煤與瓦斯突出礦井綜合抽采技術研究

張志佳 鄒嘉暉 胡依明

摘要：隨著煤礦生產能力提高所帶來的瓦斯突出問題，單一瓦斯抽采技術已經無法保證煤礦的生產安全。擇優選取多種抽采技術進行有機組合，對工作面的采前、采中和采后進行瓦斯抽采，可以使瓦斯的抽采效果達到最大化。

關鍵詞：煤礦;瓦斯突出;抽采;技術指標

一、瓦斯抽采類型

基于現階段已有的瓦斯抽采理論，根據劃分原則的不同可以將瓦斯抽采技術進行簡單劃分。首先。按照其開采時間的差異，可以將瓦斯抽采劃分為采前、采中、采后三個階段。按照氣抽采的方式不同，可以將其劃分為鉆孔抽采、地面抽采、低滲透煤層抽采以及巷道抽采等。對于一個礦井所選用的瓦斯抽采技術來說，單一抽采技術很難滿足現階段快速增長的生產需求，實際生產過程中應當結合礦井實際地質情況、瓦斯賦存條件等多種因素，選擇合理的設計方案，從而取得較為理想的抽采效果。抽采過程中可以從開采的不同時間段進行瓦斯含量的評估，保證各項參數均達到安全數值后方可進行后續的相關工作，實現礦井的高效生產。基于此，本文以某礦井為研究對象，對其生產過程中瓦斯抽采的主要影響因素進行分析，結合相對應的瓦斯抽采指標提出對應的改進措施，以期有效推進礦井瓦斯抽采事業的發展。

二、瓦斯抽采相關指標

礦井瓦斯綜合抽采技術是在煤層開采的三個不同時間階段分別選用不同的瓦斯抽采技術，從而有效實現礦井瓦斯的高效抽采。在煤層開采之前，一般需要采取對應性的抽采措施，降低煤巖中的瓦斯壓力以及對應的瓦斯含量，從而將整個煤層的煤與瓦斯突出危險性系數有效降低。在進行開采前，關于將煤層瓦斯壓力值降低到安全值以下的相關指標如下所示，一般的瓦斯壓力值安全指標應當小于0.74MPa，煤巖中的瓦斯含量應低于8m3/t。在煤層開采期間煤與瓦斯含量在不同區域會體現出不同的差異，其中，最重要的瓦斯治理區域位于工作面上隅角以及回風巷，這兩個區域的瓦斯含量在一定程度上決定了整個礦井的開采效率，只有當其瓦斯含量值降到安全值以下時，才能夠保證整個礦井的安全生產。實際生產過程中，當瓦斯涌入鄰近層時，其抽采率可以作為整個礦井抽采效果的評價指標，瓦斯一般由本層面涌入，其解吸的瓦斯量可以用于衡量整個礦井的瓦斯抽采效果。對于已經完成抽采采空區，應當加強對于對此范圍內以及其頂底板的瓦斯含量監控。對于多余多瓦斯，應當在抽采完成后對其進行綜合利用，在滿足礦井整體抽采要求的前提下提高礦井瓦斯利用率。然而，現階段關于抽采結束后的瓦斯抽采評價指標仍然沒有較為統一的標準。

三、瓦斯抽采途徑

3.1采前技術途徑

對于單一的煤層開采來說，一般常用的瓦斯抽采技術為預抽瓦斯，這一技術能夠有效降低煤層瓦斯含量，同時降低瓦斯壓力值，避免事故的發生。采前抽采主要為鉆孔抽采，含順層鉆孔抽采、穿層鉆孔抽采等方式。在進行順層鉆孔抽采時，應當盡量在目標生產區域的上下巷道內進行鉆孔施工，保證鉆孔的抽采效果能有效滿足礦井生產需求。

3.2采中技術途徑

關于礦井生產過程中的抽采方式，一般常用通風的形式來降低工作面瓦斯含量，不同工作面所選用的瓦斯抽采方式存在較大差異。其中，對于U型礦井常用的抽采方法為頂板穿層鉆孔、采空區埋管等技術手段;對于Y形通風，抽采方式一般為沿空留巷的鉆孔抽采以及埋管抽采等，同時還包含地面抽采等技術。高抽巷瓦斯抽采技術一般用于瓦斯涌出量較大的高瓦斯礦井，其中，大直徑的穿層鉆孔方法也可以用于外錯尾巷工作面的瓦斯抽采。

