煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實(shí)踐與作用

摘 要：煤礦瓦斯具有兩面性，其既是一種威脅安全生產(chǎn)的有害的物質(zhì)，也是一種很重要的清潔能源。在突出礦井煤炭的開(kāi)采過(guò)程中，如果不能采取有效措施進(jìn)行瓦斯治理，就有可能發(fā)生瓦斯爆炸、突出等事故，給人員生命和財(cái)產(chǎn)帶來(lái)威脅。因此，必須對(duì)瓦斯進(jìn)行有效治理，這一工作也是突出礦井煤炭開(kāi)采工作中的重點(diǎn)與難點(diǎn)。對(duì)瓦斯的治理是礦井安全生產(chǎn)的前提，其中，“先抽后采”技術(shù)的實(shí)踐能夠降低煤礦瓦斯安全事故的發(fā)生概率，保障安全生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：煤礦；瓦斯治理；先抽后采

中圖分類號(hào)：TD712.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）29-0243-02

1 引 言

在我國(guó)的煤礦開(kāi)采和瓦斯治理工作中，“先抽后采、檢測(cè)監(jiān)控、以風(fēng)定產(chǎn)”是基本方針，其在我國(guó)的高瓦斯、瓦斯突出礦井開(kāi)采工作中具有重要的安全指導(dǎo)意義?；茨?、貴州等地區(qū)的煤層瓦斯含量高、開(kāi)采條件復(fù)雜、煤層賦存條件復(fù)雜，“先抽后采”技術(shù)是這些地區(qū)瓦斯治理的核心舉措，不僅提高了礦井生產(chǎn)安全系數(shù)，還對(duì)抽出的瓦斯進(jìn)行有效利用，創(chuàng)造效益。

2 對(duì)煤礦瓦斯的抽采工作進(jìn)行現(xiàn)狀分析

2.1 難度高

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大部分煤與瓦斯突出礦井的煤層賦存及頂?shù)装鍡l件都較差，尤其在貴州、淮南等地區(qū)。由于煤層透氣性系數(shù)低、煤層松軟、頂?shù)装遄冃蔚仍颍瑢?dǎo)致抽采效率低、時(shí)間長(zhǎng)、鉆孔塌孔等問(wèn)題，瓦斯治理難度大。

2.2 危險(xiǎn)系數(shù)高

對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行抽采工作是一項(xiàng)危險(xiǎn)系數(shù)極高的工作，這是由于煤礦瓦斯位于活動(dòng)空間較小的井下，如果工作人員在井下作業(yè)時(shí)突發(fā)瓦斯事故，那么小空間內(nèi)高濃度的煤礦瓦斯可能會(huì)導(dǎo)致工作人員立即窒息死亡，而且，瓦斯的易燃、易爆性非常高，只要有微小的火源存在，就足以產(chǎn)生瓦斯爆炸事故，而其后果可能是炸毀整個(gè)煤礦。

2.3 對(duì)技術(shù)設(shè)備要求高

進(jìn)行煤礦瓦斯抽采工作，需要相應(yīng)的配套技術(shù)設(shè)備，如鉆孔施工設(shè)備、相應(yīng)的檢測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備、抽采系統(tǒng)等。對(duì)條件較差的煤層進(jìn)行抽采時(shí)，需要的抽采設(shè)備及施工工藝要求更高。

3 煤礦瓦斯治理“先抽后采”的實(shí)踐方法

在對(duì)瓦斯進(jìn)行抽采時(shí)，需要對(duì)瓦斯抽采系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控與人工檢測(cè)，技術(shù)人員需要了解各處流量、瓦斯?jié)舛?、溫度、壓力差等參?shù)，然后基于這些數(shù)據(jù)選擇合理的抽采方法。

3.1 被保護(hù)層煤礦瓦斯的抽采方法

在對(duì)被保護(hù)層煤礦的瓦斯采用“先抽后采”方法進(jìn)行治理時(shí)，效果比較好。當(dāng)保護(hù)層在生產(chǎn)階段中時(shí)，煤層上部的煤巖體會(huì)產(chǎn)生冒落帶、裂隙帶、彎曲下沉帶，其下部會(huì)產(chǎn)生變形帶與底鼓裂縫帶，被保護(hù)層產(chǎn)生斷裂帶的煤巖體會(huì)有斜交或者垂直裂縫，大大加強(qiáng)了瓦斯抽采效果。對(duì)斷裂帶中的煤礦瓦斯進(jìn)行抽放的方式較為多樣，主要有：底板穿層鉆孔法、高位鉆孔法、傾向高位鉆孔法、地面鉆井法以及走向高抽巷法等，而對(duì)被保護(hù)彎曲帶的瓦斯進(jìn)行抽采的方法有底板穿層鉆孔法、頂板穿層鉆孔法以及地面鉆孔法。

