斯抽取工作的順利進行，工作人員應該提前利用相關機器進行瓦斯濃度的估計并且采取掘進式的工作方法。如今是大數據時代，人們只需要通過計算器就能夠進行數據的統計，因此在進行瓦斯抽取之前相關負責人可以使用統計瓦斯濃度的專業機器再利用計算器進行數據的記錄和分析，必要的情況下可以構建出三維立體模型，進而工作人員能夠進行探洞的預判然后確定抽采出相應的瓦斯。井口的大小也是影響瓦斯抽取的重要因素之一，因為在一定的壓力下會造成瓦斯的爆炸。而鉆洞如果過于小就會造成煤炭層中的瓦斯難以排放，持續堆積引起燃燒爆炸等一系列連環反應，如果鉆洞過大就會造成瓦斯泄露，雖然不會短時間內讓工作人員窒息但是長時間也會導致施工人員的生命安全受到危害。雖然掘進式的抽采方式比較安全但是難度比較大用時比較長，如果工作人員沒有掌握一定的專業知識就很容易造成礦洞的誤判引發工程危機。

2.2 回采工作面煤炭層瓦斯抽采

回采工作面的瓦斯抽采設計比較高效，它是利用斜面式的鉆洞方式，這樣能夠進行不同層面的瓦斯開采工作，既可以保證開采工作的高效率而且能夠方便工作人員的進行鉆洞管理。一般深度深瓦斯濃度大因此排放速度比較快，這樣從深層排放的誰就能夠推動表層瓦斯的速率。這種瓦斯抽采時工作人員需要設定進風巷和回風巷，回風巷的作用一方面是為了保證瓦斯可以全部進入抽采工具另一方面是為了控制表層瓦斯的排放速度。雖然表層的瓦斯排放速度加快能夠促進整體工程的高效進行但是排放量過大的話還是會造成一定的瓦斯泄露，造成環境污染。

3 裂隙帶瓦斯抽采

3.1 低位頂板巷道抽采

礦洞中并非是完全敞開形式的，因為巖石的分布會造成一些瓦斯難以被開采。因此為了保證整體瓦斯能夠順利抽采完成，則需要使用各種裂隙帶瓦斯抽取的方法。對于表層的瓦斯工作人員可以在煤層的頂端重新打造出一條巷道，當然這種巷道比較特殊主要是用各種大小不一的巖石進行鋪設。而這條巷道的洞口選擇也是比較特殊的，一般設置在回風巷，這樣可以保證在高濃度瓦斯的沖擊下一些裂縫之間的瓦斯可以全面的排放出。

3.2 裂隙帶鉆孔抽取法

不同地區和不同深度的裂隙帶發育情況是不完全相同的，因此在進行裂隙帶的瓦斯抽取工作之前需要相關負責人能夠掌握采動裂隙發育規律，確定瓦斯排放的集中區域，就能夠為鉆孔抽放確定合理的布置參數提供依據，從而能夠高效地抽取高濃度卸壓瓦斯，保證煤礦的安全生產。一般鉆孔的位置位于回風巷，但是不同大小的鉆洞能夠抽采的速率是不同的。相關工作人員不能單純為了提高抽采效率而進行肆意鉆洞，鉆洞數量一旦多就代表著瓦斯排放速度加快即使能夠全面的抽取到巖縫中的瓦斯，仍然會有大量的瓦斯氣體泄露，得不償失。

3.3 利用放水巷進行采風區半封閉插管抽采法

瓦斯是無色無味并且不溶于水的氣體，因此相關工作人員可以依據它這種特性，進而在開采層上面進行灌水處理。這樣能夠在抽采過程中瓦斯是難以排放的，進而形成一種半封閉的空間而工作人員可以在水中進行插管，這樣可以緩慢的排放出瓦斯氣體。這樣的方法更安全，但是需要前期工作人員能夠特別清楚瓦斯氣體的主要聚集地這樣就可以確定封閉空間的具體方位，這種方法還有一個缺點就是抽采效率低，因為插管的直徑不能過大同時需要搭配篩管進行使用，以避免瓦斯和其他氣體混合。

4 抽采鉆場，鉆孔的布置

4.1 鉆場的位置，間距，鉆場尺寸和支護形式

瓦斯的抽采工作并不是隨意而為的，在進行抽采之前相關人員需要確定鉆場的大小，因為大部分煤炭企業選擇的瓦斯抽采方式就是裂隙帶抽采，因而在鉆洞周圍需要設置出風巷和回風巷并且需要根據瓦斯的濃度選擇抽采工具。一般鉆場的位置就是在表層地面的4到6m并且和地面形成一定的角度，這樣能夠有助于瓦斯氣體的高效率排出。一般鉆洞的深度都比較深，一般在100m至150m之間，而直徑比較小一般維持在1cm里面。

在進行鉆場布置時工作人員一定需要設置支護，這樣是為了防止瓦斯氣體泄露進而污染周邊環境，同時四周支護的并不是完全封閉的，因為瓦斯氣體一旦發生聚集現象就會導致爆炸。所以在進行抽采之前需要工作人員仔細檢查抽采機器是否完好并且確定抽采管并無損害。而鉆場的設置需要根據鉆洞的大小進行預測，因此工作人員需要提前勘測出煤炭層的瓦斯濃度進而利用計算器進行鉆洞氣體抽采的動畫演示，進而判斷鉆場設置是否合理。

4.2 鉆孔布置

不同的抽采方式鉆孔的深度，直徑是不相同的，一般而言鉆孔的深度取決于瓦斯的集中區域。所以煤炭企業應該使用專業數據統計每一個煤層的瓦斯含量并且進行數據記錄，并且根據瓦斯的濃度設置低瓦斯區域和高瓦斯區域。在低瓦斯礦井中鉆孔的直徑無需過大，只需要確保巖縫中的瓦斯氣體能夠完全抽采出。而相對瓦斯涌出量大于10m3/t或有瓦斯噴出的個別區域（采區或工作面）為高瓦斯區，該區應按高瓦斯礦井管理，這種礦井在開采時工作人員要尤其重視，并且提前做好防護措施以避免抽采過程發生意外。

5 結束語

目前我國的瓦斯抽采技術還不完善，很多企業因為沒有專業素養而沒有進行專業的瓦斯抽采工作，因此相關部門需要加大管理力度以提高我國煤炭開采的工作效率，并且降低煤炭開采中的風險性。

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作者簡介：

趙磐（1986- ），男，山西原平人，碩士研究生，通安工程師，2013年6月畢業于太原理工大學安全工程專業，主要從事煤礦通風安全技術管理方面工作。