淺談煤礦瓦斯抽采精細化建設(shè)

馬杰

冀中能源峰峰集團大社礦 河北邯鄲 056000

①瓦斯抽采礦井應(yīng)保證開拓煤量、準(zhǔn)備煤量、回采煤量與抽采達標(biāo)煤量相對平衡，瓦斯抽采工程與開拓工程同步設(shè)計、超前施工，同步投入使用。瓦斯抽采礦井每年須對抽采達標(biāo)煤量進行評價，并依據(jù)礦井瓦斯抽采達標(biāo)煤量編制礦井年度生產(chǎn)計劃，計劃開采煤量嚴禁超過抽采達標(biāo)煤量。礦井應(yīng)保證瓦斯抽采量、瓦斯風(fēng)排量、殘余可解吸瓦斯量“三量”符合規(guī)定要求。②瓦斯抽采礦井須建立瓦斯抽采管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實時監(jiān)控管網(wǎng)中甲烷濃度、負壓、流量、溫度、一氧化碳等參數(shù)以及設(shè)備的開停狀態(tài)，具備自動統(tǒng)計抽采純量和累計抽采量功能。瓦斯抽采參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)與礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)（或接入安全監(jiān)控系統(tǒng)），并能實時傳輸抽采管網(wǎng)的監(jiān)控參數(shù)。瓦斯抽采礦井須裝備鉆孔測斜儀和瓦斯抽采綜合參數(shù)測定儀。③地面永久及井下移動抽采泵站、井巷揭煤工作面、預(yù)抽煤層瓦斯評價單元，須安裝瓦斯抽采自動和人工計量裝置，實現(xiàn)連續(xù)自動計量。瓦斯抽采量及預(yù)抽效果評價須依據(jù)抽采自動計量數(shù)據(jù)，自動計量與人工計量數(shù)據(jù)每周至少進行1次比對，誤差＞5%時以低值數(shù)據(jù)為準(zhǔn)計入評價。④瓦斯抽采礦井應(yīng)試驗考察不同抽采方式、方法條件下的煤層瓦斯抽采效果，根據(jù)抽采參數(shù)、抽采時間和抽采效果之間的關(guān)系，合理確定煤層瓦斯抽采超前時間。煤礦企業(yè)應(yīng)明確本單位預(yù)抽評價單元最小區(qū)段長度和預(yù)抽鉆孔最短抽采時間。⑤抽采瓦斯鉆孔設(shè)計須依據(jù)經(jīng)考察的鉆孔抽采半徑設(shè)計，鉆孔控制范圍和間距須符合規(guī)定，確保礦井抽采能力、抽采時間、抽采率最大化。鉆孔設(shè)計包含柱狀圖、鉆孔布置平面圖、剖面圖、斷面圖（所有圖紙須按比例繪制）、每個鉆孔的參數(shù)（孔徑、開孔位置、方位角、傾角、孔深、終孔位置）、鉆孔預(yù)計見煤、巖長度，須在鉆孔施工措施中明確規(guī)定封孔工藝和參數(shù)。⑥瓦斯抽采鉆孔施工應(yīng)符合設(shè)計參數(shù)要求，鉆孔施工過程應(yīng)做好記錄，松軟煤層鉆進應(yīng)全程下護孔套管，每個鉆孔施工完畢后須進行驗收，用鉆孔實際參數(shù)與設(shè)計參數(shù)分析對比，發(fā)現(xiàn)鉆孔控制范圍或間距不符合設(shè)計應(yīng)及時補打鉆孔，嚴禁出現(xiàn)抽采“空白帶”。

2 瓦斯抽采精細化管理要求

礦井確定開拓和開采布局時，應(yīng)當(dāng)充分考慮瓦斯抽采達標(biāo)需要的工程和時間，確保瓦斯抽采系統(tǒng)工程超前、能力充足、設(shè)施完備、計量準(zhǔn)確。

（1）煤層群開采的礦井，應(yīng)當(dāng)部署抽采采動卸壓瓦斯的配套工程。

（2）開采保護層時，必須布置對被保護層進行瓦斯抽采的配套工程，確保抽采達標(biāo)。

（3）在煤層底（頂）板布置專用抽采瓦斯巷道，采用穿層鉆孔抽采瓦斯時，其專用抽采瓦斯巷道應(yīng)當(dāng)滿足下列要求：①巷道的位置、數(shù)量應(yīng)當(dāng)滿足可實現(xiàn)抽采達標(biāo)的抽采方法的要求；②巷道施工應(yīng)當(dāng)滿足抽采達標(biāo)所需的抽采時間要求；③敷設(shè)抽采管路、布置鉆場及鉆孔的抽采巷道采用礦井全風(fēng)壓通風(fēng)時，巷道風(fēng)速不得低于0.5m/s。