3.2 利用采動(dòng)影響抽采煤層卸壓瓦斯

此方法的原理為：當(dāng)對(duì)保護(hù)層的開(kāi)采結(jié)束以后，保護(hù)層表面的覆蓋煤巖體會(huì)漸漸產(chǎn)生垮落帶，因受保護(hù)層開(kāi)采的影響，其附近的煤層在卸壓后會(huì)產(chǎn)生變形，透氣性會(huì)隨之產(chǎn)生大幅度的提高，由于保護(hù)層發(fā)生了采動(dòng)，會(huì)使得巖層和煤層之間產(chǎn)生空隙，此空隙就是卸壓瓦斯的流通通道與儲(chǔ)存地點(diǎn)，所以，采動(dòng)卸壓煤層瓦斯抽采與原始煤層的瓦斯抽采從本質(zhì)上是不同的，前者包括采動(dòng)影響區(qū)（卸壓區(qū)）瓦斯抽采以及開(kāi)采層抽采（邊采邊抽、邊掘邊抽）等方法，其中，采動(dòng)影響區(qū)（卸壓區(qū)）瓦斯抽采可以劃分成頂板巷道抽采卸壓區(qū)瓦斯以及鉆孔抽采卸壓區(qū)瓦斯等方法。需要注意的是，鉆孔應(yīng)當(dāng)選在已經(jīng)發(fā)生卸壓而且瓦斯比較豐富的區(qū)域，這會(huì)保證鉆孔的透氣性好、所截獲的瓦斯更多。此外，為了對(duì)地面鉆孔抽采的流量、濃度以及壓力進(jìn)行合理控制，降低火災(zāi)危險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)致力于研究更加可靠、穩(wěn)定的鉆孔布置與結(jié)構(gòu)、防斷裂以及防水技術(shù)等。

3.3 井下煤層瓦斯抽采方法

3.3.1 順層鉆孔瓦斯抽采方法

在綜采工作面兩順槽施工順層鉆孔預(yù)抽回采區(qū)域瓦斯，鉆孔與工作面順槽煤壁垂直，平行布置，鉆孔間距根據(jù)抽采半徑確定，鉆孔長(zhǎng)度根據(jù)工作面寬度確定，要求到工作面中部交叉不小于15m，順層鉆孔抽放瓦斯示意圖如圖1。

3.3.2 穿層鉆孔瓦斯抽采方法

在抽采巷施工穿層鉆孔對(duì)煤體進(jìn)行預(yù)抽，每組鉆場(chǎng)扇形布置，鉆場(chǎng)間距根據(jù)抽采半徑確定，根據(jù)需控制上部煤體的寬度確定每組鉆孔的個(gè)數(shù)，示意圖如圖2。

4 對(duì)煤礦瓦斯治理“先抽后采”的作用進(jìn)行分析

煤礦瓦斯治理“先抽后采”能夠有效消除瓦斯在生產(chǎn)過(guò)程中的危害，一方面能夠使得煤層中的瓦斯壓力及含量下降、涌出量減少，杜絕瓦斯突出事故，另一方面能夠?yàn)榫绿峁┝己玫墓ぷ鳝h(huán)境。

4.1 有效提高煤礦生產(chǎn)效率

在進(jìn)行煤礦開(kāi)采時(shí)，井下的瓦斯隱患一直是不能安全、高效生產(chǎn)的重要原因，“先抽后采”的措施能夠保障安全生產(chǎn)，提高煤礦開(kāi)采效率。建立煤礦抽采系統(tǒng)，降低井下瓦斯?jié)舛?，降低瓦斯井礦的危險(xiǎn)系數(shù)，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，保障井下工人的生命安全、企業(yè)的生產(chǎn)安全等，提高國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)效益。

4.2 保護(hù)社會(huì)生態(tài)環(huán)境

在進(jìn)行煤炭開(kāi)采時(shí)，對(duì)瓦斯治理的忽視有可能會(huì)給周邊的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)危害，還會(huì)浪費(fèi)瓦斯能源，對(duì)煤礦瓦斯進(jìn)行“先抽后采”能夠?qū)⒚旱V瓦斯資源利用起來(lái)、減少浪費(fèi)與污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境非常友好。此外，瓦斯是清潔能源，其發(fā)熱量相比于汽油、煤炭都更加優(yōu)秀，如果能將其好好利用，勢(shì)必是一條更加好的節(jié)約資源途徑。

4.3 有利于優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

應(yīng)用“先抽后采”瓦斯處理方法對(duì)于優(yōu)化煤礦產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、節(jié)約煤礦企業(yè)的生產(chǎn)成本、提高煤礦企業(yè)的開(kāi)采效率非常有效；此外，應(yīng)用“先抽后采”能夠使得煤礦資源的利用率有所提高，還會(huì)促進(jìn)管道、電力等行業(yè)的發(fā)展；抽出的瓦斯還可以作為清潔能源加以利用，解決資源問(wèn)題。

5 結(jié)束語(yǔ)

在我國(guó)，煤礦瓦斯事故多發(fā)、社會(huì)危害嚴(yán)重，其對(duì)我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)的效益、規(guī)模都有著不可忽視的負(fù)面影響，為了解決這一問(wèn)題，技術(shù)人員們研究出了“先抽后采”的措施，能夠?qū)⒚旱V中的危險(xiǎn)瓦斯去除并將其利用起來(lái)，使得我國(guó)煤礦行業(yè)的效益有所提高，這對(duì)于我國(guó)的和諧生產(chǎn)、開(kāi)采安全、資源利用等都有極為重要的意義。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2018-9-10