3.3采后技術途徑

關于采掘工作完成后的瓦斯抽采，其主要目的為降低采空區的瓦斯含量，同時降低礦井巷道頂底部裂隙中的瓦斯含量及壓力，從而有效提升整個礦井的瓦斯抽采率及利用率。常用到采后抽采技術方法包含埋管抽采、地下鉆孔抽采以及地面鉆井抽采等。

四、綜合抽采的實際應用

4.1綜合抽采實例

某煤礦為煤與瓦斯突出礦井，核定年產能力為2.40Mt。煤礦開拓方式主要為斜井開拓，采煤方法為一次采全高長壁綜合機械化采煤，通風系統為中央并列式，通風方法為抽出式通風。煤層瓦斯壓力為1.20～1.40MPa，瓦斯含量為16.81～18.32m3/t，其中3#煤層瓦斯初壓為1.76～2.90MPa，瓦斯涌出量0.0033～0.2575m3/min3hm，平均約0.0754m3/min3hm。所以3#煤層作為瓦斯突出煤層，很有采用綜合抽采的必要性。3#煤層透氣性系數為0.1032～26.58m2/（MPa2·d），屬于較易抽采的可以抽采類型。采前抽采可采用穿層鉆孔技術進行抽采，從而大幅度降低瓦斯含量和壓力，有效消除瓦斯突出危險性。在開采過程中進行抽采時，采用上隅角插管瓦斯抽采方法可以有效降低上隅角瓦斯含量，結合采用采空區長立管瓦斯抽采方法，進一步增加了瓦斯抽采質量。其他相關瓦斯抽采技術在采中過程中的同時使用，同樣降低了工作面瓦斯涌出量。對密封采空區抽采的瓦斯可以加以利用，質量較好的高濃度瓦斯可用于礦井的瓦斯電廠。

4.2綜合抽采效果

通過對煤與瓦斯突出的礦井采取綜合抽采措施后，大大提高了瓦斯抽采量，為煤礦生產提供了安全保障。自從采用綜合抽采技術后，煤礦未發生一起瓦斯突出或者瓦斯超限事故。

五、結語

本文結合現階段煤礦瓦斯抽采的現狀，對目前較為常用的瓦斯抽采技術進行了綜合分析，主要分析了礦井生產過程中的采前、采中及采后三個階段的瓦斯抽采現狀，針對現階段瓦斯抽采技術的研究現狀提出了綜合抽采瓦斯的重要性以及其抽采的相關指標。本文以某煤礦作為研究對象，對其現階段所選用的綜合瓦斯抽采流程進行綜合分析研究，結果表明，綜合瓦斯抽采技術能夠有效降低礦井瓦斯濃度，提高礦井生產安全系數。

參考文獻：

[1]劉軍，夏會輝，楊宏民，等.煤與瓦斯突出煤層綜掘工作面瓦斯防治技術[J].煤炭科學技術，2012，40（4）：67～70.

[2]曹家琳，崔永國.煤礦重特大瓦斯突出事故宏觀特征研究[J].華北科技學院學報，2017，（3）.

[3]蘇暢，侯嘉穎.水力壓裂瓦斯驅替機理研究及工程實踐[J].煤炭技術，2017，（6）.

[4]龐潤芳，石瑩瑩，鄭坤燦，等.土壤、巖樣、水泥和煤的多孔介質結構特征研究進展[J].科學技術與工程，2017，（15）.

（作者單位：遼寧工程技術大學）

作者簡介：

張志佳（1999.10.15-），男，黑龍江省佳木斯市，漢族，本科，采礦工程。

鄒嘉暉（1999.9.25-），男，內蒙古赤峰市，漢族，本科，采礦工程。

胡依明（1999.9.29-），男，遼寧省綏中縣，滿族，本科，采礦工程。