煤礦瓦斯抽采技術(shù)研究

任硯東

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，以及煤礦瓦斯技術(shù)管理水平的提高，煤礦瓦斯事故量有所下降，瓦斯治理方面也取得了比較大的成果，但是，由于開采深度的增加和一些問題的出現(xiàn)，以及相關(guān)因素的影響，煤礦瓦斯危險性越來越強。而煤礦瓦斯同時也是一種可以合理利用的資源，可以作為能源被應(yīng)用于許多行業(yè)。鑒于中國地質(zhì)條件的復(fù)雜性，再加上中國大多數(shù)煤礦都屬于高復(fù)雜性的礦區(qū)，以及煤層的滲透性較差等，對中國煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)造成了一定的影響和阻礙。

關(guān)鍵詞：煤礦;瓦斯抽采;抽采技術(shù)

引言

隨著開采深度的增加，地應(yīng)力和煤層氣含量增加，但煤層滲透率下降，煤礦瓦斯開采和瓦斯災(zāi)害防治更難實現(xiàn)。煤礦氣體是一種溫室氣體，在井下是一種危險氣體。但通過提高煤層透氣性，提高瓦斯開采利用效率，可將這種有害溫室轉(zhuǎn)化為清潔能源。

1煤礦瓦斯綜合抽采技術(shù)概述

在煤礦生產(chǎn)階段，煤礦瓦斯抽采方法較多，根據(jù)煤層開采時間可以將其劃分成采前抽采、采中抽采和采后抽采;根據(jù)瓦斯抽采對象可以將其劃分成本煤層抽采、回采工作面抽采、鄰近層抽采、采空區(qū)抽采和掘進工作面抽采;根據(jù)抽采方式可以將其劃分成地面鉆井抽采、鉆孔抽采（順層鉆孔和穿層鉆孔）、埋管抽采和巷道抽采等。實際上，并不是將上述抽采方式按照一定的方式組合在一起就是煤礦綜合瓦斯抽采。通常情況下，對于一個煤層、一個礦井而言，通過單一的瓦斯抽采方并不能使礦井瓦斯問題得到有效解決，此時要對煤層地質(zhì)、瓦斯賦存等給予綜合考慮，通過技術(shù)方案論證來對不同抽采方法進行優(yōu)選和組合，以此來實現(xiàn)煤礦瓦斯的最大化抽采。在煤礦瓦斯綜合抽采過程中，要確保抽采效果滿足采前、采中、采后瓦斯抽采考核標準，這樣即可以確保工作面的安全采掘，而且還可以降低瓦斯突出概率，保證礦井的安全、高效生產(chǎn)。

2煤礦瓦斯抽采技術(shù)發(fā)展階段

對于中國的煤礦瓦斯抽采來說，前后所采取的幾個主要理念分別為以局部防突并進的措施為主、先進行抽汲再進行開采、抽汲和開采均要達標和針對一個區(qū)域首先開展防突。隨著煤炭工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，瓦斯抽采技術(shù)也在不斷提高。針對中國存在的一些透氣性較差且瓦斯含量較高的煤層，采用布孔式的抽采方式來抽采瓦斯，效果差強人意。而這種常規(guī)的開采方式也難以保證安全，增加了危險發(fā)生的概率。1960年以后，人們做了大量的實驗來解決類似煤層的開采問題，也對多種抽采方式進行了改進和強化。例如：利用水利作用產(chǎn)生的壓力來對煤層進行割縫，利用擴大鉆具的直徑和進行爆破等方式實現(xiàn)對該類煤層的強化抽采。在進行實驗的過程中，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)方法對于該類煤層的開采效果良好，但是該方法仍處于實驗和總結(jié)經(jīng)驗的階段，所以還未得到大范圍的普及和推廣。

3適合中國的瓦斯抽采技術(shù)

3.1采前抽采技術(shù)

采前排水的主要目的是降低礦井瓦斯含量和礦井壓力，降低瓦斯事故發(fā)生的概率。單煤層抽放技術(shù)包括長鉆孔順層遞進式屏蔽瓦斯抽放法、地面鉆孔抽放法、順層鉆孔和順層鉆孔瓦斯抽放法。由于中國煤層的滲透性較差，施工人員應(yīng)根據(jù)礦井的地理位置盡量縮短鉆孔間距，并控制鉆孔間距。煤礦開采人員可以采用保護層開采技術(shù)，利用底板巖巷網(wǎng)格向上鉆孔，這種技術(shù)可以降低采取煤層中的瓦斯含量，進而減少突發(fā)事故的發(fā)生。施工人員還可以采用適當?shù)拈_采方式進行瓦斯抽采，保障煤巷挖掘工作可以順利進行。隨著開采深度的不斷增加，瓦斯含量以及壓力也會不斷增加，煤層厚度較高還會增加施工過程的危險性。施工人員可以采用順層長鉆孔法進行硬煤層的開采，對于淺部突出危險區(qū)可以采用順層長鉆孔遞進掩護方式抽采瓦斯。應(yīng)用此種開采方式可以有效改善礦區(qū)內(nèi)部的瓦斯含量以及實際壓力，保障瓦斯開采過程可以順利進行。此外，對于瓦斯含量比較少的煤層可以直接進行開采。

