淺析如何提升煤礦礦井瓦斯抽采率

【摘要】本文首先對(duì)煤礦開采過程中抽采瓦斯的目的做了總結(jié)和歸納，然后對(duì)煤礦礦井中的瓦斯抽采理念進(jìn)行了分析，重點(diǎn)對(duì)具體環(huán)境下的可用于提升瓦斯抽采率的鉆孔工藝、封孔工藝等進(jìn)行了詳細(xì)討論與研究。

【關(guān)鍵詞】煤礦開采；瓦斯；抽采理念；抽采率

煤炭是我國(guó)的主要能源之一，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步都具有非常重要的意義。但是隨著現(xiàn)有煤礦開采長(zhǎng)時(shí)間開采，煤礦礦井內(nèi)的開采條件急劇惡化，礦井內(nèi)瓦斯含量和瓦斯壓力逐年增大，礦井內(nèi)部地質(zhì)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，由多種原因造成的瓦斯爆炸、瓦斯燃燒以及瓦斯引起的窒息事故等頻繁發(fā)生。為降低因瓦斯引起的礦井事故，提升煤礦開采安全系數(shù)必須采用必要的瓦斯抽取手段?？蓱?yīng)用于煤礦礦井瓦斯抽采的方法很多，但是不同的抽采方法所能夠達(dá)到的抽采率不同，實(shí)際應(yīng)用中必須采用適當(dāng)?shù)?，先進(jìn)的抽采手段對(duì)礦井瓦斯進(jìn)行抽采。

1、煤礦礦井瓦斯抽采目的分析

瓦斯是煤礦礦井中常見的爆炸氣體之一，其在礦井中所占的體積百分比達(dá)到百分之五到百分之十五時(shí)就有極易引發(fā)瓦斯爆炸，若所占體積百分比超過百分之十五甚至?xí)l(fā)生瓦斯燃燒，這種狀況不僅會(huì)對(duì)煤礦礦井的開采帶來威脅，還容易造成相應(yīng)的地質(zhì)災(zāi)害。高體積分?jǐn)?shù)的瓦斯也會(huì)對(duì)礦工的人身安全造成危害，如引起窒息等。雖然煤礦礦井中的瓦斯是一種危險(xiǎn)氣體，但是其也是一種常見的氣體能源，如果能夠?qū)ζ溥M(jìn)行抽采和利用，同樣能夠?yàn)樯鐣?huì)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。

綜合來看，對(duì)煤礦礦井內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽采可以實(shí)現(xiàn)以下幾方面目的：（1）控制礦井內(nèi)的瓦斯體積分?jǐn)?shù)，避免發(fā)生危害，同時(shí)改善礦井內(nèi)的通風(fēng)條件；（2）降低煤礦區(qū)域的瓦斯含量，改善煤體強(qiáng)度；（3）增強(qiáng)能源的利用率；（4）降低溫室氣體對(duì)自然環(huán)境的污染。

2、煤礦礦井瓦斯抽采理念

總結(jié)我國(guó)煤礦瓦斯抽采相關(guān)內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，針對(duì)我國(guó)煤礦礦井瓦斯抽采的理念經(jīng)歷了四個(gè)主要階段。

第一個(gè)階段為局部防突。在我國(guó)煤礦開采早期還沒有對(duì)瓦斯與煤礦開采之間的關(guān)系形成一個(gè)較為清晰明確的認(rèn)識(shí)，更多的是借鑒國(guó)外先進(jìn)的瓦斯防治技術(shù)對(duì)煤礦開采過程中的瓦斯進(jìn)行處理。受限于上述原因，我國(guó)的瓦斯處理更加側(cè)重于預(yù)測(cè)和突出防治。

第二階段為先抽后采。隨著煤礦開采技術(shù)的進(jìn)步以及由瓦斯所造成的災(zāi)害或損失越來越嚴(yán)重，我國(guó)開始著手建立以“先抽后采”為根本的長(zhǎng)效防范機(jī)制，該機(jī)制可以將瓦斯治理前移，在開始階段消除瓦斯對(duì)煤礦開采的威脅。

第三階段為抽采達(dá)標(biāo)。隨著技術(shù)的進(jìn)步以及瓦斯抽采要求的變更，針對(duì)我國(guó)煤礦開采具體情況，相關(guān)部門又提出了多技術(shù)并施，確保抽采后礦井內(nèi)空氣瓦斯含量達(dá)標(biāo)的要求。

第四階段為區(qū)域防突。隨著開采難度加大、開采環(huán)境惡化等情況的出現(xiàn)，瓦斯已經(jīng)成為我國(guó)當(dāng)前時(shí)期引發(fā)煤礦事故的最主要原因。為確保煤礦開采的安全，保證生命和財(cái)產(chǎn)安全，相關(guān)部門又制定了“區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充”的相關(guān)原則，并要求各礦區(qū)嚴(yán)格執(zhí)行。

