瓦斯抽采的必要性及抽采方法探討

胡經(jīng)偉

陜西建新煤化有限責(zé)任公司，中國·陜西 延安 727300

1 引言

煤礦開采的安全問題一直都受國家與煤礦企業(yè)所重視。在開采的過程中，開采設(shè)備的故障，內(nèi)部粉塵的堆積等問題都會產(chǎn)生一定的安全隱患，影響到礦井開采工作的安全。而在這些問題中，影響范圍最大，危害最為嚴(yán)重的就是瓦斯危害。在礦井內(nèi)瓦斯?jié)舛忍嵘?，會讓開采人員的呼吸狀態(tài)受到影響，如果在這種情況下不對瓦斯問題加以處理，就會讓爆炸事故的風(fēng)險在這一過程中不斷提升，一旦發(fā)生事故就會產(chǎn)生不可挽回的影響。所以，在礦井的開采過程中，需要重視對瓦斯問題的治理工作，可以通過抽采的方式，將礦井內(nèi)部的瓦斯進(jìn)行排除與利用。雖然現(xiàn)階段對瓦斯的利用率相對較低，但依舊可以用于發(fā)電、發(fā)熱等方面，論文對抽采技術(shù)的具體內(nèi)容與利用情況進(jìn)行了一定研究，希望改善上述問題。

2 在礦井開展抽采工作的必要性

礦井內(nèi)部一般都會有較為復(fù)雜的地質(zhì)條件，自身在進(jìn)行通風(fēng)通道建設(shè)的過程中就會存在一定的難度，所對應(yīng)抽采工作的難度將會進(jìn)一步的提升。這一問題也是目前很多煤礦企業(yè)在了解風(fēng)險的情況下依舊不進(jìn)行抽采的主要原因。使早些年中國瓦斯爆炸的事故經(jīng)常造成大量的人員傷亡。在礦山所有的傷亡事故中，瓦斯爆炸也一直占據(jù)著最多的傷亡數(shù)量與最頻繁的事故頻率，這讓中國煤礦產(chǎn)業(yè)一直屬于危險性極高的產(chǎn)業(yè)類型。特別是在瓦斯?jié)舛雀叩拿禾繉舆M(jìn)行開采時，因?yàn)殚_采會對礦山內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞，這些部分的上部巖層出現(xiàn)破損后會使巖層上方的氣體通過破損泄露在礦洞內(nèi)部，讓礦洞內(nèi)部的瓦斯氣體含量進(jìn)一步提升。

3 瓦斯抽采影響半徑的測試原理

一般對瓦斯抽采效果的測試會通過壓力進(jìn)行判斷，根據(jù)抽采時間的變動，抽采作業(yè)對于礦井內(nèi)部氣壓的影響也會不斷提升，內(nèi)部瓦斯所產(chǎn)生的壓力狀況也會不斷的降低，在這種情況下通過對抽采孔洞進(jìn)行瓦斯含量的測量就能夠判斷實(shí)際的抽采效果。在實(shí)際進(jìn)行抽采時，會在抽采位置處設(shè)立兩個相互平行的壓力測量孔洞，通過孔洞來進(jìn)行礦洞內(nèi)部的壓力測試，當(dāng)整體壓力處于穩(wěn)定狀態(tài)后，就可以在兩處孔洞進(jìn)行同時的抽采工作，并實(shí)時監(jiān)測兩處空洞的壓力變動情況與瓦斯含量的變動。在這一過程中，孔洞內(nèi)的瓦斯含量與瓦斯壓力將會不斷降低，根據(jù)壓力與瓦斯含量所表現(xiàn)出的數(shù)據(jù)，就能夠完成對瓦斯含量的判斷[1]。

根據(jù)流量進(jìn)行瓦斯抽采效果測試時，會在孔洞出對瓦斯的流量與抽采的時間進(jìn)行記錄。并在抽采孔洞位置處設(shè)立多個孔洞位置，以便于根據(jù)時間的推移，對孔洞的影響情況進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)影響逐漸擴(kuò)大時，孔洞瓦斯的流量將會發(fā)生變化，通過變化情況就可以判斷孔洞內(nèi)部瓦斯流量的變化。

根據(jù)示蹤氣體進(jìn)行瓦斯抽采效果測試時，會通過抽采孔洞對礦道內(nèi)部灌入不易發(fā)生形態(tài)轉(zhuǎn)變的惰性氣體。惰性氣體在灌入時會與瓦斯氣體同時經(jīng)過抽放孔洞出，根據(jù)惰性氣體的位置就能夠判斷瓦斯在進(jìn)行抽采過程中所產(chǎn)生的變動情況。