3.2針對采空區(qū)的獨立瓦斯抽采技術(shù)

對于采空區(qū)瓦斯的開采，由于開采過程中采空區(qū)是瓦斯聚集的地方，瓦斯也可以從采空區(qū)流入到開采區(qū)域，這就形成了循環(huán)的瓦斯源。因此，對于采空區(qū)瓦斯的開采應(yīng)該采用獨立的瓦斯開采技術(shù)，目前常用的開采技術(shù)有封閉式的瓦斯抽采以及以埋管的形式進行抽采的技術(shù)。

3.3瓦斯綜合抽采技術(shù)的應(yīng)用

某煤礦多個煤層屬于煤和瓦斯突出煤層，在實際開采過程中曾出現(xiàn)過多次煤和瓦斯突出問題，為了使瓦斯突出問題得到有效避免和解決，為礦井配備了井下移動抽采系統(tǒng)及地面永久抽采系統(tǒng)。在該煤礦中，5煤層和8煤層屬于瓦斯主要集中煤層，需要從4煤層可采區(qū)入手來抽取5煤層瓦斯，并通過應(yīng)用底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔法來對5煤層中的瓦斯進行抽取。對于4煤的不可采位置，可以選擇底板巖巷網(wǎng)格式穿層鉆孔來對煤巷條帶中的瓦斯進行抽取。8煤層賦存相對穩(wěn)定，隨著開采深度的不斷增加，將會提高煤層中的瓦斯含量與壓力，進而形成瓦斯突出危險區(qū)，此時可以借助順層長鉆孔遞進掩護區(qū)域性瓦斯抽采技術(shù)，其不僅可以使煤層瓦斯含量與壓力降低，而且還可以提高工作面掘進速度。

3.4智能瓦斯抽采

瓦斯抽采智能監(jiān)控系統(tǒng)通過安裝在井下各抽采管道上的瓦斯?jié)舛?、溫度、流量、負壓、CO傳感器等采集瓦斯抽采相關(guān)參數(shù)，利用PROFIBUS總線將其傳輸至井下PLC監(jiān)控分站并將其顯示出來，PLC監(jiān)控分站將采集到的瓦斯數(shù)據(jù)進行處理，若檢測到瓦斯?jié)舛鹊陀陬A(yù)設(shè)閥值或超出極限值，啟動聲光報警器并根據(jù)實際情況對管道閥門開度進行控制，始終將瓦斯抽采濃度控制在預(yù)設(shè)閥值與極限值范圍之內(nèi)：同時將采集到的管道氣體溫度、CO濃度值與安全報警值進行對比處理，確認是否存在超限情況。系統(tǒng)可通過對安裝在抽采管道上的電動調(diào)節(jié)閥開度位置進行自動搜尋調(diào)控，尋找瓦斯最佳抽采濃度，保證瓦斯高濃度、高效率、不超限安全抽采，滿足瓦斯抽采生產(chǎn)要求。

3.5采后抽采技術(shù)

采后抽采的主要工作內(nèi)容就是抽采頂部裂縫內(nèi)以及密封采空區(qū)的瓦斯，采后抽采技術(shù)可以提高礦區(qū)瓦斯的利用率，增加煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。目前我國常用的采后抽采技術(shù)包括井下穿層鉆孔抽采法、地面鉆井抽采法以及密閉埋管抽采法等。采后抽采技術(shù)也是瓦斯抽采的重要內(nèi)容，因此煤礦企業(yè)應(yīng)當增強對于采后抽采技術(shù)的重視，保障瓦斯的開采安全。隨著我國社會發(fā)展進程不斷加快，社會各界對于瓦斯的需求量也逐漸提高，這就導(dǎo)致我國淺部瓦斯含量逐漸減少，深部開采技術(shù)還不完善。由于存在高地應(yīng)力以及地表溫度逐漸升高，煤礦開采事故發(fā)生的概率也隨之增加，其中瓦斯事故影響范圍較大而且事故發(fā)生次數(shù)也比較多，這就需要我國煤礦企業(yè)的管理人員加強對瓦斯開采工作的重視。我國煤礦企業(yè)應(yīng)當不斷完善自身開采技術(shù)，同時還要增強施工人員的開采能力以及創(chuàng)新能力，加強對于開采過程的監(jiān)管，保障施工過程的嚴謹性、規(guī)范性以及安全性。

結(jié)束語

隨著我國科學(xué)技術(shù)以及經(jīng)濟實力的不斷進步，社會對于瓦斯的需求量也逐漸增加。由于煤礦瓦斯開采過程較為危險，因此我國煤礦開采工人必須具有較高的安全意識以及操作能力。我國煤礦瓦斯企業(yè)應(yīng)當不斷完善自身的抽采技術(shù)，提高施工人員的工作能力，這樣才能保障我國瓦斯抽采效率，促進我國煤礦抽采技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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