煤與瓦斯突出礦井綜合抽采技術(shù)研究

張志佳 鄒嘉暉 胡依明

摘要：隨著煤礦生產(chǎn)能力提高所帶來(lái)的瓦斯突出問(wèn)題，單一瓦斯抽采技術(shù)已經(jīng)無(wú)法保證煤礦的生產(chǎn)安全。擇優(yōu)選取多種抽采技術(shù)進(jìn)行有機(jī)組合，對(duì)工作面的采前、采中和采后進(jìn)行瓦斯抽采，可以使瓦斯的抽采效果達(dá)到最大化。

關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯突出;抽采;技術(shù)指標(biāo)

一、瓦斯抽采類型

基于現(xiàn)階段已有的瓦斯抽采理論，根據(jù)劃分原則的不同可以將瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單劃分。首先。按照其開采時(shí)間的差異，可以將瓦斯抽采劃分為采前、采中、采后三個(gè)階段。按照氣抽采的方式不同，可以將其劃分為鉆孔抽采、地面抽采、低滲透煤層抽采以及巷道抽采等。對(duì)于一個(gè)礦井所選用的瓦斯抽采技術(shù)來(lái)說(shuō)，單一抽采技術(shù)很難滿足現(xiàn)階段快速增長(zhǎng)的生產(chǎn)需求，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)當(dāng)結(jié)合礦井實(shí)際地質(zhì)情況、瓦斯賦存條件等多種因素，選擇合理的設(shè)計(jì)方案，從而取得較為理想的抽采效果。抽采過(guò)程中可以從開采的不同時(shí)間段進(jìn)行瓦斯含量的評(píng)估，保證各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到安全數(shù)值后方可進(jìn)行后續(xù)的相關(guān)工作，實(shí)現(xiàn)礦井的高效生產(chǎn)?；诖?，本文以某礦井為研究對(duì)象，對(duì)其生產(chǎn)過(guò)程中瓦斯抽采的主要影響因素進(jìn)行分析，結(jié)合相對(duì)應(yīng)的瓦斯抽采指標(biāo)提出對(duì)應(yīng)的改進(jìn)措施，以期有效推進(jìn)礦井瓦斯抽采事業(yè)的發(fā)展。

二、瓦斯抽采相關(guān)指標(biāo)

礦井瓦斯綜合抽采技術(shù)是在煤層開采的三個(gè)不同時(shí)間階段分別選用不同的瓦斯抽采技術(shù)，從而有效實(shí)現(xiàn)礦井瓦斯的高效抽采。在煤層開采之前，一般需要采取對(duì)應(yīng)性的抽采措施，降低煤巖中的瓦斯壓力以及對(duì)應(yīng)的瓦斯含量，從而將整個(gè)煤層的煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性系數(shù)有效降低。在進(jìn)行開采前，關(guān)于將煤層瓦斯壓力值降低到安全值以下的相關(guān)指標(biāo)如下所示，一般的瓦斯壓力值安全指標(biāo)應(yīng)當(dāng)小于0.74MPa，煤巖中的瓦斯含量應(yīng)低于8m3/t。在煤層開采期間煤與瓦斯含量在不同區(qū)域會(huì)體現(xiàn)出不同的差異，其中，最重要的瓦斯治理區(qū)域位于工作面上隅角以及回風(fēng)巷，這兩個(gè)區(qū)域的瓦斯含量在一定程度上決定了整個(gè)礦井的開采效率，只有當(dāng)其瓦斯含量值降到安全值以下時(shí)，才能夠保證整個(gè)礦井的安全生產(chǎn)。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)瓦斯涌入鄰近層時(shí)，其抽采率可以作為整個(gè)礦井抽采效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)，瓦斯一般由本層面涌入，其解吸的瓦斯量可以用于衡量整個(gè)礦井的瓦斯抽采效果。對(duì)于已經(jīng)完成抽采采空區(qū)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)于對(duì)此范圍內(nèi)以及其頂?shù)装宓耐咚购勘O(jiān)控。對(duì)于多余多瓦斯，應(yīng)當(dāng)在抽采完成后對(duì)其進(jìn)行綜合利用，在滿足礦井整體抽采要求的前提下提高礦井瓦斯利用率。然而，現(xiàn)階段關(guān)于抽采結(jié)束后的瓦斯抽采評(píng)價(jià)指標(biāo)仍然沒(méi)有較為統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

三、瓦斯抽采途徑

3.1采前技術(shù)途徑

對(duì)于單一的煤層開采來(lái)說(shuō)，一般常用的瓦斯抽采技術(shù)為預(yù)抽瓦斯，這一技術(shù)能夠有效降低煤層瓦斯含量，同時(shí)降低瓦斯壓力值，避免事故的發(fā)生。采前抽采主要為鉆孔抽采，含順層鉆孔抽采、穿層鉆孔抽采等方式。在進(jìn)行順層鉆孔抽采時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量在目標(biāo)生產(chǎn)區(qū)域的上下巷道內(nèi)進(jìn)行鉆孔施工，保證鉆孔的抽采效果能有效滿足礦井生產(chǎn)需求。

