煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)及應(yīng)用分析

王國富 蔣紹軍 郭偉 何興

摘要：隨著煤礦開采機(jī)械化水平的提高，以及特厚煤層一次采全高技術(shù)和綜采放頂煤技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用，工作面推進(jìn)速度越來越快，產(chǎn)量越來越高，加之隨著礦井開采向深部的延伸，煤層瓦斯含量越來越高，造成我國部分礦區(qū)工作面瓦斯涌出量急劇增加。對于煤與瓦斯突出煤層，還需要在開采前進(jìn)行瓦斯抽采消除其突出危險(xiǎn)性。然而單一的瓦斯抽采方式抽采能力有限，且在時(shí)間、空間上不能貫穿工作面瓦斯抽采的整個(gè)過程，單一的瓦斯抽采方法無法保證工作面的安全開采，因此，大至礦井，小至采掘工作面，在瓦斯抽采手段的運(yùn)用上必須堅(jiān)持多措并舉的思想，進(jìn)行礦井的綜合瓦斯抽采，確保礦井的運(yùn)行安全。

關(guān)鍵詞：煤礦瓦斯;綜合抽采;技術(shù)及應(yīng)用

1煤礦瓦斯綜合抽采分類

根據(jù)煤礦瓦斯抽采不同的分類形式，抽采方法較為多樣。具體可以按照煤層的開采時(shí)間、瓦斯抽采對象、抽采方式等分類模式進(jìn)行劃分。以煤礦瓦斯抽采時(shí)間維度劃分，在每個(gè)階段再進(jìn)行詳細(xì)類型劃分，其詳細(xì)劃分方式如表1所示。對于抽采方式的選擇，并非一個(gè)礦井窮盡所有抽采方式才是最好的，也并非窮盡所有的方式才稱作是煤礦瓦斯的綜合抽采[1]。同時(shí)，針對不同礦井，通過綜合抽采的實(shí)施，能夠使得煤礦抽采的各個(gè)階段達(dá)到各項(xiàng)考核指標(biāo)的要求，從而保證各項(xiàng)工作的全面進(jìn)行，提高礦井的運(yùn)營效率，保障煤礦的安全生產(chǎn)。

2常用的瓦斯抽采技術(shù)

①采前抽采技術(shù)

采前抽采的主要目的就是降低礦井中的瓦斯含量以及煤礦壓力，降低瓦斯事故發(fā)生的概率。單一煤層的抽采技術(shù)包括長鉆孔順層遞進(jìn)掩護(hù)瓦斯抽采法、地面鉆井抽采法、順層鉆孔以及穿層鉆孔瓦斯抽采法。由于我國煤層透氣性較差，因此施工人員在進(jìn)行抽采鉆孔時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量減小鉆孔之間的距離，根據(jù)礦井地理位置控制鉆孔的間距。

②采中抽采技術(shù)

采中抽采技術(shù)可以保證煤層工作面的施工安全，施工人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)礦區(qū)的通風(fēng)方式選擇最為合適的抽采方式。我國煤礦企業(yè)一般會(huì)采用采空區(qū)埋管抽采法、頂板走向穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法以及采空區(qū)插管抽采法等進(jìn)行U形通風(fēng)工作面的開采，采用沿空留巷埋管抽采法、沿空留巷穿層鉆孔抽采法以及地面鉆井抽采法等進(jìn)行Y性通風(fēng)工作面的開采。如果礦區(qū)的實(shí)際工作面瓦斯涌出量大于30m3/min，那么就需采用走向高抽巷法進(jìn)行開采，同時(shí)還要利用大直徑傾斜鉆孔法以及傾斜高抽巷法進(jìn)行外錯(cuò)尾巷的開采。

③采后抽采技術(shù)

采后抽采的主要工作內(nèi)容就是抽采頂部裂縫內(nèi)以及密封采空區(qū)的瓦斯，采后抽采技術(shù)可以提高礦區(qū)瓦斯的利用率，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。目前我國常用的采后抽采技術(shù)包括井下穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法以及密閉埋管抽采法等。采后抽采技術(shù)也是瓦斯抽采的重要內(nèi)容，因此煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)對于采后抽采技術(shù)的重視，保障瓦斯的開采安全。

3三區(qū)聯(lián)動(dòng)抽采技術(shù)在煤礦瓦斯防治中的有效應(yīng)用

三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體瓦斯抽采技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)就是先抽后采與瓦斯抽采、礦井建設(shè)以及采煤采氣統(tǒng)籌規(guī)劃之間的有效連接。以礦井具體規(guī)劃、瓦斯抽采為根據(jù)，能夠促進(jìn)區(qū)域間有序遞進(jìn)，并且還可使其與地面預(yù)充以及井下抽采技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，進(jìn)而提高瓦斯抽采效率[2]。將三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體瓦斯抽采技術(shù)應(yīng)用于煤礦瓦斯治理工作中起到顯著效果，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