4 瓦斯抽采方法的選擇

中國在現(xiàn)階段主要采取施工層、鄰近層與采空位置的瓦斯抽采方式。這些瓦斯抽采方式本身根據(jù)抽采位置的不同會有方法上的區(qū)別。一般會根據(jù)實(shí)際的礦井情況進(jìn)行抽采方法的選擇。首先開采團(tuán)隊(duì)會根據(jù)礦井所在的位置與內(nèi)部的巖石就夠構(gòu)成，選擇對應(yīng)的開采方法，不同的開采方法在效率上有所差別，但整體的原理上都存在互通性。在地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，就需要根據(jù)瓦斯的含量與瓦斯涌出的位置選擇對應(yīng)的開采方式，在結(jié)合瓦斯含量選擇開采方式是，需要綜合考慮不同抽采方式的難度與成本上的消耗，選擇適合地質(zhì)條件與實(shí)際狀況的抽采方式，讓礦井能夠在安全抽采的同時，降低一部分的抽采成本[2]。

5 抽采方法

5.1 采前抽采

當(dāng)?shù)V井與礦層之間出現(xiàn)瓦斯泄露后，如果是因?yàn)榈V井頂部的巖層出現(xiàn)破裂情況導(dǎo)致瓦斯在礦井內(nèi)部大量的泄露。這一過程中，因?yàn)閴毫Φ霓D(zhuǎn)變，瓦斯在進(jìn)行抽采時會產(chǎn)生較大的壓強(qiáng)，并迅速地通過巖層的裂縫進(jìn)入到礦井內(nèi)部。在這種情況下，就需要通過裂縫連接瓦斯排放管道，以便于較高效率地進(jìn)行瓦斯的抽采工作。這一方式在頂層巖層出現(xiàn)破裂后有著較為廣泛的應(yīng)用，一般會在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中應(yīng)用。但如果泄漏原因不屬于頂層巖層破裂，其開抽采的效果與效率就會受到影響，所以一般會根據(jù)實(shí)際的狀況調(diào)整為高抽巷或斜抽巷的方法進(jìn)行抽采[3]。

5.2 注漿施工工藝

注漿這一方式會在進(jìn)行抽采前對巖層進(jìn)行提前的加固，避免巖層位置在抽采與施工的過程中出現(xiàn)破裂的情況。如果頂層巖層沒有空洞的存在，則需要通過額外打孔的方式，在孔洞內(nèi)部進(jìn)行注漿施工，以此來提升巖層周邊的穩(wěn)定性。

5.3 其他技術(shù)的應(yīng)用

在進(jìn)行抽采的過程中，還需要對礦井內(nèi)部關(guān)鍵的位置處進(jìn)行一定的管理與加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的工作，對于抽采位置的孔洞也需要確保強(qiáng)度，避免在抽采的過程中，孔洞與主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變動。同時，在進(jìn)行抽采時，也需要對礦井下的瓦斯含量與抽采空洞的瓦斯含量等數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時的檢測，地上地下的數(shù)據(jù)需要實(shí)時保持傳輸與比對，整體上進(jìn)行瓦斯氣體的全面管控工作，避免礦井內(nèi)部含有大量的有害瓦斯氣體，影響到工作的開展與進(jìn)行。最后，在通風(fēng)的過程中，需要合理地設(shè)計通風(fēng)孔洞的位置，根據(jù)礦井內(nèi)部結(jié)構(gòu)的排布，進(jìn)行通風(fēng)空洞的設(shè)計，合理的通風(fēng)孔洞可以降低一大部分因?yàn)槌椴伤a(chǎn)生的成本。在完成通風(fēng)孔洞高的設(shè)計時，有條件的礦產(chǎn)企業(yè)也可以在地表設(shè)立風(fēng)力觀測站，根據(jù)風(fēng)力的變動與風(fēng)險的變化，對通風(fēng)孔洞進(jìn)行針對性的設(shè)計，確保通風(fēng)孔洞能夠?qū)崟r保持通風(fēng)的效果，讓企業(yè)的瓦斯抽采難度可以得到一定程度的降低，避免因?yàn)橥L(fēng)效果受到山體或風(fēng)力的阻礙而受到影響，保障通風(fēng)的正常進(jìn)行。

6 結(jié)語

在進(jìn)行煤礦開采的過程中，因?yàn)橥咚沟葐栴}，礦井開采工作的風(fēng)險問題一直相對較高，因?yàn)榈V井開采而產(chǎn)生的安全風(fēng)險問題在近些年也相對較為頻繁，嚴(yán)重地危害著開采人員的生命安全。但正是因?yàn)槠溟_采的難度與風(fēng)險一直較高，所以礦產(chǎn)企業(yè)在開采時，應(yīng)當(dāng)注重對瓦斯的抽采工作，利用正確的抽采方式，通過控制礦井內(nèi)部的瓦斯含量來降低礦井內(nèi)的安全風(fēng)險，讓礦井內(nèi)部的安全能夠得到一定程度的保障，為工作人員的生命安全與企業(yè)的財產(chǎn)安全提供保障，確保礦井高的開采工作能夠安全的展開。以此來確保礦產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。