探討礦井瓦斯抽采的必要性及抽采方法

王國富 蔣紹軍 張宜海 郭偉

摘要：煤層當中含有大量的瓦斯，隨著煤層的開采挖掘會被逐步釋放出來，瓦斯在單位體積內如果積累過多，很容易產生燃燒甚至爆炸的事故，所以在煤礦安全管理當中瓦斯的抽采工作一直處在非常重要的位置。

關鍵詞：礦井瓦斯抽采;必要性;抽采方法

1煤與瓦斯抽采治理技術應用的必要性

煤礦瓦斯抽采工作涉及到的內容相對比較多，具體包括通風技術、預測技術以及具體的瓦斯動力現象等多方面內容。從目前實際情況來看，人們在完成煤礦瓦斯治理工作時對瓦斯氣體的活動量以及活動規律并沒有一個相對清晰的認識。我國煤層含量豐富的位置大多地形比較復雜，這也給瓦斯的抽采工作造成了一定的難度，在煤礦瓦斯抽采治理技術的應用中，大部分工作人員認為這二者之間的依賴度相對較高，但是這方面在實際應用當中缺少技術支撐，導致煤礦的瓦斯抽采工作不能及時有效做到位。

2瓦斯抽采影響半徑測試原理

①壓力指標方式測驗抽放干預范疇的主要原理是：抽放時間逐漸增加，抽放鉆孔的干預能力也逐漸增加，干預范疇的瓦斯壓力同樣會隨之減小，因此借助抽放鉆孔周邊孔洞內瓦斯壓力波動情況能夠測算抽放干預范圍[1]。實際的測算方式是：抽放鉆孔周邊固定間距建設平行測壓孔洞，測量礦層內部瓦斯壓力。若是發現孔洞內部壓力平穩后，針對抽放鉆孔同時進行抽采，施工期間觀察測壓壓力狀況，并且瓦斯抽放時間的增加，抽放干預范疇同樣隨之增加，在干預范疇中測壓孔洞年內部瓦斯壓力逐漸減小。因此，依據瓦斯壓力變動狀況能夠判定抽采干預范疇，若是發現瓦斯壓力偏高，具體施工期間則需要適當的降低瓦斯壓力，然后再判定干預范疇。②流量方式測驗抽放干預范疇的主要原理是：順層排放孔洞的自然瓦斯流動數量與抽采時間之間的聯系為反比，在排放孔洞周圍建設抽采孔洞，并且抽放時間的增加，抽放孔洞的干預范疇同樣會逐步的擴大，若是干預范疇變大到排放孔洞周邊，因為瓦斯逐漸減少，排放孔洞內部瓦斯流量則不會依照之前的負指數曲線軌跡變化，因此能夠借助排放孔洞的流量表情況判定抽放范圍。③示蹤氣體方式測驗抽采干預范疇的主要原理是：抽放孔洞干預范圍內的瓦斯會二次理想抽放孔洞，若是間隔抽放孔洞固定間距的礦體中灌注比較方便檢驗惰性氣體，抽放期間惰性氣體容易和瓦斯同時流入抽放孔洞中，因此借助惰性氣體的示蹤效用能夠準確的判定測驗位置與抽放干預范疇的關系。實際的測驗方式是：在抽放孔洞周邊固定間距建設平行觀察孔洞。觀測孔洞中需要關注惰性氣體，進行抽放期間，擦眼抽放孔洞中惰性氣體含量，若是抽放孔洞中沒有惰性氣體，證明觀測孔洞不在抽放干預范疇中。

3礦井瓦斯抽采方法

3.1采前抽采

相鄰煤層高抽巷卸壓瓦斯抽取方式主要是將開采后出現的頂板巖層縫隙和高抽巷當作瓦斯輸出的路徑，因為負壓的影響，回采部分中采空區域的瓦斯和保護層中卸壓瓦斯通過縫隙流通到巷道中，在經由管道抽采出來，更適合用在被保護層處于頂板巖層縫隙區域之內的卸壓瓦斯、開采區域流出量超高的相鄰保護層采掘工作面[2]。比較多見的包括走向高抽巷法。而當地質結構和走向高抽巷布控難度較高的情況下，通常更適合利用傾斜高抽巷方式來抽取裂隙地帶的瓦斯氣體，這一抽取方式更適合用在具有外錯尾巷的回采工作面中。