可確保空間有效結(jié)合，并且得以良好實(shí)現(xiàn)，同時(shí)以井下抽采與地面準(zhǔn)備的有效結(jié)合為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)煤礦開采與瓦斯抽采之間的有效銜接。該技術(shù)的應(yīng)用對提高煤礦開采預(yù)先規(guī)劃效果也具有重要作用，可為后續(xù)抽采工作的順利進(jìn)行提供保障。將地面抽采、長鉆孔抽采以及三區(qū)聯(lián)動(dòng)立體瓦斯抽采方式相結(jié)合，可全面提高瓦斯抽采效率。在該技術(shù)的具體應(yīng)用過程中，需要做好區(qū)域劃分工作，確保井下與地面聯(lián)動(dòng)抽采順利進(jìn)行。就地面鉆井分布密度情況來看，應(yīng)以單井作為抽采工作的依據(jù)，同時(shí)明確抽采目標(biāo)與抽采時(shí)間。

①地面預(yù)抽

地面預(yù)抽是高瓦斯煤層向低瓦斯煤層轉(zhuǎn)變過程中最有效、最根本的措施。只有實(shí)現(xiàn)瓦斯地面預(yù)抽效果，才能有效規(guī)避瓦斯安全隱患，提高煤礦生產(chǎn)安全。無論是何種類型的煤礦開采，通過使用抽采方式使高濃度瓦斯向低瓦斯含量轉(zhuǎn)變，都是關(guān)鍵性的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在煤礦開采之前，進(jìn)行地面預(yù)抽，能夠有效降低煤層瓦斯含量，消除煤礦生產(chǎn)以及礦井建設(shè)過程中的安全隱患。不會(huì)對開采時(shí)間、空間以及抽采等造成不良影響，是地面預(yù)抽技術(shù)最顯著的特征。尤其是在大規(guī)模抽采井布置工作中，在煤礦開采前預(yù)留出足夠的時(shí)間，可確保大面積瓦斯抽采工作順利進(jìn)行。

②煤礦井上井下聯(lián)動(dòng)抽采

采用先地面后井下聯(lián)動(dòng)抽采的方式，并以煤礦規(guī)劃為根據(jù)，通過對地面預(yù)抽的方式開展，可使這一區(qū)域向著開拓準(zhǔn)備區(qū)方向轉(zhuǎn)變。就煤礦井下而言，應(yīng)高效實(shí)施貫通施工方式，針對地面上已經(jīng)存在的由抽采而導(dǎo)致的裂縫以及對應(yīng)的影響帶，采用水平長鉆孔，能夠?qū)⑵溆行ж炌āＭㄟ^形成直井壓裂裂縫、順層水平鉆孔，可在構(gòu)成立體抽采網(wǎng)方面起到重要作用。當(dāng)符合貫通要求后，需要立即停止相應(yīng)工作，同時(shí)使其逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛婢聟^(qū)域卸壓抽采方式，全面提升抽采效率，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約抽采時(shí)間的目的[3]。在實(shí)際開采過程中，應(yīng)積極改進(jìn)鉆孔布置方式，對鉆孔密度以及深度等數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化，提高順層鉆孔預(yù)抽效果。值得注意的是，對抽采半徑進(jìn)行有效測定，是優(yōu)化鉆孔密度工作的主要方式，只有合理布置鉆孔間距，才能有效避免受鉆孔間距過小而導(dǎo)致的抽采重疊問題，進(jìn)而有效解決抽采量減少等問題。

③井下遞進(jìn)抽采

應(yīng)用遞進(jìn)抽采技術(shù)，需要在多條巷道掘進(jìn)開展回采工作面的布置工作，同時(shí)應(yīng)預(yù)先實(shí)施外側(cè)巷道內(nèi)向下一個(gè)臨近工作面長鉆孔的活動(dòng)，促使相應(yīng)工作需求與鉆孔長度相符合。在掘進(jìn)過程中，還需要確保下一工作面掘采、開采工作順利進(jìn)行，要為其抽采預(yù)留出充足時(shí)間，進(jìn)而為抽采工作實(shí)施提供有利條件，將回采工作面的瓦斯量降至最低。在煤礦瓦斯防治過程中，還應(yīng)深入研究長鉆孔的抽采特點(diǎn)，精準(zhǔn)預(yù)測抽采效果，并以此為根據(jù)，提高參數(shù)選擇的科學(xué)性、合理性，進(jìn)而確保遞進(jìn)模塊抽采工作順利進(jìn)行。就長鉆孔而言，應(yīng)充分滿足其嚴(yán)封需求，促進(jìn)鉆孔抽采工作長遠(yuǎn)發(fā)展，同時(shí)提高抽采效率，提升抽采效果。

結(jié)束語：綜上所述，盡管也廣泛地應(yīng)用單一瓦斯抽采技術(shù)，可是其面臨不少缺陷，難以跟煤礦深層采掘的實(shí)際要求相適應(yīng)。鑒于此，需要結(jié)合煤層的地質(zhì)狀況，對一系列瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行全面的應(yīng)用，以使采掘煤礦的安全系數(shù)提升，最終實(shí)現(xiàn)理想的煤礦生產(chǎn)效益以及社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]俞啟香，王凱，楊勝強(qiáng).中國采煤工作面瓦斯涌出規(guī)律及其控制研究[J].中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2001（1）;

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[3]王海鋒，程遠(yuǎn)平等.近距離上保護(hù)層開采工作面瓦斯涌出及瓦斯抽采參數(shù)優(yōu)化[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010（4）;