煤礦瓦斯的抽采技術(shù)探究

■趙明坤

（河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院河南鄭州450052）

煤礦瓦斯的抽采技術(shù)探究

■趙明坤

（河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院河南鄭州450052）

現(xiàn)階段，我國(guó)的國(guó)家經(jīng)濟(jì)在逐步增長(zhǎng)，能源經(jīng)濟(jì)成為發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要內(nèi)容。作為能源經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，煤炭經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變得尤為重要，煤炭開采的安全性管理工作非常重要，其中煤炭瓦斯抽采技術(shù)備受關(guān)注。煤炭瓦斯就是從煤、圍巖中所溢出來(lái)的CH4、CO2和N2等所組成的混合式氣體，會(huì)對(duì)人體構(gòu)成嚴(yán)重的危害，是導(dǎo)致煤礦事故的一個(gè)重要原因。為此，本文以河南大直徑高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)為例，就煤礦瓦斯的抽采技術(shù)進(jìn)行探究，以便為瓦斯的處理提供借鑒。

煤礦瓦斯 安全事故 抽采技術(shù)

新時(shí)期，社會(huì)發(fā)展對(duì)煤炭資源的需求量不斷增加，對(duì)煤炭的開采也在如火如荼的開展著，但是在開采過(guò)程中諸多安全事故的發(fā)生不得不予以重視。為了應(yīng)對(duì)瓦斯的威脅，科學(xué)家研究出了抽采技術(shù)，通過(guò)對(duì)瓦斯的抽采，以保護(hù)煤礦內(nèi)部環(huán)境的健康度。一般情況下，常見的抽采技術(shù)有交叉與平行鉆孔、網(wǎng)格抽采和高位抽采等多種方式，為保證煤礦開采的安全性，解決瓦斯問(wèn)題是當(dāng)前的首要任務(wù)。

1 煤礦瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀概述

1.1 常見瓦斯抽采技術(shù)

對(duì)于煤礦開采業(yè)來(lái)說(shuō)，瓦斯問(wèn)題一直是一個(gè)尖銳性的問(wèn)題，瓦斯是重要的清潔性能源，但是其在煤礦中含量過(guò)高，極易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。煤礦地區(qū)諸多爆炸事件的發(fā)生都與瓦斯含量過(guò)高存在重要的聯(lián)系，會(huì)導(dǎo)致煤礦的安全系數(shù)降低，處處彌漫著瓦斯，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生安全威脅，對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染，是當(dāng)前亟待解決的重要問(wèn)題。因此，應(yīng)將瓦斯進(jìn)行處理，運(yùn)用抽采技術(shù)來(lái)獲取瓦斯，即達(dá)到了環(huán)保的目的，也實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用。一般情況下，在煤礦領(lǐng)域，為了應(yīng)對(duì)瓦斯問(wèn)題，產(chǎn)生了多元化的瓦斯抽采技術(shù)，其主要包括鉆井抽采與專用巷道抽采法，都對(duì)瓦斯的抽采具有理想的效果。通常，鉆井抽采方法有埋管抽采、裂隙高位鉆孔開采、水平鉆孔抽采和地面垂直抽采等方式[1]；而專用巷道抽采法主要包括高位巷抽采、傾向高位巷抽采和尾巷抽采。在諸多外絲開采技術(shù)中，裂隙高位鉆孔抽采的應(yīng)用率最高，在本次研究中，就該項(xiàng)鉆孔瓦斯開采技術(shù)進(jìn)行分析與探究。

1.2 瓦斯技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

以往在開展瓦斯抽采作業(yè)時(shí)，極易產(chǎn)生瓦斯?jié)舛瘸瑯?biāo)或作業(yè)不規(guī)范等多項(xiàng)問(wèn)題，遇到此類問(wèn)題，可以運(yùn)用抽采技術(shù)對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，可大大節(jié)省通風(fēng)所帶來(lái)的費(fèi)用。運(yùn)用高位鉆孔抽采技術(shù)進(jìn)行抽采與處理后，從中獲取煤氣資源，可供居民日常生活使用[2]。新時(shí)期，若想達(dá)到理想的抽采效果，就應(yīng)對(duì)抽采技術(shù)進(jìn)行不斷的完善，運(yùn)用相對(duì)完善的抽采技術(shù)進(jìn)行抽采作業(yè)，必須具備足夠的通風(fēng)條件，以保證抽采作業(yè)的安全性，高位鉆孔抽采技術(shù)滿足了這一點(diǎn)。

2 煤礦瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)階段，就河南瓦斯抽采技術(shù)的分析，若是以高瓦斯采空區(qū)為研究對(duì)象，該地區(qū)主要運(yùn)用裂隙高位鉆孔抽采技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的抽采效率高，抽采量大，是現(xiàn)代瓦斯抽采的主打形式。在高瓦斯采空區(qū)，處于此區(qū)域的瓦斯?jié)舛认鄬?duì)較高，對(duì)抽采技術(shù)的要求就越高。采空區(qū)是煤礦建設(shè)與開采過(guò)程中的常見區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)存有大量的瓦斯，其主要來(lái)源是開采人員在作業(yè)時(shí)所泄露出來(lái)的，或者是該區(qū)域自身就存在的，瓦斯的濃度相對(duì)較高。為了探究現(xiàn)代化煤礦瓦斯抽采技術(shù)，本文結(jié)合河南高瓦斯采空區(qū)區(qū)域的抽采技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行分析，就大直徑的高位鉆孔抽采技術(shù)應(yīng)用細(xì)節(jié)進(jìn)行探究，具體技術(shù)操作細(xì)節(jié)探究如下：

