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

關(guān)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(shù)應(yīng)用的必要性

煤礦瓦斯抽采工作涉及到的內(nèi)容相對(duì)比較多，具體包括通風(fēng)技術(shù)、預(yù)測(cè)技術(shù)以及具體的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象等多方面內(nèi)容。從目前實(shí)際情況來看，人們?cè)谕瓿擅旱V瓦斯治理工作時(shí)對(duì)瓦斯氣體的活動(dòng)量以及活動(dòng)規(guī)律并沒有一個(gè)相對(duì)清晰的認(rèn)識(shí)。我國煤層含量豐富的位置大多地形比較復(fù)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(shù)的應(yīng)用中，大部分工作人員認(rèn)為這二者之間的依賴度相對(duì)較高，但是這方面在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中缺少技術(shù)支撐，導(dǎo)致煤礦的瓦斯抽采工作不能及時(shí)有效做到位。

2瓦斯抽采影響半徑測(cè)試原理

①壓力指標(biāo)方式測(cè)驗(yàn)抽放干預(yù)范疇的主要原理是：抽放時(shí)間逐漸增加，抽放鉆孔的干預(yù)能力也逐漸增加，干預(yù)范疇的瓦斯壓力同樣會(huì)隨之減小，因此借助抽放鉆孔周邊孔洞內(nèi)瓦斯壓力波動(dòng)情況能夠測(cè)算抽放干預(yù)范圍[1]。實(shí)際的測(cè)算方式是：抽放鉆孔周邊固定間距建設(shè)平行測(cè)壓孔洞，測(cè)量礦層內(nèi)部瓦斯壓力。若是發(fā)現(xiàn)孔洞內(nèi)部壓力平穩(wěn)后，針對(duì)抽放鉆孔同時(shí)進(jìn)行抽采，施工期間觀察測(cè)壓壓力狀況，并且瓦斯抽放時(shí)間的增加，抽放干預(yù)范疇同樣隨之增加，在干預(yù)范疇中測(cè)壓孔洞年內(nèi)部瓦斯壓力逐漸減小。因此，依據(jù)瓦斯壓力變動(dòng)狀況能夠判定抽采干預(yù)范疇，若是發(fā)現(xiàn)瓦斯壓力偏高，具體施工期間則需要適當(dāng)?shù)慕档屯咚箟毫?，然后再判定干預(yù)范疇。②流量方式測(cè)驗(yàn)抽放干預(yù)范疇的主要原理是：順層排放孔洞的自然瓦斯流動(dòng)數(shù)量與抽采時(shí)間之間的聯(lián)系為反比，在排放孔洞周圍建設(shè)抽采孔洞，并且抽放時(shí)間的增加，抽放孔洞的干預(yù)范疇同樣會(huì)逐步的擴(kuò)大，若是干預(yù)范疇變大到排放孔洞周邊，因?yàn)橥咚怪饾u減少，排放孔洞內(nèi)部瓦斯流量則不會(huì)依照之前的負(fù)指數(shù)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(cè)驗(yàn)抽采干預(yù)范疇的主要原理是：抽放孔洞干預(yù)范圍內(nèi)的瓦斯會(huì)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(yàn)惰性氣體，抽放期間惰性氣體容易和瓦斯同時(shí)流入抽放孔洞中，因此借助惰性氣體的示蹤效用能夠準(zhǔn)確的判定測(cè)驗(yàn)位置與抽放干預(yù)范疇的關(guān)系。實(shí)際的測(cè)驗(yàn)方式是：在抽放孔洞周邊固定間距建設(shè)平行觀察孔洞。觀測(cè)孔洞中需要關(guān)注惰性氣體，進(jìn)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(cè)孔洞不在抽放干預(yù)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(xiàn)的頂板巖層縫隙和高抽巷當(dāng)作瓦斯輸出的路徑，因?yàn)樨?fù)壓的影響，回采部分中采空區(qū)域的瓦斯和保護(hù)層中卸壓瓦斯通過縫隙流通到巷道中，在經(jīng)由管道抽采出來，更適合用在被保護(hù)層處于頂板巖層縫隙區(qū)域之內(nèi)的卸壓瓦斯、開采區(qū)域流出量超高的相鄰保護(hù)層采掘工作面[2]。比較多見的包括走向高抽巷法。而當(dāng)?shù)刭|(zhì)結(jié)構(gòu)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(cuò)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(duì)煤層進(jìn)行回采的過程中，順著煤層的發(fā)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(yīng)力值較高的區(qū)域，但是不能超過應(yīng)力匯集區(qū)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(dòng)的區(qū)域通過注漿錨桿作業(yè)來強(qiáng)化圍巖的穩(wěn)固度，依照從頂板到兩幫的流程逐步開展工作，需要在每個(gè)未采動(dòng)區(qū)域頂板上鉆打多個(gè)注漿的孔洞，在兩幫上也需要布控上多個(gè)孔洞，依照工作面的特性來明確大采高工作面未經(jīng)采動(dòng)部分注漿工作的情況。

3.4上鄰近層抽采鉆孔參數(shù)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(zhì)量。大小適宜的孔洞，能夠降低鉆孔工作的勞動(dòng)量，拓展瓦斯抽采面積，提升單個(gè)孔洞抽采的時(shí)間和抽采量，強(qiáng)化瓦斯的抽取速度。而抽取瓦斯孔洞的大小重點(diǎn)是由煤層的賦予情況、機(jī)械設(shè)施和煤巖體的硬實(shí)度來決定的。抽取瓦斯孔洞之間的長距能夠決定項(xiàng)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(fā)泡材料封孔等為主，由于封孔不到位，封孔質(zhì)量差導(dǎo)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(duì)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(fā)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(fā)泡膨脹后抗壓強(qiáng)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(zhì)量，提高抽采效果，對(duì)封孔工藝進(jìn)行了改進(jìn)和創(chuàng)新，在傳統(tǒng)“兩堵一注”抽采鉆孔封孔基礎(chǔ)上，如下圖所示，設(shè)計(jì)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?jiǎng)?chuàng)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(shè)計(jì)，在中部注漿段注漿過程中，在三通的一個(gè)出口可通過抽采泵輔助排氣提高了注漿液驅(qū)替空氣效率;三是孔口增加了溢流閥，當(dāng)孔內(nèi)封孔段整體達(dá)到設(shè)計(jì)壓力時(shí)溢流閥注漿液擠出，有明確的注漿完成標(biāo)志。

3.6效果分析

綜合煤礦布局情況和后期的開采規(guī)劃，采掘的深度在持續(xù)提升。而隨著深度的提升煤層所處的地質(zhì)環(huán)境也變得更加復(fù)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(nèi)瓦斯的含量降至最低，對(duì)礦下進(jìn)風(fēng)掘進(jìn)工作面瓦斯的實(shí)際流出量，制定了掘進(jìn)工作與抽采同時(shí)進(jìn)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(jìn)工作面瓦斯流出量上發(fā)揮了良好成效，確保了掘進(jìn)工作面施工的安全性。

結(jié)束語：總而言之，在我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的時(shí)期煤礦資源起到了重要的推動(dòng)作用，并且在可預(yù)見的將來煤礦資源必然會(huì)持續(xù)占據(jù)相對(duì)比較重要的位置，尤其是我國煤炭資源量相對(duì)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(jìn)煤礦開采企業(yè)的健康發(fā)展，同時(shí)對(duì)于周邊環(huán)境的保護(hù)也能起到重要的幫助作用。

參考文獻(xiàn)

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