3.2采中抽采

依層鉆孔抽取瓦斯氣體，布控鉆孔的方法為：在對煤層進行回采的過程中，順著煤層的發展方向或者傾斜方向鉆打順層孔洞，以抽取出本煤層中的瓦斯。順煤層走向打出的孔洞間隔距離是2～3m，如果煤層厚度較高可在垂向上鉆打2～3m孔洞，孔洞穿過應力值較高的區域，但是不能超過應力匯集區域，通常為10～15m的長距。

3.3注漿施工工藝

在工作面中沒有采動的區域通過注漿錨桿作業來強化圍巖的穩固度，依照從頂板到兩幫的流程逐步開展工作，需要在每個未采動區域頂板上鉆打多個注漿的孔洞，在兩幫上也需要布控上多個孔洞，依照工作面的特性來明確大采高工作面未經采動部分注漿工作的情況。

3.4上鄰近層抽采鉆孔參數的確定

明確抽采鉆孔的直徑長度。抽采孔洞的大小在很大程度上決定著瓦斯抽采的速度和質量。大小適宜的孔洞，能夠降低鉆孔工作的勞動量，拓展瓦斯抽采面積，提升單個孔洞抽采的時間和抽采量，強化瓦斯的抽取速度。而抽取瓦斯孔洞的大小重點是由煤層的賦予情況、機械設施和煤巖體的硬實度來決定的。抽取瓦斯孔洞之間的長距能夠決定項目的工作量和瓦斯抽取的量，適宜的孔洞距離能夠提升鉆孔的有效利用率。

3.5封孔工藝

目前采用的瓦斯抽采鉆孔封孔方法，以水泥砂漿封孔、高分子發泡材料封孔等為主，由于封孔不到位，封孔質量差導致抽采濃度低，存在安全隱患。水泥砂漿凝固后易收縮變形，對于水平或近水平孔，由于重力作用砂漿沉淀與鉆孔之間形成空間;高分子發泡材料主要以聚氨酯為主要材料，加入不同的配料而成，其發泡膨脹后抗壓強度低、可壓縮量大、滲透性差，無法阻止鉆孔的蠕變和裂隙漏氣通道的形成。為了保證鉆孔的封堵質量，提高抽采效果，對封孔工藝進行了改進和創新，在傳統“兩堵一注”抽采鉆孔封孔基礎上，如下圖所示，設計抽采鉆孔“兩堵一注一返”新型囊袋封堵工藝，該封孔工藝主要創新之處在于：一是中部注漿段加裝了帶篩孔、濾布的濾水濾氣段，增加了空氣和水的擠出通道;二是在孔口增加了帶三通的返漿管設計，在中部注漿段注漿過程中，在三通的一個出口可通過抽采泵輔助排氣提高了注漿液驅替空氣效率;三是孔口增加了溢流閥，當孔內封孔段整體達到設計壓力時溢流閥注漿液擠出，有明確的注漿完成標志。

3.6效果分析

綜合煤礦布局情況和后期的開采規劃，采掘的深度在持續提升。而隨著深度的提升煤層所處的地質環境也變得更加復雜、瓦斯氣體含量也在不斷提高。想要有效縮減巷道挖掘過程中瓦斯氣體的流出量，把一定空間范圍內瓦斯的含量降至最低，對礦下進風掘進工作面瓦斯的實際流出量，制定了掘進工作與抽采同時進行、本煤層抽取和相鄰煤層抽取瓦斯的綜合性控制方案，在控制掘進工作面瓦斯流出量上發揮了良好成效，確保了掘進工作面施工的安全性。

結束語：總而言之，在我國經濟快速發展的時期煤礦資源起到了重要的推動作用，并且在可預見的將來煤礦資源必然會持續占據相對比較重要的位置，尤其是我國煤炭資源量相對比較大，這種情況下做好煤礦開采過程中的瓦斯抽采工作是保證煤炭安全開采的必然要求，做好瓦斯的治理工作不僅能夠促進煤礦開采企業的健康發展，同時對于周邊環境的保護也能起到重要的幫助作用。

參考文獻

[1]曹良偉.李村煤礦瓦斯抽采技術研究與應用[J].煤炭與化工，2019，42（11）：112-114.

[2]張帥.黃白茨煤礦021205工作面下向鉆孔瓦斯抽采效果[J].能源科技，2020，18（2）：23-25.