其一，選擇合適的鉆孔層。裂隙帶是采空區(qū)上部巖層的一種，在進(jìn)行高位鉆孔抽采技術(shù)應(yīng)用的過(guò)程中，應(yīng)選擇裂隙帶作為鉆孔對(duì)象，借助各個(gè)裂隙間的聯(lián)通進(jìn)行相應(yīng)的擴(kuò)展，能夠保證抽采作業(yè)開展的順暢性。選擇裂隙帶的主要原因是由于冒落帶與下沉帶都不符合鉆孔的標(biāo)準(zhǔn)[3]，若選擇在冒落帶布置鉆孔，回采風(fēng)會(huì)對(duì)瓦斯產(chǎn)生稀釋性，會(huì)影響抽采量；若在下沉帶布置鉆孔，其不存在貫通性的裂隙，抽采工作的開展會(huì)受到很大的阻礙。

其二，科學(xué)確定鉆孔的角度與方位。鉆孔的位置要相對(duì)合理，應(yīng)該選擇在瓦斯相對(duì)集中的位置。通常條件下，工作面上方的15-25m左右是瓦斯相對(duì)集中的區(qū)域，可將鉆孔設(shè)置在此范圍內(nèi)。若開采的時(shí)間一致，當(dāng)孔徑較大時(shí)，其抽采的面積就越大，抽采瓦斯的量就越多，進(jìn)而擴(kuò)大瓦斯抽采的范圍。孔徑為40cm的要比孔徑為10cm的抽采量多出一倍，因此，根據(jù)這一原理，應(yīng)選擇直徑相對(duì)較大的鉆孔，進(jìn)而會(huì)取得理想的抽采效果。此外還要嚴(yán)格確認(rèn)鉆孔的角度設(shè)置，合理設(shè)置仰角的參數(shù)，對(duì)離層區(qū)的寬度、泄壓角等進(jìn)行明確的制定，合理設(shè)置鉆孔長(zhǎng)度系數(shù)與仰角參數(shù)，進(jìn)而得出合理的方位角，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔角度與方位的確認(rèn)。

其三，強(qiáng)調(diào)鉆場(chǎng)間設(shè)置的合理性。為了保證瓦斯抽采的效率，實(shí)現(xiàn)瓦斯抽采的不間斷性與連續(xù)性，應(yīng)合理設(shè)置鉆場(chǎng)的間距。間距的確定，要根據(jù)現(xiàn)已使用的鉆孔抽采范圍進(jìn)行間距的計(jì)算與控制，根據(jù)以往的鉆孔設(shè)置經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，若鉆孔大于30cm，間距則要控制在45m左右[4]，可有效增強(qiáng)瓦斯抽采的連續(xù)性與高效性。

其四，大直徑高位鉆孔抽采技術(shù)的應(yīng)用，要根據(jù)礦井的不同進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)置，以礦井類型為前提，合理的選擇抽放形式，局部抽放形式最為常見。在抽放環(huán)節(jié)，若想開展抽放作業(yè)應(yīng)該需要相應(yīng)的設(shè)備、機(jī)械進(jìn)行抽放操作，此處的抽放設(shè)備為水環(huán)式真空泵，該設(shè)備的使用方式是將其安裝在礦井下的泵房?jī)?nèi)，為了保證抽放質(zhì)量，應(yīng)在泵房?jī)?nèi)設(shè)置相應(yīng)的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測(cè)儀器，能夠?qū)ν饨z的濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)督與檢測(cè)，可為抽放工作提供借鑒。同時(shí)，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的濃度超標(biāo)緊急斷電裝置，以避免瓦斯超標(biāo)而引起的安全事故，保證煤礦系統(tǒng)的安全性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，強(qiáng)化對(duì)瓦斯的抽采非常關(guān)鍵，其決定著煤礦開采的安全性，運(yùn)用現(xiàn)代化不斷革新的抽采技術(shù)對(duì)瓦斯進(jìn)行處理，大大提高了抽采量，對(duì)瓦斯的抽采是一項(xiàng)重大進(jìn)步。通過(guò)對(duì)河南地區(qū)煤礦瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用分析，其主要應(yīng)用到了大直徑高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù)，并取得了滿意的應(yīng)用效果，值得在瓦斯抽采工作中的應(yīng)用，可大大提高煤礦開采的安全性。

[1]陳彬.煤礦瓦斯抽采技術(shù)分析 [J].經(jīng)營(yíng)管理者,2015,23:305.

[2]曹東亮.礦井瓦斯高效抽采技術(shù)管理探究 [J].能源與節(jié)能,2015,09:46-47.

[3]趙永剛.井下瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展 [J].科技傳播,2012,17:50+44.

[4]于國(guó)林.探究高瓦斯礦井采空區(qū)大直徑高位鉆孔瓦斯抽采技術(shù) [J].河南科技, 2014,13:26.

X752[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-475-1

趙明坤（1984～），男，工程師，研究方向?yàn)槊禾锏刭|(zhì)、煤層氣地質(zhì)和礦井地質(zhì)的勘查及科研。