3.2采中技術(shù)途徑

關(guān)于礦井生產(chǎn)過(guò)程中的抽采方式，一般常用通風(fēng)的形式來(lái)降低工作面瓦斯含量，不同工作面所選用的瓦斯抽采方式存在較大差異。其中，對(duì)于U型礦井常用的抽采方法為頂板穿層鉆孔、采空區(qū)埋管等技術(shù)手段;對(duì)于Y形通風(fēng)，抽采方式一般為沿空留巷的鉆孔抽采以及埋管抽采等，同時(shí)還包含地面抽采等技術(shù)。高抽巷瓦斯抽采技術(shù)一般用于瓦斯涌出量較大的高瓦斯礦井，其中，大直徑的穿層鉆孔方法也可以用于外錯(cuò)尾巷工作面的瓦斯抽采。

3.3采后技術(shù)途徑

關(guān)于采掘工作完成后的瓦斯抽采，其主要目的為降低采空區(qū)的瓦斯含量，同時(shí)降低礦井巷道頂?shù)撞苛严吨械耐咚购考皦毫?，從而有效提升整個(gè)礦井的瓦斯抽采率及利用率。常用到采后抽采技術(shù)方法包含埋管抽采、地下鉆孔抽采以及地面鉆井抽采等。

四、綜合抽采的實(shí)際應(yīng)用

4.1綜合抽采實(shí)例

某煤礦為煤與瓦斯突出礦井，核定年產(chǎn)能力為2.40Mt。煤礦開拓方式主要為斜井開拓，采煤方法為一次采全高長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤，通風(fēng)系統(tǒng)為中央并列式，通風(fēng)方法為抽出式通風(fēng)。煤層瓦斯壓力為1.20～1.40MPa，瓦斯含量為16.81～18.32m3/t，其中3#煤層瓦斯初壓為1.76～2.90MPa，瓦斯涌出量0.0033～0.2575m3/min3hm，平均約0.0754m3/min3hm。所以3#煤層作為瓦斯突出煤層，很有采用綜合抽采的必要性。3#煤層透氣性系數(shù)為0.1032～26.58m2/（MPa2·d），屬于較易抽采的可以抽采類型。采前抽采可采用穿層鉆孔技術(shù)進(jìn)行抽采，從而大幅度降低瓦斯含量和壓力，有效消除瓦斯突出危險(xiǎn)性。在開采過(guò)程中進(jìn)行抽采時(shí)，采用上隅角插管瓦斯抽采方法可以有效降低上隅角瓦斯含量，結(jié)合采用采空區(qū)長(zhǎng)立管瓦斯抽采方法，進(jìn)一步增加了瓦斯抽采質(zhì)量。其他相關(guān)瓦斯抽采技術(shù)在采中過(guò)程中的同時(shí)使用，同樣降低了工作面瓦斯涌出量。對(duì)密封采空區(qū)抽采的瓦斯可以加以利用，質(zhì)量較好的高濃度瓦斯可用于礦井的瓦斯電廠。

4.2綜合抽采效果

通過(guò)對(duì)煤與瓦斯突出的礦井采取綜合抽采措施后，大大提高了瓦斯抽采量，為煤礦生產(chǎn)提供了安全保障。自從采用綜合抽采技術(shù)后，煤礦未發(fā)生一起瓦斯突出或者瓦斯超限事故。

五、結(jié)語(yǔ)

本文結(jié)合現(xiàn)階段煤礦瓦斯抽采的現(xiàn)狀，對(duì)目前較為常用的瓦斯抽采技術(shù)進(jìn)行了綜合分析，主要分析了礦井生產(chǎn)過(guò)程中的采前、采中及采后三個(gè)階段的瓦斯抽采現(xiàn)狀，針對(duì)現(xiàn)階段瓦斯抽采技術(shù)的研究現(xiàn)狀提出了綜合抽采瓦斯的重要性以及其抽采的相關(guān)指標(biāo)。本文以某煤礦作為研究對(duì)象，對(duì)其現(xiàn)階段所選用的綜合瓦斯抽采流程進(jìn)行綜合分析研究，結(jié)果表明，綜合瓦斯抽采技術(shù)能夠有效降低礦井瓦斯?jié)舛?，提高礦井生產(chǎn)安全系數(shù)。

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（作者單位：遼寧工程技術(shù)大學(xué)）

作者簡(jiǎn)介：

張志佳（1999.10.15-），男，黑龍江省佳木斯市，漢族，本科，采礦工程。

鄒嘉暉（1999.9.25-），男，內(nèi)蒙古赤峰市，漢族，本科，采礦工程。

胡依明（1999.9.29-），男，遼寧省綏中縣，滿族，本科，采礦工程。