瓦斯抽采系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)當(dāng)遵循工程超前、能力充足、設(shè)施完備、計量準(zhǔn)確要求；瓦斯抽采管理應(yīng)當(dāng)做到機構(gòu)健全、制度完善、措施重效、監(jiān)督到位。同步推進瓦斯抽采能力、時間、抽采率最大化，鉆孔施工、驗證上圖、效果評價等達標(biāo)評判重點環(huán)節(jié)規(guī)范化，抽采管路連接、計量儀器儀表安裝等現(xiàn)場管理精細化，鉆孔施工視頻監(jiān)控、隨鉆測量、抽采參數(shù)自動計量等信息化，確保瓦斯抽采量、瓦斯風(fēng)排量、殘余可解吸瓦斯量符合規(guī)定要求，嚴禁計劃開采煤量超過瓦斯治理達標(biāo)煤量。

3 瓦斯科學(xué)化、精細化抽采的研究

3.1 要有遵從瓦斯解吸自然規(guī)律的科學(xué)化抽采參數(shù)設(shè)計

包括鉆孔設(shè)計、鉆孔封孔、孔口負壓、風(fēng)量匹配等。煤層瓦斯的解吸遵從自然的科學(xué)規(guī)律，從開始到逐步衰減有一個內(nèi)在的規(guī)律，人為的技術(shù)干預(yù)多為物理性的，對瓦斯抽采量的增加會起到很大的促進作用，但物理措施后較高的負壓和流量反而會引起解吸通道的堵塞和周邊空氣的混入，造成抽采濃度的下降，會很快抵消掉先前采取的物理措施效果。因此，在抽采參數(shù)上要充分考慮該因素，要采用合理的負壓、風(fēng)量匹配[1]。

3.2 要有瓦斯抽采精細化方案、技術(shù)要求

瓦斯抽采礦井應(yīng)當(dāng)根據(jù)井上（下）條件、煤層賦存、地質(zhì)構(gòu)造、開拓開采部署、瓦斯來源和涌出特點等情況具體制定地面預(yù)抽采、井上下聯(lián)合抽采、井下區(qū)域遞進式抽采、邊采掘邊抽采、采空區(qū)抽采等抽采達標(biāo)工藝方案。

關(guān)于抽采達標(biāo)工藝方案的選擇其中重點要說的是卸壓瓦斯抽采的工藝方案應(yīng)當(dāng)根據(jù)鄰近煤層瓦斯含量、層間距離與巖性、工作面瓦斯涌出來源分析等進行，采用多種方式實施綜合抽采。

瓦斯抽采礦井應(yīng)試驗考察不同抽采方式、方法條件下的煤層瓦斯抽采規(guī)律，根據(jù)抽采參數(shù)、抽采時間和抽采效果之間的關(guān)系，確定合理抽采方式下的抽采超前時間，并結(jié)合抽采工程周期，安排抽采、掘進、回采三者之間的關(guān)系。

瓦斯抽采礦井應(yīng)開展煤層瓦斯壓力、煤層瓦斯含量、鉆孔瓦斯抽采半徑、煤層透氣性系數(shù)、鉆孔瓦斯流量衰減系數(shù)、預(yù)抽煤層瓦斯噸煤鉆孔量、預(yù)抽評價單元最小區(qū)段長度、預(yù)抽鉆孔最短抽采時間等基礎(chǔ)參數(shù)的測定工作以及采用水力壓裂、水力沖孔、水力割縫、深孔爆破等增透技術(shù)時的效果考察工作。

區(qū)域及采掘工作面進行瓦斯抽采前，必須根據(jù)煤層原始含量、可抽采時間、抽采系統(tǒng)能力、衰減系數(shù)、煤層透氣性、抽采半徑、地質(zhì)等參數(shù)情況，合理進行施工設(shè)計。

4 對于瓦斯抽放技術(shù)的展望

應(yīng)該從各方面出發(fā)，研究高效高產(chǎn)采煤工作面抽放瓦斯率的方法，對采空區(qū)瓦斯抽放技術(shù)進行針對性研究，優(yōu)化完善瓦斯抽放泵的性能；研究強力鉆機和高性能的鉆具，力爭能夠打出深孔、大直徑孔。此外，也應(yīng)該重視對抽放方法的選擇，因地制宜選擇合適的抽放方法，并且要加強對瓦斯抽放重要性的認識，完善瓦斯抽放相關(guān)機制體系，增大相應(yīng)設(shè)備的投入，保證瓦斯的安全抽放，保證開采安全。

5 結(jié)語

目前，先進的監(jiān)測監(jiān)控、自動化控制、智能裝備的發(fā)展也已經(jīng)為煤礦瓦斯精細化抽采系統(tǒng)建設(shè)奠定了可靠的設(shè)備基礎(chǔ)，煤礦瓦斯精細化抽采建設(shè)對我國煤礦安全生產(chǎn)意義重大。