煤礦采空區(qū)的瓦斯抽采

唐偉杰

(龍煤七臺河礦業(yè)公司救護大隊，黑龍江 七臺河 154600)

1 采空區(qū)瓦斯抽采

1.1 采空區(qū)瓦斯抽采劃分

依據(jù)煤礦開采過程劃分，采空區(qū)的瓦斯抽采措施可分為回采生產(chǎn)過程中的抽采和采后密閉抽采；依據(jù)采空區(qū)狀態(tài)劃分，又分為半封閉抽采和全封閉抽采；按采空區(qū)瓦斯抽采方式，可分為鉆孔抽采法和巷道抽采法。

1.2 開采煤層頂板走向鉆孔瓦斯抽采

在開采煤層工作面回風(fēng)巷每隔100 m施工一個鉆場，鉆場底板為開采層頂板。施工鉆孔深度為130～150 m，鉆孔終孔高度位于煤層頂板向上15～20 m，鉆孔具體布置如圖1所示。

圖1 走向鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯鉆孔布置示意圖Fig.1 Layout of gas drilling in goaf

1.3 高抽巷瓦斯抽采

在開采層沿走向先施工一段高抽巷平巷，與工作面回風(fēng)水平距離15～20 m，再起坡施工至距開采煤層頂板15～20 m處變平，施工至工作面走向邊界，高抽巷瓦斯抽采如圖2所示。高位巷治理瓦斯類型為全風(fēng)壓高抽巷引排瓦斯和高抽巷密閉抽采瓦斯，目前主要是高抽巷外口打密閉墻穿管抽采采空區(qū)積存的瓦斯。高抽巷密閉抽采瓦斯管路布置如圖3所示。

圖2 高抽巷瓦斯抽采示意圖Fig.2 Schematic diagram of gas drainage in high drainage roadway

圖3 高抽巷密閉抽采瓦斯管路布置Fig.3 Layout of closed gas drainage pipeline in high drainage roadway

在終采線位置選擇頂幫完好處構(gòu)筑一道密閉墻，磚墻厚1.0 m，四周掏槽0.2 m，中間注入粉煤灰。在構(gòu)筑密閉墻的同時，預(yù)埋觀測管、注漿管和2條瓦斯抽采管路，左、右?guī)头謩e鋪設(shè)一條瓦斯抽采管路，管路鋪入密閉墻16 m，下方用H架支撐。高抽巷抽采適合無煤層自然發(fā)火或發(fā)火期長的回采工作面。

1.4 尾抽巷瓦斯抽采

在尾抽巷預(yù)設(shè)瓦斯抽采管路。工作面回采前，在尾抽巷構(gòu)筑封閉墻，減少漏風(fēng)，墻上要預(yù)留管子口。抽采負壓與流量必須與采空區(qū)的瓦斯量相適應(yīng)，保證抽出氣體中的瓦斯?jié)舛取Ｈ裘簩泳哂凶匀純A向性，必須經(jīng)常檢查抽采的氣體成分，如果有CO出現(xiàn)，且濃度不斷上升，則存在采空區(qū)煤炭自燃的征兆，必須立即停止抽采，采取防煤炭自燃的技術(shù)措施。

2 綜合瓦斯抽采

在各地一些高瓦斯礦區(qū)，工作面絕對瓦斯涌出量大都在30～50 m3/min以上。部分礦區(qū)由于工作面推進速度快，采高大，鄰近層較多，工作面絕對瓦斯涌出量可達100 m3/min以上，有的甚至達200 m3/min以上。采用單一的瓦斯抽采方法不能保證工作面安全開采，所以瓦斯綜合抽采方法是有效的技術(shù)措施。綜合瓦斯抽采方法是不同抽采方法的結(jié)合。從空間上劃分，可分為井下瓦斯抽采和地面鉆井瓦斯抽采的綜合抽采方法；從抽采對象上劃分，可分為本煤層抽采、鄰近層抽采和采空區(qū)抽采的綜合抽采方法。巷道掘進過程中，為了施工安全，可超前向巖巷兩側(cè)或掘進工作面前方的溶洞裂隙帶打鉆孔，進行圍巖瓦斯抽采。

3 提高瓦斯抽采量的方法措施

對于透氣性系數(shù)低、較難抽出瓦斯的煤層，采用常規(guī)抽采瓦斯的方法難以實現(xiàn)預(yù)期效果。為提高瓦斯抽采量，目前采用的方法措施有以下幾種。

3.1 加大鉆孔直徑

增大鉆孔直徑可以有效增加鉆孔暴露面積，使瓦斯抽采量增加。

3.2 增加鉆孔的穿煤長度

由于煤層厚度是個定值，順層鉆孔長度的增加也有限，鉆孔越長，打鉆技術(shù)難度也就越大，因此，通過增加鉆孔的穿煤長度增加瓦斯抽采量也是比較有限。

3.3 增加鉆孔密度

增加鉆孔密度是縮短鉆孔間距，增加抽瓦斯鉆孔數(shù)量，在鉆孔間距比較合理時，有利于提高煤層瓦斯的抽采率。由于每個鉆孔在某一流動時間內(nèi)都存在臨界控制范圍，只有在流動場內(nèi)相互不干擾時才能增加鉆孔密度，才能有效提高瓦斯抽采量。

3.4 提高抽采負壓

提高抽采負壓是否能顯著增加抽采量存在分歧，但一些礦井提高抽采負壓后抽采量顯著提高。每個礦井、每個煤層合理的抽采負壓是不同的，要想獲得最佳抽采效果，必須按各個煤層或鉆孔抽采負壓與流量特性曲線來確定合理的負壓。同時，還必須考慮瓦斯泵的性能及抽采系統(tǒng)的密封程度。

3.5 延長抽采時間

鉆孔瓦斯抽采總量并非無限的，而有一個臨界值。工程實踐表明，透氣性低的煤層，由于衰減系數(shù)較大，抽采半年至一年時間，鉆孔抽采瓦斯總量就接近了鉆孔的臨界瓦斯抽采量。若再延長抽采時間，由于瓦斯抽采量的有限性，再抽采瓦斯也無實際意義，從礦井生產(chǎn)來看，也不可預(yù)抽時間太長。

3.6 增大煤層透氣性

對低透氣性煤層，提高煤層透氣性是增大瓦斯抽采量的重要因素。提高透氣性的措施主要有保護層開采、深孔爆破和交叉鉆孔等。