3、可用于提升瓦斯抽采效果的相關(guān)措施

3.1鉆孔抽采技術(shù)

（1）預(yù)抽鉆孔瓦斯抽采。通過對(duì)煤礦礦井瓦斯進(jìn)行預(yù)抽不僅可以消除瓦斯對(duì)煤礦開采帶來的安全威脅，還能夠提升瓦斯的抽放率和使用率，解決瓦斯?jié)舛瘸迒栴}。

首先按照煤礦開采具體環(huán)境開拓出底板巖巷或頂板巖巷（頂板巖巷的開拓主要用于急傾斜煤層），然后在需要進(jìn)行預(yù)抽的巖巷邊界打通與相鄰巖巷之間的通風(fēng)系統(tǒng)，之后在底板巖巷和邊界上山內(nèi)間隔一定距離進(jìn)行鉆場(chǎng)施工，在施工時(shí)需要注意的是穿層鉆孔盡量要使用網(wǎng)格式鉆孔，預(yù)抽煤層瓦斯，在工作面機(jī)巷和開切眼形成一個(gè)消除煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的保護(hù)條帶后，掘避煤層巷遂形成工作面系統(tǒng)。然后從工作面機(jī)巷和風(fēng)巷施工順層鉆孔（或交叉鉆孔），預(yù)抽開采區(qū)域煤層瓦斯，區(qū)域性消除開采區(qū)域的突出危險(xiǎn)性并降低煤層瓦斯含量。另外，在煤礦生產(chǎn)過程中，尤其是高瓦斯礦井，從瓦斯治理和利用的角度出發(fā)，經(jīng)常需要在煤層中布置一系列的鉆孔用于抽采或釋放瓦斯，以確保生產(chǎn)安全。沿煤層鉆孔，由于沒有無效進(jìn)尺，鉆孔進(jìn)尺少，成孔速度快，抽采效果好，所以如果施工條件允許時(shí)被作為首選預(yù)抽瓦斯鉆孔的施工方法。

（2）采空區(qū)瓦斯抽采。在采空區(qū)也會(huì)產(chǎn)生瓦斯的積累，對(duì)該部分可以采用適當(dāng)?shù)某椴煞绞竭M(jìn)一步提升瓦斯抽采率。最為常見的采空區(qū)瓦斯抽采方式為埋管抽采法，通常所埋設(shè)的抽采管的吸氣口被放置于底板等位置，但是這些位置所聚集的瓦斯量較低。為增大對(duì)采空區(qū)的抽采利用率可以在現(xiàn)有抽采技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)和完善，具體來說可以進(jìn)行如下處理：將抽采管吸氣口的位置抬高到某一瓦斯?jié)舛容^高的的位置，或?qū)τ谀承┩咚咕奂^為集中的采空區(qū)域間隔8至10米布置鉆孔，增加抽采半徑、抽采面積等。

（3）圍巖鉆孔與泄壓鉆孔瓦斯抽采。圍巖瓦斯抽采技術(shù)主要是在被保護(hù)層的反掘機(jī)巷卸壓線附近、風(fēng)巷等相關(guān)位置布置多個(gè)鉆孔，根據(jù)實(shí)際環(huán)境設(shè)定鉆孔的初始流量、瓦斯衰減系數(shù)等相關(guān)參數(shù)。泄壓瓦斯抽采技術(shù)主要是在上、下保護(hù)層中間隔一定距離布置卸壓鉆孔，未獲得較好的抽采和卸壓效果可以將間隔距離設(shè)定為不超過某一閾值，間隔距離越小則抽采強(qiáng)度越高，抽采率越高。

需要注意的是，鉆孔布置不是越密集越好，需要根據(jù)實(shí)際環(huán)境確定。

3.2對(duì)封孔工藝進(jìn)行優(yōu)化

對(duì)鉆孔進(jìn)行封孔可以有效防止瓦斯從鉆孔中泄露出來，提升瓦斯抽采率。對(duì)于本層鉆孔的封孔，可以將該鉆孔的封孔工作分為兩個(gè)部分，一部分為高分子樹脂材料的前端封堵，另一部分為水泥砂漿的后端封堵，總封堵長(zhǎng)度大致在12～16米之間即可。通過這種封堵方式可以將單孔內(nèi)的瓦斯抽采濃度提升至百分之三十以上。

總結(jié)

在煤礦抽采瓦斯不僅可以提高煤礦礦井的安全系數(shù)，還能夠提升能源的利用率，降低對(duì)環(huán)境的污染，是整個(gè)煤礦產(chǎn)業(yè)穩(wěn)健發(fā)展的可靠保障。在實(shí)際瓦斯抽采過程中要綜合分析礦井特征，采用先進(jìn)的、可行的瓦斯抽采技術(shù)提升瓦斯抽采濃度，增大瓦斯抽采率。